氨基糖苷類藥物抗生素的抗菌特性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

氨基糖苷類藥物抗生素的抗菌特性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1氨基糖苷類抗生素1944年，wakmayaan等人報(bào)道了鏈霉菌產(chǎn)生的鏈霉菌素，報(bào)告了3000多種天然和半合成氨基糖苷類抗生素，其中微生物生產(chǎn)的天然氨基糖苷類抗生素近200種。氨基糖苷類(aminoglycosides)抗生素是臨床上重要的一類抗感染藥物,具有水溶性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗菌譜廣、抗菌能力強(qiáng)和吸收排泄良好等特點(diǎn),雖然近年受到β內(nèi)酰胺類和喹諾酮類抗感染藥物的挑戰(zhàn),但仍是治療G菌和結(jié)核桿菌感染的首選藥物之一。對(duì)某些革蘭氏陽性菌也有良好的殺菌作用。與青霉素類或頭孢菌素類合用,?？扇〉脜f(xié)同作用。其殺菌活力在一定范圍內(nèi)為濃度依賴性,并具有明顯的抗生素后效應(yīng)(PAE)。根據(jù)氨基糖苷類抗生素的抗菌特性及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),此類抗生素可分為3個(gè)發(fā)展階段。以卡那霉素為代表的第一代氨基糖苷類抗生素,其品種還有新霉素、巴龍霉素、鏈霉素和核糖霉素等,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是完全羥基化的氨基糖與氨基環(huán)醇相結(jié)合,不抗綠膿桿菌,除鏈霉素、新霉素外,均已少用;第二代以慶大霉素為代表,其結(jié)構(gòu)中均含有脫氧氨基糖并具有抗綠膿桿菌的特點(diǎn),其他品種還有妥布霉素、西索米星和小諾霉素等;第三代則是氨基環(huán)醇上氮位取代衍生物,品種有阿米卡星、阿貝卡星、奈替米星、阿司米星和我國創(chuàng)新的一類新藥依替米星等,其特點(diǎn)是保留了母體的抗菌活性,耳腎毒性小,抗耐藥性等。根據(jù)氨基糖數(shù)目分為假三糖類和假二糖類,氨基含量越多,抗菌能力越強(qiáng)。2氨基糖苷類藥物的藥敏作用耐酶品種:細(xì)菌所產(chǎn)的乙酰轉(zhuǎn)移酶、磷酸轉(zhuǎn)移酶和核苷轉(zhuǎn)移梅等氨基糖苷類鈍化酶可破壞卡那霉素、慶大霉素、妥布霉素、西酸霉素等,而新品種對(duì)鈍化酶較穩(wěn)定,如阿米卡星(armikacin)、奈替米星(netilmicin)、依替米星(etimicin)和異帕米星(isepamicin),均主要用于耐慶大霉素菌株,即產(chǎn)氨基糖苷類鈍化酶菌株的感染。阿米卡星的抗菌譜與慶大霉素相似,其抗菌活性優(yōu)于卡那霉素,稍次于慶大霉素,特點(diǎn)是對(duì)許多腸道革蘭陰性菌和銅綠假單胞菌所產(chǎn)的氨基糖苷類鈍化酶相當(dāng)穩(wěn)定,故對(duì)耐慶大霉素菌株所致感染可獲良效,而對(duì)慶大霉素敏感株所致感染仍應(yīng)選用慶大霉素;阿米卡星的耳、腎毒性與慶大霉素?zé)o明顯差別。奈替米星的抗菌作用與慶大霉素相似,對(duì)各種氨基糖苷類鈍化酶較穩(wěn)定,稍次于阿米卡星,其耳、腎毒性較慶大霉素稍低,臨床也用于較重的革蘭陰性桿菌(主要為耐慶大霉素菌株)所致感染。依替米星其分子結(jié)構(gòu)與奈替米星極相似,僅少一雙鏈,故更穩(wěn)定。