β-內(nèi)酰胺類抗生素

第五章?-內(nèi)酰胺類抗生素及細(xì)菌耐藥性

第一節(jié)β-內(nèi)酰胺類抗生素的基本結(jié)構(gòu)特征第二節(jié)β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制

一、細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)所有的細(xì)菌都具有環(huán)繞著細(xì)胞膜的細(xì)胞壁。細(xì)胞壁的主要功能是：保持細(xì)胞形態(tài)，以及保護(hù)細(xì)胞免受由于環(huán)境滲透壓變化造成的細(xì)胞溶解。傳統(tǒng)地可以把細(xì)菌分為革蘭陽性菌、革蘭陰性菌和耐酸菌三種。在這三種細(xì)菌的細(xì)胞壁中都具有肽聚糖組分，其由N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramicacid，NAM））和N-葡萄糖胺（N-acetylglucosamine，NAG）構(gòu)成。NAM和NAG緊密連接成線狀，線與線之間通過連接在NAM和NAG上的內(nèi)肽橋的連接成片狀，片與片的堆積成為細(xì)胞壁的肽聚糖。

肽聚糖片的形成革蘭陽性菌肽聚糖細(xì)胞壁的形成

革蘭陰性菌的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)

脂多糖的構(gòu)成

耐酸菌（如銅綠假單胞菌合分支桿菌）的肽聚糖層比較薄，其外膜結(jié)構(gòu)也與革蘭陰性菌不同，由被稱之為分支酸的蠟脂組成。

這種分支酸與aribanogalactan糖脂可以調(diào)節(jié)合阻止某些藥物或化學(xué)物質(zhì)穿過細(xì)胞壁，使細(xì)胞具有較高的抗性。耐酸菌的表面結(jié)構(gòu)三種不同細(xì)菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較

二、β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制

第一階段從Fleming觀察到青霉素抑殺革蘭氏陽性細(xì)菌要比革蘭氏陰性細(xì)菌列為有效開始，至1945年觀察到青霉素對(duì)細(xì)菌的形態(tài)學(xué)的效應(yīng)為止，人們得出的結(jié)論是青霉素必定干擾了細(xì)菌細(xì)胞的表面結(jié)構(gòu)。

/dxbzd/β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制第二階段隨著對(duì)細(xì)菌細(xì)胞壁的分離和粘肽組成的認(rèn)識(shí)開始，人們觀察到在青霉素的作用下，細(xì)菌細(xì)胞變成了球形，很類似受溶菌酶作用而產(chǎn)生的原生質(zhì)體，由此認(rèn)為青霉素必定影響了細(xì)胞壁的合成。

Park及其同事則觀察到受抑制的葡萄球菌累積了尿核苷，推測(cè)這是由于青霉素阻斷了細(xì)菌細(xì)胞壁合成的某一步。

β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制第三階段開始于1957年，人們闡明了粘肽的結(jié)構(gòu)及其生物合成，并確定青霉素是抑制了粘肽生物合成的最后一步(轉(zhuǎn)肽反應(yīng))。

β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制

各種青霉素類、頭孢菌素類和非典型的β-內(nèi)酰胺類抗生素都能抑制粘肽合成的轉(zhuǎn)肽反應(yīng)而使兩條聚糖鏈不能連接成交鏈結(jié)構(gòu)。

交鏈系統(tǒng)酶促反應(yīng)

DD-羧肽酶DD-轉(zhuǎn)肽酶內(nèi)肽酶β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制

轉(zhuǎn)肽反應(yīng)包括兩個(gè)步驟：首先是轉(zhuǎn)肽酶與?；?D-丙氨酰-D-丙氨酸供體底物形成?；?D-丙氨酰酶中間體，同時(shí)釋出1分子D-丙氨酸；

然后這個(gè)中間體將?；鵇-丙氨?；蜣D(zhuǎn)給一個(gè)帶有游離氨基酸的受體底物。青霉素等β-內(nèi)酰胺類抗生素則以它們的結(jié)構(gòu)與供體底物(D-丙氨酰-D-丙氨酸)結(jié)構(gòu)相似(二者都有高度反應(yīng)性的-C-N-鍵)而與轉(zhuǎn)肽酶起作用,從而干擾了正常的轉(zhuǎn)肽反應(yīng)。青霉素(A)和D-丙氨酰-D-丙氨酸(B)的立體模式

