四环素类抗生素的环境行为研究进展

四环素类抗生素的环境行为研究进展
四环素类抗生素的环境行为研究进展

动物医学进展,2011,32(4):98 102

Pr ogress in Veterinary Medicine

四环素类抗生素的环境行为研究进展

贺德春1,许振成2*,吴根义1,丘锦荣2,秦国建1

(1.湖南农业大学资源环境学院,湖南长沙410128;2.环境保护部华南环境科学研究所,广东广州510655)

摘 要:四环素类抗生素被广泛用于动物疾病的治疗,并长期以亚治疗剂量添加于动物饲料中用于动物疾病的预防和促进动物生长。由于四环素类抗生素大量使用使其在环境中普遍存在,并导致了细菌耐药性。研究表明某些四环素类抗生素在环境中具有一定的持久性,因此其在环境中行为引起了众多学者的关注。论文回顾了四环素类抗生素在环境中残留、迁移转化等方面的研究进展,重点阐述近年来有关四环素类抗生素环境行为方面的研究新成果,并探索提出今后应该开展的研究方向。

关键词:四环素类;环境行为;残留;吸附;降解

中图分类号:S859.799.9文献标识码:A文章编号:1007 5038(2011)04 0098 05

自20世纪40年代以来,抗生素不仅作为药物用于动物疾病的治疗,同时也作为饲料添加剂用于疾病的预防与促进动物的生长,提高畜禽生产效率,兽用抗生素的使用在促进养殖业快速发展,改善人

收稿日期:2011 01 17

基金项目:环境保护部公益基金(200809093)

作者简介:贺德春(1979-),男(土家族),湖南溆浦人,讲师,博士研究生,主要从事农业毒害污染控制及环境行为研究。

*通讯作者

[19] C arriz o L C,Ru ete C M,M anucha W A,et al.H eat shock pro

tein70exp ress ion is associated with inhibition of renal tubule

epithelial cellapoptosis during recovery from low protein feed

ing[J].Cell Stres s C hap erones,2009,11(4):309 324. [20] M orimoto R I.Regu lation of the heat shock tran scriptional

resp on se:Cros s talk b etw een a family of heat s hock factors,

m olecular chap er ones an d negative regulators[J].Genes

Dev,2008,12:3788 3796.

[21] 曾 炯,黄兴国.肉鸡应激机理及其研究进展[J].江西饲料,

2009(6):1 4.

[22] 许竟成,蔡亚非.动物热激蛋白的研究进展[J].资源开发与

市场,2009,25(7):619 622.

[23] 赵书景,毛献灵.热休克蛋白与动物机能关系的研究[J].上

海畜牧兽医通讯,2009(4):41 43.

[24] 刘东武,陈志伟.营养元素调控热休克蛋白研究进展[J].河

南师范大学学报,2009,37(1):134 136.

[25] 董云伟,董双林,纪婷婷.水生动物热休克蛋白研究进展[J].

中国海洋大学学报,2008,38(1):39 44.

Advance in Heat Stress Mechanism Effect in Animals

LI Lin,XU Chen yi,YANG Shu hua,LONG Miao,H E Jian bin (College of A nimal H u sbandr y and Vete rinary M ed icine,S heny ang A g ricultu ral Univ ersity,S heny ang,L iaoning,110161,China) Abstract:Studies hav e show n that the amount of heat shock pr otein's synthesis increases in anim al to avo id the irrever sible damag e that caused by heat stress to the anim al.The heat shock pr otein is a g eneral class of cellular chapero ne protein that can be produced by all living cells after stimulated by the stressor,w hich can participate in the protein folding,assembly,and transpo rt and other activ ities in cells'life processes, and also play s an im por tant ro le in the regulatio n of cell grow th,survival and differentiation.T herefo re, the mechanism,results and pro tection of heat shock protein in the heat stress is described fr om the partici patio n in the heat stress.A s the results of previous studies is summ arized,scientific and detailed outlook to the research prog ress of the heat shock protein may be appeared in som e important o f biomedical area,so as to provide a reliable theoretical basis to reduce the adv erse effects of the heat stress in liv estock produc tion practice effectively.

Key words:heat stress;heat shock pr otein;mechanism

民生活水平等方面发挥了重要的作用。随着集约化养殖的发展,大量动物聚集在狭小的空间使得传染性疾病在动物群体中快速传播成为可能,为了防止疾病的大规模暴发,保证养殖企业的利润,药用与饲用抗生素被大量应用于养殖生产实践。美国农业部的一项调查表明,约93%的猪在生长过程中从日常进食中摄入了抗生素[1]。今天,兽用抗生素已经成为现代农业与养殖业不可或缺的组成部分。四环素类抗生素由于其低廉的价格使得四环素类抗生素在世界各国特别是发展中国家大量使用。在美国,四环素类抗生素在整个抗生素市场占据了15.8%的市场份额[1],我国是世界上四环素类抗生素的生产、使用和销售大国,2008年四环素类药物仅出口量就达1.34 107kg。

许多用于畜牧业生产的抗生素难以被动物肠胃吸收,约30%~90%以母体化合物的形态排出[2],兽用抗生素可通过地表径流的冲刷、渗滤以及非饱和水带的迁移、畜禽粪尿的土地利用、水产养殖直接投药等途径进入环境中。虽然抗生素可能通过各种来源进入到环境中,然而其是否对人类、陆地和水生生态系统具有负面影响还不得而知。仅仅在过去的几年里,环境中残留的药物才成为一个重要的研究课题。目前,兽用抗生素的污染已引起众多学者的关注,成为当前环境研究的热点问题之一。四环素类抗生素作为应用最为广泛的一类抗生素,其使用后的残留及环境行为也受到了关注。本文试图对四环素类抗生素的在环境中的残留及环境行为等方面的相关研究进行综述,以期深入了解四环素类抗生素的环境行为。

1 四环素类抗生素简介

四环素类抗生素是由放线菌属产生的或半合成的一类广谱抗生素,由放线菌属直接产生的有四环素、土霉素、金霉素。半合成制取的甲烯土霉素、强力霉素、米诺环素等,具有十二氢化并四苯基结构。该类药物有共同的A、B、C、D4个环的母核,仅在5、6、7位上有不同的取代基。四环素类是抗生素中最为便宜的一类,低廉的价格使得四环素类抗生素在发展中国家大受欢迎,不仅作为药物广泛用于人类与动物疾病的治疗,同时也作为添加剂大量使用,用于提高饲料利用效率,促进动物生长。

2 环境中四环素类抗生素的残留

许多研究已经证实了抗生素广泛存在土壤、地表水、地下水、沉积物、城市污水以及动物排泄物氧化塘中。四环素类抗生素由于其低廉的价格,在许多国家大量使用,同时由于四环素类抗生素相对稳定,具有一定的持久性,造成环境中四环素类抗生素的残留,目前在土壤、地表水以及地下水中均检测到四环素类抗生素的存在。

2.1 粪肥中四环素类抗生素残留

抗生素使用后不能被完全吸收代谢,约有30% ~90%以母体化合物的形态随尿液或者粪便排出残留于有机粪肥中[2],并且在施用粪肥的土壤中长期存留。Zhao L等[3]分析了从中国8个省市采集的61个猪粪、54个鸡粪以及28个牛粪样品中的抗生素含量,其中猪粪与牛粪中分别检测到59.06、59.59mg/kg土霉素和21.06、27.59mg/kg金霉素。张树清等[4]分析了从我国北京、山东、浙江等6省市规模化养殖场采集的32个猪粪与23个鸡粪样品中四环素类抗生素的残留,在猪粪的32个样品中,土霉素平均含量为9.09mg/kg,其范围在1.05mg/kg~134.75mg/kg之间;四环素平均含量为5.22mg/kg,其范围在0mg/kg~78.57 m g/kg之间;金霉素平均含量为3.57mg/kg,其最大浓度为121.78mg/kg。在23个鸡粪样品中,土霉素平均含量为5.97mg/kg,其范围在2.85 m g/kg~23.43mg/kg之间;四环素平均含量为2.63mg/kg,其范围在0mg/kg~14.56mg/kg之间;金霉素平均含量为1.39m g/kg,其范围在0 m g/kg~19.03mg/kg之间。张慧敏等[5]在浙北地区采集了93个畜禽粪便样品,检测结果表明,土霉素、金霉素、四环素的检出率分别达到了42%、67%和48%,残留量分别在检测限以下至29.6、16.75、11.63mg/kg。Carballo E M等测定了从澳大利亚采集的30个猪粪、20个鸡粪与30个土壤样品中四环素类抗生素的含量,检测到猪粪中金霉素、土霉素与四环素的最大含量分别为46、29、23mg/kg[6]

