【文章內(nèi)容簡介】 物上釋放出來 ,而起著不依賴密碼子的氨酰 tRNA的作用 ,并和核糖體的肽酰 tRNA位上新生多肽反應(yīng) ,起著阻抑蛋白質(zhì)合成的作用。 ? 即它能和結(jié)合在 P位的肽酰 tRNA反應(yīng) ,生成肽酰嘌呤霉素復合體 ,并從核蛋白體上游離。 嘌呤霉素 氨酰 tRNA的 3’末端 五、 Mupirocin ? Mupirocin為異亮氨酸的結(jié)構(gòu)類似物，其作用機制為通過抑制異亮氨酰 RNA合成酶，阻止異亮氨酰摻入到正在合成的肽鏈中去； ? 盡管該藥物對人體沒有太大的毒性，但由于進入人體內(nèi)的藥物被快速地代謝為無活性的形式，因此，臨床上以外用制劑形式用于治療皮膚感染，而難以治療系統(tǒng)性感染疾病。 Mupirocin的化學結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 有關(guān)化學合成類抗細菌藥物 的作用機制及細菌耐藥性 一、磺胺類藥物的作用機制及細菌耐藥性 ? 發(fā)現(xiàn)： ? 20世紀初，人類已發(fā)明和擁有了一些療效顯著的化學藥物，可以治愈原蟲病和螺旋體病，但對細菌性感染則束手無策，為此，人們試圖研制一種新藥以征服嚴重威脅人類健康的病原菌； ? 這一難關(guān)終于在 1932年被 32歲的德國藥物學家、病理學家、細菌學家格哈德 多馬克 (G. Domagk)所攻破。 , de origen alem225。n, descubre la sulfamida. Publica el art237。culo “Contribuci243。n a la quimioterapia de las infecciones bacterianas” donde explicaba o un producto, especie de derivado del azufre, conten237。a extraordinarias propiedades bactericidas: las sulfamidas 百浪多息－－第一種磺胺藥物 ? 多馬克及其合作者經(jīng)過千百次試驗，發(fā)現(xiàn)了一種在試管內(nèi)并無抑菌作用的、名為 “ 百浪多息 ” （ prontosil）的桔紅色化合物 ——4－氨磺酰－ 2′ ， 4′ －二胺偶氮苯的鹽酸鹽，對感染鏈球菌的小白鼠療效極佳，且毒性很小； ? 多馬克對已感染上了鏈球菌的自己的小女兒作人體實驗，服用了 “ 百浪多息 ” ，挽救了她的生命； ? 第一種磺胺藥物 “ 百浪多息 ” 的發(fā)現(xiàn)和臨床應(yīng)用的巨大成功，使得現(xiàn)代醫(yī)學進入化學醫(yī)療的新時代，人們更有信心解決傳染病的治療問題； ? 1939年，多馬克獲得了諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。 （一）磺胺類藥物的作用機制 ? “百浪多息” 應(yīng)用于臨床后不久，法國巴斯德研究所的特雷富埃 (Trefouel)夫婦及其同事揭開了“百浪多息”在活體中發(fā)生作用之謎； ?他們認為“百浪多息”在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為具有制菌活性的磺胺 —ρ氨基苯磺酰胺 (簡稱磺胺 , SN)。 NN H 2N N S O 2 N H 2H 2S O 2N HR 2 _ N H _ R 1百浪多息的化學結(jié)構(gòu) 磺胺結(jié)構(gòu)通式 （一）磺胺類藥物的作用機制 ? 1940年 ,Wood和 Fildes研究了磺胺的作用機制，并闡明由于它的分子結(jié)構(gòu)、電荷分布與細菌生長所需要的對氨基苯甲酸（ PABA, paraamino benzoic acid）高度相似，因而兩者發(fā)生了競爭性拮抗作用； ? 之后，美國的 Lederle實驗室的學者發(fā)現(xiàn) PABA是葉酸的一個組分，磺胺能與 PABA互相競爭二氫蝶酸合成酶，從而妨礙葉酸合成。 （一）磺胺類藥物的作用機制 ? 