β-內(nèi)酰胺類抗生素的作用機(jī)制

近年來對(duì)細(xì)菌細(xì)胞膜進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞膜上有特殊的蛋白質(zhì)分子，能與β-內(nèi)酰胺類抗生素結(jié)合，被稱之為青霉素結(jié)合蛋白(PenicillinBondingProtein，PBP)，它具有很高的轉(zhuǎn)肽酶和羥肽酶活力，是這類抗生素抑制作用的靶蛋白。

第三節(jié)細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素

產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制

1、破壞β-內(nèi)酰胺類抗生素分子的β-內(nèi)酰胺酶；2、抗生素作用靶位PBPs親和力發(fā)生改變；3、以及藥物外排機(jī)制。細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制一、PBPs與β-內(nèi)酰胺酶β-內(nèi)酰胺酶是引起細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥性的主要原因，有許多結(jié)構(gòu)與功能不同的β-內(nèi)酰胺酶。已有研究表明有四種結(jié)構(gòu)類別的β-內(nèi)酰胺酶（A、B、C和D），其中三種為活性-位點(diǎn)絲氨酸酶（active-siteserineenzyme），另一類（B類）為鋅-依賴性酶（受EDTA抑制）。從結(jié)構(gòu)研究可以證明β-內(nèi)酰胺酶來源于細(xì)菌細(xì)胞壁合成酶，即所謂的青霉素結(jié)合蛋白(penicillin-bindingproteins,PBPs)。

一、PBPs與β-內(nèi)酰胺酶與細(xì)菌細(xì)胞壁的合成、維持以及肽聚糖結(jié)構(gòu)特征的調(diào)節(jié)等有關(guān)的一組酶通常即被稱之為PBPs;PBPs確實(shí)具有很多功能，它們具有轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)、轉(zhuǎn)葡基酶(trnsglycosylase)和羧肽酶(carboxypeptidase)活性;PBPs大多定位在細(xì)菌的內(nèi)膜，在細(xì)胞周質(zhì)中可以發(fā)揮它們的活性。二、由PBPs-介導(dǎo)的細(xì)菌

對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制青霉素作為轉(zhuǎn)肽反應(yīng)中的底物結(jié)構(gòu)類似物與轉(zhuǎn)肽酶形成一種不可逆的青霉素-酶復(fù)合物。由于轉(zhuǎn)肽酶的測(cè)定非常困難，因此通常用青霉素結(jié)合蛋白（PBPs）來表征;細(xì)菌在不同細(xì)胞周期合成肽聚糖的過程中，有多種不同功能的轉(zhuǎn)肽酶-PBPs。二、由PBPs-介導(dǎo)的細(xì)菌

對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制由PBPs-介導(dǎo)的β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的耐藥性是由多種因素決定的，因?yàn)檫@種藥物有多個(gè)作用靶位。因此，只有當(dāng)所有的β-內(nèi)酰胺類藥物作用靶位的親和力降低時(shí)細(xì)菌才能達(dá)到對(duì)藥物較高的耐藥性。例如，淋病奈瑟氏菌具有三種PBPs：PBP1和PBP2是細(xì)菌生存所必須的酶，因而這兩種酶的任一種的失活將導(dǎo)致細(xì)菌死亡；而PBP3是一種低分子量酶，它的失活并不會(huì)引起細(xì)菌死亡。淋病奈瑟氏菌的耐藥性發(fā)展一方面是使具有最高親和力的高M(jìn)r-PBP2的親和力下降，另一方面是使PBP1的親和力下降。

耐藥菌名稱PBPs改變情況

革蘭陽性菌枯草芽孢桿菌PBP2親和力下降產(chǎn)氣夾膜梭菌PBP１親和力下降南非肺炎鏈球菌PBP2a親和力下降新出現(xiàn)PBP2a’（為高分子量PBP2a）PBP2b喪失PBP1a和PBP1b親和力下降美國肺炎鏈球菌PBP1和PBP1親和力下降PBP2b含量降低新出現(xiàn)PBP2’屎鏈球菌新出現(xiàn)緩慢反應(yīng)的或可誘導(dǎo)的PBPsS.faurens同上屎鏈球菌具有緩慢反應(yīng)的PBPs革蘭陰性菌奈瑟氏淋球菌PBP2親和力降低、外膜蛋白缺失銅綠假單胞菌對(duì)所有PBPs的親和力降低大腸埃希氏菌PBP3中的四個(gè)氨基酸被取代、親和力降低嗜血流感菌PBP3a和PBP3b親和力降低一些β-內(nèi)酰胺抗生素耐藥性細(xì)菌與PBPs的改變情況