2.2 土壤中四环素类抗生素残留

畜禽粪便作为有机肥应用于土壤为土壤提供养分是世界通用做法,粪便中残留的抗生素类物质也随着畜禽粪便的利用而进入土壤,并在长期使用粪肥的土壤中累积。H amscher[7]等从2001年至2003年连续进行了野外调查,发现四环素类抗生素在反复使用粪肥的砂壤中具有一定的持久性,其浓度保持在150 g/kg,从2000年至2002年,每公顷土壤中(0~30cm)通过粪肥输入约330g四环素与7g 金霉素。H amscher G等[9]研究发现,土壤中四环素的平均浓度为86.2 g/kg(0cm~10cm)、198.7 g/kg(10cm~20cm)、171.7 g/kg(20cm~ 30cm),金霉素在三个土层中的浓度为4.6 g/kg

99

贺德春等:四环素类抗生素的环境行为研究进展

~7.3 g/kg,在深度为30cm~90cm土层及地下水中均未检测到四环素类抗生素,表明四环素类抗生素可被土壤强烈吸附,移动性较差。德国北部地区的一项调查表明,在施用粪肥的沙壤土中检测到四环素类抗生素,其浓度分别为土霉素27 g/kg,四环素443 g/kg,金霉素93 g/kg[9]。张慧敏等[6]调查了浙北地区使用粪肥农田土壤中土霉素、金霉素与四环素的残留量,平均浓度分别为0.35、0.107、0.119mg/kg。以上研究说明这类世界广泛使用的抗生素在野外条件下降解十分缓慢,并且可能在多次使用集约化养殖场粪肥的土壤中累积。2.3 水体中四环素类抗生素残留

20多年前,W attes第一个报道了地表水中存在抗生素残留物,他的研究小组在英国河流中检测到磺胺类与四环素类,含量在1 g/L[11],随后更多的抗生素被发现存在于地表水中。1999年和2000年,在美国139条江河中检测到包括四环素类、大环内酯类、磺胺类和氟喹诺酮类等31种抗菌药,其浓度在0.06 g/L~0.69 g/L之间。刘虹[11]研究了贵阳市城市污水、河流及养鱼水域中氯霉素、土霉素、四环素和金霉素的残留特征,在研究水体中均可检测到上述抗生素的存在,其中排污口水中四环素的浓度达到10 g/L,啊哈湖湖水中四环素最高浓度为1.1 g/L。魏瑞成等[12]监测了江苏省35个养殖场排水口及周围水体中抗生素的残留,土霉素、金霉素、四环素和强力霉素在水体样品中的检出率分别为60.4%、60.4%、34.0%和17.0%,污染量分别在0.07~72.91、0.10~10.34、0.08~ 3.67、0.11 g/L~39.54 g/L之间[13]。Jiade A采用液质联用于四环素类药物的广泛使用与其在土壤环境中具有一定的持久性,地下水中也检测到四环素类药物的存在。M ackie R I等[13]检测了长期施用粪肥土壤地下水中的四环素类及其分解产物,各物质浓度均小于0.5m g/L。另一研究发现,所有四环素类及其降解产物在地下水中的浓度低于0.5 g/L[13],两项研究结果的差异可能是由于两地四环素类药物使用水平不同造成。

3 四环素类药物在环境中的吸附、迁移、降解与植物吸收

抗生素一旦通过各种途径进入到环境中,便会在各种环境介质(土壤、水、沉积物、植物)中发生吸附、迁移、降解与植物累积等过程,深入了解四环素类抗生素的迁移转化以及植物吸收累积等特性,将有助于对全面解析该类药物的环境行为,为有效去除四环素类药物的污染风险提供帮助。

3.1 吸附与迁移

吸附对抗生素的迁移、活性和生物有效性具有重要影响,其很大程度上取决于抗生素和土壤的特性。Sassman S A等[14]研究了不同pH、黏土含量、不同类型、不同阳离子交换容量、阴离子交换容量及不同有机碳含量对土壤吸附四环素、金霉素及土霉素影响,3种四环素均被强烈吸附,特别是酸性与高黏性的土壤对3种抗生素具有较强的吸附能力。Pils J R等[15]研究了四环素与金霉素在K、Ca饱和黏土、腐植质以及黏土-腐植质混合体系中的吸附情况,多于96%的添加抗生素被土壤吸附,其中吸附最强烈的是黏土,其次是腐植质与黏土-腐植质体系,Ca饱和土壤比K饱和土壤吸附能力更强。Cheng G U等[16]研究发现,腐植质类物质减弱四环素在土壤中的吸附,在有机质含量高的土壤中更易流失。Dror A等[17]发现蒙脱石在pH6.5~7环境中对四环素与土霉素具有较强的吸附能力。

Davis J G等[18]采用人工模拟降雨研究了几种不同类型抗生素随径流流失的情况,其中四环素类药物四环素与金霉素在径流水中的浓度均较低,流失较少,证实了四环素类药物在土壤中具有较强的吸附能力。张慧敏等[5]采集了41个使用过粪肥的土壤样品,其中40个亚表层土壤(20cm~40cm)检测出土霉素、四环素或金霉素,检出率达到98%,其中土霉素的最大残留分别为1.232、0.128、0.174 m g/kg,说明四环素类抗生素在农田土壤中可能发生向下迁移。

3.2 降解

四环素类抗生素因其所处环境的不同而表现出不同的降解性能,其半衰期从几天至上百天[20]。Adriana M等研究了温度、pH、光照、基质与有机物质对土霉素降解的影响,温度对土霉素的降解影响较大,在较低温度时(4 )稳定,在较高温度(43 )下降解加速,半衰期为0.26d 0.11d。光照可引起土霉素的光化学降解,降解速率比黑暗条件下快3倍,酸性条件下(pH 3.0)土霉素较稳定,其半衰期为46.36d 4.92d,碱性条件下降解较快,半衰期为9.08d 4.22d。水中添加基质(斑脱土),在接触5min内可使水中土霉素浓度降低17%,有机质与基质共同作用下,接触5min内使土霉素浓度降低达41%[21]。Verm a B等[21]研究了四环素在蒸馏水、河水以及湿地水体中的降解情况,在光照条件下,四环素在经灭菌处理的蒸馏水、河水及湿地水中的半衰期分别为32、2、3d,在黑暗条件下的半衰

100动物医学进展 2011年 第32卷 第4期(总第214期)

期分别为83、18、13d。在非无菌水中,四环素的半衰期分别为9.1、1、1d(光照条件下)和18、11、7d (黑暗条件下)。在太阳光下,当有紫外光存在时,四环素在3种水体中的半衰期分别为26、17、18m in,当滤除紫外光时,四环素在3种水体中的半衰期分别39、28、32min。试验结果表明,基质、光及紫外辐射对水体中四环素的去除发挥了重要的催化作用,在深层水域太阳光较弱的体系中,光对四环素降解的影响相当显著。K hne M等[22]研究了四环素在水与液体有机肥中的降解,在8d时间内,进行通风处理比不通风处理四环素降解速率显著加快,表明四环素可能经历了氧化降解过程。温度对粪便中土霉素的降解影响显著,Arikan O A等[23]发现,在25 恒温条件下,6d内土霉素从115 g/g 8 g/g降到了6 g/g 1 g/g,降解率达95%,在室温条件下,6d内仅降解了12%~18%。Wang Q Q等[24]通过实验室模拟试验发现,在一定范围内增加含水率可加速土霉素的降解,而在水饱和的粪肥中,土霉素则变得十分的持久,降解速度缓慢。

上述研究表明进入环境中四环素类抗生素可能经历了光催化降解、氧化降解与微生物降解等降解过程,同时pH、温度、基质等因素均对四环素类抗生素的降解产生明显影响。

3.3 植物吸收

土壤中残留累积的抗生素可能通过作物种植进入到植物体内,从而对人体健康造成不可预知的影响,因此抗生素在土壤-水-蔬菜体系的迁移分布引起了人们的关注,成为药物环境行为研究的重要研究领域。近年来,相继有学者对不同植物从土壤吸收抗生素进行了研究,并在所研究的作物中均可检测到抗生素的存在,并且某些药物在作物组织内的残留达到1.200mg/kg干物质[25]。四环素类药物普遍存在于畜禽粪便与土壤中,且其中一些品种土壤与粪便中的含量较高[9 15],存在向植物体迁移的风险。Kum a K等[26]研究了玉米、洋葱与卷心菜从施用粪肥的土壤中吸收金霉素与泰乐菌素的情况,3种作物均可从土壤中吸收金霉素而不吸收泰乐菌素。王瑾等[27]在种植于长期施用猪粪土壤上的韭菜根中检测到土霉素与金霉素,其中金霉素的含量达0.139m g/kg,土霉素含量为0.036mg/kg。上述研究证实了粪肥、土壤中抗生素向作物迁移的可能,从而对人体健康造成潜在的危害。

