田 鑫， 畢小玲

(中國(guó)藥科大學(xué)藥物化學(xué)教研室，江蘇南京 210009)

紅霉素(erythromycin)是由美國(guó)禮來(lái)(Eli Lilly)公司于20世紀(jì)50年代開(kāi)發(fā)上市的首個(gè)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，具有療效確切、毒性較低等優(yōu)點(diǎn)，但其抗菌譜窄、水溶性差，且在胃酸中不穩(wěn)定，易分解失活，對(duì)胃腸道有刺激作用［1-2］。

為了提高紅霉素對(duì)酸的穩(wěn)定性，研究人員根據(jù)紅霉素的酸縮酮化失效原理，在20世紀(jì)80年代末至90年代初開(kāi)發(fā)出以羅紅霉素(roxithromycin)、克拉霉素(clarithromycin)、阿奇霉素(azithromycin)為代表的第2代半合成紅霉素衍生物。這些衍生物雖克服了對(duì)酸的不穩(wěn)定性，且藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)改善，抗菌譜拓寬，抗菌活性增強(qiáng)，胃腸道刺激等副作用明顯降低，但誘發(fā)的細(xì)菌耐藥現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重［3-4］。

在研究大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的作用機(jī)制及細(xì)菌耐藥機(jī)制的基礎(chǔ)上，研究人員又開(kāi)發(fā)出對(duì)耐藥菌有效、抗菌活性強(qiáng)，且藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的第3代紅霉素類衍生物［5］。其中，酮內(nèi)酯類(ketolides)抗生素取得了較大進(jìn)展，已獲準(zhǔn)上市的有泰利霉素［6］(telithromycin，1)和喹紅霉素［7］(cethromycin，ABT-773，2)。

美國(guó)輝瑞(Pfizer)公司于1998年報(bào)道的CP-544372(3)則是在克拉定糖的4″位羥基上引入氨基甲酸酯的紅霉素衍生物［8］，其體外抗菌活性與泰利霉素相當(dāng)，對(duì)mef E基因介導(dǎo)的耐藥肺炎鏈球菌的活性則約是泰利霉素的5倍，兩者的MIC分別為0.08和0.39 mg·L-1;小鼠經(jīng)口給藥平均半衰期為6.5 h［9］。

ALLen很早就證明了紅霉素C3位的克拉定糖能誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生大環(huán)內(nèi)酯類-林可霉素-鏈陽(yáng)菌素B (MLSB)交叉耐藥(Antimicrob Agent Chemother，1977年)，此后有報(bào)道稱在L-克拉定糖的4″位羥基上引入特定的基團(tuán)會(huì)降低其對(duì)耐藥性的誘導(dǎo)作用，對(duì)抗菌活性的影響則甚?。?0］。X-射線衍射分析顯示:紅霉素與細(xì)菌核糖體23S rRNA結(jié)合時(shí)，L-克拉定糖處在紅霉素結(jié)合位點(diǎn)結(jié)構(gòu)域Ⅴ中由G2505、C2610和C2611組成的空腔內(nèi)［11］，其4″位羥基雖指向核糖體肽基轉(zhuǎn)移酶中心，但尚未到達(dá)該中心，4″位上若連有氨基甲酸酯側(cè)鏈則可到達(dá)該中心位置并與細(xì)菌核糖體50S亞基A～P位核苷酸靶點(diǎn)結(jié)合，推測(cè)將克拉定糖的4″位羥基修飾成氨基甲酸酯側(cè)鏈(如化合物3)可有效克服MLSB耐藥［12-14］。

基于此，近年來(lái)對(duì)克拉定糖上4″位羥基的修飾逐漸成為研究熱點(diǎn)，其主要修飾方法是在4″位引入芳雜環(huán)取代的氨基甲酸酯、羧酸酯或醚的側(cè)鏈，同時(shí)結(jié)合其他部位的結(jié)構(gòu)修飾，以期獲得對(duì)耐藥菌有效的新型紅霉素衍生物。

1 4″-氨基甲酸酯類紅霉素衍生物

1.1 4″-氨基甲酸酯類化合物

Ma等［15］合成了一系列對(duì)紅霉素敏感的肺炎鏈球菌、金葡菌和釀膿鏈球菌均顯示出很強(qiáng)活性的4″-氨基甲酸酯克拉霉素衍生物，其中一些化合物對(duì)紅霉素耐藥型菌株也有很高的活性。如化合物4對(duì)erm B和mef A基因介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌AB11的活性是克拉霉素的512倍，兩者M(jìn)IC分別為0.25和128 mg·L-1;化合物5對(duì)erm B基因介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌B1的活性是克拉霉素的1 067倍，兩者M(jìn)IC分別為0.06和64 mg·L-1。構(gòu)效關(guān)系研究表明:4″位氧原子與芳環(huán)之間相隔3～8個(gè)原子時(shí)，化合物對(duì)紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌的活性佳。4″-O-取代側(cè)鏈上的芳香基、烷基、烯基和環(huán)烷基等可能通過(guò)氫鍵、π-π堆積作用或范德華力增加對(duì)耐藥菌核糖體的親和力。