具有嵌入結(jié)構(gòu)的青霉素

耐藥腦膜炎雙球菌PBP2的基因結(jié)構(gòu)

具有嵌入結(jié)構(gòu)的7種不同國家和地區(qū)來源的青霉素耐藥腦膜炎球菌PBP2的基因結(jié)構(gòu)

三、β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制

除了上面所闡述的由PBPs-介導(dǎo)的對(duì)β-內(nèi)酰胺藥物的耐藥機(jī)制外，細(xì)菌產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶是導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)這一類抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性的又一重要原因（可以說是最重要的原因）。細(xì)菌滲透性屏障是細(xì)菌對(duì)藥物產(chǎn)生耐藥性的普遍性機(jī)制（非特異性），而由PBPs-介導(dǎo)的和由β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的耐藥機(jī)制是細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺藥物產(chǎn)生耐藥性的特有機(jī)制（特異性）。

三、β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制

在耐藥性革蘭陽性菌如葡萄球菌中的β-內(nèi)酰胺酶是以胞外酶的形式分泌至胞外來破壞這類抗菌藥物，或是細(xì)菌含有的轉(zhuǎn)肽酶不能與這類藥物結(jié)合而產(chǎn)生耐藥性。

三、β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制

在革蘭陰性菌中，這類抗菌藥物透過細(xì)菌細(xì)胞外膜的孔蛋白進(jìn)入細(xì)菌的周質(zhì)，而在細(xì)胞周質(zhì)中的β-內(nèi)酰胺酶能夠破壞已經(jīng)進(jìn)入胞內(nèi)的這類藥物，致使藥物不能與PBPs結(jié)合而產(chǎn)生耐藥性。三、β-內(nèi)酰胺酶介導(dǎo)的細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制

β-內(nèi)酰胺酶既能夠存在于革蘭氏陽性菌也能夠存在于革蘭氏陰性菌中，因而它對(duì)細(xì)菌的耐藥性似乎所作的貢獻(xiàn)更大；

由PBPs介導(dǎo)的細(xì)菌耐藥性僅存在于革蘭氏陽性菌。因此，革蘭氏陽性菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的耐藥性主要由β-內(nèi)酰胺酶和PBPs的親和力降低或產(chǎn)生新的PBPs所致；而革蘭氏陰性菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物的耐藥性主要由β-內(nèi)酰胺酶和細(xì)胞膜滲透性屏障（藥物難以透過或極慢透過孔蛋白）所致。β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的發(fā)展

1、

1940年首次在大腸埃希氏菌中確定β-內(nèi)酰胺酶。隨后這種酶在許多其它細(xì)菌中被檢測(cè)到。2、1944年明確了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶(青霉素酶)是金葡菌對(duì)青霉素耐藥的機(jī)理。當(dāng)時(shí)這種耐藥菌的產(chǎn)酶水平較低,但隨著青霉素的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)酶水平和機(jī)率都隨之增加。3、20世紀(jì)50年代末在醫(yī)院分離到的大多數(shù)金葡菌產(chǎn)生這種酶。

β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的發(fā)展

1957年,隨著青霉素母核6-APA被分離,出現(xiàn)了半合成青霉素,β-內(nèi)酰胺酶作為一種耐藥機(jī)理具有了重要意義。例如,廣譜青霉素類,氨芐青霉素和羧芐青霉素以及后來的羥氨芐青霉素和替卡西林,對(duì)金葡菌和腸桿菌科的許多細(xì)菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶是不穩(wěn)定的,這些產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的菌株對(duì)這些廣譜抗生素產(chǎn)生了耐藥性。擬桿菌屬也產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶,對(duì)氨芐青霉素和羥氨青霉素耐藥。β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的發(fā)展1、在1961年氨芐青霉素首次應(yīng)用時(shí),在英國醫(yī)院分離的大腸埃希氏菌耐藥菌株占15%～20%,而近年來在醫(yī)院內(nèi)和醫(yī)院外這些耐藥菌株已高達(dá)40%；2、今天所產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶粘膜炎布蘭漢氏球菌比十年前更為常見，最近從各個(gè)不同國家分離出的這種耐藥菌的比例已從38%上升到78%；β-內(nèi)酰胺酶耐藥性的發(fā)展3、另外,自半合成青霉素出現(xiàn)以來,過去β-內(nèi)酰胺酶呈陰性的某些病原菌中也已出現(xiàn)了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶菌株4、1974年,首次在流感嗜血桿菌中發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的耐藥菌；5、1976年,第一次報(bào)告在淋球菌中有產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的菌株；近來又在糞鏈球菌及腦膜炎雙球菌中也出現(xiàn)了產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的菌株。β-內(nèi)酰胺酶的作用特征1、分布：