4 展望

我国是世界上畜禽存栏量最多的国家,也是世界上抗生素使用量最大的国家,四环素类抗生素在我国的畜禽水产养殖中也大量使用,许多研究也证实了四环素类抗生素在我国环境中的广泛存在[19 20],面对日益严重的抗生素污染,非常必要深入开展以下几个方面的研究: 四环素类抗生素在土壤 水 植物体系中迁移分布规律,评估该类药物通过植物吸收途径进入人体的风险; 四环素类抗生素在食物链中的迁移途径与机理研究,探讨阻断抗生素在食物链中迁移的措施; 典型水体、土壤中四环素类抗生素的含量及分布特征; 四环素族抗生素的复合污染及其与其它污染物如农药、重金属等的复合污染研究。

参考文献:

[1] Sarmaha A K,M eyer M T,Boxall B A.A global pers pective

on the use,sales,exposu re pathw ays,occu rrence,fate an d effects of veterinary antibiotics(VAs)in the environment[J].

Chemosphere,2006(65):725 759.

[2] C hee S anford J C,M ackie R I,Koike S,et al.Fate and trans

port of antibiotic residu es and antibiotic resistance genes fol low ing land application of man ure w aste[J].En vir on Qual, 2009,38:1086 1108.

[3] Zhao L,Donga Y H,Wang H.Residu es of veterinary antibiot

ics in man ures from feedlot lives tock in eight pr ovin ces of Chi na[J].Sci T otal Environ,2010,48(5):1069 1075.

[4] 张树清,张夫道,刘秀梅,等.规模化养殖场畜禽粪中主要有

害成分测定分析研究[J].植物营养与肥料学报,2005,11: 822 829.

[5] 张慧敏,章明奎,顾国平.浙北地区畜禽粪便和农田土壤中四

环素类抗生素残留[J].生态与农村环境学报,2008,24(3):

69 73.

[6] M art nez Carb allo E,Gonz lez Barreiro C,S charf S.Envir on

mental m onitoring study of s elected veterinary antibiotics in an imal manu re and s oils in Austria[J].Environmental Pollu tion,2007,148(2):570 579.

[7] 沈 颖,魏源送,郭 睿,等.超高效液相色谱串联质谱检测猪

粪中残留的四环素类抗生素[J].环境化学,2009(5):145 150.

[8] H am sch er G,Scz esn y S,H pper H,et al.Determination of

per sisten t tetracycline residues in s oil fertiliz ed with liquid ma nure by h igh performance liquid chromatog raphy with electros pray ionization tandem mass spectrometry[J].Chem,2002, 74(7):1509 1518.

[9] Paw elzick H T,H op er H,Nau H,et al.A survey of the oc

currence of variou s tetracy clines and sulfameth azin e in san dy soils in n orthw ester n Germany fertiliz ed w ith liqu id manure

[C]//In:S ETAC Euro14th An nual M eeting,Prague:Cz ech

Republic,2004:18 22.

[10] W atts C D,Craythorne B,Fielding M,et al.Nonvolatileor

ganic compoun ds in treated waters[J].Environ H ealth Per

s p,1982,46:87 89.

[11] 刘 虹.贵阳城市污水、河流及养鱼水域抗生素的地球化学行

为[D].广东广州:中国科学院广州地球化学研究所,2008. [12] 魏瑞成,葛峰,陈明,等.江苏省畜禽养殖场水环境中四环类

101

贺德春等:四环素类抗生素的环境行为研究进展

抗生素污染研究[J].农业环境科学学报,2010,29(6):1205

1210.

[13] M ackie R I,Koik e S,Krapac I,et al,T etracycline residues

an d tetracycline resistance genes in groun dwater impacted by

sw ine production facilities[J].Anim Biotechnol,2006,17(2):

157 176.

[14] S as sman S A,Lee L S.Sorption of three tetracyclin es by

several soils:as ses sing th e role of pH and cation exchan ge

[J].Environ Sci T ech nol,2005,39(19):7452 7459. [15] Pils J R,Laird D A.S orption of tetracycline and ch lortetracy

cline on K and Ca saturated soil clays,humic substances,

an d clay hum ic complexes[J].Environ S ci T echnol,2007,

41(6):1928 1933.

[16] Chen g G,Karthikeyan K G.Sorption of the antibiotic tetra

cyclin e to hu mic mineral com plex es[J].En vir on Qual,2008,

37:704 711.

[17] Dror A,Orna P,GozlanIgal I,et al.Sorption of su lfonamides

an d tetracyclines to montmorillonite clay[J].W ater,Air,&

Soil Pollution,2010,29(1 4):439 450.

[18] Davis J G,Tru man C C,Kim S C.Antibiotic trans port via

runoff and s oil loss[J].Environ Qual,2006,35:2250 2260.

[19] Ku chta S L,Ces sna A J,Elliott J A,et al.T ransport of lin

comycin to su rface an d ground water from manure amen ded

cropland[J].Environ Qual,2009,38:1719 1727.

[20] Doi A M,Stoskopf M K.The kinetics of oxytetracycline d eg

radation in deionized w ater un der varying tem perature,pH,

light,subs trate,and organic matter[J].Aquatic Animal

H ealth,2000,12:246 253.

[21] Verm a B,Headley J V,Robarts R D,Behaviou r and fate of

tetracy cline in river and w etland water s on the Canadian

North ern Great Plains[J].Environ Sci Health,Part A,

2007,42(2):109 117.

[22] K hn e M,Ihnen D,M ller G,et al.Stability of tetracycline

in w ater and liquid manure[J].Vet M ed:S eries A,2001,47

(6):379 384.

[23] Arikan O A,SikoraL J,M ulbr y W,et https://www.360docs.net/doc/7e9241282.html,posting rapidly

r educes levels of ex tractable oxytetracycline in manure fr om

th erapeutically treated beef calves[J].Bioresource Techn ol,

2007,98(1):169 176.

[24] Wang Q Q,Yates S R.L aboratory study of oxytetracycline

degradation kinetics in anim al m anu re and soil[J].Envir on

mental Pollution

jou rnal/02697491>,2008,156(3):1243 1251.

[25] Dolliver H,Kumar K,Gupt S.S ulfam ethazine u ptake b y

plants from man ure amended soil[J].En viron Qu al,2007,

36:1224 1230.

[26] Kumara K,Gu ptaa S C,Baidoob S K,et al.Antibiotic up

take by plan ts from soil fertilized w ith an imal m anu re[J].

En viron Qu al,2005,34:2082 2085.

[27] 王瑾,韩剑众.饲料中重金属和抗生素对土壤和蔬菜的影响

[J].生态与农村环境学报,2008,24(4):90 93.

Progress on Residues and Environmental Behaivor of Tetracycline Antibiotics

H E De chun1,XU Zhen cheng2,WEN Gen yi1,QIU Jin ro ng1,QIN Guo jian1

(1.Colleg e of Re sour ce and Env ironment,H unan A gr ic ultur e Univ er sity,Chang sh a,H unan,410128,China;

2.S outh China I nstitu te Of Env ironmental Sc ie nc es.M EP,Guang z hou,Guang dong,510655,China)

Abstract:Tetracy lines ar e the important class antibiotics and w idely used in many countries w orldw ide to tr eat disease and protect the health of anim als.They are also added at subtherapeutic levels to animal feed to prevent infection and act as g row th promo ters.Frequent use of tetr acyline antibiotics has also r aised concerns abo ut incr eased antibiotic r esistance o f m icroo rganisms and occurrence in the environment.T his paper summ ar ized the latest inform ation available in the literature o n the enviro nm ental residue,transport ,transfo rmand antibiotic resistance of tetracyline antibio tics.The review focused on the behavior of tetra cyline antibio tics in environment.Reco gnising the importance and the g row ing debate,the issue of antibi o tic resistance due to the frequent use of tetracyline in food pr oducing animals w ere also briefly co ver ed. Key words:tetracy lines;env ir onm ental behavior;residues;sorportion;deg radatio n

102动物医学进展 2011年 第32卷 第4期(总第214期)

