大环内酯类抗生素的研究进展

大环内酯类抗生素的研究进展

macrolida已经使用了十多年，并在兽医临床上发挥了不可替代的作用，为水产养殖带来了良好的经济效益。在预防疾病和促生长方面抗生素的滥用被认为是产生耐药性的原因,但在目前我国集约化、规模化的现代动物养殖业中,大环内酯类抗生素仍占有很重要的地位,为了科学的开发应用这类抗生素,特将一些较为新颖的产品作介绍,以供养殖户规范使用。1大环内酯类抗生素概述大环内酯类是一类具有14～16圆大环的内酯结构的弱碱性抗生素。自1952年发现代表品种红霉素(erythromycin)以来已连续有竹桃霉素(olean-domycin)、螺旋霉素(spiramycin)、吉他霉素(ki-tasamycin)、罗红霉素(roxithromycin)、麦迪霉素(medecamycin)、交沙霉素(josamycin)、克拉霉素(clar-ithromycin)及它们的衍生物问世,并出现动物专用品种如泰乐菌素(tylosin)、替米考星(Tilmicosin)等。阿维菌素(abamectin)、伊维菌素(ivermectin)也属大环内酯类,具有广谱杀寄生虫作用,并无抗菌活性。属十四碳大环的有红霉素、竹桃霉素、克拉霉素、罗红霉素、地红霉素(dirithromycin)、泰利霉素(telithromycin)和喹红霉素(cethromycin)等。阿奇霉素(azithromycin)属15元大环内酯类。16元大环内酯类包括泰乐菌素、替米考星、麦迪霉素、螺旋霉素、吉他霉素、乙酰吉他霉素(acetylkitasamycin)、交沙霉素、乙酰螺旋霉素(acetylspiramycin)、罗他霉素(roki-tamycin)等。2大环内酯类抗生素的作用机理2.1抗菌作用机制大环内酯类抗生素主要是抑制细菌蛋白质合成。其机制为不可逆地结合到细菌核糖体50S亚基的靶位上,14元大环内酯类阻断肽酰基t-RNA移位,而16元大环内酯类抑制肽酰基的转移反应,选择性抑制细菌蛋白质合成。林可霉素、克林霉素和氯霉素在细菌核糖体50S亚基上的结合点与大环内酯类相同或相近,故合用时可能发生拮抗作用,也易使细菌产生耐药。由于细菌核糖体为70S,由50S和30S亚基构成,而哺乳动物核糖体为80S,由60S和40S亚基构成,因此,对哺乳动物核糖体几无影响。2.2耐药机制细菌对大环内酯类抗生素产生耐药的方式主要有以下几种:2.2.1产生灭活酶。包括酯酶(esterase)、磷酸化酶(phosphorylase)、甲基化酶(methylase)、葡萄糖酶(gly-cosidase)、乙酰转移酶(acetyltransferase)和核苷转移酶(nucleotidyltransferase),使大环内酯类抗生素或水解或磷酸化或甲基化或乙酰化或核苷化而失活。2.2.2靶位的结构改变。细菌可以针对大环内酯类抗生素产生耐药基因,由此合成一种甲基化酶,使核糖体的药物结合部位甲基化而产生耐药性。2.2.3摄入减少。细菌可以使膜成分改变或出现新的成分,导致大环内酯类抗生素进入菌体内的量减少。2.2.4外排增多。某些细菌可以通过基因编码产生外排泵,可以针对性的泵出大环内酯。3内酯类抗生素的药代动力学本类抗生素内服可吸收,体内分布广泛,胆汁中浓度很高,主要从胆汁排出。红霉素能广泛分布到各种组织和体液中,在肝内有相当量被灭活,主要经胆汁排泄,部分在肠道中重吸收,少量以原形经尿排泄,猪消除半衰期为1.21h。吉他霉素内服吸收良好,2h达血药峰浓度,广泛分布于主要脏器,在肝、肺、肾、肌肉中浓度较高,常超过血药浓度,主要经尿液排泄。