β-內(nèi)酰胺酶廣泛分布于革蘭氏陽性和陰性菌及放線菌和分支桿菌中；它們既能在細(xì)菌壁外,也能在細(xì)菌壁內(nèi)起作用。2、存在形式：在革蘭氏陽性細(xì)菌中,如金葡菌,這種酶分泌于細(xì)胞外,即為胞外酶,使菌體細(xì)胞上的抗生素失去活性；而在革蘭氏陰性細(xì)菌中,β-內(nèi)酰胺酶常存在于細(xì)胞周質(zhì)內(nèi)，即為胞內(nèi)酶,該處也有青霉素靶酶,在這種情況下,抗生素在周質(zhì)中被廣泛滅活,而在細(xì)菌壁外的滅活是微不足道的。在有些情況下,產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的遺傳信息存在于染色體中；而在另一些情況下則存在于質(zhì)粒中。β-內(nèi)酰胺酶的作用特征3、傳遞：質(zhì)粒的復(fù)制可以很快地從一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞,這種傳遞不僅可發(fā)生于同種細(xì)菌間,而且也可發(fā)生在不同種細(xì)菌間甚至不同的屬間。因此,就產(chǎn)生了在不相關(guān)的細(xì)菌間耐藥性散播的可能性。

β-內(nèi)酰胺酶的分類Richmond和Sykes分類法（表）:

這種分類系統(tǒng)的依據(jù)有3點(diǎn):

一是這種酶對(duì)不同β-內(nèi)酰胺類抗生素的水解速度；二是對(duì)β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的敏感度；三是這種酶的產(chǎn)生是由質(zhì)粒介導(dǎo)的還是由染色體介導(dǎo)的。由此可將β-內(nèi)酰胺酶分成如下5種類型:Richmond&Sykesβ-內(nèi)酰胺酶分類法Richmond&Sykesβ-內(nèi)酰胺酶分類法Ⅰ型:這種類型的酶是由能高速水解頭孢菌素類的β-內(nèi)酰胺酶組成。因此通常被稱為頭孢菌素酶,它們是由染色體介導(dǎo)的。其典型酶是由大腸桿菌屬、沙雷氏菌屬和綠膿桿菌產(chǎn)生的。Ⅱ型:這類酶是由變形桿菌所特有的β-內(nèi)酰胺酶組成,它們是由染色體介導(dǎo)的。由于這類酶水解青霉素的速率比水解頭孢菌素更快,所以也被稱為青霉素酶。

Richmond&Sykesβ-內(nèi)酰胺酶分類法Ⅲ型:這類酶對(duì)青霉素和頭孢菌素的活性大致相同,它們是由質(zhì)粒介導(dǎo)的。Ⅳ型:這類酶是典型的由染色體介導(dǎo)的肺炎克雷伯氏菌所產(chǎn)生的。Ⅴ型:這類酶是由質(zhì)粒介導(dǎo)的,包括大腸桿菌中的苯唑青霉素水解酶(該酶也能水解異惡唑類青霉素)以及與假單孢菌有關(guān)的,能很快水解羧芐青霉素的綠膿桿菌酶。

Bush-Jacoby-Medeirosβ-內(nèi)酰胺酶分類法

第四節(jié)克服細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺抗生素產(chǎn)生耐藥性的對(duì)策一個(gè)好的β-內(nèi)酰胺類抗生素，能夠有效地抑制粘肽的合成，則必須具備以下三個(gè)條件：1)有好的滲透性,使藥物能達(dá)到作用部位；2)對(duì)β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，使β-內(nèi)酰胺環(huán)不被酶解；3)對(duì)靶酶，即對(duì)青霉素結(jié)合蛋白有高的親和力，從而抑制PBPs的酶活力,使細(xì)菌生長抑制或死亡。細(xì)菌對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素的產(chǎn)生耐藥性的三種主要機(jī)制

一、β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的研究開發(fā)

