《多肽類抗生素》

1、1,第7章 多肽類抗生素,2,簡介：自1939年發(fā)現(xiàn)第一個多肽類抗生素：短桿菌素以來，本類抗生素已經(jīng)超過了1000種。但投入臨床上應用的僅幾十種。產(chǎn)量有從100公斤至1000噸（如桿菌肽）以上。肽類抗生素包括所有的氨基酸型的、肽型的、蛋白質型的，以及它們的雜環(huán)化合物（即含雜環(huán)結構的，或含衍生氨基酸的，經(jīng)簡單環(huán)化反應而得環(huán)狀結構的化合物）。事實上，隨著抗生素研究的深化和發(fā)展，作為簡單氨基酸衍生物的β—內酰胺類和多肽內酯類的放線菌素等

2、，都因各自擁有了眾多的成員，且具有了自己的化學結構和生物學性質（包括相似性和特征），習慣上已被單獨歸成大類。絕大多數(shù)肽類抗生素由細菌和放線菌產(chǎn)生，少數(shù)由真菌產(chǎn)生。特別重要的是芽孢桿菌（Bacillus），能極為專一地產(chǎn)生肽類抗生素。而在真菌中，常常產(chǎn)生被修飾了的氨基酸（如β—內酰胺等）。每株產(chǎn)生菌往往都能同時產(chǎn)生(合成)出一系列緊密相關的肽抗生素。天然來源的肽類抗生素還含有未見于一般蛋白質的新氨基酸。如D—氨基酸，β—氨基酸，新型氨

3、基酸和鳥氨酸等。在化學結構上，僅一小部分肽抗生素呈線狀的。其余大多是環(huán)狀化合物（環(huán)肽），具有抗G+、G-和腫瘤作用。,3,第一節(jié) 多肽類抗生素的特征和分類,一、特征： 多肽類抗生素與高等動植物中具有激素功能的多肽和蛋白質不同，具有以下特征：1、分子量比一般蛋白質小得多。平均在1000左右，一般在300~3000之間。2、動植物中常見的組、蛋氨酸，在本抗生素中很少見。而常常出現(xiàn)一些在結構和立體化學上不尋常的氨基酸（如含S

4、的復雜雜環(huán)的不飽和的N—甲基化的亞胺或β—氨基酸。特別是脯氨酸衍生物。其最大特點是含有D—氨基酸。有時在同一分子中，含有同一氨基酸的D—和L—兩種構型）。3、常含類脂化合物。通常是脂肪酸，脂肪胺等。4、含有一般肽類里罕見的結構（如由4~16個氨基酸構成大環(huán)結構，環(huán)孢菌素），異乎尋常的是卻沒有游離的氨基和羧基。在合適的氨基酸的殘基之間有很大的成環(huán)傾向。從而會出現(xiàn)大環(huán)中還有小環(huán)。5、以一組緊密相關的化合物的復合物所構成。并已成為一

5、個規(guī)律。差別僅一個或若干個氨基酸不同，或僅非氨基酸組成部分有微小差異。6、正是由于以上這些特點，肽類抗生素不易被來自動植物體內的酶所水解。7、在生物體內合成的性質相近的一組多肽類抗生素，分離相當困難。,4,二、分類,5,三、重要的肽類抗生素介紹,1、線狀a.短桿菌肽(Gramicidin)：包括A、B、C等由15個氨基酸組成。b.博來霉素(Bleomycin)：抗腫瘤抗生素。1966年日本梅澤等從輪枝鏈霉菌發(fā)酵液里提取出的堿性

6、水溶性糖、肽復合物。我國70年代試制成功。71年投產(chǎn)，當時定名為爭光霉素。78年通過技術鑒定，改名為鹽酸平陽霉素（分A、B兩組共13個組分）。2、短桿菌酪肽 (環(huán)狀)。有三種組分，分為A、B、C。環(huán)狀多肽類抗生素主要為抗G+菌，若游離—NH2增加時，抗G - 效力增強。桿菌肽作為飼料添加劑，世界年產(chǎn)量超過1000噸。3、放線菌素（actinomycins）屬僅由氨基酸組成的抗生素，分子中除酰胺鍵外，還有內酯鍵（有20多種）。由2個多

7、肽鏈+發(fā)色團（吩嗪），具抗癌作用，又稱更生霉素4、纈氨霉素（valinomycin）屬酯肽化合物，由α—氨基酸和α—羥基酸交替組成。是生化研究用的產(chǎn)品，成為生化研究工具。5、環(huán)孢菌素（Cyclosporin A）由11個氨基酸殘基組成的抗生素。有抗霉菌作用，但主要是作為機體免疫抑制劑，是目前器官移植的首選藥物。 總之，多肽類抗生素毒性一般較大，主要會引起神經(jīng)毒性和腎毒性。比較典型的要算多粘菌素。在生產(chǎn)技術上具有代表性。因此列