抗生素生物毒性及对环境的影响的调研报告

抗生素生物毒性及对环境的影响 毛瑞祥,张贝贝,武文权,乔鑫 指导老师:张纪亮 概要:在过去三年来,受关注的化学污染物已几乎完全侧重于传统的“优先”的污染物,特别是急性毒性/致癌性农药和能在环境中持续留存的工业中间体。然而,这个范围的化学物质只是较大的“整体”的风险评估中的一部分。另一类不同的生物活性化学物质抗生素被收到相对较少的关注,不过他们确实潜在的环境污染物,这类化学物质包括抗生素和个人护理产品中的活性成分,人类和兽医用药,不仅包括处方药和生物制品,也包括诊断剂,食品,香料,防晒剂,及许多其他类似物。这些化合物及其活性代谢产物可以不断地被运送到水生环境。本次调查研究试图综合抗生素环境起源,分布和发生方面的文献,以影响和促进其在环境科学界的更集中讨论。关键词:毒性残留环境处理抗生素促进更集中讨论 The biological toxicity of antibiotics and its effect on Environment Mao Rui-xiang , Zhang Bei-bei , Wu Wen-quan , Qiao xin Supervisor:Zhang Ji-liang Abstract:During the last three decades, the impact of chemical pollution has focused almost exclusively on the conventional "priority" pollutants, especially those acutely toxic/carcinogenic pesticides and industrial intermediates displaying persistence in the environment. This spectrum of chemicals, however, is only one piece of the larger puzzle in "holistic" risk assessment. Another diverse group of bioactive chemicals receiving comparatively little attention as potential environmental pollutants includes the pharmaceuticals and active ingredients in personal care products (in this review collectively termed PPCPs), both human and veterinary, including not just prescription drugs and biologics, but also diagnostic agents, "nutraceuticals," fragrances, sun-screen agents, and numerous others. These compounds and their bioactive metabolites can be continually introduced to the aquatic environment as complex mixtures via a number of routes but primarily by both untreated and treated sewage.This review attempts to synthesize the literature on environmental origin, distribution/occurrence, and effects and to catalyze a more focused discussion in the environmental science community. Keywords:Toxic residues Environment treatment antibiotic more focused discussion 内容 抗生素是一类广泛应用于防治人类、禽畜及水产养殖中各种细菌感染疾病的化合物。近年来,抗生素的种类、产量与用量不断增加,加上药品管理的混乱和药物的滥用问题非常严重,从而导致了人体以及环境中细菌耐药性的不断增强。国际环境科学界乃至公众已开始广泛关注河流、湖泊等水环境中药物污染及其潜在的危害性。 抗生素是指由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类物质,广泛用于人体医药卫生和畜禽养殖疾病的预防和控制. 据统计,我国兽用抗生素平均年使用量约为6 000 t[1],按

青霉素的发展历史

青霉素的发展历史 青霉素(Penicillin,或音译盘尼西林)又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林、配尼 西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种,是指分 子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素, 是由青霉菌中提炼出的抗生素。青霉素属于β-内酰胺类抗生素(β-lactams),β-内酰胺类抗生素包括青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、单环类、头霉素类等。青霉素是很常用的抗菌药品。但每次使用前必须做皮试,以防过敏。 一.青霉素的发现 20世纪40年代以前,人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时若某人患了肺结核,那么就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面, 科研人员进行了长期探索,然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。亚历 山大·弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。1928年2月13日英国伦敦大学圣玛莉医学院细菌学教授弗莱明在他一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖 子没有盖好,他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌 的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是,在青霉菌的近旁,葡萄球菌忽然不见了。这个偶然的发现深深吸引了他,他设法培养这种霉菌进行多次试验,证明青霉素可以 在几小时内将葡萄球菌全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌的克星—青霉素。1938年由麻省理工学院的钱恩(Earnest Chain, 1906-1979)、弗洛里(Howard Florey, 1898-1968)及希特利(Norman Heatley, 1911-2004)领导的团队提炼出来。 二.青霉素的药效 1.青霉素的药理 青霉素药理作用是干扰细菌细胞壁的合成。青霉素的结构与细胞壁的成分粘肽结构中 的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似,可与后者竞争转肽酶,阻碍粘肽的形成,造成细胞壁的缺损,使细菌失去细胞壁的渗透屏障,对细菌起到杀灭作用。 2.青霉素的分类 青霉素G类:如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西林等。 青霉素V类:(别名:苯氧甲基青霉素、6-苯氧乙酰胺基青霉烷酸) 如青霉素V钾等(包括有多种剂型)。 耐酶青霉素:如苯唑青霉素(新青Ⅱ号)、氯唑青霉素等。 广谱青霉素:如氨苄青霉素、羟氨苄青霉素等。

抗生素的发展史

抗生素的发展史 摘要:抗生素是微生物学史上最伟大的成就之一,回顾了扰生素的各个发展阶段和现在国内外的概况以及发展前景。同时,新抗生素的发现是无止境的。目前,抗生素研究的领域和对象日益扩大,抗生素科学正向广度和深度发展。 关于抗生素的早期历史, 可追溯至古代的传说或记载。从我国的古籍里面, 可以找到很多利用微生物或其产物治疗疾病的记载。例如是关于“曲”的应用。左传中公元前年记载说“叔展曰有麦曲乎?日:无。……河豚腹疾奈何”给人的印象是用麦曲可以治疗消化系统的疾病。根据近年的研究证明“曲”可能就是繁殖在酸败的麦上的高温菌“红米霉”。欧洲、南美等地在数世纪前也曾应用发霉的面包、旧鞋、玉蜀黍等来治疗溃疡、肠道感染、化脓疮伤等疾病[2]。所以,用细菌的产物治疗疾病很早就有,只是那时不知有所谓细菌和抗生物质而已。 德国科学家首先进行了用化学合成物治疗病原菌的开拓性动物实验,终于发现了能杀死锥虫、对梅毒螺旋体有效、但对人体无害的“百浪多息”,即磺胺的前身。几乎就在同时,弗莱明发现青霉素,甚为可惜的是,因为无人理会弗莱明的发现,他没有对其进行深人探讨,从而暂时中断了这项工作。青霉素被埋没了10年。在这10年中青霉素的应用仅作为一种选择培养基来培养百日咳杆菌。直到第二次世界大战爆发,青霉素才重新被重视和开发。它的出现成为许多细菌感染性疾病的“克星”,甚至被认为扭转了人和细菌大战的局势。在英美科学家的协作攻关下,其大规模生产所存在的技术问题逐步得以解决。于是在短短一年中青霉素便已商品化,而且产量日益增加。正是有了抗生素,在第二次世界大战期间,使成千上万受死亡威胁的生命得以幸存。青霉素就成为第一个作为治疗药物应用于临床的抗生素【3】。因此,青霉素被称为现代医学史上最有价值的贡献,被誉为是人类医学史上的一个重大的里程碑。20世纪30年代,另一个开创抗生素新纪元的药物——链霉素也问世了。在当时看来,它是青霉素一种非常理想的补充。青霉素作用于革兰氏阳性菌,链霉素则作用于革兰氏阴性菌以及青霉素无效的分枝杆菌。而且这两种抗生素之间无交叉抗药性。因此,在用于治疗时万一出现了抗药菌株,两种抗生素彼此交替使用上述微生物就会成为敏感菌株。链霉素发现的更重要的意义是它改变了结核病的预后。由于已经有了青霉素的生产经验和设备,很快即能大量生产,链霉素迅速成为风靡一时的另一类重要的抗生素。同时也极大地鼓舞了人们研究抗生素的信心。 链霉素的发现引起人们在世界范围内寻找土壤微生物所产生的其它抗生素,于是开始了大规模筛选抗生素的时代。霎时间,许多科研工作者纷纷来到污水沟旁、垃圾堆上、沃野之中,采集样本,筛选菌种。在短短的一二十年间,相继发