1.2 11，12-環(huán)碳酸酯-4″-氨基甲酸酯類化合物

Ma等［16］報(bào)道了一系列11，12-環(huán)碳酸酯-4″-氨基甲酸酯阿奇霉素衍生物。其中，化合物6和7對(duì)mef基因介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌A22072的活性(MIC=0.06 mg·L-1)均為阿奇霉素(MIC= 4 mg·L-1)的64倍，分別是未引入11，12-環(huán)碳酸酯-4″-氨基甲酸酯的阿奇霉素衍生物活性的16和8倍;化合物7對(duì)erm和mef基因介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌AB11的活性(MIC=2 mg·L-1)是阿奇霉素(MIC=256 mg·L-1)的128倍。構(gòu)效關(guān)系研究表明:將15元大環(huán)內(nèi)酯的4″位羥基修飾成氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)，同時(shí)使11，12位羥基形成環(huán)碳酸酯所得的阿奇霉素衍生物可有效增強(qiáng)對(duì)mef基因介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌的活性。

1.3 11，12-環(huán)氨基甲酸酯-4″-氨基甲酸酯類化合物

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所的研究人員Xu等［10］報(bào)道了一系列11，12-環(huán)氨基甲酸酯-4″-氨基甲酸酯類克拉霉素衍生物。其中，化合物8在11，12-環(huán)氨基甲酸酯和4″-氨基甲酸酯的氮原子上分別連接了2個(gè)相同的芳雜環(huán)側(cè)鏈，該化合物對(duì)紅霉素敏感型菌株的活性(MIC=0.5 mg·L-1)雖與阿奇霉素(MIC=0.125 mg·L-1)相當(dāng)，但對(duì)紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌03436和釀膿鏈球菌03740的活性(MIC分別為0.125和0.5 mg·L-1)卻為克拉霉素(MIC分別為64和256 mg·L-1)和阿奇霉素(MIC分別為64和不低于256 mg·L-1)的500倍以上，且對(duì)紅霉素耐藥型釀膿鏈球菌03480的活性也強(qiáng)于阿奇霉素，MIC分別為0.5 mg·L-1和不低于256 mg·L-1。

1.4 4″，11-二氨基甲酸酯類化合物

Ma等［17］合成了一系列4″，11-二氨基甲酸酯類阿奇霉素衍生物，與阿奇霉素相比，該系列化合物對(duì)紅霉素耐藥型菌株的活性更高。其中，化合物9對(duì)由erm介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌B1的MIC為0.25 mg·L-1，其活性是阿奇霉素(MIC=128 mg· L-1)的500倍;對(duì)由mef介導(dǎo)的紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌A22072的活性(MIC=0.06 mg·L-1)是阿奇霉素(MIC=4 mg·L-1)的64倍。

2 4″-羧酸酯類紅霉素衍生物

2.1 4″-喹諾酮取代的羧酸酯類化合物

葛蘭素史克公司的研究小組利用拼合原理，將大環(huán)內(nèi)酯骨架與喹諾酮通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接鏈連接得到一系列4″位支鏈含喹諾酮基團(tuán)的大環(huán)內(nèi)酯類新化學(xué)實(shí)體［18-22］。其中一些化合物對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類耐藥型菌株顯示出很好的活性。

例如，F(xiàn)ajdeti等［18］報(bào)道了一類4″-喹諾酮取代的羧酸酯類紅霉素衍生物。其中，化合物10～12對(duì)外排機(jī)制介導(dǎo)的大環(huán)內(nèi)酯耐藥(M型耐藥)肺炎鏈球菌Ci137，誘導(dǎo)性大環(huán)內(nèi)酯耐藥和內(nèi)在性林可霉素、鏈陽(yáng)霉素B耐藥(iMcLSB耐藥)肺炎鏈球菌134 GR M，以及內(nèi)在性大環(huán)內(nèi)酯類、林可霉素和鏈陽(yáng)霉素B耐藥(cMLSB耐藥)釀膿鏈球菌166 GR-Micro的MIC均不高于0.125 mg·L-1，而泰利霉素對(duì)上述菌株的MIC分別為0.25、0.25和16 mg·L-1。

?kugor等［19］將大環(huán)內(nèi)酯骨架與喹諾酮通過(guò)醚鍵延長(zhǎng)連接鏈連接得到另一系列的4″-喹諾酮取代的羧酸酯類紅霉素衍生物。結(jié)果顯示:化合物13～15對(duì)cMLSB耐藥釀膿鏈球菌166 GR-Micro的活性(MIC均為0.125 mg·L-1及以下)明顯強(qiáng)于泰利霉素(MIC=16 mg·L-1);此外，化合物13對(duì)M型耐藥肺炎鏈球菌Ci137和cMLSB耐藥釀膿鏈球菌166 GR-Micro的活性(MIC≤0.125 mg·L-1)優(yōu)于泰利霉素(MIC分別為0.25和16 mg·L-1)。在大鼠中進(jìn)行的藥動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示:化合物14和15以溶液劑經(jīng)口給藥時(shí)的平均口服生物利用度分別為22%和16%;血漿清除率適中(分別占肝血流量的35%和43%)，分布容積大(分別為10.4和10.5 L·kg-1)，半衰期長(zhǎng)(分別為9.4和6.7 h)，適用于1日1次給藥。