----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展1、早在20世紀(jì)40年代中期,已清楚地了解到抑制β-內(nèi)酰胺酶能增強(qiáng)青霉素G的效力。抑制β-內(nèi)酰胺酶的早期工作,包括抗β-內(nèi)酰胺酶血清應(yīng)用可能性的研究,以及各種可能成為β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的有機(jī)化合物的篩選。在這些化合物中,某些化合物顯示了較弱的抑制活性,沒有一個(gè)有希望可用于臨床。----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展2、20世紀(jì)60年代隨著半合成青霉素的出現(xiàn),發(fā)現(xiàn)某些青霉素(如甲氧西林、乙氧萘青霉素和異惡唑類青霉素)有這種酶抑制劑的作用,又重新喚起了人們對(duì)β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的興趣,并開始研究結(jié)合其它青霉素使用時(shí)的協(xié)同作用。但由于半合成青霉素作為β-內(nèi)酰胺酶抑制劑有著很大的局限性而沒能應(yīng)用于臨床。盡管如此,這些藥物在臨床上的潛在效果是清楚的。----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展3、20世紀(jì)70年代初,開始從微生物中篩選β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的研究,使這一研究領(lǐng)域出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。

橄欖酸的發(fā)現(xiàn)：某些產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶的致病菌,包括肺炎克雷伯氏菌和金葡菌,在橄欖酸存在時(shí),由于它抑制了β-內(nèi)酰胺酶,使這些致病菌對(duì)氨芐青霉素和羥氨芐青霉素變得敏感；但在另一些病原菌中,橄欖酸的作用則很小,這是因?yàn)樗┩讣?xì)菌細(xì)胞壁或細(xì)胞膜的能力較差,且其在體內(nèi)代謝很快,最終沒能用于臨床。----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展4、雖然橄欖酸是一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑,但在臨床上無應(yīng)用價(jià)值。盡管如此,對(duì)微生物的篩選工作仍在不斷開展。終于在1976年從棒狀鏈霉菌的代謝產(chǎn)物中分離得到了具有強(qiáng)β-內(nèi)酰胺酶抑制作用的化合物,定名為克拉維酸(或稱棒酸),它沒有橄欖酸的缺點(diǎn)。----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展5、1978年Englikh等報(bào)道了青霉烷酸及其砜類的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。其中青霉烷砜(舒巴克坦)就是一個(gè)很好的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑。它本身不具抗菌活性,但它在較低的濃度時(shí),對(duì)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型酶都具有很強(qiáng)的不可逆抑制作用,它與多種β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合使用能產(chǎn)生明顯的協(xié)同作用,從而對(duì)大部分耐藥菌的最低抑菌濃度降至這些抗生素的敏感范圍內(nèi)。

----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展5、克拉維酸是第一個(gè)被應(yīng)于臨床的β-內(nèi)酰胺酶抑制劑,它具有氧雜青霉烯的化學(xué)結(jié)構(gòu),它本身所具有的抗菌活性很弱,但它與羥氨芐青霉素組成的復(fù)合劑奧格門汀、與羧噻吩青霉素組成的復(fù)合劑替門?。╰imentin）都具有很好的協(xié)同作用。

----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展6、優(yōu)立新(unaysn)是氨芐青霉素與青霉烷砜的復(fù)合劑,舒普深（sulperazon）是頭孢呱酮與青霉烷砜組成的復(fù)合劑。----β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的發(fā)展7、青霉烷砜的缺點(diǎn)是吸收不良,輝瑞公司合成了它的匹呋酯以改善它在給藥后的利用度。另外,為了克服青霉烷砜和β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)合使用時(shí)二者在吸收速率、體內(nèi)分布和有效作用等方面的差異,丹麥Leo公司Baltzer等根據(jù)互為前體藥物的原理,將青霉烷砜和氨芐青霉素縮合成雙酯化合物舒他西林（sultamicillin）,以克服青霉烷砜和β-內(nèi)酰胺類抗生素口服吸收差的缺點(diǎn),并可以使青霉烷砜和β-內(nèi)酰胺類抗生素在相同的時(shí)間以相同的速率吸收,且有相似的血藥半衰期。組成奧格門汀的兩種化合物的結(jié)構(gòu)棒酸羥氨芐青霉素組成替門汀的兩種化合物的結(jié)構(gòu)棒酸

