1、第七章 正常菌群 與藥物代謝正常菌群對(duì)藥物的代謝藥物及其代謝產(chǎn)物對(duì)正常菌群的影響第一節(jié) 藥物在體內(nèi)代謝的部位及意義第二節(jié) 腸道菌群對(duì)藥物代謝的反應(yīng)類型 第三節(jié) 腸道菌群在藥物代謝中的作用 第四節(jié) 影響腸道菌群對(duì)藥物代謝的因素 第五節(jié) 在有關(guān)藥物制劑質(zhì)量檢測(cè)中增設(shè)檢測(cè)正常菌群的指標(biāo)藥物在體內(nèi)代謝的部位主要部位是肝臟，以氧化反應(yīng)為主。其次是在消化道和腸粘膜。消化道以微生物酶分解反應(yīng)為主在腸粘膜內(nèi)則以結(jié)合反應(yīng)為主此外，在腎、胃、腦、血液、皮膚等部位進(jìn)行。藥酶藥物在體內(nèi)的代謝都屬于酶系統(tǒng)催化反應(yīng)，這些酶稱為藥酶。藥酶在體內(nèi)的定位：腸道內(nèi)容物細(xì)胞內(nèi)部主要是在肝細(xì)胞微粒體其次是細(xì)胞溶酶體和線粒體藥物在體內(nèi)

2、代謝的意義(一)尋找新藥：有些藥物的代謝產(chǎn)物比母核活性大而副作用少，因此，可根據(jù)分離的代謝產(chǎn)物進(jìn)一步研制新藥。藥物在體內(nèi)代謝的意義(二)臨床檢查如苯甲酸和氨基苯甲酸與甘氨酸結(jié)合，研究它們由肝臟向膽汁中排泄的能力來(lái)檢查肝功能。藥物代謝已應(yīng)用于臨床檢驗(yàn)，價(jià)值較大。藥物在體內(nèi)代謝的意義(三)中毒物質(zhì)鑒定藥物中毒時(shí)，有毒物質(zhì)往往不能以原形物質(zhì)檢出，如果其代謝產(chǎn)物清楚，可鑒定其代謝物。在法醫(yī)上已有應(yīng)用腸道菌群對(duì)藥物代謝的 反應(yīng)類型一、水解二、還原三、芳香化四、雜環(huán)裂解 五、碳硫鍵裂解 六、脫官能團(tuán)一、水解水解是藥物代謝的重要途徑，屬于這類降解的藥物主要有:酯類（包括內(nèi)酯）酰胺類（包括內(nèi)酰胺）甙類1、酯類

3、藥物的水解含有酯鍵的藥物，在腸道菌群及H+、OH-的催化下，水解反應(yīng)生成醇和酸。特別在堿性溶液中，由于酯分子中氧的電負(fù)性比碳大，故?；粯O化，親核性試劑OH-易于進(jìn)攻酰基上的碳原子，而使酰-氧鍵斷裂，生成醇和酸。OH-腸道菌群酯水解的藥物較多如鹽酸普魯卡因水解后生成對(duì)氨基苯甲酸與二乙胺基乙醇，此分解產(chǎn)物無(wú)明顯的麻醉作用。如氯霉素棕櫚酸酯，受腸道菌群水解，游離出原形氯霉素而發(fā)揮抗菌作用。2、酰胺類藥物的水解酰胺類藥物水解以后生成酸與胺如氯霉素、青霉素類、頭孢菌素類、巴比妥類等藥物腸道菌群對(duì)青霉素的水解因?yàn)槟c道菌群可產(chǎn)生-內(nèi)酰胺酶和酰胺酶-內(nèi)酰胺酶使青霉素-內(nèi)酰胺環(huán)開環(huán)失活，這種酶主要由革蘭氏陰性

