抗菌药和抗真菌药

抗菌药和抗真菌药Newly compiled on November 23, 2020

抗菌药和抗真菌药

（Antimicrobial and Antifungal Agents）

基本要求

第一节磺胺类药物及抗菌增效剂

（Antimicrobial Sulfonamides and Antibacterial Synerists）磺胺类药物的发现，开创了化学治疗的新纪元，从发现、应用到作用机制学说的建立，只有十几年的时间。尤其是作用机制的阐明，开辟从代谢拮抗寻找新药的途径，推动药物化学的发展。通过对其副作用的研究，又发现了利尿药和降血糖药。

目前临床上使用频率对高的磺胺药物是磺胺嘧啶(Sulfadiazine)和磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazol），关于其作用机理为磺胺类药物能与细菌生长所必需的对氨基苯甲酸（PABA）产生竞争性拮抗，干扰了细菌的酶系统PABA利用，PABA是叶酸的组成部分，叶酸为微生物生长中必要物质，也是构成体内叶酸辅酶的基本原料。PABA在二氢叶酸合成酶的催化下，与二氢蝶啶焦磷酸酯及谷氨酸或二氢蝶啶焦磷酸酯与对氨基苯甲酰谷氨酸合成二氢叶酸。再在二氢叶酸还原酶的作用下还原成四氢叶酸，为细菌合成核酸提供叶酸辅酶。由于磺胺类药物和PABA这种类似性，使得在二氢叶酸的生物合成中，磺胺类药物可以取代PABA 位置，生成无功能的化合物，妨碍了二氢叶酸的生物合成。二氢叶酸经二氢叶酸还原酶作用还原为四氢叶酸，后者进一步合成辅酶F。辅酶F为DNA合成中所必需的嘌呤、嘧啶碱基的合成提供一个碳单位。人体作为微生物的宿主，可以从食物中摄取四氢叶酸，因此，磺胺类药物不影响正常叶酸代谢，而微生物靠自身合成四氢叶酸，一旦叶酸代谢受阻，生命不能继续，因此微生物对磺胺类药物都敏感。本机理开辟了抗代谢学说，所谓代谢拮抗就是设计与生物体内基本代谢物的结构有某种程度相似的化合物，使与基本代谢物竞争性或干扰基本代谢物的被利用，或掺与生物大分子的合成之中形成伪生物大分子，导致致死合成（Lethal Synthesis），从而影响细胞的生长。抗代谢物的设计多采用生物电子等排原理（Bioisosterism）。代谢拮抗概念已广泛应用于抗菌、抗疟及抗癌药物等设计中。

甲氧苄啶（Trimethoprim）是在研究5-取代苄基-2，4-二氨基嘧啶类化合物对二氢叶酸还原酶的抑制作用时发现的广谱抗菌药。它对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有广泛的抑制作用。其作用机制为可逆性抑制二氢叶酸还原酶，使二氢叶酸还原为四氢叶酸的过程受阻，影响辅酶F的形成，从而影响微生物DNA、RNA及蛋白质的合成，使其生长繁殖受到抑制。与磺胺类药物联用，使细菌代谢受到双重阻断，从而使其抗菌作用增强数倍至数十倍，同时，使对细菌的耐药性减少。甲氧苄氨嘧啶的4-位甲氧基取代的衍生物也具有抗菌活性。

通过对大量磺胺类药物的结构与活性的研究，总结出其活性与结构关系：

1.氨基与磺酰氨基在苯环上必须互为对位，邻位及间位异构体均无抑菌作

用。

2.苯环被其它环替代时或在苯环上引入其它基团时将都使抑菌作用降低或

完全失去抗菌活性。

3.以其它与磺酰氨基类似的电子等排体替代磺酰氨基时，多数情况下均使

抗菌作用基本减弱。

4.磺酰氨基N1-单取代物都使抗菌活性增强，特别是杂环取代使抑菌作用有

明显的增加，但N1，N1-双取代物一般丧失活性。

5.N4-氨基若被在体内可转变为游离氨基的取代基替代时，可保留抗菌活

性。

6.N1-， N4-均被取代时，若在体内N4-氨基可被释放，仍有N1-取代物的活

性。例如柳氮磺胺嘧啶

第二节喹诺酮类抗菌药

（Quinolone Antimicrobial Agents）

喹诺酮类药物是继磺胺类抗菌药后又一类划时代的抗菌药。1962年发现具有新的结构类型的抗菌药──萘啶酸（Nalidixic acid）到今天已经开发出数十种喹诺酮类药物，其中一些的抗菌作用可与优良的半合成头孢菌素媲美。

喹诺酮类药物的发展一般被认为分为三代：

第一代是以Nalidixic acid、吡咯酸（Piromidic acid）为代表的对革兰氏阴性菌有活性的药物，但抗菌谱窄，易形成耐药性，作用时间短，中枢副作用较大，现已少用。

