四环素类抗生素

2.四环素类抗生素的作用机制和耐药性
四环素类主要通过抑制核糖体蛋白质的合成抑制细菌 生长。四环素类与30S细菌核糖体亚单位结合，破坏 tRNA和RNA之间的密码子-反密码子反应，因而阻止了 氨酰-tRNA与核糖体受体A位点的结合，抑制细菌的生 长，因此是广谱的抗生素。由于四环素的长期使用， 已发现了耐四环素的细菌。细菌对四环素类耐药性主 要是由于抗性造成的。原敏感均获得抗性基因后就形 成耐药菌，这种抗性基因存在与质粒或易位子中。
OH
N(CH3)2 OH H OH CONH2 OH O
一 结构和物理性质
1、发色团：酮基和烯醇基 共轭双键系统，决定颜色 和紫外特征吸收峰265nm 、350nm 2、两性化合物 功能团：二甲胺基（pKa =9.5）；酚羟基 （pKa=7.5）；三羰基甲烷系统（ pKa=3.3）； pI=5.4
4 高效液相色谱法 中国药典和USP（25）采用高效液相色谱法鉴别 盐酸土霉素、盐酸四环素、盐酸多西环素、盐酸 金霉素。 在含量测定项下记录的色谱图中，供试品主峰的 保留时间应与对照品主峰的保留时间一致。
不良反应
1. 胃肠道反应 刺激所致。恶心、呕吐、腹部不适 等。饭后服减轻（但减少吸收） 敏感菌株受抑，不敏感菌株大量繁殖。


3. 5-9位的取代基为非活性必须基团，对其改造 可改变其抗菌活性、化学稳定性和药代动力学性 质。 4. 6位碳可以硫原子替代，其抗菌作用优于多西 环素，并具有长效、抗菌谱广、口服后有较高的 浓度的特点。但其作用机制与四环素类不同，为 干扰细胞质膜功能，由于膜损伤，阻止了底物蓄 积，引起细胞膜里辅因子的丧失，因而6-硫四环 素的毒副作用比较大。


四环素片：其盐酸盐为黄色结晶性粉末；无臭， 味苦；有引湿性；遇光色渐变深，在碱性溶液中 易破坏失效。在水中溶解，在乙醇中略溶，在氯 仿或乙醚中不溶。是广谱抑菌剂，高浓度时具杀 菌作用。
天然四环素： 抗菌谱广，可口服应用，方便。但由于细菌对 四环素类耐药现象严重，对大多数常见致病菌 所致感染疗效明显降低， 金霉素现仅限于外用 土霉素已基本不用 四环素用于某些感染性疾病
2 三氯化铁反应 本类抗生素分子结构中具有酚羟基，遇三氯化铁 试液即呈色。 盐酸四环素：红棕色 盐酸金霉素：深褐色 盐酸土霉素：橙褐色 盐酸多西环素：褐色
3 薄层色谱法 设备简单，操作容易，分离效果亦佳，中国药典、 都采用本法鉴别四环素类抗生素 本类抗生素及其降解产物在紫外光（365nm）下产 生荧光，可用于检出斑点并以对照品进行鉴别。

均是 氢 化并 四 苯的 衍 生物 ， 具有 共 同的 菲烷 （母核）。
（I）R=C1，R’=H，加氯（金霉素） （II）R=H，R’=OH，加氧（土霉素） （III）R=R’=H(四环素)
R H C OH 3 H
R`
N(CH3)2 OH
H
OH CONH2
OH
O
OH
O
有相似的抗菌谱 理化性质相近,均为黄色的结晶性粉末，味苦。在 水中溶解度小。 分子中含酚羟基和烯醇型羟基，显弱酸性；同时 含有二甲胺基显弱碱性，故为两性化合物；能溶 于碱或酸液中。
四环素类抗生素的鉴别试验
1 浓硫酸反应 四环素类抗生素遇硫酸立即产生颜色，不同的 四环素类抗生素具有不同的颜色。根据不同的颜 色变化可以区别各种四环素类抗生素。 盐酸四环素呈深紫色 盐酸金霉素呈蓝色，渐变为橄榄绿色，加水后呈 金黄色或棕黄色 盐酸土霉素呈朱红色，加水后变为黄色 盐酸多西环素呈黄色 盐酸美他环素呈橙红色
半合成四环素：多西环素、米诺环素、美他环素 抗菌谱广 抗菌活性较强 耐药菌株较少 服药次数少 不良反应较轻
抗菌作用 1. 抗菌谱广 （1）对G+菌作用不及青霉素和头孢菌素 （2）对G-菌作用不及氨基糖苷类和氯霉素 （3）对支原体、衣原体、立克次体、某些螺旋 体作用强。 （5）对结核杆菌、绿脓杆菌、病毒、真菌无效