羧噻吩青霉素組成優(yōu)力新的兩種化合物的結(jié)構(gòu)舒巴坦氨芐青霉素組成舒普深的兩種化合物的結(jié)構(gòu)舒巴坦頭孢哌酮組成他佐西林的兩種化合物的結(jié)構(gòu)他佐巴坦氧哌嗪青霉素舒他西林的化學(xué)結(jié)構(gòu)β-內(nèi)酰胺酶抑制劑的作用機(jī)制

克拉維酸對(duì)β-內(nèi)酰胺酶的活性位點(diǎn)有高親和力,能與催化中心相結(jié)合,以競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的方式發(fā)揮作用。隨后與酶分子中的絲氨酸的羥基發(fā)生反應(yīng),通過β-內(nèi)酰胺羰基和β-內(nèi)酰胺環(huán)打開而使酶?；??？死S酸的作用機(jī)制

克拉維酸的作用機(jī)制

這個(gè)反應(yīng)和β-內(nèi)酰胺酶與敏感底物如芐青霉素之間發(fā)生的反應(yīng)是一樣的。對(duì)于一般敏感底物,?；?酶復(fù)合物迅速水解釋放出活性酶和無抗菌活性的產(chǎn)物。而由克拉維酸與酶形成的?；?酶復(fù)合物則相對(duì)比較穩(wěn)定,水解很慢,或者與酶發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)而達(dá)到更穩(wěn)定。因?yàn)棣?內(nèi)酰胺環(huán)的水解及隨后的惡唑烷環(huán)打開暴露出了反應(yīng)基團(tuán),在活性部分形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。產(chǎn)生這種類型的抑制作用的化合物被稱為自殺性抑制劑或依賴失活作用機(jī)理的滅活劑。由于這些反應(yīng)具時(shí)間依賴性,因此克拉維酸可稱是一個(gè)進(jìn)行性抑制劑。克拉維酸的作用機(jī)制

酶與克拉維酸的內(nèi)酰胺環(huán)反應(yīng),生成強(qiáng)的結(jié)合物(I)后,酶暫時(shí)被抑制,隨后一部分水解為原來的酶和克拉維酸,另一部分脫?；磻?yīng)產(chǎn)生反應(yīng)性很強(qiáng)的衍生物(Ⅱ和Ⅲ),再與酶作用形成無活性的不可逆的蛋白質(zhì)(酶)結(jié)合物(Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ),即酶被不可逆地鈍化、抑制劑本身也被破壞。二、人體內(nèi)β-內(nèi)酰胺酶-----腎脫氫肽酶抑制劑的研究開發(fā)

－－－腎肽酶的發(fā)現(xiàn)及作用機(jī)制

1976年發(fā)現(xiàn)的硫霉素(thienamycin)是第一個(gè)天然的碳青霉烯類抗生素,它開辟了β-內(nèi)酰胺抗生素研究的新紀(jì)元。硫霉素具有廣譜、高效、對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定等顯著特點(diǎn),但由于其化學(xué)不穩(wěn)定,難以應(yīng)用于臨床。硫霉素的N-亞胺甲基衍生物-亞胺配能(imipenem)的獲得,不僅解決了硫霉素的化學(xué)不穩(wěn)定性,而且還進(jìn)一步提高了其抗菌活性。

亞胺配能是第一個(gè)用于臨床的碳青霉烯類抗生素。－－－腎肽酶的發(fā)現(xiàn)及作用機(jī)制

亞胺配能在尿中回收率極低的原因經(jīng)Kropp等人的研究發(fā)現(xiàn):在人腎臟中存在著一種酶-腎脫氫肽酶(Dehydropeptidase-I,DHP-I.E.C.1),簡(jiǎn)稱腎肽酶,對(duì)其降解所致。腎肽酶存在于腎小管近端的刷狀邊緣微細(xì)絨毛上,當(dāng)碳青霉烯類從腎小球?yàn)V過和從腎小管分泌時(shí)被其降解。

它的作用類似與細(xì)菌的β-內(nèi)酰胺酶,是人體內(nèi)的β-內(nèi)酰胺酶。有青霉烷結(jié)構(gòu)的青霉素G

與具有碳青霉烯結(jié)構(gòu)的硫霉素的比較

碳青霉烯是一組新型β-內(nèi)酰胺類抗生素，與傳統(tǒng)的具有青霉烷結(jié)構(gòu)的抗生素相比，其母核的五員環(huán)上由碳代替了硫，且2，3位之間存在一個(gè)C=C雙鍵，另外，其6位羥乙基側(cè)鏈為反式構(gòu)像。有青霉烷結(jié)構(gòu)的青霉素G

