四環(huán)素類(lèi)抗生素的分離和鑒定

四環(huán)素類(lèi)抗生素的分離和鑒定

四環(huán)素抗生素是臨床上廣泛使用的光譜抗生素。由于它既有抗生作用和抗炎作用，近年來(lái)，四環(huán)素被用于治療各種非感染性疾病，并取得了良好的治療效果。此外,在包括美國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家,四環(huán)素還被大量用作生長(zhǎng)促進(jìn)劑投喂給動(dòng)物。故其在藥品市場(chǎng)中占有重要地位。1圖4所示的四環(huán)素類(lèi)抗生素1948年,高效廣譜、具有口服活性的第一個(gè)四環(huán)素類(lèi)金霉素(chlortetracycline)從鏈霉菌aureofacients中提取得到。在隨后短短幾年內(nèi)土霉素和四環(huán)素也被從鏈霉菌發(fā)酵液中分離得到,這三種四環(huán)素類(lèi)抗生素都顯示了完全的交叉抗性,它們有著相似的,廣泛的抗菌譜,不僅對(duì)革蘭氏陽(yáng)性,革蘭氏陰性和支原體,甚至對(duì)立克次體和衣原體之類(lèi)的微生物都有活性。1957年,去甲環(huán)素也被發(fā)現(xiàn),通過(guò)對(duì)這些抗生素進(jìn)行降解研究,發(fā)現(xiàn)它們具有極為相似的化學(xué)結(jié)構(gòu),有四個(gè)環(huán)線(xiàn)形相連構(gòu)成主體骨架,從此“四環(huán)素”被看成一類(lèi)新的抗生素。隨著四環(huán)素類(lèi)抗生素化學(xué)結(jié)構(gòu)被逐漸澄清,許多實(shí)驗(yàn)室加入到開(kāi)發(fā)半合成品的研究工作中。美他環(huán)素、多西環(huán)素和米諾環(huán)素為一些最重要的半合成品,稱(chēng)為第二代四環(huán)素。為了獲得在中性pH值下,水溶性良好、利于吸收的四環(huán)素類(lèi)衍生物,通過(guò)對(duì)酞氨基團(tuán)的修飾,得到了毗咯烷甲四環(huán)素和賴(lài)甲四環(huán)素。2外輸泵基因超家族耐藥四環(huán)素類(lèi)抗生素的廣譜抑菌作用是通過(guò)干擾細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成起作用的。四環(huán)素類(lèi)有既抑制70S,又抑制80S核糖體的功能,能和16SrRNA上臨近與氨酞tRNA連接的區(qū)域形成可逆復(fù)合物。從作用機(jī)制上看是非選擇性的,但四環(huán)素類(lèi)抗生素對(duì)細(xì)菌有選擇性毒性,因?yàn)樵思?xì)胞中的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)體系能使藥物特異地透過(guò)細(xì)胞,真核細(xì)胞卻能主動(dòng)地外排這類(lèi)抗生素。在革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌中都有外輸泵基因,而且大部分外輸泵基因都具有四環(huán)素抗性。四環(huán)素外輸泵蛋白屬于主要異化超家族(MFS),是目前Tet蛋白中研究最清楚的。所有tet外輸泵基因都編碼膜相關(guān)蛋白可將四環(huán)素泵出胞外,降低了細(xì)胞內(nèi)藥物濃度保護(hù)了胞內(nèi)的核糖體,從而產(chǎn)生耐藥性。Tet(X)基因是唯一通過(guò)產(chǎn)生滅活四環(huán)素的酶而耐藥的。已報(bào)道兩株厭氧擬桿菌轉(zhuǎn)座子上攜帶有Tet(X)基因。Tet(X)產(chǎn)生44ku胞漿蛋白,它在氧和NADPH存在時(shí)可化學(xué)修飾四環(huán)素,序列分析表明這個(gè)酶與其他NADPH需要的氧化還原酶有同源性。細(xì)菌對(duì)四環(huán)素類(lèi)抗生素的耐藥機(jī)制主要有兩點(diǎn):(1)由質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子編碼排出系統(tǒng);(2)由質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子編碼的核糖體保護(hù)因子表達(dá)。已分離出由不同四環(huán)素耐藥因子編碼的一組分子量為42Kda的細(xì)胞膜內(nèi)蛋白。Tet(A-E類(lèi)存在于腸球菌中,K和L類(lèi)存在于G+菌中)的表達(dá)將導(dǎo)致藥物被排出體外,從而產(chǎn)生耐藥性。這種耐藥性是由四環(huán)素誘導(dǎo)產(chǎn)生的。