抗生素在环境中的降解

抗生素在环境中降解的研究进展 时间:2009-04-23来源:互联网作者:康大夫点击:923 网友评论分 享到微博 抗生素是世界上用量最大、使用最广泛的药物之一。欧洲1999年抗生素的使用量为1 328吨,其中35%用于动物;美国2000年抗生素的用量约为16200吨,约70%用于畜牧水产养殖业;全球抗生素年均使用总量约为100000吨~200000吨。我国每年也有成千上万吨的抗生素类药物被用于畜禽养殖业和人的医疗中。多数抗生素类药物在人和动物机体内都不能够被完全代谢,以原形和活性代谢产物的形式通过粪便排到体外。排出体外后的抗生素代谢物仍然具有生物活性,而且能够在环境中进一步形成母体。近年来的资料表明,抗生素在我国许多地区的污染相当严重。在长江三角洲地区,城市生活污水、畜禽养殖场废水和水产养殖废水都是水环境潜在的抗生素污染源。3种典型废水中,养猪场废水检出抗生素的种类最多,浓度也最高;磺胺类检出频率最高,尤其是磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲氧嘧啶。叶计朋等在珠江三角洲水体中发现,珠江广州河段(枯季)和深圳河抗生素药物污染严重,最高含最达1 340 ng/L,河水中大部分抗生素含量明显高于美国、欧洲等发达国家河流中药物含量,红霉素(脱水)、磺胺甲恶唑等与国外污水中含量水平相当甚至更高。在重庆,多种水体中普遍存在痕量水平的抗生素。其中以污水处理厂进水检出的抗生素种类最多,畜牧养殖场下游地表水的氯四环素检出最高浓度。 1、抗生素在环境中的吸附和迁移 抗生素一旦释放进入环境后分布到土壤、水和空气中,便会在土壤、水和沉积物中重新分配,常常会经过吸附、水解、光降解和微生物降解(有氧和无氧降解)等一系列生物转化过程,它反映了抗生素与水体有机质或土壤、沉积物相互作用,并可预测抗生素对环境影响的大小。一般易被土壤或沉积物吸附的抗生素,在环境中较稳定,易在土壤或沉积物中蓄积,但污染水体的风险较小。 1.1 抗生素被土壤的吸附作用 吸附是抗生素在土壤环境中迁移和转化的重要过程,其很大程度上取决于抗生素和土壤的特性。土壤矿物和有机质组分可能是抗生素药物的主要吸附位

世界医药发展史

这篇文章引自网络,是《化学和工程新闻》中由Daemmrich和Mary Ellen所撰写的长篇文章的一部分内容,阐述了制药工业的历史和将来的发展。我觉得不错,特转过来跟大家分享。 世界医药发展史 引 制药工业开始于19世纪中叶,从医疗事业的边缘进入了医疗事业的核心,并成为全球的工业行业。制药工业获得了现今显着的地位,政府一方面支持药品的研究开发,以提高人类寿命,提高人类的生活质量,预防疾病;同时,也强化了监管,包括其安全性和药效。政府还要采取措施平息民众对于制药企业通过新药产品和促销得到高额回报的怨言。医疗体制改革在全球都在展开。 医药行业面临的挑战是科学家、工业界、政府相关部门、医生、病人在新药从实验室走向实际使用的过程中复杂的相互作用和影响。 作为政府批准部门也处于两难的境地,如果不批准,很多人的心血将白费,如果批准,可能在上市后带来一系列的不良反应,甚至诉讼。最近发生的COX-2抑制剂事件、抗抑郁药物自杀倾向不良反应等就是很好的例证。而对于FDA的职员审查近5万页的注册资料又谈何容易。 制药界面临同样的困难,投资者需要及早的投资回报,高的投资回报率,希望制药企业研制和上市所谓“重磅炸弹”药品,但是,实际上,药品开发难度越来越大,新药往往后继无产品,随着FDA等药品监管部门的谨慎态度和病人对于不良反应的自觉认识提高,对于制药企业开发HIV/爱滋病、疟疾等预防药物,病人反应是不能治根,价格昂贵。Harris Poll咨询公司最近的民意调查发现人们对于制药企业的满意度从1997那的79%降到2004年的44%,下降幅度之大达到35%。其实中国的病人和消费者对于制药企业和保健品行业,包括卫生部门的支持率可能也在下降。只是缺乏统计数据。这可能是公众的道德标准和制药企业作为企业要最大化盈利之间的矛盾。 1870-1930 在这个阶段,早期的药剂师在实验室开始成批生产当时常用的药品,如吗啡、奎宁、马钱子碱等;同时在1880年,当时的染料企业和化工厂开始建立实验室研究和开发新的药物。例如,默克制药公司开始时就是1668年在德国Darmstadt建立的一个小药房,它开始批发药品始于1840年代。在1830年代到1890年代从药房成长为药品批量生产商的类似的企业还有德国先令制药公司、瑞士的霍夫曼-拉-罗氏制药公司、英国的威康制药公

抗生素的来源与控制对策

抗生素的来源与控制对策 抗生素除了大量用于人类疾病的治疗外,还作为饲料添加剂被广泛应用于动物养殖业。微生物的抗生素耐药性就是指微生物能够在抗生素存在的情况下生长和繁殖。抗生素耐药性是环境微生物固有的,即所谓的内在抗性,但是人类大量使用抗生素带来的抗生素抗性基因的扩散和传播普遍存在,且已开始威胁到全球人群的健康。微生物对抗生素的抗性主要有3 个机制:(1)抗生素的外排;(2)抗生素的降解或修饰;(3)抗生素作用位点的保护。大量研究表明,抗生素的使用和抗生素抗性的蔓延呈现良好的相关性,而且环境微生物的抗性可以通过基因横向转移向人类致病菌扩散,最终可能导致超级细菌的爆发,直接影响人类健康。为了应对全球性的抗生素抗性问题,必须:(1)加强全球抗生素使用和环境排放的监管政策和管理体系;(2)建立快速和透明的抗生素耐药性监测体系,使其涵盖医院、养殖业、污水处理厂等;(3)建立抗生素药物创新基金,通过政府和企业的联合,加快新型药物的研制;同时加强知识产权保护,使新药创制走上可持续之路;(4)加强抗生素耐药性相关的基础与应用研究,包括耐药性发生和传播的生态学机制,消除和缓解耐药性发生和传播的环境技术及其系统解决方案等,包括改进污水处理厂的处理工艺,削减出水中抗性基因和抗性菌的比例;(5)加强抗生素耐药性的科普宣传,提高全社会对耐药性的认知能力,从而在源头上有效控制抗生素在农业和医疗方面的滥用及其环境污染。 关键词: 城市化,抗生素,耐药性,超级细菌,环境健康抗生素的发现和大规模生产与使用是人类医学史上的巨大进步,挽救了数以亿计的病人。自1928 年弗莱明发现青霉素以来,历史上曾有3 次诺贝尔医学或生理学奖颁给了发现抗生素的科学家(图1)。除临床使用外,1950 年美国食品与药品管理局(FDA)还首次批准抗生素可作为饲料添加剂,抗生素因此被全面推广应用于动物养殖业,在预防和治疗动物传染性疾病,促进动物生长及提高饲料转化率等方面发挥了重要作用。而几乎在20 世纪40 年代第一代青霉素开始使用之时,就出现了细菌对其的耐药性,科学家也意识到抗生素的耐药性问题。 事实上,抗生素耐药性是微生物的一种自然进化过程,但是在迄今的70 年间,由于抗生素在医疗及养殖领域的大量使用,甚至滥用,这一进化过程被大大加快,导致抗生素耐药性的不断发展,在人类致病菌、动物致病菌、动物肠道传染病原体及人与动物共生菌中都出现了抗生素耐药性,并且由单一耐药性发展到多重耐药性。

