氨基糖苷類

慶大霉素慶大霉素一.氨基糖苷類的總述二.慶大霉素1.概述-結(jié)構與性質(zhì)2.藥代動力學3.制備原理4.工藝路線5.工藝過程6.代謝調(diào)控7.最新成果氨基糖苷類的總述氨基糖苷類抗生素（Aminoglycosides）是由氨基糖與氨基環(huán)醇通過氧橋連接而成的苷類抗生素。有來自鏈霉菌的鏈霉素等、來自小單孢菌的慶大霉素等天然氨基糖苷類，還有阿米卡星等半合成氨基糖苷類。雖然大多數(shù)抑制微生物蛋白質(zhì)合成的抗生素為抑菌藥，但氨基糖苷類抗生素卻可起到殺菌作用，屬靜止期殺菌藥。

氨基糖苷類抗生素可起到殺菌作用，屬靜止期殺菌藥。其殺菌作用具有如下特點：1.殺菌作用呈濃度依賴性。2.僅對需氧菌有效，尤其對需氧革蘭陰性桿菌的抗菌作用強。3.具有明顯的抗生素后效應。

4.具有首次接觸效應。

5.在堿性環(huán)境中抗菌活性增強。

慶大霉素是由絳紅小單孢菌、棘孢小單孢菌等發(fā)酵產(chǎn)生的氨基糖苷類抗生素,是由22脫氧鏈霉胺、絳紅糖胺、加拉糖胺組成的多組分混合物,并以C族復合物為主。22脫氧鏈霉胺分別在4、6位上通過苷鍵連接絳紅糖胺和加拉糖胺,因絳紅糖胺C6c上的甲基化程度不同,形成了C1、C2、C1a3個主要組分,其結(jié)構如圖所示。這3個組分中,C1、C2、C1a的療效和毒性互不相同:C1組分毒副作用最小且不易產(chǎn)生耐藥性,但療效稍差;C2和C1a組分療效高,但毒性較大且容易產(chǎn)生耐藥性。