4、桿菌以及某些革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌產(chǎn)生；酰胺酶使青霉素側(cè)鏈上的酰胺鏈水解而失活，該酶主要由某些需氧菌產(chǎn)生。3、甙的水解該類型水解反應(yīng)多見于中草藥的有效成分。型、型的甙均可被腸道菌群水解。強(qiáng)心甙在植物中多以其前體形式存在，如洋地黃毒甙以其前體毛花一級(jí)甙A存在于植物毛花洋地黃中，當(dāng)動(dòng)物誤食后，其中的毛花一級(jí)甙A能為腸道菌群水解失去1分子葡萄糖得乙?；蟮攸S毒甙，再去乙?；醚蟮攸S毒甙，從而產(chǎn)生中毒。（1）強(qiáng)心甙（2）腈甙中藥杏仁、桃仁中的苦杏仁甙是一種腈甙，動(dòng)物口飼后毒性很強(qiáng)。把杏仁甙和從小鼠腸內(nèi)分離出的菌株一起培育，證明腸桿菌和腸球菌將苦杏仁甙水解為苯乙醇腈，進(jìn)一步分解生成氫氰酸和苯甲醛而有毒。（3）皂

5、甙許多補(bǔ)益類中草藥含有皂甙，口服后可為腸道菌群水解。如甘草甜素是中藥甘草中的一種三萜類皂甙，在腸道菌群的糖甙酶催化下水解生成其甙元甘草次酸。 二、還原還原反應(yīng)在體內(nèi)難以發(fā)生主要由腸內(nèi)細(xì)菌的還原反應(yīng)完成在藥物分子結(jié)構(gòu)中具有硝基、偶氮基團(tuán)、烯、酮基、醛基的藥物易產(chǎn)生還原反應(yīng)。1、硝基還原許多口服硝基化合物，在吸收前可被腸道菌群還原為相應(yīng)的胺類化合物。如氯霉素分子中的硝基還原生成芳香胺類化合物，給大白鼠或豚鼠口服該藥物時(shí)，約有75%80%作為硝基還原體在尿中排泄。但靜脈注射時(shí)，硝基的還原代謝物不超過(guò)2%4%。因?yàn)樗幬锱c膽汁經(jīng)過(guò)腸道，氯霉素葡萄糖醛酸鈉鹽與腸內(nèi)細(xì)菌接觸，產(chǎn)生大量硝基還原體。2、偶氮還原

6、偶氮藥物的藥理作用與菌群的分解代謝有關(guān)。偶氮化合物還原分解形成氨化合物，如百浪多息分解形成磺胺。 偶氮染料的發(fā)色團(tuán)偶氮基可被腸道細(xì)菌還原，而在生物體內(nèi)則很少被還原。在腸道內(nèi)的還原反應(yīng)主要由厭氧菌完成。百浪多息分解形成磺胺3、烯還原桂皮酸及其衍生物中的雙鍵易為腸道菌群氫化還原。如咖啡酸、香豆酸、亞麻油酸等可被氫化為相應(yīng)的飽和脂肪酸。腸道菌群在藥物代謝中的作用腸道菌群幾乎全為分解反應(yīng)，使藥物分子量減小，極性減弱，脂溶性增強(qiáng)，往往伴有藥效及毒性作用的增強(qiáng)。肝臟對(duì)藥物兼有分解與合成反應(yīng)兩個(gè)方面的功能，多數(shù)藥物經(jīng)肝臟代謝后分子量增大，極性增強(qiáng)而易于從體內(nèi)排除，從而主要表現(xiàn)為解毒作用。腸道菌群對(duì)藥物代謝的

7、特點(diǎn)（1）腸道菌群對(duì)藥物的代謝能力在許多方面已超過(guò)肝臟。因?yàn)椴煌愋偷募?xì)菌能夠產(chǎn)生不同的酶，并催化不同類型的藥物代謝反應(yīng)。腸道菌群對(duì)藥物的代謝反應(yīng)可視為肝臟對(duì)藥物代謝的補(bǔ)充或?qū)埂Ｄc道菌群對(duì)藥物代謝的特點(diǎn)（2）腸道菌群99為厭氧菌，腸內(nèi)保持很高的厭氧度，氧的存在可抑制腸道菌群的藥物代謝反應(yīng)。腸道菌群對(duì)藥物代謝的特點(diǎn)（3）腸道菌群所進(jìn)行的一些代謝反應(yīng)為一般組織所沒有；這可能成為決定口服給藥與胃腸外給藥時(shí)藥物代謝命運(yùn)不同的主要因素。腸道菌群在藥物代謝中的作用增強(qiáng)藥物的藥理活性增強(qiáng)藥物的毒性作用腸道菌群對(duì)藥物的代謝與藥物的腸肝循環(huán)增強(qiáng)藥物的藥理活性某些藥物只有經(jīng)過(guò)腸道菌群的代謝活化才能具有藥理活性和