對(duì)氨基糖苷類鈍化酶的穩(wěn)定性、抗菌作用和耳、腎毒性及其臨床療效均與奈替米星相似。異帕米星的抗菌譜與阿米卡星相似,除銅綠假單胞菌外的大多數(shù)革蘭陰性菌對(duì)異帕米星更敏感。該品對(duì)氨基糖苷類鈍化酶的穩(wěn)定性優(yōu)于阿米卡星;其耳、腎毒性比阿米卡星稍低。主要用于革蘭陰性桿菌嚴(yán)重感染,特別是對(duì)其它品種包括對(duì)阿米卡星耐藥菌株所致感染?？傮w上,耐酶品種以異帕米星為優(yōu),其它依次為阿米卡星、奈替米星和依替米星。不耐酶品種:妥布霉素與西索米星(sisomicin)雖然對(duì)銅綠假單胞菌的作用優(yōu)于慶大霉素,但對(duì)鈍化酶不穩(wěn)定,故仍用于慶大霉素敏感菌株感染,特別是銅綠假單胞菌感染,而不適用于慶大霉素耐藥株所致感染。西索米星的耳、腎毒性較明顯,其臨床實(shí)用價(jià)值受到限制。慶大霉素為最常用的品種,為保持其良好的抗菌作用,減緩耐藥性產(chǎn)生,不提倡應(yīng)用口服制劑,更不應(yīng)擅自局部使用。細(xì)菌對(duì)卡那霉素的耐藥性明顯,臨床已少用口服制劑用于腹部手術(shù)前腸道準(zhǔn)備與肝昏迷者。新霉素全身用藥毒性明顯,口服用于腸道感染與手術(shù)腸道準(zhǔn)備,局部應(yīng)用于沖洗傷口與膀胱及膿癤。小諾霉素與核糖霉素作用弱,毒性稍低,僅用于革蘭陰性桿菌輕癥感染。所有品種均具不同程度的耳、腎毒性。相比之下,對(duì)聽力損害的發(fā)生率依次為卡那霉素(1.6%),阿米卡星(1.5%),西索米星(1.4%),慶大霉素(0.5%),妥布霉素(0.4%);對(duì)前庭功能損害的發(fā)生率依次為卡那霉素(4.7%),鏈霉素(3.6%),西索米星(2.9%),慶大霉素(1.2%),妥布霉素(0.4%)。對(duì)腎臟的毒性,妥布霉素較慶大霉素低,而慶大霉素、奈替米星、阿米卡星等的腎毒性無明顯差異,發(fā)生率約10%。對(duì)神經(jīng)肌肉的阻滯作用以新霉素為甚,其次為鏈霉素>卡那霉素或阿米卡星>慶大霉素或妥布霉素。3微生物效價(jià)法正是由于氨基糖苷類的結(jié)構(gòu)和臨床應(yīng)用特點(diǎn),為了科學(xué)合理、安全有效地使用這類抗生素,AGs的定量和痕量分析受到了臨床醫(yī)學(xué)和藥物分析工作者的重視,特別是對(duì)有關(guān)物質(zhì)的分析更是近年來的熱點(diǎn)。由于氨基糖苷類抗生素絕大多數(shù)無特征的紫外吸收,因此微生物效價(jià)法是當(dāng)前各國藥典測(cè)定該類抗生素含量的主要方法。同時(shí),微生物法檢測(cè)成本相對(duì)低廉,適于推廣使用。但微生物法測(cè)定的是總效價(jià),不能分別測(cè)定主成分和相關(guān)組分或有關(guān)物質(zhì)的量,不能準(zhǔn)確反應(yīng)氨基糖苷類抗生素的內(nèi)在質(zhì)量,且影響因素復(fù)雜,操作費(fèi)時(shí)。例如王明娟等報(bào)道,國內(nèi)硫酸阿米卡星注射液不同生產(chǎn)廠產(chǎn)品間的雜質(zhì)A的含量可在0.5%～13%不等,但雜質(zhì)A具有抗菌活性,所以微生物效價(jià)測(cè)定時(shí)反映不出產(chǎn)品間的質(zhì)量差別。隨著對(duì)抗生素結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)的進(jìn)一步了解,對(duì)于含有抗菌活性的雜質(zhì)或多組分的抗生素,輔以控制組分級(jí)雜質(zhì)的方法,以彌補(bǔ)效價(jià)法測(cè)定含量專屬性不強(qiáng)的缺點(diǎn),達(dá)到監(jiān)控藥品質(zhì)量的目的?