性狀：常用其硫酸鹽，為白色或類白色結(jié)晶性粉末；無臭；有引濕性。在水中易溶，在乙醇、乙醚、丙酮或氯仿中不溶。藥代動力學一.功能主治對大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、克雷白桿菌、奇異變形桿菌、某些吲哚變形桿菌、綠膿桿菌、某些奈瑟菌、某些無色素沙雷桿菌和志賀菌等革蘭陰性菌有抗菌作用。革蘭陽性菌中，金黃色葡萄球菌對該品敏感；鏈球菌對該品耐藥。厭氧菌、結(jié)核桿菌、立克次體、病毒和真菌亦對該品耐藥。近年來，由于該品的廣泛應用，耐藥菌株逐漸增多，綠膿桿菌、克雷白桿菌和沙雷桿菌、吲哚陽性變形桿菌對該品的耐藥率甚高。對金葡菌及大腸桿菌，產(chǎn)氣桿菌，奇異變形桿菌，綠膿桿菌等G－菌作用較強。適用于敏感細菌所致的新生兒膿毒癥、敗血癥、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染（包括腦膜炎）、尿路生殖系統(tǒng)感染、呼吸道感染、胃腸道感染（包括腹膜炎）、膽道感染、皮膚、骨骼、中耳炎、鼻竇炎、軟組織感染（包括燒傷）、李斯特菌病。二.藥物的相互作用1.與其他氨基糖苷類合用或先后連續(xù)應用，可增加耳毒性、腎毒性以及神經(jīng)肌肉阻滯作用的可能性。與神經(jīng)肌肉阻滯藥合用，可加重神經(jīng)肌肉阻滯作用。2.與卷曲霉素、順鉑、依他尼酸、呋塞米或萬古霉素等合用或先后連續(xù)應用，可增加耳毒性與腎毒性的可能性。3.與頭孢噻吩合用可能增加腎毒性。4.與多粘菌素類合用或先后連續(xù)應用，可增加腎毒性和神經(jīng)肌肉阻滯作用。5.其他腎毒性及耳毒性藥物均不宜與該品合用或先后連續(xù)應用，以免加重腎毒性或耳毒性。四.適合癥狀①該品適用于綠膿桿菌、變形桿菌(吲哚陽性和陰性)、大腸桿菌、克雷伯菌屬、腸桿菌屬、沙雷菌屬、枸櫞酸桿菌屬以及葡萄球菌(包括耐青霉素(G)與耐甲氧西林菌株)所致的新生兒膿毒癥、敗血癥、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染(包括腦膜炎)、尿路生殖系統(tǒng)感染、呼吸道感染、胃腸道感染(包括腹膜炎)、膽道感染、皮膚、骨骼、中耳炎、鼻竇炎；軟組織感染(包括燒傷)、李斯特菌??；②該品用于綠膿桿菌或葡萄球菌所嚴重中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染時(腦膜炎、腦室炎)，可同時用該品鞘內(nèi)注射作為輔助治療；③該品不適用于單純性尿路感染初治，除非病原菌對其他毒性較低的抗菌藥物不敏感，該品對鏈球菌中的多數(shù)菌種(尤其D組)、肺炎球菌和厭氧菌(如類桿菌屬或梭狀芽胞桿菌屬)無效；④該品口服可用于腸道感染或結(jié)腸手術前準備，也可用該品肌注合并克林霉素或甲硝唑以減少結(jié)腸手術后感染率。注意事項(1)應監(jiān)測血藥濃度，尤其在新生兒、老年和腎功能不全的患者。慶大霉素的有效治療濃度范圍為4一10μg/ml。應避免高峰血藥濃度持續(xù)在12μg/ml以上和谷濃度超過2μg/ml。但外科、婦科、產(chǎn)科或燒傷患者由于個體差異較大，按計算劑量可能低于最小常用量或超過最大常用量。接受慶大霉素鞘內(nèi)注射者應同時監(jiān)測腦脊液內(nèi)藥物濃度。(2)不能測定血藥濃度時，應根據(jù)測得的肌酐清除率調(diào)整劑量。(3)患者應給予充足的水分，以減少腎小管損害。(4)長期應用可能導致耐藥菌過度生長。不良反應(1)曾有報道慶大霉素全身應用合并鞘內(nèi)注射時引起腿部抽搐、皮疹、發(fā)熱和全身痙攣等。慶大霉素引起腎功能減退的發(fā)生率較妥布霉素為高。大劑量用藥容易導致水腫(2)發(fā)生率較多者有聽力減退、耳鳴或耳部飽滿感(耳毒性)、血尿、排尿次數(shù)顯著減少或尿量減少、食欲減退、極度口渴(腎毒性)、步履不穩(wěn)、眩暈(耳毒性，影響前庭；腎毒性)。發(fā)生率較低者有呼吸困難、嗜睡、極度軟弱無力(神經(jīng)肌肉阻滯或腎毒性)。(3)停藥后如發(fā)生聽力減退、耳鳴或耳部飽滿感，需引起注意。不良反應與卡那霉素進近似，用量小時反應較輕.如用量大，療程長，偶見腸道菌群紊亂，一旦出現(xiàn)即停藥，可恢復正常.可有白細胞減少，聽力及腎損害.個別病例口周、面部和四肢皮膚發(fā)麻，眩暈,耳鳴.偶有過敏性休克，主要癥狀為呼吸道阻塞及循環(huán)障礙、半數(shù)以上病例經(jīng)搶救無效而死亡，故有人認為該品的最嚴重的不良反應為速發(fā)型過敏性休克.可引起羅姆伯格氏癥(閉目難立，暗處和洗臉時站不穩(wěn))中毒癥狀。耐藥機制1、產(chǎn)生鈍化酶：如磷酸化酶、腺苷化酶、乙?；浮?、細胞膜通透性下降。3、修飾靶蛋白（p10蛋白）。缺乏主動轉(zhuǎn)運功能：如厭氧菌對氨基糖苷類的耐藥性。制備原理慶大霉素的生產(chǎn)是采用五級發(fā)酵形式，離子交換樹脂的方法進行產(chǎn)品的分離精制。慶大霉素產(chǎn)生菌絳紅小單孢菌或棘孢小單孢菌經(jīng)孢子制備、搖瓶菌絲培養(yǎng)后接入種子罐，種子經(jīng)過一級、二級、三級、四級擴級培養(yǎng)后接入發(fā)酵罐。