藥理學(xué)/喹諾酮類藥物

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喹諾酮類quinolones是人工合成的含4-喹諾酮基本結(jié)構(gòu),對細(xì)菌DNA螺旋酶(DNA gyrase)具有選擇性抑制作用的抗菌藥物。目前發(fā)展迅速,臨床廣為使用。

目錄

一、喹諾酮類藥物概述

(一)簡史

萘啶酸(nalidixicacid)是1962年用于臨床的第一個喹諾酮類藥(實(shí)是萘啶酮),抗菌譜窄,口服吸收差,副作用多,現(xiàn)已不用。吡哌酸(pipemidicacid)抗菌活性強(qiáng)于萘啶酸,口服少量吸收,不良反應(yīng)較萘啶酸少,可用于敏感菌的尿路感染與腸道感染。1979年合成諾氟沙星(norfloxacin),隨又合成一系列含氟的新喹諾酮類藥,通稱為氟喹諾酮類(fluoroquinolones)。

(二)化學(xué)結(jié)構(gòu)與作用關(guān)系

本類藥物的構(gòu)效關(guān)系研究表明:4-喹諾酮母核的3位均有羧酸基,6位引入氟原子可增強(qiáng)抗菌作用并對金葡菌有抗菌活性;7位引進(jìn)哌嗪環(huán)可提高對金葡菌及綠膿桿菌的抗菌作用(如諾氟沙星),哌嗪環(huán)被甲基哌嗪環(huán)取代(如培氟沙星),則脂溶性增加,腸道吸收增強(qiáng),細(xì)胞的穿透性提高,半衰期延長。在8位引進(jìn)第二個氟原子,可進(jìn)一步提高腸道吸收,延長半衰期(如洛美沙星等),N-1修飾以環(huán)丙基團(tuán)(環(huán)丙沙星)或噁嗪基團(tuán)(氧氟沙星)可擴(kuò)大抗菌譜,增強(qiáng)對衣原體、支原體及分支桿菌結(jié)核桿菌麻風(fēng)桿菌等)的抗菌活性,噁嗪環(huán)還可提高水溶性,使藥物在體內(nèi)不被代謝,以原形經(jīng)尿排泄。

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(三)抗菌作用機(jī)制

喹諾酮類通過抑制DNA螺旋酶作用,阻礙DNA合成而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。大腸桿菌的DNA螺旋酶是四疊體結(jié)構(gòu)的蛋白,由2個A亞單位與2個B亞單位組成,分子量分別為105kD與95kD(見圖42-1)。細(xì)菌在合成DNA過程中,DNA螺旋酶的A亞單位將染色體DNA正超螺旋的一條單鏈(后鏈)切開,接著B亞單位使DNA的前鏈后移,A亞單位再將切口封住,形成了負(fù)超螺旋。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究,氟喹諾酮類藥并不是直接與DNA螺旋酶結(jié)合,而是與DNA雙鏈中非配對堿基結(jié)合,抑制DNA抑螺旋酶的A亞單位,使DNA超螺旋結(jié)構(gòu)不能封口,這樣DNA單鏈暴露,導(dǎo)致mRNA與蛋白合成失控,最后細(xì)菌死亡。

本類藥體外對DNA螺旋酶的半抑制濃度(IC50)與其對細(xì)菌的MIC呈一定的平行關(guān)系。哺乳動物的細(xì)胞內(nèi)也含有生物活性與細(xì)菌DNA螺旋酶相似的酶,稱為拓樸異構(gòu)酶Ⅱ(topoisomerase Ⅱ)。氟喹諾酮類藥對人體細(xì)胞拓樸異構(gòu)酶Ⅱ影響較?。ㄒ姳?2-1)。從該表可見氧氟沙星與環(huán)丙沙星對動物細(xì)胞內(nèi)拓樸異構(gòu)酶Ⅱ的作用明顯比依諾沙星與萘啶酸小,IC50很高,選擇指數(shù)很大。這可能是氧氟沙星與環(huán)丙沙星不良反應(yīng)較少的原因。

喹諾酮類藥物-DNA結(jié)合抑制DNA螺旋酶活性的示意圖


圖42-1 喹諾酮類藥物-DNA結(jié)合抑制DNA螺旋酶活性的示意圖

圖中實(shí)心和斜線長方形示喹諾酮類藥物分子,A、B為DNA螺旋酶的A、B亞單位。在DNA螺旋酶作用下,DNA雙鏈打開,而藥物分子嵌入雙鏈。與非配對堿基結(jié)合,阻礙DNA雙鏈封口

