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藥理學(xué)內(nèi)酰胺
環(huán)狀的酰胺，命名時(shí)用希臘字母表示環(huán)的元數(shù)：β-內(nèi)酰胺(四元環(huán))
β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素系指化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有β-內(nèi)酰胺環(huán)的一大類(lèi)抗生素，其中包括青霉素及其衍生物、頭孢菌素、單酰胺環(huán)類(lèi)、碳青霉烯和青霉烯類(lèi)酶抑制劑等以及新發(fā)展的頭霉素類(lèi)、硫霉素類(lèi)、單環(huán)β-內(nèi)酰胺類(lèi)等其他非典型β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素。基本上所有在其分子結(jié)構(gòu)中包括β-內(nèi)酰胺核的抗生素均屬于β內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素。它是現(xiàn)有的抗生素中使用最廣泛的一類(lèi)。
β-內(nèi)酰胺抗菌作用機(jī)制
各種β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素的作用機(jī)制均相似，都能抑制胞壁粘肽合成酶，即青霉素結(jié)合蛋白從而阻礙細(xì)胞壁粘肽合成，使細(xì)菌胞壁缺損，菌體膨脹裂解(胞壁粘肽合成過(guò)程見(jiàn)三十七章)。除此之外，對(duì)細(xì)菌的致死效應(yīng)還應(yīng)包括觸發(fā)細(xì)菌的自溶酶活性，缺乏自溶酶的突變株則表現(xiàn)出耐藥性。哺乳動(dòng)物無(wú)細(xì)胞壁，不受β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥物的影響，因而本類(lèi)藥具有對(duì)細(xì)菌的選擇性殺菌作用，對(duì)宿主毒性小。近十多年來(lái)已證實(shí)細(xì)菌胞漿膜上特殊蛋白PBPs(青霉素結(jié)合蛋白)是β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥的作用靶位，PBPs的功能及與抗生素結(jié)合情況歸納于圖38-1.各種細(xì)菌細(xì)胞膜上的PBPs數(shù)目、分子量、對(duì)β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素的敏感性不同，但分類(lèi)學(xué)上相近的細(xì)菌，其PBPs類(lèi)型及生理功能則相似。例如大腸桿菌有7種PBPs，PBP1A，PBP1B與細(xì)菌延長(zhǎng)有關(guān)，青霉素、氨芐西林、頭孢噻吩等與PBP1A、PBP1B有高度親和力，可使細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖和延伸受抑制，并溶解死亡，PBP2與細(xì)管形狀有關(guān)，美西林、棒酸與硫霉素(亞胺培南)能選擇性地與其結(jié)合，使細(xì)菌形成大圓形細(xì)胞，對(duì)滲透壓穩(wěn)定，可繼續(xù)生幾代后才溶解死亡。PBP3功能與PBP1A相同，但量少，與中隔形成，細(xì)菌分裂有關(guān)，多數(shù)青霉素類(lèi)或頭孢菌素類(lèi)抗生素主要與PBP1和(或)PBP3結(jié)合，形成絲狀體和球形體，使細(xì)菌發(fā)生變形萎縮，逐漸溶解死亡。PBP1，2，3是細(xì)菌存活、生長(zhǎng)繁殖所必需，PBP4，5，6;與羧肽酶活性有關(guān)，對(duì)細(xì)菌生存繁殖無(wú)重要性，抗生素與之結(jié)合后，對(duì)細(xì)菌無(wú)影響。
影響β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗菌作用素
革蘭陽(yáng)性菌與陰性菌的結(jié)構(gòu)差異甚大，β-內(nèi)酰胺類(lèi)各藥與母核相聯(lián)接的側(cè)鏈不同可影響其親脂性或親水性。有效藥物必需能進(jìn)入菌體作用于細(xì)胞膜上的靶位PBPs.影響抗菌作用的主要因素：①藥物透過(guò)革蘭陽(yáng)性菌細(xì)胞壁或陰性菌脂蛋白外膜(即第一道穿透屏障)的難易;②對(duì)β-內(nèi)酰胺酶(第二道酶水解屏障)的穩(wěn)定性;③對(duì)抗菌作用靶位PBPs的親和性。根據(jù)這些因素，目前臨床應(yīng)用的β-內(nèi)酰胺類(lèi)對(duì)革蘭陽(yáng)性與陰性菌的作用大致有6種類(lèi)型：Ⅰ類(lèi)為青霉素及口服青霉素V易透過(guò)革蘭陽(yáng)性菌胞壁粘肽層，但它們不能透過(guò)革蘭陰性菌糖蛋白磷脂外膜，因而屬窄譜的僅對(duì)革蘭陽(yáng)性菌有效。Ⅱ類(lèi)包括有氨芐西林、羧芐西林、酰脲類(lèi)青霉素、亞胺培南及若干頭孢菌素，能適度透過(guò)革蘭陽(yáng)性菌的胞壁粘肽層，對(duì)革蘭陰性菌的外膜透過(guò)性則很好，因而是廣譜抗菌藥物。Ⅲ類(lèi)為青霉素等容易被革蘭陽(yáng)性菌的胞外β-內(nèi)酰胺酶即青霉素酶破壞滅活的青霉素類(lèi)，對(duì)產(chǎn)酶菌往往表現(xiàn)明顯的耐藥性。Ⅳ類(lèi)為異惡唑類(lèi)青霉素、頭孢菌素一、二代及亞胺培南等對(duì)青霉素酶穩(wěn)定，對(duì)革蘭陽(yáng)性的產(chǎn)酶菌有效，但對(duì)染色體突變而改變的PBPs結(jié)構(gòu)，可使藥物與PBPs的親和力下降或消失，因而無(wú)效。Ⅴ類(lèi)包括酰脲類(lèi)青霉素(阿洛西林與美洛西林等)、羧芐青霉素及頭孢菌素一、二代，當(dāng)胞膜外間隙的β-內(nèi)酰胺酶少量存在時(shí)有抗菌效果，大量酶存在時(shí)，則被破壞而無(wú)效。Ⅵ類(lèi)包括第三代頭孢菌素、氨曲南、亞胺培南等對(duì)β-內(nèi)酰胺酶十分穩(wěn)定，即使大量β-內(nèi)酰胺酶存在時(shí)仍然有效，但對(duì)因染色體突變而改變了的PBPs則無(wú)效，加用氨基甙類(lèi)抗生素也仍然無(wú)效。
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