，F(xiàn)介紹目前已應(yīng)用于氨基糖苷類抗生素質(zhì)量控制的幾種方法。3.1高效薄層色譜法薄層色譜法操作簡單,耗時(shí)短,所需設(shè)備價(jià)廉,在氨基糖苷類抗生素的鑒別及有關(guān)物質(zhì)檢查中占有主要地位,《中國藥典》2005年版收載的12種氨基糖苷類抗生素中有8種采用薄層色譜鑒別方法。氨基糖苷類抗生素為極性較強(qiáng)的堿性化合物,在使用硅膠作薄層色譜的固定相時(shí),展開劑中需要加入氨水調(diào)節(jié)pH值以減少拖尾現(xiàn)象。由于其結(jié)構(gòu)中具有伯氨基,顯色劑中多含有與伯氨基發(fā)生顯色反應(yīng)的茚三酮。掃描密度計(jì)與TLC技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的高效薄層色譜法(HPTLC)因其靈敏度、分離度和準(zhǔn)確度都有很大提高,已用于藥物定量分析。Funk等用HPTLC測(cè)定了新霉素中3個(gè)組分新霉素A、B和C的百分含量。有報(bào)道應(yīng)用高效薄層色譜-光度測(cè)定法進(jìn)行獸用制劑中大觀霉素的鑒別及定量分析,檢測(cè)波長421nm,回收率102.54%。TLC-微生物顯影技術(shù)可檢測(cè)經(jīng)分離的雜質(zhì)是否有抗菌活性,常用于抗生素新品種開發(fā)、菌種篩選和質(zhì)量研究。陳劍峰等報(bào)告采用短小芽孢桿菌為生物顯影檢定菌,雙層瓊脂擴(kuò)散法于37℃培養(yǎng)16～18h,通過對(duì)培養(yǎng)基pH值、發(fā)酵液樣品pH值、展開劑、薄板和菌層接觸時(shí)間等分析條件的優(yōu)化,測(cè)定發(fā)酵液中西索米星的效價(jià),方法準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性均符合定量分析的要求。TLC具有使用范圍廣,樣品預(yù)處理簡單,優(yōu)化展開劑的組成方便等優(yōu)點(diǎn),隨著吸附劑高效化,定量分析儀器化、自動(dòng)化,TLC仍然是不可替代的一種用于氨基糖苷類抗生素質(zhì)量分析的方法。3.2高效液鉻hplc法由于氨基糖苷類抗生素沒有特征的紫外吸收,采用通常的UV檢測(cè)器檢測(cè)較困難,故該類藥物的HPLC法以衍生化與非衍生化法為主。3.2.1柱前衍生化法衍生化方法可分為柱前衍生和柱后衍生兩種,采用的衍生化試劑有鄰苯二醛(OPA)、2,4-二硝基氟苯(DNFB)、2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS),異氰酸苯酯(PIC),3,5-二硝基苯甲酰氯(DNBCL)(以上用紫外檢測(cè)器)和氯甲酸芴甲酯(FMOC-CL)(用熒光檢測(cè)器)等。利用氨基糖苷類抗生素結(jié)構(gòu)中的活潑基團(tuán)(如氨基、羰基)與衍生化試劑形成紫外區(qū)有吸收或有熒光的物質(zhì),以便于紫外檢測(cè)或熒光檢測(cè)。柱前衍生化方法較簡單,不需要特殊的設(shè)備;柱后衍生化采用在線技術(shù),便于自動(dòng)化測(cè)定,但需要有特殊的衍生化反應(yīng)裝置,因此柱前衍生化方法較多被采用。