抗生素在水环境中的光化学行为

中国科学: 化学 2010年第40卷第2期: 124 ~ 135 SCIENTIA SINICA Chimica https://www.360docs.net/doc/7e9241282.html, https://www.360docs.net/doc/7e9241282.html, 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS 评述 抗生素在水环境中的光化学行为 葛林科, 张思玉, 谢晴, 陈景文* 工业生态与环境工程教育部重点实验室, 大连理工大学环境科学与工程系, 大连 116024 * 通讯作者, E-mail: jwchen@https://www.360docs.net/doc/7e9241282.html, 收稿日期: 2009-08-12; 接受日期: 2009-10-20 摘要抗生素是在水环境中广泛存在的一类新兴污染物, 近年来, 由于其“假”持久性并能引起环境菌群的抗药性而备受关注. 光化学降解是水环境中抗生素类污染物的重要消减方式. 本文总结了水环境中抗生素光化学行为研究的最新进展, 介绍了抗生素的直接、间接和自敏化光解动力学, 评述了pH和水中溶解性物质对抗生素光解的影响及典型抗生素的光降解路径与机理, 讨论了抗生素的光致毒性, 最后对抗生素在水环境中光化学行为的研究进行了展望. 关键词 抗生素 光解 影响因素光化学行为 1 引言 近年来, 抗生素类化合物在水体、沉积物和土壤中不断被检出, 成为一类新兴的环境污染物[1~3]. 通常将抗生素等药物及个人护理用化学品简称为PPCPs, PPCPs的环境水平与来源、环境行为和生态毒理等方面的研究, 是当前国际研究的热点领域[2, 4, 5]. 与持久性有机污染物(POPs)相比, 抗生素类化合物在环境中通常具有较短的降解半减期. 然而由于人类、畜禽养殖和水产养殖的不断使用, 抗生素类化合物不断进入环境中, 亦表现为“持续存在”的状态, 因此将该类污染物称为“假”持久性环境污染物[6~8]. 环境中持续存在的抗生素不仅可以选择性抑杀一些环境微生物, 而且能够诱导一些抗药菌群的产生, 从而导致其特殊的生态毒理效应[6, 9]. 因此, 抗生素的环境行为及生态效应受到了广泛关注. 光化学转化是决定有机污染物环境归趋的重要途径[10~12]. 一些研究表明, 光化学降解是抗生素类污染物在环境中的重要消失途径[9, 11, 13], 而且光解可强烈影响此类污染物的生态毒理效应[14~16]. 因此, 揭示抗生素的环境光化学行为, 对于该类污染物的暴露评价具有重要意义. 前人在抗生素的光化学行为方面所开展的研究工作, 主要包括3方面: 非环境条件(非水溶剂或光源λ < 290 nm)下的光化学行为研究[17~20]、模拟环境条件(水为溶剂, λ > 290 nm)下的光化学行为研究[9, 21~23]和环境条件下的光化学行为研究[13, 24~26]. 通常, 抗生素类化合物的蒸气压比较小、疏水性不强, 所以抗生素类污染物主要存在于水环境中. 本文将总结抗生素在水环境中光化学行为研究进展, 侧重介绍典型抗生素的环境光化学降解动力学、影响因素、光解路径和光致毒性等. 2 抗生素的光解动力学 在表层水体中, 普遍存在着有机污染物的直接光解和间接光解[27~30], 此外某些污染物也能发生自敏化光解[31, 32]. 抗生素类污染物可以发生这三种光解反应[21, 22]. 2.1 直接光解动力学 喹诺酮类[33, 34]、四环素类[22]、青霉素类[26]、磺胺类[35, 36]、硝基呋喃类[9]、大环内酯类[23, 37]抗生素在太阳光或模拟太阳光(λ> 290 nm)照射下, 均可以发生直接光解, 其光解反应遵循准一级反应动力学. 对于硝基呋喃类(如呋喃唑酮)和大环内酯类(如泰乐菌

四环素类抗生素的环境行为研究进展

动物医学进展,2011,32(4):98 102 Pr ogress in Veterinary Medicine 四环素类抗生素的环境行为研究进展 贺德春1,许振成2*,吴根义1,丘锦荣2,秦国建1 (1.湖南农业大学资源环境学院,湖南长沙410128;2.环境保护部华南环境科学研究所,广东广州510655) 摘 要:四环素类抗生素被广泛用于动物疾病的治疗,并长期以亚治疗剂量添加于动物饲料中用于动物疾病的预防和促进动物生长。由于四环素类抗生素大量使用使其在环境中普遍存在,并导致了细菌耐药性。研究表明某些四环素类抗生素在环境中具有一定的持久性,因此其在环境中行为引起了众多学者的关注。论文回顾了四环素类抗生素在环境中残留、迁移转化等方面的研究进展,重点阐述近年来有关四环素类抗生素环境行为方面的研究新成果,并探索提出今后应该开展的研究方向。 关键词:四环素类;环境行为;残留;吸附;降解 中图分类号:S859.799.9文献标识码:A文章编号:1007 5038(2011)04 0098 05 自20世纪40年代以来,抗生素不仅作为药物用于动物疾病的治疗,同时也作为饲料添加剂用于疾病的预防与促进动物的生长,提高畜禽生产效率,兽用抗生素的使用在促进养殖业快速发展,改善人 收稿日期:2011 01 17 基金项目:环境保护部公益基金(200809093) 作者简介:贺德春(1979-),男(土家族),湖南溆浦人,讲师,博士研究生,主要从事农业毒害污染控制及环境行为研究。 *通讯作者 [19] C arriz o L C,Ru ete C M,M anucha W A,et al.H eat shock pro tein70exp ress ion is associated with inhibition of renal tubule epithelial cellapoptosis during recovery from low protein feed ing[J].Cell Stres s C hap erones,2009,11(4):309 324. [20] M orimoto R I.Regu lation of the heat shock tran scriptional resp on se:Cros s talk b etw een a family of heat s hock factors, m olecular chap er ones an d negative regulators[J].Genes Dev,2008,12:3788 3796. [21] 曾 炯,黄兴国.肉鸡应激机理及其研究进展[J].江西饲料, 2009(6):1 4. [22] 许竟成,蔡亚非.动物热激蛋白的研究进展[J].资源开发与 市场,2009,25(7):619 622. [23] 赵书景,毛献灵.热休克蛋白与动物机能关系的研究[J].上 海畜牧兽医通讯,2009(4):41 43. [24] 刘东武,陈志伟.营养元素调控热休克蛋白研究进展[J].河 南师范大学学报,2009,37(1):134 136. [25] 董云伟,董双林,纪婷婷.水生动物热休克蛋白研究进展[J]. 中国海洋大学学报,2008,38(1):39 44. Advance in Heat Stress Mechanism Effect in Animals LI Lin,XU Chen yi,YANG Shu hua,LONG Miao,H E Jian bin (College of A nimal H u sbandr y and Vete rinary M ed icine,S heny ang A g ricultu ral Univ ersity,S heny ang,L iaoning,110161,China) Abstract:Studies hav e show n that the amount of heat shock pr otein's synthesis increases in anim al to avo id the irrever sible damag e that caused by heat stress to the anim al.The heat shock pr otein is a g eneral class of cellular chapero ne protein that can be produced by all living cells after stimulated by the stressor,w hich can participate in the protein folding,assembly,and transpo rt and other activ ities in cells'life processes, and also play s an im por tant ro le in the regulatio n of cell grow th,survival and differentiation.T herefo re, the mechanism,results and pro tection of heat shock protein in the heat stress is described fr om the partici patio n in the heat stress.A s the results of previous studies is summ arized,scientific and detailed outlook to the research prog ress of the heat shock protein may be appeared in som e important o f biomedical area,so as to provide a reliable theoretical basis to reduce the adv erse effects of the heat stress in liv estock produc tion practice effectively. Key words:heat stress;heat shock pr otein;mechanism

水环境中抗生素的主要来源

水环境中抗生素的主要来源 环境中抗生素主要来自生活、工业污水的排放(污水厂)、医院和药厂废水的排放,水产养殖废水以及垃圾填埋场等也含有大量的抗生素类药物。虽然有研究表明,在生活和工业污水的排放(污水厂),虽然大多数药物可以在污水处理厂中得到分鳃或去除,但即使在污水处理设施十分完善的发达国家,抗生素类药物也不能完全被去除。 1.医院和医企 医院是抗生素类药物使用最为集中的地方,许多研究已经证明医院中的废水包括由医院丢弃的过期抗生素,病人粪便和尿液排出的处方抗生素,医药企业在生产过程中流失的抗生素等。Hartmann等在医院附近的下水道检测到大量高浓度的医用抗生素,如强心剂、镇痛药、避孕药、类固醇和其他激素类、抗生素、防腐剂、利尿剂、心血管和呼吸病治疗剂、免疫剂驱虫剂、降压和降糖药等。据Kummerer等的调查结果显示,环丙沙星在某医院废水中的浓度为0.7~124.5ng/L,阿莫西林为20~80ng/L,这个含量已经远远超过了水中生物的致死含量。 美国在城市废水中检测6类主要处方药,包括β-内酰胺类(如青霉素、阿莫西林、头孢安定等)、大环内酯类(如阿奇霉素、乙酞螺旋霉素和红霉素)、氟喹诺酮类、氨基糖苷类、磺胺类及四环素类抗生素,其中,青霉素的检出率最高,其次为磺胺类、大环内酯类和喹诺酮类。在瑞典的医院废水处理场的排水出口发现了多种抗生素,包括3种氟喹诺酮、磺胺甲嘿唑、甲氧苄啶、2种青霉素、四环素等,其含量水平已经超过环境中药物含量的千倍甚至万倍。Brown等在医院排出的废水中检测到磺胺甲嚼唑、甲氧苄啶、环丙沙星、氧氟沙星、林可霉素、青霉素G等抗生素,其中。氧氟沙星含量较高,浓度达到35.5mg/kg。高浓度的抗生素药物进人到环境中,势必将对环境造成重要和深远的影响。 2.水产养殖和牲畜养殖 水产养殖中使用抗生素预防和治疗鱼类等疾病已经是行业内外皆知的事实,并且存在滥用的现象,随着药物的使用,大量未被吸收的药物和养殖水体中残留的药物最终将进入环境中或者吸附到池塘沉积物中。张慧敏等提出在浙北地区施用畜禽粪肥的农田表层土壤中土霉素、四环素和金霉素的检出率分别为93%、88%和93%,残留量分别在ND~5.17mg/kg、ND~0.553mg/kg、ND~0.588mg/kg之间。陈异等于2005~2006年采集了江苏省各市不同种类的集约化畜禽养殖场共178个畜禽粪便样品,检测结果表明磺胺类药物残