四氫葉酸 (tetrahydrofolic acid ,THFA,CoF)是一個傳遞一碳單位的輔酶，而一碳單位與氨基酸代謝密切相關(guān)，還參與嘌呤和嘧啶的生物合成及S腺苷甲硫氨酸的生物合成，其在生命代謝中是必不可少的； ? 很多細菌不能利用葉酸作為前體，需要外源的PABA合成四氫葉酸，如細菌缺乏四氫葉酸，影響核酸合成，則使細菌生長繁殖受到抑制，再利用機體各類防御機能就可克服細菌感染。 CNHHO O0 . 2 3 n m0 . 2 4 n mOHNHNSOHH0 . 6 7 n m 0 . 6 9 n m PABA 磺胺 葉酸 四氫葉酸的合成過程及磺胺類藥物的作用位點 磺胺類藥物的作用機制 ? 1）磺胺是 PABA（正常底物）的結(jié)構(gòu)類似物，可作為競爭性抑制劑與二氫蝶酸合成酶結(jié)合，阻斷了葉酸的合成； ? 2）二氫蝶酸合成酶將磺胺作為底物形成一種穩(wěn)定的磺胺－二氫蝶啶類似物，這會使得細胞內(nèi)二氫蝶啶酰焦磷酸的含量減少，由此降低了二氫葉酸合成酶的反應(yīng)速率，導致細胞中四氫葉酸濃度降低。這樣就使那些能利用二氫蝶啶和 PABA的細菌無法合成足夠的葉酸，于是生長受到抑制； ? 抗菌增效劑甲氧芐胺嘧啶能抑制二氫葉酸還原酶的活性，使二氫葉酸無法還原為四氫葉酸，因而也阻礙了葉酸的代謝和利用。 磺胺類藥物的作用機制 ? 人類因為沒有二氫蝶酸合成酶、二氫葉酸合成酶及二氫葉酸還原酶，故不能利用外界提供的 PABA自行合成四氫葉酸，亦即必須在營養(yǎng)物中直接提供此類物質(zhì)，因而對二氫蝶酸合成酶的抑制劑 —磺胺藥不敏感，對二氫葉酸還原酶抑制劑 —TMP也不敏感； ? 這就是為什么磺胺類藥物具有選擇性毒力。 （二）細菌對磺胺類藥物產(chǎn)生耐藥性的作用機制 二氫蝶酸合成酶發(fā)生變異的耐藥機制 ? 1）染色體介導的磺胺抗性 ? （ 1）點突變 ? 從抗性大腸埃希菌菌株中分離到突變的染色體dhps基因，與野生型比較僅有一對堿基的差異，即 Phe28→Ile 即引起了對磺胺的抗性； ? 而在金黃色葡萄球菌中對磺胺抗性的突變涉及到14個位點的突變。 1）染色體介導的磺胺抗性 （ 1）點突變 ? Maskell等對肺炎雙球菌磺胺抗性株的研究表明編碼 DHPS的染色體基因 sulA上有 3~6個堿基的重復，即在 Arg58→Tyr63 間有一、二個氨基酸的重復； ? 還有研究表明此類菌對 TMPSMZ抗性是由于Arg5 Pro59的重復以及 Gly60、 Ser61間插入了一個 Arg。 1）染色體介導的磺胺抗性 （ 2）基因重組 ? 在腦膜炎奈瑟氏菌中，已發(fā)現(xiàn)磺胺抗性與染色體突變有關(guān)； ? 多數(shù)臨床分離的磺胺抗性株與敏感株比較，約有10%的差異，但它們 DHPS的 C端、 N端以及中心的424對堿基是相同的，可以認為抗性株的這種差異是由于水平基因轉(zhuǎn)移 (horizontal gene transfer)或同源重組 (homologous rebination) 及非同源重組（ illegitimate rebination）造成的，而并非點突變的結(jié)果。 1）染色體介導的磺胺抗性 （ 2）基因重組 ? 同源重組使得受體菌 dhps基因鄰近的限制性位點與供體菌相應(yīng)位點發(fā)生了大段 DNA交換； ? 非同源重組導致了供體 dhps基因整合到供體菌中，造成 dhps基因重復； ? 對抗性基因序列的分析表明抗性菌 dhps基因有一高度保守序列，即插入了 6個核苷酸，從而使酶多了兩個氨基酸，若用點突變的方法去除這兩個氨基酸，則菌株對磺胺敏感。 1）染色體介導的磺胺抗性 （ 2）基因重組 ? Swedberg等研究人員將釀膿鏈球菌磺胺抗性株的染色體 DHPS克隆測序，與敏感株相比有 30個氨基酸（占 %）發(fā)生了變化，他們也得出同樣的結(jié)論，這種獲得性耐藥并非點突變累積的結(jié)果，可能是由于某種重組機制造成的。 2） 質(zhì)粒介導的磺胺抗性 ? 已有研究表明革蘭氏陰性腸細菌中出現(xiàn)的臨床磺胺抗性多為質(zhì)粒介導，這是由于 DHPS靶酶抗性突變體的存在所致 , R－細菌可從 R＋細菌中獲得這種抗性基因； ? 已分離出編碼 DHPS的兩種質(zhì)?；?， sulⅠ 和 sulⅡ ，這兩種基因有 57%氨基酸相同； ? 