【正文】 床合理用藥，控制細(xì)菌耐藥性，保護(hù)人類健康。對大環(huán)內(nèi)酯類藥物的抗菌作用機(jī)制研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但還有許多細(xì)節(jié)問題尚未闡明。圖一 大腸桿菌23SrRNA二級結(jié)構(gòu)II域35發(fā)夾（Hairpin 35）和V域中心環(huán)框內(nèi)放大示意；圓圈中的核苷酸為大環(huán)內(nèi)酯類藥物主要結(jié)合靶位圖二 核糖體新生肽出口通道內(nèi)的紅霉素作用部位（正向觀）23S rRNA為亮紫色； 5S rRNA為綠色； 核蛋白為暗紫色； 紅霉素為紅色圖三 新生肽通道內(nèi)紅霉素作用部位（側(cè)面觀）rRNA和核蛋白分別以亮灰色和深灰色表示；Psitebound tRNA以藍(lán)色表示；新生肽以金黃色表示；紅霉素分子以紅色表示圖四 細(xì)菌（D. radiodurans）核糖體50S亞基內(nèi)紅霉素的結(jié)合靶位（立體觀）抗生素為綠色；核蛋白L4和L22為黃色；與紅霉素分子相互作用的核苷酸序號對應(yīng)大腸桿菌23S rRNA核苷酸序號三、 深入研究大環(huán)內(nèi)酯類藥物的抗菌作用機(jī)制大環(huán)內(nèi)酯類藥物是人醫(yī)和獸醫(yī)防治感染性疾病的重要藥物，人們這類藥物的研究開發(fā)方興未艾。當(dāng)細(xì)菌生長環(huán)境中存在大環(huán)內(nèi)酯藥物分子時，中間產(chǎn)物可能會和藥物分子結(jié)合上，從而影響了特定分子構(gòu)象重排，阻止了具完整功能50S大亞基的組裝，無功能的50S大亞基中間產(chǎn)物因不能進(jìn)一步形成有功能的核糖體而最終被核糖核酸酶降解掉（42）。大環(huán)內(nèi)酯類藥物干擾核糖體組裝可能進(jìn)一步增強(qiáng)了它們對蛋白合成的抑制作用（40，41）?？赡荛L肽鏈在生長過程中比短肽鏈更易受到抑制。模型研究表明肽基轉(zhuǎn)移酶中心至大環(huán)內(nèi)酯結(jié)合狹窄部的間距僅僅適合容納68個氨基酸（18）。最近從人工合成mRNA驅(qū)動的體外翻譯系統(tǒng)中觀察到紅霉素可引起攜帶68個氨基酸肽鏈的肽基轉(zhuǎn)移RNA積聚，這種現(xiàn)象似乎與以上述紅霉素對短肽延伸抑制情況相矛盾。至今仍未能確定結(jié)合有大環(huán)內(nèi)酯藥物的核糖體所能催化新生肽生長的長度。剛開始幾個氨基酸可自如形成新生肽，但當(dāng)新生肽延生長伸達(dá)到通道的狹窄部時，如果有藥物結(jié)合于該位置，則阻抑多肽的順暢通過迫使多須的延伸過程停止下來。通道相對較寬（平均約15埃），但距離肽基轉(zhuǎn)移酶中心不遠(yuǎn)卻有一個由糖蛋白L4和L22域形成的狹窄部（寬約10埃）。早期認(rèn)為核糖體內(nèi)新生肽的合成過程中這個通道是惰性的、不活動的，事實(shí)上整個通道是一個極其活躍的功能單元（37）。大環(huán)內(nèi)酯類藥物對蛋白合成抑制的主要機(jī)制與它們結(jié)合在新生肽出口通道有關(guān)。藥物分子內(nèi)酯環(huán)C5位的糖基伸至肽基轉(zhuǎn)移酶中心，十六元環(huán)泰樂菌素、螺旋霉素和碳霉素A（carbomycin A）C5位的碳霉胺糖碳霉糖側(cè)鏈較長，可伸至肽基轉(zhuǎn)移酶的活性部分直接干擾肽鍵形成的催化過程（16，30）。以上大環(huán)內(nèi)酯類藥物的作用方式與它們在細(xì)菌核糖體上的結(jié)合靶位有關(guān)。因?yàn)樗幬锓肿咏Y(jié)構(gòu)影響其與核糖體的相互作用及抑制作用方式。