與具有碳青霉烯結(jié)構(gòu)的硫霉素的比較目前已經(jīng)上市和即將上市品種簡(jiǎn)介

亞胺培南

西司他丁

帕尼培南倍他米隆

美羅培南比阿培南

羥苯胺培南碳青霉烯類研究主要?jiǎng)酉蚴窃诒３謱?duì)腎脫氫肽酶穩(wěn)定的基礎(chǔ)上改善性能：1）增強(qiáng)抗銅綠假單胞菌活性，如DX-8739、BO-2502A抗銅綠假單胞菌作用比亞胺培南強(qiáng)4～6倍；S-4661對(duì)亞胺培南、美洛培南無親和力的PBP-2有一定親和力，抗銅綠假單胞菌感染試驗(yàn)的效果優(yōu)于二者；BMS-181139在1位上引入了堿性基團(tuán)，可通過孔蛋白以外通道透過銅綠假單胞菌膜，故對(duì)亞胺培南的耐藥菌亦有效；ER-35785在2位上連有吡咯烷基羥甲基吡咯烷硫基，對(duì)銅綠假單胞菌的MIC40為3.13ug／ml。碳青霉烯類研究主要?jiǎng)酉蚴窃诒３謱?duì)腎脫氫肽酶穩(wěn)定的基礎(chǔ)上改善性能：2）增強(qiáng)抗MRSA活性，如SM-17466抗MRSA活性與萬古霉素相同；L-695256對(duì)MRSA的MIC90達(dá)2ug/ml。3）改善體內(nèi)動(dòng)態(tài)，延長半衰期，如BO-2727(1.5h)、L-749345（5h）。碳青霉烯類研究主要?jiǎng)酉蚴窃诒３謱?duì)腎脫氫肽酶穩(wěn)定的基礎(chǔ)上改善性能：4）發(fā)展口服品種，如CS-834、DZ-2640、GV-118819等均為酯型前藥，口服吸收良好，在體內(nèi)迅速水解成原藥而發(fā)揮抗菌作用。5）探索具有雙重作用的碳青霉烯如Ro-25-0993等。今后,隨著對(duì)其結(jié)構(gòu)和抗菌活性、穩(wěn)定性、毒性關(guān)系研究的不斷深入,預(yù)計(jì)會(huì)有性能更優(yōu)異的新品種投放市場(chǎng),滿足臨床需求。三、頭孢菌素類抗生素的研究進(jìn)展頭孢菌素類抗生素是包括頭孢烯、氧頭孢烯、碳頭孢烯及7-α-甲氧頭孢烯在內(nèi)的一大類抗生素。這類藥物經(jīng)過四十多年的研究開發(fā)，至2000年，已經(jīng)上市了56種產(chǎn)品，其中第一代13種、第二代15種、第三代24種以及第四代4種。頭孢類抗菌藥物的分代是以抗菌譜的擴(kuò)展為基本標(biāo)準(zhǔn)的，它們的抗菌特征如下。

第一代頭孢菌素的特征是：1、菌譜與氨芐西林等廣譜青霉素相同；2、對(duì)產(chǎn)青霉素酶的金黃色葡萄球菌、大腸艾希菌、肺炎桿菌的抗菌活性比廣譜青霉素強(qiáng)；3、抗容血鏈球菌、肺炎鏈球菌、腸球菌和流感桿菌的活性不如青霉素；4、對(duì)吲哚陽性變形桿菌、銅綠假單孢菌、沙雷菌無效；5、對(duì)青霉素酶穩(wěn)定，但易被頭孢菌素酶分解。第二代頭孢菌素的特征是：1、抗革蘭氏陽性菌活性與第一代相似或微弱；2、抗革蘭氏陰性菌如流感桿菌、吲哚陽性變形桿菌、腸桿菌屬和枸櫞酸桿菌的活性較第一代增強(qiáng)；3、某些品種如頭孢西丁、頭孢美唑和頭孢替坦對(duì)厭氧菌有效；4、某些品種如頭孢孟多和頭孢替安對(duì)青霉素酶穩(wěn)定，但可被頭孢菌素酶分解，但頭孢呋辛對(duì)青霉素酶和頭孢菌素酶都穩(wěn)定。往往對(duì)革蘭氏陽性菌的活性比