四环素类抗生素研究进展

塑j竖匿药垫堕生2旦箜盈鲞筮2翅H!域塑型堂』删:趔至堂:y丛婴:№:! 545 四环素类抗生素研究进展 张建成 四环素类抗生素是l临床上广泛应用的广谱抗生素,因其既有抗生作用又有抗炎作用…,近年来临床上用四环素治疗不少非感染性疾病,取得了很好的疗效【2J。此外,在包括美国在内的一些国家,四环素还被大量用作生长促进剂投喂给动物。故其在药品市场中占有重要地位。 l 四环素类抗生素的历史回顾 1948年,高效广谱、具有口服活性的第一个四环素类金霉 素(clIloneⅡacyclille)从链霉菌踟reofacients中提取得到。在随后短短几年内土霉素和四环素也被从链霉菌发酵液中分离得到,这三种四环素类抗生素都显示了完全的交叉抗性,它们有着相似的,广泛的抗菌谱,不仅对革兰氏阳性,革兰氏阴性和支原体,甚至对立克次体和衣原体之类的微生物都有活性bJ。1957年,去甲环素也被发现,通过对这些抗生素进行降解研究,发现 它们具有极为相似的化学结构,有四个环线形相连构成主体骨架,从此“四环素”被看成一

类新的抗生素H1。 随着四环素类抗生素化学结构被逐渐澄清,许多实验室加 入到开发半合成品的研究工作中。美他环素、多西环素和米诺环素为一些最重要的半合成品,称为第二代四环素。 为了获得在中性pH值下,水溶性良好、利于吸收的四环素类衍生物,通过对酞氨基团的修饰,得到了毗咯烷甲四环素和赖甲四环素拉.6J。 2细菌对四环素类抗生素的耐药机制 四环素类抗生素的广谱抑菌作用是通过干扰细菌蛋白质的合成起作用的。四环素类有既抑制70s,又抑制80s核糖体的功能,能和16srl州A上临近与氨酞tRNA连接的区域形成可逆复合物。从作用机制上看是非选择性的,但四环素类抗生素对细菌有选择性毒性,因为原核细胞中的主动转运体系能使药物特异地透过细胞,真核细胞却能主动地外排这类抗生素。在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌中都有外输泵基因,而且大部分外输泵基因都具有四环素抗性。四环素外输泵蛋白属于主要异化超家族(hⅡ丐),是目前Tet蛋白中研究最清楚的。所有tet外 输泵基因都编码膜相关蛋白可将四环素泵出胞外,降低了细胞内药物浓度保护了胞内的核糖体,从而产生耐药性¨J。Tet(x) 基因是唯一通过产生灭活四环素的酶而耐药的。已报道两株厌氧拟杆菌转座子上携带有Tet(x)基因。1'et(x)产生44ku胞浆蛋白,它在氧和NADPH存在时可化学修饰四环素,序列分析表明这个酶与其他NADPH需要的氧化还原酶有同源性。 细菌对四环素类抗生素的耐药机制主要有两点:(1)由质粒或转座子编码排出系统;(2)

抗生素的发展与应用现状

抗生素的发展与应用现状 摘要::20 世纪 20 年代末青霉素的发现,开辟了抗生素化疗的新时代,许多感染性疾病从此得到了有效控制,随后,各种抗生素的研制、开发与利用迅速发展。就其发展史而言,抗生素的研究、生产可分为天然抗生素、半合成抗生素和药理活性物质三个发展阶段;按其化学结构的特点,抗生素可分为β2内酰胺类抗生素、氨基糖甙类抗生素、四环类抗生素、大环内酯类抗生素和抗癌抗生素 5 大类,自1940年青霉素应用于临床以来,抗生素的种类已达几千种,在临床上常用的亦有几百种,发展至今,抗生素的发现极大推动了感染性疾病的治疗,但随之而来的是抗生素滥用造成大量耐药菌出现、院内感染和真菌感染发病率显著增加,给感染的控制带来了巨大的困难和挑战,越来越受到医学界的广泛关注,推进抗生素的合理应用势在必行。 关键词:抗生素;发展;应用;抗生素滥用;合理使用抗生素; 引言:抗生素,作为现在临床上应用最为广泛的药物种类之一,其自青霉素发现并被用于临床,挽救了无数患感染性疾病的病人的生命,随着科技的发展,抗生素的研制、开发与利用也发展迅速,发展至今,抗生素的种类已达到几千种,在治疗感染性疾病中发挥了重要作用,但随着细菌耐药性不断加强,抗生素滥用已造成大量耐药菌的出现,给感染疾病的治疗和控制带来了巨大困难,我国作为抗生素药物用量大国,控制抗生素的使用已经迫在眉睫,近年来,部分省市已经相继出台了控制抗生素使用的相关政策,叫停二级以上医院门诊患者静脉输液,严格按照抗生素药物分级管理制度合理使用抗生素。本课题简述了抗生素的发展史及应用现状,抗生素作为抗感染疾病的特效药,有其两面性,只有合理使用抗生素,才能确保用药安全有效。 1、抗生素的发展 最初认为,抗生素是微生物在代谢过程中产生,在低浓度下就能抑制它种微生物的生长和活动,甚至杀死它种微生物的化学物质 [ 1 ]。然而,抗生素的迅速发展很快就突破了这一定义:在来源上,已不局限于微生物,它包括高等动、植物产生的代谢物,也包括用化学方法合成或半合成的化合物;在性能上,从抗菌到抗肿瘤、抗病毒、抗寄生虫等物质亦属抗生素范畴。纵观抗生素的发展史,抗生素的研究、生产大体可分三个发展阶段 : 1.1 天然抗生素的发展阶段 1928 年,英国科学家 Alexander Fleming ( 1881 - 1955 ) 偶然发现了青霉素,1938 年,Chain 和 Florey 等科学家又成功地从点青霉的培养液中分离制得青霉素。40 年代初

细菌对四环素类抗生素的耐药机制研究

细菌对四环素类抗生素的耐药机制: 四环素类药物为广谱抗生素,发现于20世纪40年代,是通过阻止氨酰tRNA与核糖体结合位点(A)的结合来阻止菌体蛋白合成的一类抗生素,具有广泛的抗菌活性。在临床中以其有效的杀菌作用及较小的副作用而被广泛用于治疗人和动物的细菌性感染。此外,在包括美国在内的一些国家,四环素还被大量用作生长促进剂投喂给动物。近年来,耐药性的出现限制了它们的使用。在20世纪50年代中期以前, 主要的共生菌和病原菌都对四环素敏感,例如,1917?1954年分离到的433株不同的肠杆菌仅 2%对四环素耐药。而Lima等的研究表明,1984 1993年间60%的S . flexneri分离株对四环素、链霉素和氯霉素耐药。 1?四环素类抗生素家族 20世纪40年代发现了四环素家族的首批成员金霉素(chlor tetracycline ,氯四环素)和土霉素(oxyte tra cycline,氧四环素),随后又相继发现其他四环素类药物,其中有些为天然分子,如四环素(tetracycline );有些为半化学合成产品,如美他环素(methacycline ,甲烯土霉素)、多西环素(doxycycline )和美满霉素(minocycli ne,米诺环素)等。随着研究的不断深入,水溶性好或口服吸收率高的新型半合成药物如罗利环素(rolitetracycline )和赖甲环素(lymecycline )相继问世;最新研制出的甘氨酰环素已完成I 期临床试验,目前正在进行H期临床试验。而一些早期的药物,如氯莫环素(clomocyclinc )、罗利环素、赖甲环素和金霉素在各国都已不再使用。