鸡内服(300mg/kg)吉他霉素,达峰时间1.76h,峰浓度为8.02μg/ml,消除较缓慢,消除半衰期为11.84h,24h后在脏器中无明显残留。猪停药3天后无组织残留。在大环内酯类抗生素中,吉他霉素在蛋和蛋黄中的残留量最低,时间最短。泰乐菌素内服可在肠道吸收,且吸收量大于红霉素和吉他霉素,能均匀分布于机体各个组织,排泄属中速型。鸡按300mg/kg内服,1h后血浓度为17.9μg/ml,24h降至1.5μg/ml。泰乐菌素以原型在尿和胆汁中派出。小动物的消除半衰期为0.9h,猪的排泄速度比家禽快。4动物常用大环内酯类抗生素4.1泰乐菌素泰乐菌素是美国ELANCO公司于1959年从弗氏链霉菌(Streptomycesfradiae)的培养液中获得的一种大环内酯类抗生素。泰乐菌素为一种白色板状结晶,微溶于水,呈碱性。产品有酒石酸盐、磷酸盐、盐酸盐、硫酸盐及乳酸盐,易溶于水。其水溶液在25℃、pH5.5～7.5时可保存3个月,但是若水溶液中含有铁、铜等金属离子时,会使本品失效。4.1.1泰乐菌素的抗菌谱泰乐菌素是一种广谱抗生素,对猪肺炎支原体(Mycoplasmahyopneumoniae)、鸡毒支原体(M.gal-lisepticum)、牛支原体(M.bovis)、山羊支原体(M.capricolum)、牛生殖道支原体(M.bovigenitalium)、无乳支原体(M.agalactiae)、关节炎支原体(M.arthri-tidis)、猪鼻支原体(M.hyorhinis)、猪滑液囊支原体(M.hyosynoviae)及滑液囊支原体(M.synoviae)等有特效;对葡萄球菌属(Staphylococcus)、链球菌属(Strepto-coccus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、猪丹毒杆菌(Erysipelothrixrhuriopathiae)、梭菌属(Clostridium)等多种G+菌具有很强的抗菌作用;还对巴氏杆菌属(Pasteurella)、沙门氏菌属(Salmonella)、大肠杆菌(Es-cherichiacoli)、志贺氏菌属(Shigella)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、脑膜炎球菌(Meningococcus)、牛莫拉氏菌(Moraxellabovis)、支气管败血波氏菌(Bordetellabronchiseptica)、分支杆菌属(Mycobacterium)、布鲁氏菌属(Brucella)、副鸡嗜血杆菌(Haemophilusparagal-linarum)等部分G-菌以及胎儿弯杆菌(Campy-lobacterfetus,过去称为胎儿弧菌,即Vibriofetus)、结肠弯杆菌(C.coli,过去称为大肠弧菌,即Vibriocoli等弯杆菌)、痢疾蛇形螺旋体(Serpulinahyodysenteri-ae,过去称为猪痢疾密螺旋体,即Treponemalhyo-dysenteriae)、鹅疏螺旋体(Borreliaanserina)等螺旋体、念珠菌属(Candida)、毛癣菌属(Trichophytom)等真菌有很高的抗菌活性。4.1.2泰乐菌素在兽医临床上的应用近年来,随着国产泰乐菌素产量的不断增多,该抗生素在我国兽医临床上的应用也越来越普遍,主要用于防治畜禽呼吸道疾病和促进动物生长。(一)鸡毒支原体感染(Mycoplasmagallisepticuminfection)。本病是由鸡毒支原体(Mycoplasmagal-lisepticum)引起的一种以慢性呼吸道感染为主要特征的鸡传染性病,也称为鸡慢性呼吸道病。