(四)細(xì)菌耐藥機(jī)制

氟喹諾酮類藥物廣泛應(yīng)用后,已出現(xiàn)細(xì)菌耐藥性。耐藥機(jī)理研究證實(shí)主要是染色體突變,不存在質(zhì)粒介導(dǎo)的耐藥性。耐藥機(jī)制有二:①細(xì)菌DNA螺旋酶的改變,與細(xì)菌高濃度耐藥有關(guān);②細(xì)菌細(xì)胞膜孔蛋白通道的改變或缺失與低濃度耐藥有關(guān)。耐藥菌株DNA螺旋酶的活性改變主要由于gyrA基因突變所致。

(五)氟喹諾酮類藥理學(xué)共同特性

①抗菌譜廣,尤其對革蘭陰性桿菌包括綠膿桿菌在內(nèi)有強(qiáng)大的殺菌作用,對金葡菌及產(chǎn)酶金葡菌也有良好抗菌作用;某些品種對結(jié)核桿菌,支原體,衣原體及厭氧菌也有作用;②細(xì)菌對本類藥與其他抗菌藥物間無交叉耐藥性;③口服吸收良好,部分品種可靜脈給藥;體內(nèi)分布廣,組織體液濃度高,可達(dá)有效抑菌殺菌水平;血漿半衰期相對較長,大多為3~7小時以上。血漿蛋白結(jié)合率低(14%~30%),多數(shù)經(jīng)尿排泄,尿中濃度高;④適用于敏感病原菌所致的呼吸道感染、尿路感染、前列腺炎,淋病及革蘭陰性桿菌所致各種感染,骨、關(guān)節(jié)、皮膚軟組織感染;⑤不良反應(yīng)少(5%~10%),大多輕微,常見的有惡心嘔吐、食欲減退皮疹、頭痛、眩暈。偶有抽搐精神癥狀,停藥可消退。

表42-1 喹諾酮類藥物對大腸桿菌和哺乳動物細(xì)胞DNA旋轉(zhuǎn)酶的選擇作用

藥物 IC50(mg/L) 選擇指數(shù)B/A
A大腸桿菌KL-16DNA螺旋酶 B胎牛胸腺局部拓樸異構(gòu)酶Ⅱ
氧氟沙星 0.76 1870 2461
環(huán)丙沙星 0.13 155 1192
依諾沙星 1.72 93 54
萘啶酸 23.0 385 17

二、各種喹諾酮類藥特點(diǎn)

吡哌酸(pipemidic acid,PPA)對革蘭陰性菌的抗菌作用較萘啶酸強(qiáng),對革蘭陽性和部分綠膿桿菌有一定作用??诜?00mg后血濃度達(dá)不到治療效果,但尿中濃度高,可達(dá)900mg/L以上,主要用于治療尿路和腸道感染。

諾氟沙星(norfloxacin)又名氟哌酸,是第一個氟喹諾酮類藥,抗菌譜廣,抗菌作用強(qiáng),對革蘭陽性和陰性菌包括綠膿桿菌均有良好抗菌活性,明顯優(yōu)于吡哌酸。口服吸收約35%~45%;易受食物影響,空腹比飯后服藥的血濃度高2~3倍,血漿蛋白結(jié)合率為14%,體內(nèi)分布廣,組織濃度高,藥物消除半衰期為3~4小時。主要用于尿路及腸道感染。

氧氟沙星(ofloxacin)又名氟嗪酸,抗菌活性強(qiáng),對革蘭陽性菌(包括甲氧西林耐藥金葡菌,MRSA)革蘭陰性菌包括綠膿桿菌均有較強(qiáng)作用;對肺炎支原體,奈瑟菌病,厭氧菌及結(jié)核桿菌也有一定活性。對感染小鼠的保護(hù)效果明顯強(qiáng)于諾氟沙星、依諾沙星??诜湛於耆?a href="/w/%E8%A1%80%E8%8D%AF%E6%B5%93%E5%BA%A6" title="血藥濃度">血藥濃度高而持久,血漿消除半衰期為5~7小時,藥物體內(nèi)分布廣,尤以痰中濃度較高,70%~90%藥物經(jīng)腎排泄,48小時尿中藥物濃度仍可達(dá)到對敏感菌的殺菌水平,膽汁中藥物濃度約為血藥濃度的7倍左右。