1. 四体感染（多为首选）
1) 立克次体：斑疹伤寒、恙虫病 2) 衣原体：鹦鹉热，衣原体肺炎，沙眼衣原 体引起的非淋菌性尿道炎、子宫颈炎、性 病淋巴肉芽肿、沙眼 3) 支原体：支原体肺炎、盆腔炎 4) 螺旋体：回归热

主要优点是：抗菌谱广、吸收好、副作用小、价 格低廉、不引起过敏反应。但可能引起严重的胃 肠道反应和呕吐等。土霉素治“猪瘟”及“猪喘 气症”的疗效远比四环素为好。从土霉素又可合 成强力霉素和甲烯土霉素。由去甲基金霉素合成 二甲胺四环素最经济方便。二甲胺四环素目前是 四环类中评价最好的一种药。
四环素牙
金霉素(氯四环素): 副作用大 目前只外用，用于治疗麦粒肿(偷针眼)、结膜 炎、沙眼 饲料添加剂(兽用四环素类药物）
应用注意事项
宜空腹服药，不宜与抗酸药
等药同时服用，必须合用时， 至少间隔3小时
宜空腹服药，不宜与抗酸药
等药同时服用，必须合用时， 至少间隔3小时
肝肾功能不全者不宜用 注意药物相互作用
6 金色链霉菌沉没培养的生长时期 A 第一期（原生菌丝期）孢子吸水膨胀，发芽，长 出分枝，分枝旺盛而生长成一个菌丝团 B 第二期（次生菌丝期）菌丝团散开，主体菌丝两 侧的次生菌丝延长、交织成网状，菌丝分枝明显 C 第三期（分泌期）菌丝趋短或中长状，菌丝侧枝 中有中短分枝，菌丝中出现空胞，中后期菌丝更 短，分枝减少，成短枝芽状。 D 第四期（自溶期）菌丝形态趋模糊，最终自溶。
H3C H O
OH H O
H3C O O H O
isotetracycline

与金属离子的反应（B,C环上反应） 四环素类抗生素药物分子中含有许多羟基、烯醇 羟基及羰基，在近中性条件下能与多种金属离子 形成不溶性螯合物。与钙或镁离子形成不溶性的 钙盐或镁盐，与铁离子形成红色络合物；与铝离 子形成黄色络合物。
3、溶解度：4＞PH＞8时，可得高浓度水溶液，过剩 的酸能防止水解。pH=4.5-7.2则难溶于水。 4、稳定性：固体相当稳定，可存放5年以上，效价 无明显下跌；溶液除DCTC（去甲基金霉素）外均 不稳定；对氧化剂包括空气中的O2都不稳定，碱 性时特别易氧化，颜色变深。 5、旋光性
二 化学性质
酸性条件下 1 脱水反应： 在酸性条件下，四环素类抗生素C-6上的羟基和C5a上氢发生消除反应，生成无活性橙黄色脱水物 (Anhydrotetracycline)。由于C-6上的羟基与C5a上的氢正好处于反式构型，在酸性条件下有利 于发生消除反应。
H 3C
OH
H
+
CH3
OH
OH
O
N(CH3)2 OH OH CONH2 O (inactive)
4-epianhydrotetracycline

碱性条件下（C环上反应） 在碱性条件下，由于OH-的作用，C-6上的羟基形成氧 负离子，向C-11发生分子内亲核进攻，经电子转移， C环破裂，生成无活性的具有内酯结构的异构体 (isotetracycline)。
H3C H
OH
OH O Tetracycline
N(CH3)2 OH H OH CONH2 OH O (active)
CH3 H+
OH
OH
O
N(CH3)2 OH OH CONH2 O (inactive)
Anhydrotetracycline
N(CH3)2 OH H OH H CONH2 OH O OH O 4-epitetracycline (inactive)
第六章 四环类抗生素
一 概述 A 四环类抗生素的理化性质 B 化学性质和降解反应 二 四环素的发酵工艺 A 生产菌种 B 种子制备及控制要点 C 影响发酵的因素及工艺控制要点 三 四环素的提取和精制
一 概述
R R R2 1
R3
H
D
OH
C
O
B A
OH OH O
N CH 3 2 OH CONH 2
四环素类抗生素为四并苯（Naphthacene） 衍生物，具有十二氢化并四苯基本结构
临床常用的有： 四环素、 土霉素、 金霉素、 多西环素等。 按其抗菌活性大小顺序依次为： 1、米诺环素、 2、多西环素、 3、美他环素、 4、金霉素、 5、四环素、 6、土霉素。