8、為工藝介紹的代表。,6,第二節(jié) 環(huán)肽類抗生素,*又稱多粘菌素E，**以前稱作“結核放線菌素(Tuberactinomycin)”,7,多粘菌素和粘桿菌素的化學結構,8,卷曲霉素的化學結構,卷曲霉素IA (R=OH) 和卷曲霉素IB (R=H),9,恩維霉素的化學結構,R = OH（恩維霉素N）或 H（恩維霉素O）,10,第三節(jié) 糖肽類抗生素——概述（一）,糖肽類抗生素是由7個氨基酸組成的環(huán)肽母核與2~7個糖以糖苷鍵相連接的一類抗生素

9、的總稱。環(huán)肽N端的第2個和第4個芳香族氨基酸以及第4個和第6個芳香族氨基酸的芳基以C-O-C鍵相連接，第5個和第7個芳香族氨基酸的芳基以C-C鍵或C-O-C鍵相連接。 這類抗生素與細菌細胞壁肽聚糖生物合成前體——N-乙酰葡糖胺-N-乙酰胞壁酸(-五肽)-焦磷酸脂類中的D-丙氨酰-D-丙氨酸結合，從而抑制肽聚糖轉糖基反應（聚合反應）和轉肽反應（交聯(lián)或架橋反應）。,11,糖肽類抗生素呈殺菌作用，但抗菌譜較窄，僅對金黃色葡萄球菌、

10、鏈球菌等G+細菌和梭菌一類厭氧菌有效，重點用于MRSA感染，一般為三線用藥。 這類抗生素口服不吸收，靜脈點滴用于由MRSA引起的敗血癥，但也可口服用于骨髓移植前的消化道殺菌、MRSA引起的腸炎和艱難梭菌(Clostridium difficile)引起的偽膜性大腸炎。 糖肽類抗生素可發(fā)生紅頸綜合征、腎和第8對腦神經(jīng)障礙、過敏樣癥狀等副作用。 目前臨床上使用的糖肽類抗生素均為發(fā)酵產(chǎn)品，主要有萬古霉素(vancomycin)、去甲萬古

11、霉素(N-demethylvancomycin)、替考拉寧(teicoplanin)和拉莫拉寧(ramoplanin)。,12,萬古霉素 (R= CH3)與去甲萬古霉素(R=H)由東方擬無枝酸菌(Amycola-topsis orientalis)發(fā)酵生產(chǎn),糖肽類抗生素是由7個氨基酸組成的環(huán)肽母核與2~7個糖以糖苷鍵相連接的一類抗生素的總稱。環(huán)肽N端的第2個和第4個芳香族氨基酸以及第4個和第6個芳香族氨基酸的芳基以C-O-C鍵相連接，

12、第5個和第7個芳香族氨基酸的芳基以C-C鍵或C-O-C鍵相連接。,13,糖肽類抗生素是由7個氨基酸組成的環(huán)肽母核與2~7個糖以糖苷鍵相連接的一類抗生素的總稱。環(huán)肽N端的第2個和第4個芳香族氨基酸以及第4個和第6個芳香族氨基酸的芳基以C-O-C鍵相連接，第5個和第7個芳香族氨基酸的芳基以C-C鍵或C-O-C鍵相連接。,14,替考拉寧A2系列：A2-1，R=(Z)-4-癸酸； A2-2，R=8-甲基壬酸；A2-3，R=正癸酸；A2-4，R=

13、8-甲基癸酸；A2-5，R=9-甲基癸酸 (由科羅拉多擬無枝酸菌Amycolatopsis coloradensis發(fā)酵生產(chǎn)),15,拉莫拉寧A2(Ramoplanin A2)(R= ，R?=二糖)由游動放線菌(Actinoplanes spp)發(fā)酵生產(chǎn)，口服治療腸道VRE感染癥。,16,開發(fā)中的新糖肽類抗生素——Oritavancin (LY333328),半合成糖肽類抗生素，靜脈注射,用

14、于治療由革蘭氏陽性細菌包括MRSA和VRE引起的皮膚和軟組織感染。,C86H97Cl3N10O26 = 1793.1,17,名詞解釋MRSA——methicillin-resistant Staphylococcus aureus——抗甲氧西林金黃色葡萄球菌MRSE——methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis——抗甲氧西林表皮葡萄球菌VRSA——vancomycin-resi