發(fā)現(xiàn) sulⅠ 基因與其他抗性基因相連定位于 Tn21家族的轉(zhuǎn)座子上， sulⅡ 基因通常位于屬于 IncQ家族 (RSF1010)的小質(zhì)粒中或 pBP1質(zhì)粒中； 2） 質(zhì)粒介導的磺胺抗性 ? 在偶發(fā)分支桿菌（ Mycobacterium fortuitum）中還發(fā)現(xiàn)了 sul Ⅲ 基因，實際上它是因 sulⅠ 基因的缺失而形成的突變體； ? 由質(zhì)粒編碼的 DHPS較染色體編碼的酶分子量低，對熱不穩(wěn)定，雖然兩者結(jié)合底物 PABA的能力相同，但質(zhì)粒編碼的酶結(jié)合磺胺的能力較染色體酶低10,000倍，由此導致了抗性的形成。 二氫葉酸還原酶發(fā)生變異的耐藥機制 1）染色體介導的 TMP抗性 ? （ 1）抗性基因插入： ? 有報道從 11株肺炎雙球菌 TMP抗性株（ MIC64~512μg/ml ）中分離得到的 DHFR基因，再經(jīng) PCR擴增測序，發(fā)現(xiàn)有兩種主要的突變類型，這兩種類型中有 6處發(fā)生了同樣的變化，分別是 Glu20→Asp, Pro70→Ser, Gln81→His, Asp92→Ala, Ile100→Leu, Leu135→Phe ； ? 點突變試驗表明 Ile100→Leu 的突變導致 TMP的 ID50（ 50%inhibitory doses, 50%抑制劑量）增加 50倍。抗性株核苷酸順序上這些高度保守的位點被認為是基因編碼的抗性 DHFR在種內(nèi)、種間轉(zhuǎn)化重組的結(jié)果。 1）抗性基因插入： ? 另有研究表明在高水平 TMP抗性腸桿菌中，普遍存在著由轉(zhuǎn)座子 Tn7介導的 Ⅰ 型 DHFR，Tn7可定位于染色體中，使染色體 DHFR過量合成，如大腸埃希菌 T118菌株酶活提高了80倍，對 TMP的抗性達 1000mg/L 。 （ 2） TMP作用靶酶的染色體基因突變： ? 在核糖體結(jié)合區(qū)，發(fā)現(xiàn)有 7個堿基發(fā)生了變化，其中的兩個堿基造成了與核糖體 16S RNA 3′ 末端的 5個堿基的互補； ? 在啟動子的 10區(qū)和啟動密碼子之間 +9位插入了一個腺嘌呤。這種遺傳上的改變使得轉(zhuǎn)錄和翻譯更加有效，增加了 mRNA的表達。所有這些突變都使得菌株可以生存于含有抗葉酸藥物的環(huán)境中； ? 可以得出結(jié)論， 16srRNA 3′ 端翻譯控制區(qū)的同源性以及蛋白質(zhì)起始密碼子與 mRNA核糖體結(jié)合位點的距離都會影響翻譯過程，高表達的基因在翻譯過程中通常使用含量豐富的 tRNA。 （ 2） TMP作用靶酶的染色體基因突變： ? 還發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)基因中 Glu69→Lys, Asp77→Asn 。因此，可以認為靶酶結(jié)構(gòu)的變化及過量的產(chǎn)生可提高 TMP抗性； ? 將流感桿菌抗性株及敏感株的 DHFR純化，并進行生化方面的研究，結(jié)果表明兩株菌催化二氫葉酸和 NADPH的 Km值相近，敏感菌的 IC50（抑制50%DHFR的活性所需的 TMP濃度）為 1nM，而抗性株的 IC50為 300nM； ? 所以抗性株的 DHFR突變降低了靶酶對 TMP的親和性。 （ 2） TMP作用靶酶的染色體基因突變： ? 酶性質(zhì)的改變可以是磺胺類耐藥的主要原因，通過遺傳分析進一步表明，一個基因的不同突變可使同一種酶產(chǎn)生幾種改變形式，即按各種不同的方式改變酶的性質(zhì)。 2）質(zhì)粒介導的 TMP抗性 （ 1）質(zhì)粒介導的 DHFR的多種類型 ? DHFRⅠ 型有兩種不同的亞型： DHFRⅠa 由 座子 Tn7介導，它同時還具有鏈霉素抗性，為二聚體蛋白 。 ? DHFRⅠb 由 3kb轉(zhuǎn)座子 Tn4132介導，僅具有 TMP抗性，為單體蛋白 。 ? 這兩種酶均對熱不穩(wěn)定， DHFR的 IC50較接近，DHFRⅠ 型引起的 TMP抗性普遍存在于門診及住院病人中。 （ 1）質(zhì)粒