大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座

第五章大環(huán)內(nèi)酯類抗生素

Macrolidesantibiotics大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第1頁第一節(jié)概述一、含義：大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(Macrolidesantibiotics)是以一個(gè)大環(huán)內(nèi)酯為母體．經(jīng)過羥基，以苷鍵和1—3個(gè)分子糖相聯(lián)結(jié)一類抗生物質(zhì)。大環(huán)內(nèi)酯，或稱巨環(huán)內(nèi)酯，這個(gè)大環(huán)亦是連結(jié)一個(gè)或多個(gè)脫氧糖（多是紅霉糖及脫氧糖胺）內(nèi)酯環(huán)，內(nèi)酯環(huán)能夠是由12、14、15或16個(gè)單元組成。

大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第2頁二、分類（一）多氧大環(huán)內(nèi)酯抗生素14元大環(huán)內(nèi)酯類，包含紅霉素(erythromycin)、竹桃霉素(oleandomycin)、克拉霉素(clarithromycin)、羅紅霉素(roxithromycin)、地紅霉素(dirithromycin)、泰利霉素(telithromycin)和喹紅霉素(cethromycin)等。15元大環(huán)內(nèi)酯類，包含阿奇霉素(azithromycin)。16元大環(huán)內(nèi)酯類包含麥迪霉素(medecamycin)、乙酰麥迪霉素(acetylmedecamycin)、吉他霉素(kitasamycin)、乙酰吉他霉素(acetylkitasamycin)、交沙霉素(josamycin)、螺旋霉素(spiramycin)、乙酰螺旋霉素(acetylspiramycin)、羅他霉素(rokitamycin)等。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第3頁紅霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第4頁竹桃霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第5頁泰利霉素Telithromycin大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第6頁麥迪霉素吉他霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第7頁乙酰螺旋霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第8頁交沙霉素

Josamycin大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第9頁

作用機(jī)制

普通認(rèn)為：大環(huán)內(nèi)酯類可結(jié)合到50S亞基23SrRNA特殊靶位，阻止肽?；鵷RNA從mRNA“A”位移向“P”位，使氨?；鵷RNA不能結(jié)合到“A”位，選擇抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第10頁大環(huán)內(nèi)酯類抗生素與50S核糖體亞單位可逆性地結(jié)合，阻斷肽鏈延伸

MLSB類抗生素對50S核糖體亞基結(jié)合位點(diǎn)拓模式大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第11頁（二）多烯大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)特征：26-28元大環(huán)內(nèi)酯。也能夠依據(jù)共軛雙鍵數(shù)量進(jìn)行分類。作用機(jī)理：與真菌細(xì)胞膜固醇類成份結(jié)合，從而改變細(xì)胞膜通透性，造成致病菌死亡。無抗細(xì)菌活力，有抗酵母、霉菌和絲狀真菌活力。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第12頁大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第13頁（三）蒽沙大環(huán)內(nèi)酯類抗生素環(huán)橋類抗生素，其脂肪鏈結(jié)構(gòu)和立體化學(xué)與大環(huán)內(nèi)酯類相同。如利福霉素。（一個(gè)脂及鏈橋經(jīng)過酰胺鍵與芳香基團(tuán)平面兩個(gè)不相鄰位置相連接）抗菌作用強(qiáng)大。對G+菌和一些G-菌、支原體等有較強(qiáng)作用。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第14頁大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)特征

1、化學(xué)結(jié)構(gòu)差異大，但其抗菌機(jī)制和細(xì)菌耐藥性機(jī)制非常相同；

2、抗菌譜較窄，對革蘭氏陽性球菌（尤其是葡萄球菌、鏈球菌和腸球菌）和桿菌以及革蘭陰性球菌有效；

3、這些藥品尤其是氯林可霉素對厭氧菌也有效；

4、革蘭氏陰性桿菌通常對這類藥品不敏感，但一些腸桿菌和嗜血桿菌在體外對阿齊霉素敏感；大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第15頁5、對胃酸很不穩(wěn)定，pH<4時(shí)幾乎無抗菌活性；6、血藥濃度較低，組織（如肺、痰、皮下組織、膽汁、前列腺等）中濃度相對較高，不易透過血腦屏障；7、主要經(jīng)膽汁排泄，對膽道感染效果好。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第16頁當(dāng)前大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)改造研究方向

(1)繼續(xù)修飾紅霉素化學(xué)結(jié)構(gòu)；(2)尋找含有抗菌特點(diǎn)新大環(huán)內(nèi)酯；(3)探索含有抗菌活性以外其它生理活性物質(zhì)；(4)開辟新用途。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第17頁新大環(huán)內(nèi)酯類