15、stant Staphylococcus aureus——抗萬古霉素金黃色葡萄球菌VRE——vancomycin-resistant enterococci——抗萬古霉素腸球菌MDR——multidrug resistance ——多重抗藥（對多種抗生素具有抗藥性）或交叉抗藥R因子——耐藥因子，是存在于質粒上的易于傳播的耐藥基因,18,C88H102Cl2N10O27 = 1802.71,開發(fā)中的新糖肽類抗生素——Dalbava

16、ncin (BI-397) 新型半合成糖肽類抗生素，對革蘭氏陽性細菌包括MRSA、MRSE和VRE有很強的殺菌作用，用于替代萬古霉素,19,第四節(jié) 鏈陽菌素類抗生素——概述,鏈陽菌素(Streptogramin)是1953年發(fā)現(xiàn)鏈霉菌產(chǎn)生的復合肽內酯類抗生素，它由抗菌因子鏈陽菌素A和輔助因子鏈陽菌素B組成。后來，又先后發(fā)現(xiàn)蜜柑霉素(Mikamycin)、原始霉素(Pristinamycin)、春霉素(Vernamycin

17、)、維及尼霉素(Virginiamycin)等同類抗生素，統(tǒng)稱為鏈陽菌素類抗生素(Streptogramins)。 目前臨床應用的鏈陽菌素類抗生素僅有由原始霉素IIa半合成得到的達佛斯汀(Dalfopristin)和由原始霉素Ia半合成得到奎奴斯汀(Quinupristin)以70/30比例組成的混合物——昔奈西得(Synercid)。 達佛斯汀與細菌核蛋白體的50S亞基結合，而奎奴斯汀與大環(huán)內酯抗生素的作用機

18、制相同，達佛斯汀還同時能改變核蛋白體的結構使其對奎奴斯汀更敏感，因此兩種復合成分具有顯著的協(xié)同作用。 昔奈西得對糞腸球菌以外的G(+)細菌和摩拉氏菌、奈瑟氏菌等G(-)細菌以及枝原體、軍團菌等有很好的殺菌活性。昔奈西得為靜脈給藥。鏈陽菌素與大環(huán)內酯抗生素呈交叉耐藥，耐藥菌主要為葡萄球菌和某些腸球菌。,20,達佛斯汀與奎奴斯汀的化學結構,達佛斯汀(dalfopristin) 奎奴斯汀(qui

19、nupristin),21,第五節(jié) 脂肽類抗生素,目前臨床上應用的脂肽類抗生素只有具有環(huán)脂肽結構的潛霉素 (Daptomycin，也音譯為達普托霉素)，它是由玫瑰孢鏈霉菌(Streptomyces roseosporus)發(fā)酵產(chǎn)生的，可使細菌細胞膜去極化，從而破壞其傳輸功能。 潛霉素對厭氧菌以外的G+細菌有很強和迅速的殺菌活性，并有較長的呈劑量依賴性的后抗菌效應，但對G?細菌無效。 由于獨特的殺菌機制，細菌對潛霉素

20、極少產(chǎn)生抗藥性，且與其他抗生素無交叉抗藥性，故用于MRSA、VRE及抗青霉素肺炎鏈球菌(PRSP)的感染及其他嚴重的G+細菌感染。 潛霉素與慶大米星對葡萄球菌和腸球菌有協(xié)同作用。 潛霉素對骨骼肌、腎、胃腸道及神經(jīng)系統(tǒng)有某些副作用，但停藥后可恢復。減少給藥次數(shù)可降低其副作用。 潛霉素為靜脈給藥。,22,潛霉素(daptomycin)的化學結構分子式： C72H101N17O26 分子量：1620.7

21、2,23,潛霉素(daptomycin)的化學結構,24,潛霉素(daptomycin)對細菌細胞膜的作用機制,25,多粘菌素和粘桿菌素的化學結構,第六節(jié) 多粘菌素的生產(chǎn),26,第六節(jié) 多粘菌素的生產(chǎn),1、多粘菌素的理化性質由多粘桿菌所產(chǎn)生。由多中氨基酸和脂肪酸組成的一簇堿性多肽類抗生素（1）藥理：在已知抗生素中，多粘菌素對G－作用最強（由G－引起的腦膜炎，等），特別是它能抑制其他抗生素幾乎沒有作用的綠膿桿菌，且不產(chǎn)生抗藥性。

22、（2）毒性：a 、對中樞神經(jīng)，腎臟有影響，臨床表現(xiàn)為暈眩，共濟失調，腿軟等。b、 注射時局部產(chǎn)生紅腫，疼痛 ，B.E毒性最小，療效最高。 c 、當與甲醛，亞硫酸氫鈉反應，形成Na N－磺甲基衍生物（－NHCH2SO3Na）時，注射時就不會疼痛，活性保持。,27,（3）結構： A、 由10肽組成，含有一個7元環(huán) B、 A.B.E為5價，D為4價 C、 B.E含羥基氨基酸較少，游離堿水溶性??； A.D含羥基氨基酸較多，游