2.2 4″-非喹諾酮取代的羧酸酯類化合物

Hutinec等［23］合成了一系列芳(雜)環(huán)取代的羧酸酯類紅霉素衍生物，其對(duì)紅霉素敏感型肺炎鏈球菌和釀膿鏈球菌的活性(MIC≤0.13 mg·L-1)與阿奇霉素相當(dāng)，大部分化合物對(duì)誘導(dǎo)性大環(huán)內(nèi)酯耐藥和內(nèi)在性林可霉素耐藥(iMcL耐藥)肺炎鏈球菌4636的活性明顯提高，是阿奇霉素的2～16倍。其中，化合物16對(duì)iMcL耐藥肺炎鏈球菌4636和iMLSB耐藥釀膿鏈球菌Finland 11的MIC分別為4和0.25 mg·L-1，活性分別是阿奇霉素的16倍(MIC≥64 mg·L-1)和64倍(MIC=16 mg·L-1)。

3 4″-醚類紅霉素衍生物

3.1 4″-喹諾酮取代的醚類化合物

Jakopovi等［24］合成了一系列4″位支鏈含喹諾酮結(jié)構(gòu)的4″-醚類阿奇霉素衍生物。該類化合物對(duì)紅霉素敏感型革蘭陽(yáng)性菌(如金黃色釀膿葡萄球菌和肺炎鏈球菌)的活性均很強(qiáng)(MIC≤0.125 mg· L-1)，且其中大多數(shù)化合物對(duì)cMLSB耐藥釀膿鏈球菌166GR-Micro的活性(MIC≤0.125 mg·L-1)明顯強(qiáng)于泰利霉素(MIC=16 mg·L-1)，而化合物17和18不僅對(duì)iMcLSB耐藥肺炎鏈球菌134 GR-M、M型耐藥肺炎鏈球菌Ci137和cMLSB耐藥釀膿鏈球菌166GR-Micro的活性(MIC≤0.125 mg·L-1)強(qiáng)于泰利霉素(MIC分別為0.25、0.5和16 mg·L-1)，且對(duì)流感嗜血桿菌ATTC 49247的活性(MIC均為0.5 mg·L-1)也均高于泰利霉素(MIC=1 mg·L-1)。

3.2 11，12-環(huán)碳酸酯-4″-醚類化合物

Pavlovi等［25］合成了一系列11，12-環(huán)碳酸酯-4″-醚類阿奇霉素衍生物，其對(duì)MLSB耐藥肺炎鏈球菌和釀膿鏈球菌均具有很好的活性，且對(duì)流感嗜血桿菌的活性強(qiáng)于泰利霉素和喹紅霉素。其中，化合物19對(duì)cMLSB耐藥肺炎鏈球菌和釀膿鏈球菌的MIC分別小于或等于0.125和0.5 mg·L-1，活性分別是阿奇霉素(MIC≥64 mg·L-1)的512倍和128倍，對(duì)M型耐藥的金葡菌和肺炎鏈球菌的MIC分別是0.25和小于或等于0.125 mg·L-1，活性分別是阿奇霉素(MIC≥64 mg·L-1，MIC=4 mg·L-1)的256倍和32倍。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥現(xiàn)象頗為嚴(yán)重，給臨床治療帶來(lái)很大困擾，開(kāi)發(fā)對(duì)耐藥菌有效的第3代紅霉素衍生物是當(dāng)前大環(huán)內(nèi)酯類抗生素研究的主要任務(wù)。其中，4″-O-取代的紅霉素衍生物是近年來(lái)研究較多的一類化合物，其在對(duì)敏感菌保持良好抗菌活性的同時(shí)，對(duì)紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌、金葡菌、流感嗜血桿菌等也有較強(qiáng)的抗菌活性，從而克服了第1、2代紅霉素類藥物會(huì)誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的問(wèn)題。相信對(duì)該類衍生物的研究還將進(jìn)一步完善人們對(duì)其構(gòu)效關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

筆者所在課題組目前正致力于在克拉霉素4″位羥基上引入芳(雜)環(huán)取代氨基甲酸酯側(cè)鏈的同時(shí)，對(duì)大環(huán)內(nèi)酯骨架的其他部位進(jìn)行修飾，以期得到對(duì)耐藥菌有效的新型紅霉素衍生物。初步藥理活性測(cè)試結(jié)果顯示其中一些衍生物對(duì)紅霉素耐藥型肺炎鏈球菌、金葡菌的活性為克拉霉素的2～32倍，相關(guān)研究將另文報(bào)道。

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