它在鸡上表现为气管炎及气囊炎,在火鸡上则表现为气囊炎及鼻窦炎。有时可使雏鸡和小火鸡发生结膜炎。近50年来由于鸡只的高度集中,以及随之而来的饲养管理条件和环境条件的改变,鸡的这种呼吸道传染病的危害性越来越突出。目前,世界各国都有发生,虽病死率不高,但使鸡生长不良,产蛋减少,给养禽业造成重大损失。泰乐菌素是本病的特效治疗药物,特别是对临床症状轻微的鸡,效果尤为明显。用酒石酸泰乐菌素500毫克/升饮水,连用5～7天,有良好疗效。肉鸡可用磷酸泰乐菌素500mg/kg～1000mg/kg饲料,1～5日龄第一次使用,每天1次～2次,然后在3周龄～5周龄再使用24小时～48小时,可有效地预防和治疗本病。(二)猪支原体肺炎(猪气喘病,Swineenzooticpneumonia)。本病是由猪肺炎支原体(Mycoplasmapneumoniae)引起的一种接触性传染病,又称猪地方流行性肺炎,习惯称猪气喘病。本病广泛流行于世界各地,欧、亚、美、非以及大洋洲等主要养猪国家和地区均有本病发生,给养猪业造成了严重的危害。泰乐菌素10mg/kg体重,肌肉注射,每天2次,连用5天～7天,疗效很好。(三)促进动物生长。杨立彬等在生长猪日粮中添加泰乐菌素、喹乙醇和诺必达的研究结果表明,日粮中添加50mg/kg酒石酸泰乐菌素对生长猪生产性能促进作用最明显,平均日增重(ADG)显著提高,饲料消耗显著降低。郑春田等的研究结果表明,肉鸡饲料中分别添加20mg/kg、10mg/kg酒石酸泰乐菌素和8.5mg/kg磷酸泰乐菌素,鸡的平均增重和饲料消耗均有不同程度的改善。4.2替米考星替米考星是一种以泰乐菌素为前体半合成的大环内酯类畜禽专用抗生素,二十世纪八十年代由英国Elanco动物保健品公司首先开发成功。由于其特殊的抗菌活性和药动学特征,该药已被批准临床用于牛、山羊、绵羊、奶牛、猪、鸡等动物感染性疾病的防治,特别是畜禽呼吸道疾病,如家畜放线杆菌性胸膜肺炎、巴氏杆菌病和鸡霉形体病等及泌乳动物乳房炎的治疗。4.2.1抗菌活性替米考星具有同泰乐菌素相似的广谱抗菌活性,对革兰氏阳性菌和某些革兰氏阴性菌、霉形体、螺旋体等均有抑制作用,对胸膜肺炎放线杆菌、巴氏杆菌及霉形体具有比泰乐菌素更强的抗菌活性。替米考星对鸡霉形体表现出较强的体外抗菌活性,对6株鸡败血霉形体的MIC值分别为:<0.0125、0.0025、0.0025,>12.5、0.004、0.1、0.0125、0.006和0.025μg/ml。替米考星对乳房炎金黄色葡萄球菌和链球菌均很敏感,其中对化脓性链球菌活性最强(MIC-90为0.04μg/ml)。替米考星在小于3.12μg/ml时能抑制90.8%的其它革兰氏阳性乳房炎致病菌。4.2.2药代动力学替米考星在家畜体内的主要药动学特征是:内服和皮下注射吸收快,血中消除半衰期较长,具有良好的组织穿透力,能迅速而较完全地从血液进入乳房,乳汁中药物浓度高,维持时间长,乳汁中消除半衰期长达1d～2d。此外,替米考星在肺组织中药物浓度高,体内表观分布容积大。临床上,美国和欧洲一些国家已应用200mg/kg～400mg/kg拌料给药预防由APP和PM引起的猪肺炎并取得良好效果。通过体外试验应用猪初级肺泡巨噬细胞在含替米考星10μg/ml和20μg/ml的培养基质中孵育,测定进入细胞内的药物浓度,结果同牛肺泡巨噬细胞相似,猪初级肺泡巨噬细胞具有很强的药物积聚能力,并随时间延长浓度明显升高。由此可见家畜肺泡巨噬细胞对替米考星的高累积为临床上肺炎的有效防治提供了基础,即血液和肺组织中药物水平低于致病菌的MIC值。