作用机制：四环类抗生素可与微生物核糖核蛋白 30S亚基接合，通过抑制氨基酰- tRNA与起始复合 物中核蛋白体的结合，阻断蛋白质合成时肽链的 延长。(与核蛋白体30s亚基结合而抑制细菌蛋白 质的合成.引起细菌细胞膜通透性增加) 四环类早期主要用于治疗耐青霉素菌引起的感染。 本类抗生素属广谱抗生素，对G＋和 G－及立克次 氏体和大病毒有抑制作用。
H3C OH M H O M H O M=di or trivalent metal ion
H3C OH H O H O
H
二、四环素类抗生素的构效关系及作用机制和耐药性 1. 四环素类抗生素的构效关系 1.四环素类抗生素结构中的四环是生物活性所必 须的结构，A环中1-4位的取代基是抗菌活性基本 药效团，改变其结构活性消失，仅可在酰胺基上 的氢进行改变理化性质的前药修饰。 2.C11-C12a位的双酮系统结构对抗菌活性至关重 要。
2差向化合物 在pH2-6条件下，C-4二甲胺基很易发生可逆反应 的差向异构化，生成差向异构体（4Epitetracycline）。 3某些阴离子如磷酸根、枸椽酸根、醋酸根离子的 存在，可加速这种异构化反应的进行。4位差向 异构化产物在酸性条件也还会进一步脱水生成脱 水差向异构化产物。
四环素类药物的脱水产物及差向异构体的抗菌活性 均减弱或消失。差向异构体的活性不仅减弱，而且 毒性为四环素的2-3倍，主要毒性为可引起Fanconi 综合征，肾小管的在吸收功能受损，产生烦渴、蛋 白尿、糖尿、氨基酸尿、低血钾、高尿酸血症和酸 中毒。四环素与其4-差向异构体在一定的条件下以 动态平衡关系而互存。因此各国药典都对其含量进 行不程度的控制。
1. 四环类抗生素及其理化学性质
H3C H OH O
化学名
6-甲基-4-(二甲氨基)-3,6,10,12,12a-五羟基-1,11-二氧代1,4,4a,5,5a,6,11,12a-八氢-2-并四苯甲酰胺 (6-Methyl-4-(dimethylamino)-3,6,10,12,12a-pentahydroxy-1,11-dioxo1,4,4a,5,5a,6,11,12a- octahydro-2- naphthacenecarboxamide。
发现

1948年由金色链丝菌的培养液中分离出金霉素 1950年从皲裂链丝菌培养液中分离出土霉素

1953年发现将Chlotetracycline脱去氯原子，可 得到四环素 随后发现用在不含氯的培养基中生长的链霉菌菌 株发酵可生产Tetracycline
四环素类抗生素概况:

由放线菌产生的一类广谱抗生素，包括金霉素 （ I）、土霉素（ II）、四环素（ III）及半合 成的抗生素
2. 二重感染
3. 对骨、牙生长的影响 沉积于骨、牙，与Ca
2+结合
变黄
发育不全
妊娠４月以上的妇女
畸形、龋齿 发育障碍
禁用于
8岁以内的儿童
4. 肝、肾毒性 为长期口服或大剂量静脉给药所致，可致肝 脂肪性坏死，加重肾功能不全，易发生于孕 妇 5. 过敏反应
药热、皮疹、光敏性皮炎等，偶可致剥脱性 皮炎
3 诱变育种采用的方法 紫外线，氮芥、乙烯亚胺，放线素K等 1959年，刘颐屏利用基因重组技术并结合诱变因 素处理，获得的金霉菌“重组2U-84”，发酵水平 比出菌株Uk-81提高40％。 同时还发现重组体菌株对诱变因素的敏感性增加， 这样更有利于获得高产变种的机会。
4 金霉菌的培养特征 金霉菌在马铃薯、葡萄糖等固体斜面培养基中 生长时，营养菌丝能分泌黄金黄色色素，但其气 生菌丝却没有颜色。孢子在初形成时是白色的， 在28℃培养5-7d，孢子从棕灰色转变为灰黑色。 5 金霉菌形态 孢子形状一般呈圆形或椭圆形，也有方形或长 方形，孢子在气生菌丝上排列成链状
6. 维生素缺乏 制造维生素B、K细菌受抑，致口角炎、舌炎、 出血
第二节 四环素的发酵工艺
四环素生产采用合成金霉素的金色链霉菌菌种， 通过在特定的培养条件下，控制产生菌的生物 合成方向，使其产生95%以上的四环素。 一 生产菌种 1 金霉素生产菌种－金色链霉菌（S.aureofaciens）,通过在培养基中加入抑氯剂和氯的竞争 剂时，则能合成95％的四环素。 2 诺卡菌属（Nocardia）、马杜拉放线菌属 （Actinomadura）等也能产生四环类抗生素