四环素类抗生素研究现状及进展

四环素类抗生素研究现状及进展 摘要:四环素类抗生素被广泛用于动物疾病的治疗,并长期以亚治疗剂量添加于动物饲料中用于动物疾病的预防和促进动物生长。由于四环素类抗生素大量使用使其在环境中普遍存在,并导致了细菌耐药性。研究表明某些四环素类抗生素在环境中具有一定的持久性,因此其在环境中行为引起了众多学者的关注。论文回顾了四环素类抗生素在环境中残留、迁移转化等方面的研究进展,重点阐述近年来有关四环素类抗生素环境行为方面的研究新成果。 关键词:四环素类抗生素;环境行为 Tetracycline antibiotics research status and progress Name:LiuQiong Abstract:Studies have shown that the amount of heat shock protein′s synthesis increases in animal to avoid the irreversible damage that caused by heat stress to the animal.The heat shock protein is a general class of celluar chaperone protein that can be produced by all living cells after stimulated by the stressor,which can participate in the protein folding,assembly,and transport and other acitivities in cel ls′ life processes,and also plays an important role in the regulation of cell growth,survival and differentiation.Therefore,the mechanism,results and protection of heat shock protein in the heat stress is described from the participation in the heat stress. As the results of previoud studies is summarized,scientific and detailed outlook to the research progress of the heat shock protein may be appeared in some impartant of biomedical area. Keywords:tetracylines; environmentalbe havior 近年来,由于抗生素在医疗和畜禽养殖业的大量使用所导致的环境污染问题日趋严重,已成为国内外研究的热点之一. 进入环境中的抗生素除了会造成化学污染外,还可能会诱导环境中抗性微生物和抗性基因的产生,并加速抗生素抗性的传播和扩散. 这些抗性微生物可能会通过直接或者间接接触(如食物链)等途径进入人体,增加人体的耐药性,从而给人类公共健康带来威胁. 目前致病菌耐药性的增加和扩散已经成为全球疾病治疗所面临的一个巨大问题. 据报告,美国每年有超过两百万人受到抗性病原体感染,14000 人最终死亡(Pruden et al., 2006). 而越来越多的证据显示,致病菌耐药性的扩散与环境抗性微生物和抗性基因紧密相关(Zhang et al., 2009c),因此尽快

抗生素类药物分析

您的位置:在线学习->第十一章抗生素类药物分析(1) 第十一章抗生素类药物分析 基本要求 学习要点 内容 第一节概述 一、特点:化学纯度较低, 同系物多,异构体多,降解物多,稳定性差。 二、鉴别方法:生物学法,理化方法。 三、特殊检查项目:异常毒性、热源或细菌内毒素、降压物质、无菌,组分分析,聚合物等。 四、含量测定或效价测定 (一)、微生物学法——通过比较标准品与供试品产生抑菌圈的大小来测定供试品的效价。 其原理恰好与临床应用要求一致,更能确定抗生素的医疗价值。 1、对于分子结构复杂、多组分的抗生素,生物学法是首选的效价测定方法。 2、本法的优点: 灵敏、用量小,结果直观 适用范围广:纯度好的、差的制品,已知或新发现的抗生素均适用,同一类型的抗 生素不需分离,可一次测定其总效价。 3、缺点: 操作步骤多,测定时间长,误差大等。 (二)、理化方法——适用于提纯的产品以及化学结构已确定的抗生素。 1、本法的优点: 迅速、准确、有较高的专属性。 2、缺点: 对含有具同样官能团杂质的供试品不适用,或需采取适当方法加以校正。而且当该法是利用某一类型抗生素的共同结构部分的反应时,所测得的结果,往往只能代表药物的总的含量,并不一定能代表抗生素的生物效价。 第二节β-内酰胺类抗生素 一、化学结构与性质 (一)、青霉素族

(二)、头孢菌素族 二、鉴别试验 (一)、呈色反应 1、羟肟酸铁反应青霉素及头孢菌素在碱性中与羟胺作用,β-内酰胺环破裂生成羟肟酸;在稀酸中与高铁离子呈色。 2、茚三酮反应 3、与重氮苯磺酸的偶合反应 4、硫酸-甲醛试验 第1页/共8页 您的位置:在线学习->第十一章抗生素类药物分析(2) (二)、各种盐的反应 1、钾、钠离子的火焰反应 2、有机胺盐的特殊反应(如普鲁卡因青霉素的重氮化-偶合反应) (三)、色谱法 1、高效液相色谱法(HPLC) 2、薄层色谱法(TLC) 3、中国药典收载的头孢菌素族药物和大多数青霉素族药物采用HPLC法进行鉴别。 (四)、光谱法 1、IR——各国药典对收载的β-内酰胺类抗生素几乎均采用了本法进行鉴别。 2、该类抗生素共有的特征峰: 1)、β-内酰胺环羰基的伸缩振动(1750~1800) 2)、仲酰胺的氨基、羰基的伸缩振动(3300cm-1±,1525 cm-1±,1680 cm-1±) 3)、羧酸离子的伸缩振动(1600 cm-1±、1410 cm-1±) 3、UV——利用最大吸收波长鉴定法或利用水解产物的最大吸收波长鉴定法。 三、特殊杂质的检查 本类抗生素的特殊杂质主要有高分子聚合物,有关物质,异构体等,一般采用HPLC法控制其量,也有采用测定杂质的吸收度来控制杂质量的。 (一)、聚合物——HPLC法 1、色谱条件与系统适用性试验用葡聚糖凝胶G-10(40~120?m)为填充剂,玻璃柱内 径1.3~1.5cm,床体积50~60mL;流动相A为含3.5%硫酸铵的0.01mol/L磷酸盐缓冲液(取磷 酸氢二钠 2.19g和磷酸二氢钠0.54g,加水1000mL使溶解,调节pH值至7.0),流动相B为0.01%十二烷基硫酸钠溶液;流速为每分钟1mL;检测波长为254nm。以流动相A为流动相,用1mg/mL

青霉素发展史

青霉素发展史 在与疾病生死搏斗的漫长而悲惨的历史中,人们唯一可以做的就是听天由命,眼睁睁地看着身边的病人一个个死去。而1941年诞生并被运用到临床医学的青霉素的出现,点燃了人们内心希望的火种,传染病不可战胜的神话成为了历史。 青霉素,又称盘尼西林(Penicillin)是一种全新的抗菌素,能杀灭多种病菌(如肺炎球菌、葡萄球菌、链球菌等)和治疗多种炎症(如肺炎、关节炎、脑膜炎、坏疽、梅毒等),延长了人类的平均寿命。此外,青霉素使用的安全范围非常大,除少数对它过敏的人外,大多数病人都能用它来杀菌消炎。并且,它的毒性低,是一种有效而安全的理想药物。 青霉素是由英国的细菌学家亚历山大·弗莱明首先发现的。1928年,弗莱明因忘了清洗自己专门培养细菌的培养皿,意外地发现了一种能杀死葡萄球菌的青色细菌。经过无数次的实验,弗莱明证明这种青色细菌能杀菌,他将这个发现写进了论文,并把它命名为“青霉素”。1939年,英国牛津大学病理学家弗洛里和德国生物化学家钱恩得到了英国和美国的相关组织和基金会的支持,经过不懈的努力提纯出青霉素的结晶。 1940年,青霉素时入临床试验阶段,经过对五位受试者的临床观察证明青霉素具有较好的效果。1942年,青霉素在美国大批量生

产。这些青霉素不仅纯度相当高,而且产量也很高,很快就被广泛运用到临床治疗中,大大降低了疾病的死亡率,拯救了无数人的生命。在二战期间,青霉素也起到了非常大的作用,挽救了无数伤员的生命,与原子弹、雷达一起被视为二战中最伟大的三大发明。1943年青霉素药物完成了商业化生产并且正式进入临床治疗。 20世纪80年代以后,特别是1985-1990年,青霉素的产量急剧增长,市场需求扩大,发展十分迅速,可以说是进入了青霉素发展的黄金时期。 直到今天,青霉素仍然是流行最广、应用最多的抗菌素。通过数十年的完善,青霉素类的抗生素已有数十种之多,在临床上主要用于治疗:葡萄球菌传染性疾病,如脑膜炎、化脓症、骨髓炎等;溶血性链球菌传性疾病,如腹膜炎、产褥热,以及肺炎、淋病、梅毒等。可以说,青霉素是第一种能够治疗人类疾病的抗生素,自它诞生起,便掀起了医学界寻找抗菌素新药的高潮,将人类带进了一个合成新药的崭新时代,是人类发展抗菌素历史上的里程碑,同时也是人类医学史上的一个奇迹。 目前在青霉素的生产中,主要是通过生物工程获取。发酵过程是制药企业和化工企业的重要生产环节,同时也是一个非常复杂的生物化学过程。随着企业生产规模的逐步扩大,对生产过程的自动化各项指标的要求也越来越高,控制方案也向着更加复杂、更加高级的方向发展,这些都给青霉素的自动化生产带来了一定的难度,传统的控制方法已经无法满足这种时代大生产的要求。因此,生产厂家也在不断

相关文档
最新文档