核蛋白與大環(huán)內(nèi)酯分子之間的相互作用可解釋為什么核蛋白L22和L4域的編碼基因突變可引起大環(huán)內(nèi)酯類藥物耐藥（2326）。此外，一些大環(huán)內(nèi)酯類藥物還能與核蛋白的L4和/或L22域相互作用。目前，除酮內(nèi)酯11，12氨基甲酸與23S rRNA 的U2609存在相互作用外，在晶體衍射研究中還未發(fā)現(xiàn)酮內(nèi)酯側(cè)鏈與核糖體之間存在其它相互作用，因此，酮內(nèi)酯11，12氨基甲酸與U2609之間的相互作用可能是該類藥物與23S rRNA結(jié)合力進(jìn)一步增強(qiáng)的主要因素。細(xì)菌23S rRNA 的35螺旋發(fā)生突變或轉(zhuǎn)錄后修飾可引起大環(huán)內(nèi)酯低水平耐藥（14，22）。但是，這種突變的重要意義未能在晶體結(jié)構(gòu)上獲得證據(jù)。在ABT773（及其它酮內(nèi)酯藥物）結(jié)構(gòu)上由氨基甲酸取代了羥基，在D. radiodurans 50S 亞單位中也與能與U2609形成氫鍵。最近解析了酮內(nèi)酯藥物——ABT773與D. radiodurans核糖體復(fù)合體的結(jié)晶，結(jié)果未能獲得酮內(nèi)酯親和力提高的分子線索。它們以內(nèi)酯環(huán)C3位的克拉定糖被酮基取代為特征，多數(shù)酮內(nèi)酯藥物還含有烷芳基側(cè)鏈及一個11，12氨基甲酸。這種相互作用在十四元環(huán)紅霉素和十五元環(huán)阿齊霉素不存在，因?yàn)樗鼈儍?nèi)酯環(huán)的C6位是一個羥基或酯基，該結(jié)合作用可解釋為什么細(xì)菌23S rRNAⅤ域2062突變可造成十六元環(huán)耐藥而對十四、十五元環(huán)敏感性無影響。其中內(nèi)酯環(huán)與23S rRNAⅤ域20572059位堿基形成的疏水作用尤為突出（19）。內(nèi)酯環(huán)C5位的糖基與20572059之間的相互作用可解釋為什么該部位的核苷突變或2058位腺苷二甲基化可造成大環(huán)內(nèi)酯類藥物耐藥性（18）。此外，脫氧氨基糖側(cè)鏈還能與G2505的磷酸骨架發(fā)生相互作用，十六元內(nèi)酯環(huán)C5位的碳霉胺糖碳霉糖（mycaminosemycarose）側(cè)鏈也能與2058位的腺苷形成氫鍵，表明該位置核苷是所有大環(huán)內(nèi)酯藥物的主要結(jié)合部位之一。紅霉素和其它十四元環(huán)藥物的脫氧氨基糖（desosamine，德糖胺）側(cè)鏈與23S rRNAⅤ域A2058和A2059（）分子上的氮原子形成氫鍵。核糖體及其抗生素復(fù)合體晶體衍射證實(shí)了RNA是構(gòu)成大環(huán)內(nèi)酯類藥物結(jié)合靶位的主要成分（見圖四）。早前利用生化和遺傳學(xué)技術(shù)繪制了大環(huán)內(nèi)酯類藥物在細(xì)菌核糖體大亞基上的結(jié)合作用部位（914）。一些不屬于大環(huán)內(nèi)酯類的抗生素，如林可胺類（Lincosamide）和鏈陽性霉素B（Streptogramin B）雖然與大環(huán)內(nèi)酯類的分子結(jié)構(gòu)不同，但因?yàn)樗鼈兣c大環(huán)內(nèi)酯類藥物同細(xì)菌rRNA的結(jié)合位點(diǎn)存在較大的重疊，故稱為MLSB藥物。本文對大環(huán)內(nèi)酯類藥物的抗菌作用機(jī)制尤其是分子機(jī)制文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述，并跟蹤了支原體對大環(huán)內(nèi)酯類藥物耐藥性的研究進(jìn)展。