發(fā)酵過程中控制溫度、通氣量、pH、補料等各項工藝參數(shù)，4~6天發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)陽離子交換樹脂吸附、洗脫、脫色、濃縮和干燥可得慶大霉素成品。硫酸慶大霉素工藝流程（二）孢子制備和種子培養(yǎng)1.孢子制備孢子萌發(fā)培養(yǎng)基(%):1號培養(yǎng)基:K2HP40.01,NaCl0.05,MgSO40.05,葡萄糖0.1,小麥汁2.0;2號培養(yǎng)基:K2HP40.01,NaCl0.05,MgSO40.05,小麥汁2.0;3號培養(yǎng)基:NaCl0.05,MgSO40.05,小麥汁2.0.孢子萌發(fā)的影響條件1、p H值：當小單孢菌發(fā)酵培養(yǎng)基起始pH7.0時,菌絲生長快,慶大霉素合成起步早,產(chǎn)抗期延長.同樣是5天的周期,而它的發(fā)酵水平最高.說明慶大霉素代謝合成最適pH值比孢子萌發(fā)pH值略高.2、溫度的影響：溫度是孢子萌發(fā)的重要條件,它影響萌發(fā)的速度和百分率.菌株培養(yǎng)溫度由30→34℃時,萌發(fā)率相差幾倍.當溫度由34→36℃,大部份菌株發(fā)芽率達最大值,最適溫度為36℃.3、溶氧對孢子萌發(fā)的影響：溶氧對孢子萌發(fā)也是不可缺少的因素.振蕩培養(yǎng)12h的萌發(fā)率相當于靜止培養(yǎng)17h的狀況.以相同的培養(yǎng)時間,前者比后者萌發(fā)率提高30%～45%.振蕩培養(yǎng)17h,萌發(fā)率高達41%～60%.4、孢子的密度與萌發(fā)的關系：當?shù)攘颗囵B(yǎng)液中接入不同量的孢子時,萌發(fā)率隨著密度的增加而相應地降低.這可能與斜面孢子在貯藏過程中菌絲自溶釋放出某些物質(zhì)濃度過大而對孢子萌發(fā)具有抑制作用有關.同時存在高密度孢子萌發(fā)所需營養(yǎng)顯得不足.5、生長因子對孢子萌發(fā)的影響：出對孢子萌發(fā)最有效的生化因子甘氨酸、纈氨酸、絲氨酸,經(jīng)雙因子組合試驗,孢子萌發(fā)率最高可達74.2%,由此證明絳紅色小單孢菌孢子萌發(fā)率低的主要因素可能與缺乏某些氨基酸及一些生長因素這些簡單營養(yǎng)物質(zhì)有關.種子培養(yǎng)基一級種培養(yǎng)基配方原配方比例%新配方比例%葡萄糖0.150.1淀粉1.21.0蛋白胨0.30.2黃豆餅粉1.01.0玉米粉1.51.5硝酸鉀0.050.05碳酸鈣0.50.4二級種配方原配方比例%新配方比例%葡萄糖1.01.0淀粉2.01.5蛋白胨0.40.3玉米粉1.81.5黃豆餅粉3.23.0花生餅粉0.40.25硫酸銨0.050.05硫酸鈣0.80.8泡敵0.0250.025工藝提取采用732陽離子交換樹脂，利用離子交換法從發(fā)酵液中提取慶大霉素。最優(yōu)的提取條件為:發(fā)酵液pH2～3，吸附時間2h，解吸劑濃度5%，解吸劑流速0．4mL/min。經(jīng)HPLC測定，發(fā)酵液通過離子交換法分離提取后，慶大霉素純度為92．5%。離子交換法適用于慶大霉素發(fā)酵液的分離提取，提取液純度達到藥物分析的要求。提取流程732型陽離子交換樹脂是一種強酸型的樹脂，pH對其活性基團影響不大;慶大霉素是一種弱堿性的抗生素，pH對其影響較大。在中性環(huán)境中，它主要以三價陽離子的形式存在，能與陽離子樹脂進行離子交換，而在堿性環(huán)境中，慶大霉素以陰離子的形式存在，與陽離子交換樹脂的交換能力非常弱，導致在堿性條件下吸附率急劇下降。而在酸性環(huán)境中主要以五價陽離子的形式存在，更加穩(wěn)定，親和力較強，所以具有更高的離子交換能力，因而在酸性條件下吸附率比較大。轉(zhuǎn)速、解吸劑流速、解吸劑濃度對其陽離子交換樹脂的最終提取結(jié)果也有影響添加氨基酸后其在微生物細胞內(nèi)的作用機理往往可歸納為幾種類型:（1）氨基酸脫去氨基后形成的碳骨架通過特定的代謝途徑進入TCA循環(huán),增加了TCA循環(huán)的代謝通量,從而提高了細胞的能量水平,促進了細胞生長和代謝產(chǎn)物合成,因此小單孢菌菌絲粗壯,細胞染色深,發(fā)酵液粘稠,縮短了生長期,提前進入產(chǎn)素期.（2）由于氨基酸是一種兩性離子,具有調(diào)節(jié)胞內(nèi)生理pH值的功能，并能促使pH最大限度地滿足細胞生理功能的需要.本研究證明新方法pH值明顯高于原工藝,pH偏堿性更有利于絳紅色小單孢菌細胞的代謝和產(chǎn)素.（3）抑制或激活相關代謝途徑中關鍵酶的活性,從而促進目的代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的提高。

大量實驗說明主要是激活初級代謝途徑中關鍵酶的活性,從而促使在整個發(fā)酵過程中細胞代謝旺盛,周期縮短,產(chǎn)素率得到明顯提高.（4）氨基酸通過特定代謝途徑產(chǎn)生目的代謝途徑中所需的輔酶或中間代謝物包括前體物。

新方法所用的蛋氨酸(甲硫氨酸)無論對于原核細胞還是真核細胞的代謝都是重要的中間代謝物質(zhì).在生物體中蛋氨酸(甲硫氨酸)是通過5-腺苷甲硫氨酸合成酶消耗ATP,使甲硫氨酸腺苷化而合成腺苷甲硫氨酸(SAM).SAM是生物體內(nèi)最重要的甲基供體,在生命活動過程中,使細胞內(nèi)許多重要物質(zhì)如核酸、蛋