Tet的抑制因子對(duì)大腸埃希菌體內(nèi)TetA的產(chǎn)生進(jìn)行負(fù)調(diào)節(jié),但四環(huán)素能與該抑制因子結(jié)合從而使其失去活性并導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。近年來(lái)報(bào)道了兩類(lèi)由質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子編碼的核糖體的保護(hù)因子TetM和TetO。雖然它們的確切作用尚未明了,但普遍認(rèn)為它們通過(guò)自身與四環(huán)素類(lèi)抗生素的結(jié)合而阻礙四環(huán)素與核糖體的結(jié)合,從而起到保護(hù)核糖體的作用。3反應(yīng)物系抗生素類(lèi)化合物的合成在對(duì)天然四環(huán)素類(lèi)抗生素進(jìn)行化學(xué)改造的同時(shí),還有一些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)致力并最終完成了四環(huán)素類(lèi)抗生素全合成的研究工作。Muxfeldt、Lederle、Woodward和Barton等都在這方面做出了突出貢獻(xiàn)。雖然繁復(fù)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和艱難的色譜純化過(guò)程使得這些全合成過(guò)程難以付諸實(shí)施,但他們的努力使四環(huán)素類(lèi)抗生素的構(gòu)效關(guān)系更加清楚明了,一些重要的化學(xué)反應(yīng)也為后來(lái)高效優(yōu)良的半合成品打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四環(huán)素的主體骨架是由Muxfeldt首次合成的,但得到的最終化合物沒(méi)有生物活性。Barton等也進(jìn)行過(guò)全合成的研究,但未取得成功。后來(lái)Woodward研究團(tuán)體完成了四環(huán)素衍生物結(jié)構(gòu)的全合成,這是第一個(gè)具有生物活性的純合成四環(huán)素衍生物。隨后Gurevich,Katpetjan及Kolosovy等研究團(tuán)體從不同途徑合成了脫水四環(huán)素。在所有的合成工作中,最值一提的要算Muxfeldt,Vedejis等對(duì)土霉素的全合成研究。4高效四環(huán)素衍生物由于四環(huán)素類(lèi)抗生素的大量使用,對(duì)四環(huán)素耐藥菌株日漸增多,使其臨床應(yīng)用受到很大限制。但近年來(lái),新型四環(huán)素類(lèi)化合物的合成和四環(huán)素類(lèi)非抗菌作用的不斷發(fā)現(xiàn)為其臨床新用開(kāi)辟了廣闊的前景。從80年代起,發(fā)現(xiàn)四環(huán)素類(lèi)抗生素具有很多非抗菌作用。研究表明,四環(huán)素類(lèi)抗生素包括無(wú)抗菌作用的CMT類(lèi),可抑制膠原酶、明膠酶、溶基質(zhì)素等基質(zhì)金屬蛋白酶,并阻止病理性結(jié)締組織損傷。四環(huán)素有抑制磷脂酶活力的作用,四環(huán)素通過(guò)抑制CZYD7胞外磷脂酶的分泌,降低了菌株的毒性。最近由Dactylosporajium發(fā)酵得到了帶有糖殘基的四環(huán)素衍生物(Dactylocycline),其C-6位置甲基和羥基的構(gòu)象和其他四環(huán)素衍生物恰恰相反。它對(duì)四環(huán)素敏感型及耐藥G+菌都有良好的活性,但對(duì)G-菌沒(méi)有活性。但Dactylocycline的脫糖衍生物Aglycone對(duì)G-菌有活性。C-9-甘氨酞四環(huán)素Glycylcyclines是新一代廣譜高效四環(huán)素類(lèi)衍生物。它們對(duì)含有核糖體保護(hù)因子(TetM和TetO)或排出因子(TetE,K和L)的四環(huán)素敏感株和耐藥株均有效;它們對(duì)G+菌和G-菌都有效,包括對(duì)米諾環(huán)素、萬(wàn)古霉素和β-內(nèi)酞胺類(lèi)抗生素耐藥的菌株。其中最具開(kāi)發(fā)前景的是9-二甲氨基甘氨酞胺-6-去甲基-6-去氧基四環(huán)素(DMG-DMDOF)和9-叔丁氨基甘氨酞胺二甲胺四環(huán)素(TBG-MINO),已完成I期臨床試驗(yàn),目前正在進(jìn)行Ⅱ期臨床試驗(yàn)。四環(huán)素類(lèi)除對(duì)骨質(zhì)疏松癥和風(fēng)濕病有療效外,近兩年又發(fā)現(xiàn)多西環(huán)素和米諾環(huán)素對(duì)腦缺血引起的神經(jīng)損傷具有良好的保護(hù)作用。如米諾環(huán)素在腦缺血發(fā)生前3h給藥