研究还证实,猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcinereproductiveandrespiratorysyn-dromevirus,PRRS)和猪圆环病毒(Porcinecircovirustype2,PVC-2)两种病毒同时感染时能减少猪体内巨噬细胞的数量,同时降低其免疫功能,而这时投给替米考星,则会协助巨噬细胞使其免疫功能接近正常。4.2.3临床应用研究替米考星临床上主要用于防治家畜肺炎(胸膜肺炎放线杆菌、巴氏杆菌、霉形体等感染),家禽霉形体病和泌乳动物乳房炎等。(一)牛替米考星按10mg/kg、20mg/kg、30mg/kg单剂量皮下注射,治疗自然感染巴氏杆菌的犊牛肺炎,均能显著降低体温(24h内),缓解临床症状、肺组织病变程度,降低肺中巴氏杆菌数量和死亡率。(二)猪ue004替米考星一般是通过拌料给药进行猪肺炎的预防和治疗。替米考星按200mg/kg～400mg/kg拌料,连用15d时对猪肺炎发病率及其严重程度有显著降低,能较好地预防细菌性肺炎(如放线杆菌或/和巴氏杆菌)。ue003(三)家禽由于替米考星对家禽霉形体具有较强的抗菌活性,已被用于治疗家禽霉形体病,并取得较好的效果。替米考星和泰乐菌素治疗鸡败血霉形体病疗效比较(Jordan等)结果表明,替米考星(0.25g/l)与泰乐菌素(0.5g/l)疗效相近。ue003兽医临床上将替米考星用于预防和治疗畜禽肺炎和乳房炎等疾病时,皮下注射10mg/kg～20mg/kg,一次即可取得良好疗效。在预防和治疗猪霉形体肺炎时可采取200mg/kg～400mg/kg拌料给药15d的方式,家禽常按100mg/l～200mg/l饮水连用5d,可预防和治疗霉形体病,但不用于产蛋鸡。替米考星治疗乳房炎的确切疗效有待验证,但一般认为在奶牛干乳期内皮下注射10mg/kg或乳房内灌注300mg/次,能较好地减轻症状和抑制致病菌的生长、繁殖,起到预防作用。4.3泰拉霉素(tulathromycin)泰拉霉素是半合成的猪牛专用大环内酯类抗生素,由美国辉瑞动物保健公司开发。该药2004年在欧盟和美国上市,主要用于胸膜肺炎放线杆菌、支原体、巴氏杆菌、副猪嗜血杆菌、支气管败血性博德特菌等引起的猪、牛呼吸系统疾病的防治。4.3.1抗菌活性泰拉霉素是广谱抗菌药,对引起猪和牛呼吸系统疾病的病原菌,如溶血性曼氏杆菌、猪巴氏杆菌、睡眠嗜血杆菌、支原体、胸膜肺炎的放线杆菌、支气管败血性博德特菌、副猪嗜血杆菌等尤其敏感。与其它大环内酯类抗生素作用机理相同,泰拉霉素能与敏感菌的核蛋白体50s亚基结合,通过刺激移位过程中肽酰tRNA从核糖体上的解离,从而抑制细菌转肽的过程,使肽链的合成和延长受阻,影响细菌蛋白质合成。4.3.2药代动力学泰拉霉素经单剂量皮下或肌肉注射给药后吸收迅速,有效血药浓度维持时间长,消除缓慢,在肺内可维持较高而且持久的药物浓度。按2.5mg/kg体重皮下注射泰拉霉素治疗人工感染牛传染性角膜结膜炎的有效选择。以2.5mg/kg体重单剂量肌肉注射泰拉霉素治疗人工感染猪的放线杆菌胸膜肺炎时,与每天3mg/kg体重连续3天重复给予头孢噻呋的疗效,差异不显著,但效果优于连续5天按5.0mg/kg剂量给予恩诺沙星组,与恩诺沙星治疗组相比,泰拉霉素治疗组猪肺炎组织的相对重量和日增重不明显,但咳嗽、肺损伤伤痕症状却较轻。4.3.3毒性研究泰拉霉素口服,急性和亚急性毒性很低。犬和鼠的致死剂量分别大于1000毫克/千克体重和2000毫克/千克体重。口服1000毫克/千克体重时,犬和鼠的呼吸率、心率、体温、血压等都与正常无异。鼠的最高无症状剂量为300毫克/千克体重;静脉注射时,犬和鼠的最大无致死量为10毫克/千克体重。