依諾沙星(enoxacin)又名氟啶酸,抗菌譜和抗菌活性和諾氟沙星相似,對厭氧菌作用較差??诜蘸?,不受食物影響,血藥濃度介于諾氟沙星與氧氟沙星之間,口服后約50%~65%經(jīng)腎排泄,消除半衰期為3.3~5.8小時。副作用以消化道反應(yīng)為主,偶有中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性反應(yīng)。

培氟沙星(pefloxacin)又名甲氟哌酸,抗菌譜廣與諾氟沙星相似,抗菌活性略遜于諾氟沙星,對軍團(tuán)菌及MRSA有效,對綠膿桿菌的作用不及環(huán)丙沙星。口服吸收好,生物利用度為90%~100%。血藥濃度高而持久,半衰期可達(dá)10小時以上,體內(nèi)分布廣泛,尚可通過炎癥腦膜進(jìn)入腦脊液。

環(huán)丙沙星(ciprofloxacin)又名環(huán)丙氟哌酸,抗菌譜廣,體外抗菌活性為目前在臨床應(yīng)用喹諾酮類中最強(qiáng),對耐藥綠膿桿菌,MRSA,產(chǎn)青霉素酶淋球菌、產(chǎn)酶流感桿菌等均有良效,對肺炎軍團(tuán)菌及彎曲菌亦有效,一些對氨基甙類、第三代頭孢菌素等耐藥的革蘭陰性和陽性菌對本品仍然敏感。口服后本品生物利用度為38%~60%,血濃度較低,靜脈滴注可彌補(bǔ)此缺點(diǎn)。半衰期為3.3~5.8小時,藥物吸收后體內(nèi)分布廣泛。

洛美沙星(lomefloxacin)抗菌譜廣,體外抗菌作用與諾氟沙星、氧氟沙星、氟羅沙星相似,但比環(huán)丙沙星弱;體內(nèi)抗菌活性比諾氟沙星與氧氟沙星強(qiáng),但不及氟羅沙星。本品口服吸收好,生物利用度為85%,血藥濃度高而持久,半衰期約7小時,體內(nèi)分布廣,藥物經(jīng)腎排泄。

氟羅沙星(fleroxacin)又名多氟沙星,抗菌譜廣,體外抗菌活性略遜于環(huán)丙沙星,但其體內(nèi)抗菌活性強(qiáng)于現(xiàn)有各喹諾酮藥。口服吸收好,生物利用度達(dá)99%??诜瑒┝浚?00mg)的血藥濃度比環(huán)丙沙星高2~3倍,半衰期為9小時。體內(nèi)分布廣,藥物經(jīng)腎排泄,約為給藥量50%~60%。

表42-2 幾種常用氟喹諾酮類藥的藥代動力學(xué)參數(shù)

藥物 單次口服劑量(mg) Cmax(mg/L) t1/2kel(h) 絕對生物利用度(%) Vd(L) 總清除率(L/h) 原藥尿中排泄率(%) 糞便排泄率(%)
諾氟沙星 400 1.58 3~4 35~45 >100 51.6 25~30 28
培氟沙星 400 3.80 7.5~11 90~100 139 8.94 11
依諾沙星 400 3.70 3.3~5.8 80~89 175 21.0 52 18
氧氟沙星 400 5.60 5.0~7.0 85~95 120 12.84 70~80 4
環(huán)丙沙星 500 2.56 3.3~4.9 38~60 307 39.12 29~44 15

三、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1.對幼年動物可引起軟骨組織損害,故不宜用于妊娠期婦女和骨骼系統(tǒng)未發(fā)育完全的小兒。藥物可分泌于乳汁,乳婦應(yīng)用時應(yīng)停止哺乳。

2.可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng),不宜用于有中樞神經(jīng)系統(tǒng)病史者,尤其是有癲癇病史的患者。

3.可抑制茶堿類、咖啡因和口服抗凝血藥在肝中代謝,使上述藥物濃度升高引起不良反應(yīng)。產(chǎn)生上述相互作用最顯著者為依諾沙星、其次為環(huán)丙沙星與培氟沙星,氧氟沙星無明顯影響。因此應(yīng)避免與有相互作用的藥物合用,如有指征合用時,應(yīng)對有關(guān)藥物進(jìn)行必要的監(jiān)測。

4.吸收,宜避免合用。

5.腎功能減退者應(yīng)用主要經(jīng)腎排的藥物如氧氟沙星和依諾沙星應(yīng)減量。

參看

32 人工合成抗菌藥 | 磺胺類藥 32
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