23、離堿水溶性大。（4）物性：白色粉末，無氣味，味苦，有引濕性。pH2.0～7.0時穩(wěn)定。pH>7.0很快失效，失效時僅發(fā)生立體結構改變或分子內重排，與?；瘎┳饔猛瑫r失效。（5）效價基準： 多粘菌素B游離堿理論效價定為10000u/mg ，E定為30000u/mg,28,2、多粘菌素的菌種和發(fā)酵（1）產(chǎn)生菌為多粘性菌：無芽孢的變株產(chǎn)量低，經(jīng)過熱處理可提高抗生素的產(chǎn)量，每一菌種產(chǎn)生一種多肽類抗生素，可連接不同的脂肪酸如B1和B2，

24、E1和E2等（2）發(fā)酵：過程可分為三個不同的發(fā)酵期。繁殖期，分泌期和芽孢形成期，在生產(chǎn)上要在芽孢形成之前放罐，周期一般為36～40個小時。要點：（1）單一碳源時多糖比單糖或雙糖好。復合碳源時玉米粉加糊精最好（2）有機酸類能刺激多粘性菌E的產(chǎn)生，提高產(chǎn)量；而且奇數(shù)碳的酸比偶數(shù)碳的酸好。（3）尿素對E的生產(chǎn)效果較好?；ㄉ灧?。黃豆餅粉較差。而硫酸氨更優(yōu)于尿素。（4）最適合pH＝5.5～6.2（E）可用氨水調節(jié)。 綜合以上要點可

25、以看出，以多糖＋簡單氮源較好。,29,3．生物合成機制,本類抗生素生物合成機制還未搞清楚。不過有一點可以肯定，它與蛋白質的合成無多大關系。理由是：（1）以L-蘇氨酸-C14進行示蹤試驗，發(fā)現(xiàn)：氯霉素、放線菌素D、嘌呤霉素等抑制標記物摻入蛋白質，而刺激E的形成。（2）加入0.1mg分子的D-亮氨酸或D-苯丙氨酸，抑制D的生產(chǎn)，但對生長無影響，而加入5倍量的L-亮氨酸，可解除D-亮氨酸的抑制作用。（3）8-N鳥嘌呤在低濃度（0.5

26、mg分子）時強烈抑制多粘菌素的生產(chǎn)，但對生長或細胞核酸組分和量只有很小的影響。以上說明多粘菌素的合成并不遵照蛋白質合成的樣板機制進行。 此外，L-2.4-二氨基丁酸[(L-Dab)C14]是B的前體。理由：從多粘菌素中分離出L-Dab活化酶，此酶高度專一性。L-Dab是此酶的天然底物。L-Dab酶活性愈強，生產(chǎn)能力愈強，反之此酶活力下降。,30,4．生物合成與產(chǎn)芽孢的關系,多粘菌素通常是自對數(shù)期起，直到自溶期和產(chǎn)芽孢止。關

27、系如下：1、不產(chǎn)芽孢的，也不產(chǎn)多粘菌素；2、抑制芽孢生成的，也抑制多粘菌素生產(chǎn)；3、靜止培養(yǎng)抗生素和芽孢同時消失，振蕩生產(chǎn)，兩種作用同時恢復；4、在對數(shù)期末兩者（芽孢、抗生素）顯著受溫度影響，30℃：兩者均高產(chǎn)，37℃：兩者均大大減少消失；5、抗生素量下降時，芽孢開始生產(chǎn)。以上這些說明多粘菌素的形成和產(chǎn)芽孢是聯(lián)合控制的，它們之間有某功能關系，其它種種猜測均未得到證實。,31,5．提取和精制,方法：吸附法、沉淀法、溶媒萃取

28、法、離子交換法。（以離子交換法應用最廣。）1、吸附法：以活性炭作為吸附劑，以酸性溶液洗脫。問題是：選擇性差，收率低。2、溶媒萃取法：在堿性下，轉入有機溶媒，酸性下轉入水相。但質量不穩(wěn)定。3、離交法：可采用陽離子交換樹脂提取，過程與鏈霉素相近（弱酸101X4），利用分子量最低的多磷鹽，即焦磷酸鈉，能使鎂離子從樹脂上擠下來。焦磷酸鈉的濃度以0.5%為宜.這樣可以大大地提高抗生素的成品質量,32,Thank you everyone