由于衍生化法供試品制備步驟繁瑣,色譜條件多選用含鹽較多的流動(dòng)相,必要時(shí)需加入離子對(duì)試劑,長期應(yīng)用有損色譜柱及進(jìn)樣器的使用壽命;同時(shí)影響試驗(yàn)結(jié)果因素較多,重現(xiàn)性差。因此,非衍生化方法的開發(fā)則更具有實(shí)用價(jià)值。3.2.2檢測(cè)方法的選擇氨基糖苷類抗生素的非衍生化分析通常采用了新的檢測(cè)技術(shù):如示差折光檢測(cè)法、UV末端吸收法、間接測(cè)定法、脈沖電化學(xué)檢測(cè)器法、質(zhì)譜檢測(cè)法和蒸發(fā)光散射檢測(cè)法(ELSD)等。新型檢測(cè)器的使用擴(kuò)大了HPLC非衍生化方法在氨基糖苷類抗生素中的應(yīng)用,相比之下,各有特點(diǎn)。示差折光檢測(cè)器受溫度和流動(dòng)相組成影響大,色譜系統(tǒng)平衡需較長時(shí)間,已較少采用;UV末端吸收法對(duì)儀器及試劑色譜純度要求高;間接測(cè)定法要選用適宜的有紫外吸收或熒光的物質(zhì)作檢測(cè)劑,方法不易建立;脈沖電化學(xué)檢測(cè)器靈敏度較高,但采用的多為聚苯乙烯～二乙烯苯色譜柱,實(shí)驗(yàn)條件苛刻,通用性差;質(zhì)譜檢測(cè)器靈敏度高,但儀器昂貴。近年來,在藥學(xué)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(ELSD)是一種通用型質(zhì)量檢測(cè)器,對(duì)任何揮發(fā)性低于流動(dòng)相的樣品均能被檢測(cè),并且在一定條件下物理性質(zhì)相似的物質(zhì)其響應(yīng)因子基本一致,可以滿足樣品有關(guān)物質(zhì)檢查和含量測(cè)定等多項(xiàng)藥物質(zhì)量控制的要求,專屬性強(qiáng)、靈敏度高,在氨基糖苷類抗生素的分析中占有重要的地位。3.3基于gc-ms法的化合物衍生化氨基糖苷類抗生素不具揮發(fā)性,需要提高溫度用硅烷化試劑衍生化后進(jìn)行GC分析?！禪SP》26版、《BP》2002年版中鹽酸大觀霉素的測(cè)定即采用六甲基硅烷衍生化后FID檢測(cè)。PreuM等報(bào)道了一個(gè)兩步衍生化測(cè)定生物材料中慶大霉素和卡那霉素的方法,用三甲基硅烷咪唑(TMSI)對(duì)羥基進(jìn)行三甲基硅烷化和用N-(heptafluorobutyryl)-imidazole(HFBI)對(duì)氨基進(jìn)行?；?衍生化產(chǎn)物在經(jīng)液液萃取后用毛細(xì)管GC-MS法分析,慶大霉素可分離出C1、Cla和C23種成分,方法靈敏,可測(cè)定30～200μg的慶大霉素和10～200μg的卡那霉素。GC-MS是所有聯(lián)用技術(shù)中發(fā)展最完善,應(yīng)用最廣泛的方法。3.4氨基糖苷類保水性計(jì)算方法flurercl-3-古代酸鹽緩沖系統(tǒng)圖10毛細(xì)管電泳是上世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一種分離分析技術(shù),HPCE是一類以毛細(xì)管為分離通道,以高壓直流電場為驅(qū)動(dòng)力的新型液相色譜分離技術(shù)。根據(jù)分離模式的不同,又可分為毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)、毛細(xì)管等電聚焦(CIEF)、毛細(xì)管凝膠電泳(CEC),膠束電動(dòng)毛細(xì)管色譜(MEKC)等,具有分離效率高、速度快、樣品用量少的特點(diǎn)。