第二代是以西诺沙星（Cinoxacin）和吡哌酸（Pipemidic Acid）为代表，虽然仅对革兰氏阴性菌药物显活性但其副作用较少，在体内较稳定，药物以原形从尿中排出。对尿路及肠道感染也有作用。特别是Pipemidic Acid由于在其分子中引入碱性的哌嗪基团，使得整个分子的碱性和水溶性增加，从而使其抗菌活性增加，这主要归于哌嗪基团能与DNA促旋酶B亚基之间相互作用，从而增加此药对DNA促旋酶的亲合力。现已证实喹诺酮类药物作用的靶点为DNA拓扑异构酶Ⅱ又称回旋酶。

第三代喹诺酮类抗菌药为在喹诺酮的6位引入氟原子，使得此类药物具有良好的组织渗透性，药代动力学参数及吸收、分布代谢状况均佳。具有抗菌谱广，对革兰氏阴性菌和阳性菌及支原体、衣原体、军团菌及分枝菌都有明显的抑制作用，特别是对包括绿脓杆菌在内的革兰氏阴性菌作用比庆大霉素等氨基糖苷类抗生素还强，临床上用于治疗敏感菌所引起尿道、肠道等感染性疾病，已经成为新一代的抗菌药物，其发展速度极快。较为有代表性的药物有诺氟沙星（Norfloxacin）、环丙沙星（Ciprofloxacin）、依诺沙星（Enoxacin）、培氟沙星（Pefloxacin）、氧氟沙星(Ofloxacin)、洛美沙星(Lomefloxacin)、氟洛沙星(Fleroxacin)、妥舒沙星(Tosufloxacin)、斯帕沙星(Sparfloxacin)、左氟沙星(Levofloxacin)、妥美沙星(Tomefloxacin)、巴罗沙星(Balofloxacin)。

喹诺酮类药物的构效关系：

1. N-1位若为脂肪烃基取代时，以乙基或与乙基体积相似的乙烯基、氟乙基

抗菌活性最好。N-1位若为脂环烃取代时，其抗菌作用最好的取代基为环丙基、而且其抗菌活性大于乙基衍生物。N-1由烃基，环烃基取代活性增加，其中以乙基、氟乙基、环丙基取代最佳，若为苯取代时其抗菌活性与乙基相似，但抗革兰氏阳性菌活性较强。

2. 8位上的取代基可以为H、Cl、NO2、NH2、F，其中以氟为最佳，若为

甲基、乙基、甲氧基和乙氧基时，其对活性贡献的顺序为甲基>H>甲氧

基>乙基>乙氧基。在1位和8位间成环状化合物时，产生光学异构体，

以（S）异构体作用最强。

3. 2位上引入取代基后活性减弱或消失.

4. 3位羧基和4位酮基为此类药物与DNA回旋酶结合产生药效必不可缺少

的部分，将酮基被硫酮基或亚胺基取代及3位羧基被其它含有酸性基团替代时，活性均消失。

5. 在5位取代基中，以氨基取代最佳。其它基团活性均减少。

6. 6位对活性的贡献顺序为F>Cl>CN≥NH2≥H,6位氟的引入可使其与

DAN回旋酶的结合力增加2~17倍，对细菌细胞壁的穿透性增加1~70

倍。

7. 在7位上引入各种取代基均使活性增加，特别是哌嗪基可使喹诺酮类抗

菌谱扩大，其次为二甲胺基、甲基及卤素。

第三节异喹啉类及硝基呋喃类抗菌药

（Antibacterial Isoquinolines and Nitrofurans）

异喹啉类抗菌药代表为氯化小檗碱（Berberine chloride），它为黄莲和三棵针等植物的抗菌成分，又称盐酸黄连素。小檗碱以三种形式存在，即季铵碱式（Ⅰ）、醇式（Ⅱ）和醛式（Ⅲ）。其中以季铵碱式最稳定，多以此形式存在，可离子化，亲水性强，所以能溶于水，难溶于有机溶剂。且生物利用度低。但在肠道中的浓度较大，故用于肠道感染。因此，临床主要用于由痢疾杆菌、葡萄球菌和链球菌引起的菌痢及胃肠炎。它具有抗菌活性强、毒性低、副作用小、应用广的特点，近来还发现其具有阻断β-受体和抗心律失常的作用。小檗碱在碱性溶液加热或被氧化剂氧化均可使抗菌作用消失。另外还具有生物碱的性质。

硝基呋喃类抗菌药作用于微生物酶系统，抑制乙酰辅酶A，干扰微生物的糖代谢，而

起抑菌作用。此类药物起源于对糠醛及呋喃甲酸的抗菌作用的研究，其典型代表药物是呋喃唑酮（Nitrofurazolidon）和呋喃妥因(Nitrofurantoin)。Nitrofurazolidon因虽然对肠内病源菌的有很强的抗菌活性，其中包括各种沙门氏菌、志贺氏菌、变形杆菌、肠杆菌、大肠杆菌和霍乱弧菌。但因口服时吸收很少，所以Nitrofurazolidon只用于治疗肠道内感