在特殊毒性方面,大鼠的致畸试验以及大鼠繁殖试验证实无致畸或胚胎毒性。应用泰拉霉素防治牛和猪呼吸系统疾病时必须在兽医指导下进行,不能用于哺乳期奶牛或未反刍犊牛。牛的休药期为18天,猪的休药期为5天。牛皮下注射给药时,每个注射部位不要超过10毫升;猪肌肉注射给药时,每个注射部位不要超过2.5毫升。泰拉霉素给药剂量的90%以原形从粪便和尿液排泄,结肠内容物和粪便的PH值均能显著降低泰拉霉素的抗菌活性。因此,使用推荐剂量的泰拉霉素,并不会对环境中的生物产生严重的危害。4.3.4临床应用目前,兽医临床上被批准泰拉霉素可单剂量胃肠外给药用于防治猪和牛的呼吸道疾病,在靶组织中有较高的活性浓度、对呼吸系统病病原菌药效迅速且持久、单次注射有效性强,因此,泰拉霉素将会有很广阔的市场前景。4.4酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素(AcetylisovalerylTylosinTartrate)酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素是英国EcoAni-malHealth公司开发的兽用半合成大环内酯抗生素产品。2004年在拉丁美洲、亚洲、南非及欧洲上市,用于治疗鸡支原体病和链球菌病,2005年在意大利上市,预防和治疗猪的猪喘气病、链球菌病。我国农业部于2002年通过注册批准。目前有两种剂型,一种为预混剂,适用于猪;另一种为水溶性粉剂,采用混饮给药,适用于鸡。4.4.1抗菌活性酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素对支原体、螺旋体、大部分革兰氏阳性菌(如金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌、肺炎球菌、化脓性棒状杆菌等)和部分革兰氏阴性菌有较强的抗菌活性。尤其对支原体的抗菌活性特别大。和泰乐菌素相比,对许多对大环内酯类抗生素有抗性的Staphylococcusaureus菌株有更优良的生物活性。4.4.2药代动力学鸡在饲喂30分钟后,酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素的血药浓度可达到7.8mcg/ml,对应的泰乐菌素只有2.4mcg/ml;猪在饲喂60分钟后,酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素的血药浓度达到6.8mcg/ml,对应泰乐菌素只有2.1mcg/ml。两小时后,酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素的血药浓度达到8.4mcg/ml,对应泰乐菌素在三小时后才达到峰值,且只有酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素峰值的1/2以下。4.4.3临床应用(一)对鸡毒支原体的预防与治疗。鸡毒支原体(MycoplasmaGallisepticum)感染是造成鸡呼吸道疾病的最主要病因,虽然死亡率不高,但继发感染其他病原时,也会引起高死亡率,并使生长受阻,饲料转化率降低,造成较大的经济损失。实验表明,酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素经饲料(50mg/kg～200mg/kg)或饮水(125mg/kg～300mg/kg)给药,对经人工气囊接种诱发的鸡毒支原体感染能明显地减少死亡、减轻气囊病变,减少失重和降低血清抗体的阳性率。鉴于我国鸡支原体感染有上升趋