8、治療價(jià)值。水楊酸偶氮磺胺吡啶能有效地治療和預(yù)防潰瘍性結(jié)腸炎。口服給藥后，水楊酸偶氮磺胺吡啶結(jié)腸內(nèi)菌群還原磺胺吡啶（強(qiáng)抑菌作用） + 5-氨基水楊酸（抗炎作用）大黃、番瀉葉等植物性瀉藥含有蒽醌甙類，原藥并無(wú)致瀉活性，口服后在小腸不被吸收，進(jìn)入大腸經(jīng)菌群水解釋放出甙元-蒽醌類化合物才具有瀉下作用。小鼠靜注番瀉甙40mgkg，無(wú)瀉下作用，而口服則有100的瀉下效果。研究發(fā)現(xiàn)：番瀉甙在大腸水解甙元被菌群還原裂解大黃酸蒽酮（瀉下活性最強(qiáng)）楔樣梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌、青春型雙歧桿菌等治療消化道感染的酞?；前粪邕?、琥珀?；前粪邕虮仨氃谀c道經(jīng)菌群酰胺酶水解，釋放出磺胺噻唑后才有治療作用。代謝可增強(qiáng)

9、藥物的毒性作用腸道菌群通過(guò)催化藥物水解、還原等分解性反應(yīng)常可產(chǎn)生脂溶性增強(qiáng)、易于吸收、毒性增強(qiáng)的代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致藥物毒性反應(yīng)。尤其是與某些化合物的致癌性有關(guān)?？嘈尤蔬皠?dòng)物口飼苦杏仁甙有很強(qiáng)毒性，但非口飼或予投抗生素再口飼以及給予無(wú)菌大鼠則無(wú)毒性反應(yīng)。如用500mgkg苦杏仁甙灌胃小鼠，80死亡。但相同劑量靜注，全部存活，每天肌注2500mgkg，15天未見明顯毒性反應(yīng)。離體細(xì)菌孵育證明，腸道菌群產(chǎn)生的-糖甙酶將苦杏仁甙水解成HCN，小鼠口服中毒劑量苦杏仁甙后，血中能測(cè)出氰化物。將苦仁甙用于腫瘤治療，口服該藥伴有大的毒性反應(yīng)，注射給藥毒性較低，且尿中回收的原形苦杏仁甙接近給藥劑量的100。蘇鐵素蘇

10、鐵素是蘇鐵種子中的成分，被腸道菌群代謝后有致癌作用。通過(guò)無(wú)菌鼠和普通鼠的比較，可證實(shí)腸道菌群對(duì)蘇鐵甙毒性具有專一作用。給予含0.2蘇鐵甙的飼料，普通大鼠體重不增加，且在3周內(nèi)全部死亡。相反，無(wú)菌鼠排泄物中可發(fā)現(xiàn)97食入的蘇鐵甙，而在普通鼠分泌物中僅見26。將無(wú)菌鼠與能水解蘇鐵甙的細(xì)菌聯(lián)系，無(wú)菌鼠便獲得了分解蘇鐵甙的能力，并對(duì)蘇鐵甙的毒性敏感，進(jìn)一步證實(shí)了菌群的作用。腸道菌群的-糖甙酶將蘇鐵素水解為有毒的能吸收的甙元-甲基氧化偶氮甲醇，最終形成偶氮甲烷而致癌。硝基化合物被腸道菌群的硝基還原酶還原生成相應(yīng)的胺類化合物而有毒。據(jù)認(rèn)為在硝基的這種還原過(guò)程中產(chǎn)生了具有反應(yīng)活性的亞硝酰(-NO)和羥胺（-

11、NHOH）中間產(chǎn)物，從而導(dǎo)致藥物的毒性。 甲硝噠唑增加腫瘤發(fā)生率，具有致突變性。該藥在腸道菌群作用下，分子中硝基還原形成羥胺中間體，進(jìn)而咪唑環(huán)裂解生成N(2-羥甲基)氨羰甲酸和乙酰胺。另外，如硝基苯所致的變性血紅蛋白血癥，2，4-二硝基甲苯和呋喃西林的致癌作用均與腸道菌群的硝基還原酶活性有關(guān)。 腸道菌群對(duì)藥物的代謝 與藥物的腸肝循環(huán)腸道菌群對(duì)藥物水解，特別是對(duì)葡萄糖醛酸結(jié)合物水解，是藥物腸肝循環(huán)的重要決定因素之一。許多藥物吸收后在肝內(nèi)轉(zhuǎn)化為葡萄糖醛酸結(jié)合物隨膽汁排入腸腔。這類結(jié)合物極性很大，不易吸收，但由于腸道菌群的葡萄糖醛酸甙酶活性很高，能夠使之水解釋放出游離藥物，后者可全部或部分經(jīng)腸壁吸收