本類藥品特點(diǎn)有：①對胃酸穩(wěn)定，口服生物利用度高；②血藥濃度高，組織滲透性好；③半衰期較長，用藥次數(shù)少；④抗菌譜廣，對革蘭陰性菌和一些細(xì)胞內(nèi)衣原體抗菌活性增強(qiáng)；⑤對金葡菌、化膿性鏈球菌含有良好抗生素后效應(yīng)；⑥不良反應(yīng)較天然品少而輕。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第18頁第二節(jié)

紅霉素

1．結(jié)構(gòu)紅霉素是由紅霉內(nèi)酯與去氧氨基己糖(desosamme)和紅霉糖縮合而成堿性苷。紅霉素

erythromycin紅霉素是由紅色鏈絲菌培養(yǎng)液中分離出來一個(gè)抗生素，1952年發(fā)覺，1953年首次上市。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第19頁種類包含A、B和C、D、E–三者差異A：C-12=-OHC-3′=-OCH3B：C-12=-HC-3′=-OCH3C：C-12=-OHC-3′=-OH大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第20頁2、物理性質(zhì)為白色或類白色結(jié)晶或粉末。無臭，味苦。紅霉素是一個(gè)堿性化合物，能和無機(jī)或有機(jī)酸類形成在水中溶解度較大鹽類。紅霉素堿能夠有三種不一樣結(jié)晶形式：它們結(jié)晶水含量和熔點(diǎn)都各不相同，其中有兩個(gè)晶形熔點(diǎn)為130-132℃，另一個(gè)為190-192℃。風(fēng)干紅霉素含水量為7％-10％。當(dāng)晶體完全失水后，就變成無定形粉末，但仍不失去活性。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第21頁3、溶解性和穩(wěn)定性紅霉素堿易溶于醇類、醚、丙酮、氯仿和醋酸乙酯、醋酸戊酯，不易溶于水。所以工業(yè)上利用此性質(zhì)加溫至45—55℃并保溫，使紅霉素堿從水中析出結(jié)晶。干燥條件比較穩(wěn)定。在pH6-8水溶液中也較為穩(wěn)定。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第22頁4化學(xué)性質(zhì)紅霉素在堿性條件下，內(nèi)酯環(huán)易破裂，加酸后，也不再成環(huán)。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第23頁大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第24頁二、紅霉素生物合成1.紅霉素內(nèi)酯生物合成2.糖生物合成3.紅霉素生物合成大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第25頁二、紅霉素生物合成dTDP=脫氧胸苷二磷酸，erythronolide=紅霉內(nèi)酯，mycarose=碳霉糖，desosamine=脫氧紅霉糖胺2.7.1.1=己糖激酶，2.7.1.2=葡萄糖激酶，5.4.2.2=葡萄糖磷酸變位酶，2.7.7.24=葡萄糖-1-磷酸胸苷?；D(zhuǎn)移酶，4.2.1.46=dTDP-葡萄糖-4,6-脫水酶，2.3.1.94=紅霉內(nèi)酯合酶大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第26頁紅霉素生源結(jié)構(gòu)圖：大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第27頁三、紅霉素生產(chǎn)工藝紅霉素是1952年由麥夸爾等于菲律賓群島找到紅霉素鏈霉菌所產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。當(dāng)前依然采取該菌變株來生產(chǎn)紅霉素游離堿，再由其制成各種鹽類或酯類，如乳糖酸紅霉素、紅霉素硬脂酸酯、紅霉素碳酸乙酯和無味紅霉素等。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第28頁一、生產(chǎn)菌種一、生產(chǎn)菌種菌種特征：紅霉素鏈霉菌在合成瓊脂培養(yǎng)基上生長菌落，是由淡黃色變?yōu)槲Ш旨t色菌種選育：快中子效果最好。側(cè)重抗噬菌體菌株選育。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第29頁二、發(fā)酵工藝及控制關(guān)鍵點(diǎn)砂土孢子——→母斜面————→子斜面————→種子罐———————→繁殖罐——————→發(fā)酵罐——————→發(fā)酵液——→提煉

紅霉素發(fā)酵普通采取孢子懸液接入種子罐，經(jīng)二級種子擴(kuò)大培養(yǎng)后移入發(fā)酵罐、利用分批補(bǔ)料方式，進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第30頁

1．孢子制備及控制關(guān)鍵點(diǎn)孢子培養(yǎng)普通采取淀粉、玉米漿、硫酸銨等瓊脂斜面培養(yǎng)基，37℃，培養(yǎng)7-8d，長成熟。應(yīng)該避光培養(yǎng)。孢子培養(yǎng)基中配比適當(dāng)與斜面孢子質(zhì)量和菌種發(fā)酵單位有主要關(guān)系。瓊脂本身質(zhì)量對孢子質(zhì)量和數(shù)量也有主要影響，而這一點(diǎn)經(jīng)常為人們所忽略。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第31頁