新型大環(huán)內(nèi)酯類藥物研發(fā)方興未艾，但隨著大環(huán)內(nèi)酯類藥物在人醫(yī)及獸醫(yī)臨床上的廣泛應(yīng)用，肺炎鏈球菌、支原體等病原菌對其耐藥性逐漸上升，嚴(yán)重影響了該類藥物的療效（58）。但其抗菌譜、臨床適應(yīng)證與第一代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素相似，仍易誘導(dǎo)耐藥性。為了克服紅霉素等第一代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素對酸不穩(wěn)定、易產(chǎn)生耐藥性、胃腸道刺激強(qiáng)等弱點(diǎn)，各個國家競相對大環(huán)內(nèi)酯類藥物原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，獲得了一系列抗菌活性更強(qiáng)、藥動學(xué)參數(shù)更優(yōu)的第二代大環(huán)內(nèi)酯類藥物（包括羅紅霉素、地紅霉素、氟紅霉素、克拉霉素、阿齊霉素等）。自1952年Lilly公司將紅霉素成功開發(fā)上市以來，迄今已開發(fā)出大環(huán)內(nèi)酯藥物逾百種，用于臨床的已有十幾種。大環(huán)內(nèi)酯類藥物抗菌作用分子機(jī)制及其支原體耐藥性研究進(jìn)展吳聰明中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院 大環(huán)內(nèi)酯（Macrolides）類藥物是由鏈霉菌產(chǎn)生或半合成的一類以一個大環(huán)內(nèi)酯為母體，通過羥基，以苷鍵和1～3個糖分子相連而成的弱堿性抗生素。按其內(nèi)酯環(huán)上碳原子數(shù)的不同，分為十四、十五和十六元環(huán)內(nèi)酯類抗生素。大環(huán)內(nèi)酯類抗生素除對革蘭氏陽性菌有較強(qiáng)的抗菌活性外，對耐青霉素金黃色葡萄球菌、部分革蘭氏陰性菌、部分厭氧菌、支原體、衣原體、軍團(tuán)菌、胎兒彎曲桿菌、螺旋體和立克次氏體等均有抗菌活性，比氨基甙類、四環(huán)素類和多肽類等抗生素的毒副作用和不良反應(yīng)低，無青霉素類抗生素的嚴(yán)重過敏反應(yīng)，因此在臨床上獲得廣泛應(yīng)用。第二代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素具有：1）對酸穩(wěn)定，口服生物利用度高；2）血漿藥物濃度、組織體液及細(xì)胞內(nèi)藥物濃度高；3）血漿半衰期延長；4）胃腸道反應(yīng)輕等特點(diǎn)。因此以擴(kuò)展抗菌譜，增強(qiáng)抗菌活性，克服誘導(dǎo)耐藥性為方向，開始了第三代大環(huán)內(nèi)酯類藥物的研究，至今已開發(fā)出了酮內(nèi)酯（Ketolides）、酰內(nèi)酯（Acylides ）、氮內(nèi)酯（Azzilides）等大環(huán)內(nèi)酯藥物新亞類，其中酮內(nèi)酯類的泰利霉素（telithromycin）已被批準(zhǔn)用于臨床，有效控制了多重耐藥肺炎鏈球菌等感染（14）。闡明藥物的抗菌作用機(jī)制及耐藥機(jī)制，是指導(dǎo)臨床合理用藥，設(shè)計(jì)開發(fā)更好藥物的先決條件。大環(huán)內(nèi)酯類藥物抗菌作用分子機(jī)制一、 大環(huán)內(nèi)酯藥物的結(jié)合靶位十四元大環(huán)內(nèi)酯類紅霉素（Erythromycin）、克拉霉素（Clarithromycin）、地紅霉素（Dirithromycin）、羅紅霉素（roxithromycin）、十五元大環(huán)內(nèi)酯類阿奇霉素（Azithromycin）以及十六元大環(huán)內(nèi)酯類螺旋霉素（Spiramycin）、交沙霉素（Josamycin）、泰樂菌素（Tylosin）和麥迪霉素（Midecamycin）等在結(jié)構(gòu)上與紅霉素相似，與細(xì)菌的靶結(jié)合位點(diǎn)也與紅霉素基本相同。 