12、，從而構(gòu)成腸肝循環(huán)。己烯雌酚腸肝循環(huán)己烯雌酚吸收后在肝內(nèi)形成單或雙葡萄糖醛酸結(jié)合物，并分泌至膽汁中，完成腸肝循環(huán)的過(guò)程。如用糖1，4內(nèi)酯抑制葡萄糖醛酸甙酶，則其腸肝循環(huán)阻斷，或給予抗生素抑制腸內(nèi)菌群，則腸肝循環(huán)受抑制。甘草次酸腸肝循環(huán)用甘草次酸給大鼠灌胃，絕大部分經(jīng)胃吸收，在肝內(nèi)與葡萄糖醛酸或硫酸結(jié)合，隨膽汁排入腸道，在腸內(nèi)再被菌群水解出原來(lái)的甘草次酸，經(jīng)腸粘膜再次吸收后進(jìn)入血循環(huán)，從而形成腸肝循環(huán)。其它腸肝循環(huán)嗎啡、丙咪嗪、導(dǎo)眠能等許多藥物均可在腸道菌群的作用下產(chǎn)生腸肝循環(huán)。由于藥物在腸肝系統(tǒng)中循環(huán)，從而延緩藥物自體內(nèi)的消除，使藥物半衰期延長(zhǎng)，藥物作用維持時(shí)間延長(zhǎng)。洋地黃毒甙具有較長(zhǎng)的半衰期

13、，實(shí)際上依賴于這種腸肝循環(huán)過(guò)程。第四節(jié) 影響腸道菌群對(duì)藥物 代謝的因素一、種屬差異、飼料及抗菌藥物的使用來(lái)自宿主方面的因素可在不同程度上決定或影響不同種屬動(dòng)物以及同一種屬不同個(gè)體間腸道菌群的構(gòu)成，從而影響其對(duì)藥物的代謝作用。二、代謝適應(yīng)與酶抑制三、其它種屬差異蘆薈（有效成分蘆薈甙）對(duì)人和大鼠有瀉下作用，但對(duì)小鼠則基本沒有瀉下作用。可能是由于種屬不同，代謝蘆薈甙形成蒽醌類致瀉活性成分的菌群在活性上或數(shù)量上存在差異。由于種屬差異，將一種種屬中所得結(jié)果應(yīng)用到另一種屬時(shí)應(yīng)慎重。目前，多數(shù)藥物代謝資料來(lái)自大鼠，已知大鼠消化道內(nèi)的菌群分布和其他動(dòng)物存在差異。飼料不同飼料可明顯影響胃腸道菌群的組成和菌群的酶

14、活性。高蛋白飼料使梭狀芽孢桿菌增加；谷類飼料使酵母菌大量繁殖；脂肪性飼料使人及大鼠糞便葡萄糖醛酸甙酶活性增高，還可使大鼠糞便中氮和硝基還原酶活性增高；飼料中缺乏維生素C，飼育出的豚鼠對(duì)苯巴比妥、普魯卡因等藥物的感受性增加，因而藥效也增強(qiáng)；飼料中缺乏維生素E，可導(dǎo)致雄性大鼠體內(nèi)藥酶活性降低。饑餓也影響菌群的性質(zhì)，大鼠禁食24小時(shí)，動(dòng)物口服苦杏仁甙可中毒致死；但禁食48小時(shí)的動(dòng)物，能抑制引起甙水解的腸道菌群，使動(dòng)物免于中毒?？咕幬锏氖褂每诜咕幬锟梢种颇c道菌群的生長(zhǎng)，從而抑制菌群對(duì)藥物的代謝。利用抗菌藥物有助于說(shuō)明腸道菌群對(duì)藥物的代謝作用。若代謝物因預(yù)先投予抗菌藥物而消失，則可推測(cè)這種代謝物的