2．種子培養(yǎng)及控制關(guān)鍵點(diǎn)種子培養(yǎng)是采取淀粉、葡萄糖、黃豆餅粉、硫酸銨和碳酸鈣等組成培養(yǎng)基。各級種子于28-35℃進(jìn)行培養(yǎng)，經(jīng)一定時(shí)間后，種子生長成熟，即可加入發(fā)酵罐。種子培養(yǎng)基成份和質(zhì)量對孢子發(fā)芽和種子質(zhì)量有主要關(guān)系，種子質(zhì)量還與種子培養(yǎng)時(shí)消耗功率大小有顯著關(guān)系。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第32頁3．發(fā)酵生產(chǎn)及控制關(guān)鍵點(diǎn)

紅霉素發(fā)酵普通都使用復(fù)合培養(yǎng)基：淀粉、葡萄糖為碳源；黃豆餅粉、硫酸銨為氮源以碳酸鈣作緩沖劑；丙酸作為前體。接種量為10％。培養(yǎng)溫度為28—35℃，pH值為7。

大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第33頁(1)培養(yǎng)基碳源：發(fā)酵培養(yǎng)基最適碳源是蔗糖，各種碳源效果大小次序?yàn)?，蔗糖＞葡萄糖＞淀粉＞糊精。采取葡萄糖和淀粉混合碳源，其效果與使用蔗糖是相同。氮源：黃豆餅粉、玉米漿比很好。前體：丙酸，流加正丙醇，如表5-5.無機(jī)鹽：鐵鹽有抑制作用。以P、Mg為最主要，對促進(jìn)前體生長和生物合成有顯著影響。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第34頁

(2)發(fā)酵條件控制通氣量影響。在稀薄培養(yǎng)基中，通氣效率很好，能夠滿足菌需氧量，所以紅霉素生物合成不受通氣影響。但在豐富培養(yǎng)基中，紅霉素產(chǎn)量則隨通氣速率增加而提升。

pH值影響：紅霉素鏈霉菌生長最適pH值為6．6—7．0，而紅霉素合成最適PH值為6．7—6．9。當(dāng)PH6.3時(shí)，紅霉素部分失效，再低下時(shí)，生物合成停頓當(dāng)PH高于7.2時(shí)，菌絲很快自溶，同時(shí)造成C組分上升，對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。二氧化碳影響：有顯著抑制紅霉素生產(chǎn)作用。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第35頁三、提取和精制大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第36頁1、萃取劑選擇（1）有機(jī)溶劑選擇：醋酸丁酯、二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷。（2）緩沖溶液：醋酸、草酸、硼酸、檸檬酸。2、pH選擇：pH9-10用醋酸丁酯萃取，然后再pH4-5用磷酸緩沖液反萃取，萃取選擇性最高，紅霉素最純。3、成鹽：紅霉素乳酸鹽。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第37頁第三節(jié)利福霉素類抗生素利福霉素是1975年由意大利Lepetit研究室Sensi等發(fā)覺，他們從地中海擬無枝酸菌培養(yǎng)液中能夠得到利福霉素A、B、C、D、E五種組分。利福霉素組員雖多，但抗菌活性不一，有實(shí)用價(jià)值者甚少。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第38頁一、結(jié)構(gòu)利福霉素各結(jié)構(gòu)組分上差異在于芳香核上側(cè)鏈不一樣。

大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第39頁二、抗菌特征這類抗生素毒性低、療效高且抗菌譜較廣，可特異性地與依賴DNARNA聚合酶作用，抑制細(xì)菌DNA轉(zhuǎn)錄過程；而且對腫瘤RNA病毒依賴RNADNA逆轉(zhuǎn)錄酶有抑制作用。廣泛應(yīng)用于治療G＋(革蘭氏陽性菌)、結(jié)核病、麻風(fēng)病和與艾滋病相關(guān)分枝桿菌感染。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第40頁三、利福霉素SV生產(chǎn)工藝（一）生產(chǎn)菌種利福霉素產(chǎn)生菌是1975年米蘭研究室從法國拉斐爾植物園土樣中分離篩選取得，當(dāng)初將其分類為地中海鏈霉菌，屬于放線菌。以后依據(jù)生物化學(xué)分類法劃入諾卡式菌屬（因其細(xì)胞壁化學(xué)組成有消旋二氨基康二酸、阿拉伯糖、半乳糖）。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素專家講座第41頁（二）發(fā)酵過程及