FlurercL介紹了采用硼酸鹽緩沖系統(tǒng)(pH為9)為電解質(zhì),陰極端(在檢測(cè)器邊)UV195nm波長下直接測(cè)定,12種氨基糖苷類抗生素及其雜質(zhì)(慶大霉素C、慶大霉素Cla、慶大霉素C2+C2a、西索米星、地貝卡星、鏈霉素、雙氫鏈霉素、妥布霉素、阿米卡星、卡那霉素B、卡那霉素A、巴龍霉素、布替羅星A、布替羅星B、核糖霉素)可被有效分離。本方法有良好的精密度(RSD=3%),定量限在50μg·mL-1。AckermansMT等采用間接測(cè)定法檢測(cè),在緩沖液中加入一定量的有紫外吸收的咪唑?yàn)楸尘半娊赓|(zhì),當(dāng)無紫外吸收的樣品分子通過檢測(cè)器時(shí),出現(xiàn)倒峰而檢測(cè)。在0.01mol·L-1咪唑背景電解質(zhì)中,214nm檢測(cè),成功分析了6種氨基糖苷類抗生素。電化學(xué)檢測(cè)器同樣適用于CZE技術(shù),此法可同時(shí)檢測(cè)7種氨基糖苷類抗生素。此類抗生素的HPCE檢測(cè)方法,最為常用的仍然是柱前及柱內(nèi)衍生的CZE技術(shù),然后進(jìn)行紫外檢測(cè)。3.5電性離子檢測(cè)電噴霧離子阱多級(jí)質(zhì)譜法(ESI-MS)技術(shù)屬于軟電離方式,可在溫和的條件下獲得待測(cè)物的準(zhǔn)分子離子峰。氨基糖昔類化合物在結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)伯胺或仲胺基團(tuán)顯弱堿性,在質(zhì)譜上具有較強(qiáng)的正離子響應(yīng)。ESI-MS已成功地用于鏈霉素、雙氫鏈霉素、巴龍霉素、核糖霉素、阿米卡星,妥布霉素、卡那霉素A、新霉素和威替米星等的定性分析以及慶大霉素和新霉素的定量分析。ESI-MS法不需要標(biāo)準(zhǔn)品即可對(duì)混合物中除同分異構(gòu)體外的各組分進(jìn)行定性和半定量分析,方法準(zhǔn)確、快速、簡便。由于這類藥物在結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)上非常相似,用一般的方法進(jìn)行快速鑒別存在一定的困難。但用ESI-MS法可迅速得到其單一組分或多組分(如慶大霉素)的多級(jí)質(zhì)譜信息。這對(duì)該類化合物的定性鑒別和定量分析以及有關(guān)物質(zhì)的檢測(cè)提供了可靠的理論依據(jù),對(duì)嚴(yán)格控制藥品的質(zhì)量有很好的指導(dǎo)作用。3.6原子吸收光譜法ass法免疫分析是近年來發(fā)展很快的一種方法,已用于生物樣本中微量抗生素的快速鑒別。原子吸收光譜法(ASS)方法用于慶大霉注射液的測(cè)定,回收率在98.6%～103.0%之間。另外還有一些非專屬性的理化測(cè)定方法(旋光法、分光法、容量法、量熱法)的報(bào)道,主要用于制劑生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制和溶出度研究。4氨基糖苷類物質(zhì)元素檢測(cè)氨基糖苷類抗生素有關(guān)物質(zhì)主要為合成前體、異構(gòu)化產(chǎn)物、其它副產(chǎn)物和儲(chǔ)存期降解物,其結(jié)構(gòu)與主成分較為相似。故能用于測(cè)量氨基糖苷類抗生素含量的靈敏度高、專屬性強(qiáng)的方法,基本都可用于其有關(guān)物質(zhì)的檢測(cè)。基于檢測(cè)方法的實(shí)用性和普及性,目前國內(nèi)制藥行業(yè)用