15、形成可能與腸道菌群有關(guān)。用于這一目的的抗菌藥物主要為新霉素、四環(huán)素、桿菌肽、林可霉素等。代謝適應(yīng)藥物對(duì)微生物酶的合成具有誘導(dǎo)作用。當(dāng)對(duì)某種藥物本無(wú)代謝能力的腸道細(xì)菌經(jīng)常與該化合物接觸時(shí)，就能被誘導(dǎo)產(chǎn)生代謝該藥物的酶，一旦停藥，酶的誘導(dǎo)即行消失，這種現(xiàn)象稱為腸道菌群的代謝適應(yīng)。 如動(dòng)物初服甜精環(huán)己烷氨基磺酸鈉時(shí)，僅以原形藥從尿排出。反復(fù)給藥后，動(dòng)物就能裂解N-S鍵，生成具有擬交感和致癌作用的代謝產(chǎn)物環(huán)已烷胺。但停藥后腸道菌群迅即失去代謝該藥的能力。酶抑制某些化合物可在不改變腸道菌群的條件下抑制某特定代謝反應(yīng)，從而改變某些藥物的代謝途徑。該作用是通過(guò)抑制菌群產(chǎn)生的藥酶而實(shí)現(xiàn)的，稱為酶抑制現(xiàn)象。如苦

16、杏仁甙可被-甙酶水解形成氰化物，當(dāng)預(yù)先給動(dòng)物乳糖（一種-甙），則乳糖可與苦杏仁甙競(jìng)爭(zhēng)-甙酶并抑制其水解，從而使動(dòng)物免死于致死劑量的苦杏仁甙。而麥芽糖屬甙，與-甙酶無(wú)親和力，故無(wú)保護(hù)作用。三、其它菌群對(duì)藥物的代謝作用不僅取決于細(xì)菌本身特性，而且與它們所寄居的宿主內(nèi)的特定環(huán)境有關(guān)，特別是腸道內(nèi)多種細(xì)菌相互之間的協(xié)同作用決定了菌群的藥物代謝反應(yīng)。分別采用來(lái)源于人體消化道的20種代表性菌株對(duì)甘草酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不顯示代謝作用；只有混合菌群才能觀察到對(duì)甘草酸的代謝。不少以為在宿主內(nèi)可以進(jìn)行某種代謝的菌株，卻不能賦予單聯(lián)悉生大鼠這種代謝反應(yīng)的能力。除少數(shù)藥物外，絕大多數(shù)藥物的特異代謝菌株尚不十分明確。在藥物制

17、劑質(zhì)量檢測(cè)中增設(shè)檢測(cè)正常菌群的指標(biāo)在藥品檢測(cè)中增設(shè)對(duì)正常菌群的影響指標(biāo)的必要性在藥品檢驗(yàn)中檢測(cè)藥物對(duì)正常菌群影響的初步方法現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)代醫(yī)療診治技術(shù)，如大量應(yīng)用抗生素、細(xì)胞毒性藥物、激素、免疫抑制劑等，均可直接或間接地影響機(jī)體內(nèi)正常微生物的生長(zhǎng)繁殖，破壞微生態(tài)平衡，造成微生態(tài)失調(diào)，引起醫(yī)源性疾病，甚至危及其生命。但是，很少有人考慮臨床用藥對(duì)正常菌群影響。在新藥審批環(huán)節(jié)，沒將其對(duì)正常菌群影響作為檢測(cè)指標(biāo)。 原 因研究的缺陷：正常微生物對(duì)藥物的代謝研究較多，而藥物對(duì)正常菌群影響研究卻甚少。如臨床上長(zhǎng)期大量應(yīng)用抗生素，抑制了正常菌群生長(zhǎng)，降低了定植抗力，使耐藥性菌株乘機(jī)大量生長(zhǎng)繁殖，造成菌群失調(diào)，引起偽膜性腸炎。對(duì) 策因?yàn)?，正常菌群?duì)藥物代謝的作用，或藥物對(duì)正常菌群的影響，互為因果。所以，在藥物制劑的質(zhì)量檢測(cè)中增加其對(duì)正常菌群影響的指標(biāo)是非常必要的。一個(gè)安全藥物，不僅對(duì)機(jī)體無(wú)嚴(yán)重副作用，對(duì)相當(dāng)于機(jī)體內(nèi)一