大環(huán)內(nèi)酯類藥物對細(xì)菌的作用靶位是核糖體，細(xì)菌核糖體由30S小亞基和50S大亞基組成，大亞基又由23S rRNA和核糖體蛋白組成，23S rRNA分Ⅰ～Ⅵ個域，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則折疊成二級結(jié)構(gòu)，并與核糖體蛋白作用維持其立體構(gòu)象（見圖一）。但有關(guān)各種大環(huán)內(nèi)酯類藥物與核糖體相互作用的詳細(xì)分子機(jī)制，卻在成功獲得幾種細(xì)菌核糖體大亞基及其與抗生素復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)以后，才開始得以闡明（1518）。即23S rRNAⅤ域內(nèi)的許多核苷殘基與大環(huán)內(nèi)酯類藥物分子相互作用，尤其是，十四、十五、十六元內(nèi)酯環(huán)上C5位的單糖或二糖側(cè)鏈與rRNA之間形成了強(qiáng)烈相互作用。23S rRNAⅤ域26112057位的堿基尤其是2057位的核苷，也可能與十四元內(nèi)酯環(huán)C5位的脫氧氨基糖形成氫鍵（18），還可直接與內(nèi)酯環(huán)產(chǎn)生疏水作用（16）。泰樂菌素、碳霉素A（carbomycin A）和螺旋霉素C5位的碳霉胺糖碳霉糖還可能與23S rRNAⅤ域的其它區(qū)域產(chǎn)生疏水作用。內(nèi)酯環(huán)與核糖體之間的相互作用可占藥物自由結(jié)合能的25%（19）。Haloarcula marismortui的核糖體大亞基與十六元環(huán)泰樂菌素、碳霉素A和螺旋霉素形成的復(fù)合體結(jié)晶結(jié)構(gòu)衍射（16）結(jié)果表明，內(nèi)酯環(huán)C6位的乙醛基與23S rRNAⅤ域A2062的N6形成了一個可逆性的共價鍵，從而增強(qiáng)了這些藥物的結(jié)合能。酮內(nèi)酯是最近開發(fā)出的新三代大環(huán)內(nèi)酯類藥物。與結(jié)構(gòu)改造前的大環(huán)內(nèi)酯類藥物相比，酮內(nèi)酯藥物與核糖體之間具有更強(qiáng)的結(jié)合力（20，21）。紅霉素及其它十四元環(huán)藥物的內(nèi)酯環(huán)上11，12位的羥基能與23S rRNA 的U2609形成氫鍵。生化證據(jù)表明這種相互作用對酮內(nèi)酯比對紅霉素及其它十四元環(huán)藥物更重要，因?yàn)閁2609→C可造成細(xì)菌對酮內(nèi)酯耐藥而對其它藥物無影響（19）。生化和遺傳學(xué)證據(jù)表明各種大環(huán)內(nèi)酯類藥物包括紅霉素、酮內(nèi)酯和泰樂菌素與23S rRNA Ⅱ域內(nèi)的35螺旋（helix 35）還存在相互作用（10，14）。晶體結(jié)構(gòu)顯示十六元環(huán)泰樂菌素的粘多糖（mucinose）側(cè)鏈完全可到達(dá)35螺旋并與之結(jié)合（19），但卻沒有發(fā)現(xiàn)十四元環(huán)紅霉素、ABT773和阿齊霉素與35螺旋的相互作用（18）。大環(huán)內(nèi)酯藥物分子通過其功能基團(tuán)與核糖體的23S rRNA之間形成的疏水作用和氫鍵作用（一些十六元環(huán)藥物還存在共價鍵作用）限制在作用靶位，這些與