大环内酯类药物的非抗菌效应课件

大环内酯类药物的

非抗菌效应大环内酯类药物的非抗菌效应主要内容大环内酯类药物概述大环内酯类药物的抗炎与免疫调节作用大环内酯类药物对生物被膜的作用大环内酯类药物的非抗菌效应Azithromycin阿奇霉素大环内酯类药物概述MacrolideAntibiotics14-membered-ring12-membered-ring15-membered-ring16-membered-ring17-membered-ringMethymycin酒霉素Neomethymicin新酒霉素YC-17LitorinLankacidin兰卡杀菌素complexnaturalcompoundsSemi-syntheticderivativesnaturalcompoundsSemi-syntheticderivativesErythromycinAtoF红霉素Oleandomycin竹桃霉素SporeamicinJosamycin交沙霉素Kitasamycin吉他霉素Spiramycin螺旋霉素Midecamycin麦迪霉素Rokitamycin罗他霉素Miokamycin米卡霉素Roxithromycin罗红霉素Dirithromycin地红霉素Flurithromycin氟红霉素Clarithromycin克拉霉素Davercin大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类抗生素的特点1949年从菲律宾土壤中红霉素链霉菌中提取到代谢产物—红霉素（碱性亲脂化合物）1952年丙酸红霉素应用于商业中1970年日本发明6-甲基红霉素（克拉霉素）抗菌谱：需氧革兰阳性菌、阴性球菌、支原体、衣原体、军团菌、厌氧菌等无严重不良反应，主要为胃肠道反应大环内酯类药物的非抗菌效应阿奇霉素阿奇霉素是红霉素的衍生物，1980年被发现，1981年推出。口服生物利用度37%蛋白结合率低（7-23%）血药半衰期35-48小时，组织半衰期68-76小时，持续应用3天，可维持有效浓度8-10天大环内酯类药物的非抗菌效应阿奇霉素（希舒美）的肺组织浓度单剂口服500mg阿奇霉素肺组织中的浓度高而持久TheAmericanJournalofMedicineVolume91(suppl3A)血清支气管黏膜痰肺泡巨噬细胞5.0103040500.010.10.20.51.01224487296(小时)2.0阿奇霉素的浓度(mg/l)化脓性链球菌金葡菌军团菌MIC90(mg/l)流感嗜血杆菌肺炎衣原体肺炎链球菌卡他莫拉菌肺炎支原体200.020.05大环内酯类药物的非抗菌效应希舒美在血液中各细胞中的浓度(N=6)Valuesaremeansstandarddeviations阿奇霉素每天500mg/天，连续3天志愿者Day3Day5Day6Day7Day14浓度(mg/L)150130110907050301036812244896120288hafterlastdose72多形核白细胞单核细胞红血球血清A.Wildfeueretal.AntimicrobAgentsChemother.1996;40:75-79大环内酯类药物的非抗菌效应中性粒细胞内高浓度阿奇霉素给药1小时后人多型核中性粒细胞对抗生素摄取率比较多型核中性粒细胞阿奇霉素摄取率远高于其他大环内酯抗生素HandWL,etal.IntJAntimicrobAgents2001,18:419HandWL,etal.AntimicrobAgentsChemother1993,37:2557大环内酯类药物的非抗菌效应阿奇霉素的“特洛伊木马现象”特殊的靶向释药：吞噬细胞/白细胞摄取和炎症部位转运吞噬细胞内高浓度AZM的放大效应：吞噬细胞将递送药物至感染部位被吞噬病原体（胞内菌和胞外菌）暴露于吞噬细胞内高药物浓度作用下药物释放至细胞外，在病灶局部间质液的药物浓度明显高于血清药物浓度，使胞外菌仍然暴露在高药物浓度作用下对胞内菌和胞外菌都发挥抗菌作用FouldsG:JAntimicrobChemother1990;25(SupplA):73-82LynchJPⅢ.CID2002;34(suppl1);S27-46大环内酯类药物的非抗菌效应希舒美具有高而稳定的组织浓度吸收后快速分布到组织中阿奇霉素在肺、扁桃体、中耳、子宫以及前列腺等组织中具有很高的浓度弥散到细胞外，回到组织间液和血流在组织细胞内蓄积细胞、组织间液和血流之间的动态平衡使得组织内保持高而稳定的浓度FouldsGetal.JAntimicrobChemother.1993；31（suppl）：39-50.大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类药物治疗DPB研究存活率

(%)1985年以后

(n=87)1980-1984(n=221)1970-1979(n=190)采用大环内酯药物治疗前:63%采用大环内酯药物治疗后:91%DPB的5年生存率：Kudohetal

(1984)报道，EM低剂量长期疗法对弥漫性泛细支气管炎(diffusepanbronchiolitis,DPB)有显著效果DPB：弥漫性全细支气管炎(diffusepanbronchiolitis)大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类药物的临床应用大量临床实践证明，大环内酯类抗生素(MA)可显著改善弥漫性泛细支气管炎(DPB)的预后。同时对慢性副鼻窦炎、绿脓杆菌感染等均产生显著疗效，提示MA具备有别于其他抗生素的抗菌外效应，这种抗菌外效应不仅对宿主，对致病菌本身也发挥着重要作用。近年来逐渐认识到MA对社区获得性肺炎（CAP）、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、哮喘、流感病毒感染等常见病也发挥了显著疗效，减缓了疾病的进展及抑制了病情的加重。

MA的抗菌外效应值得我们关注……大环内酯类药物的非抗菌效应主要内容大环内酯类药物概述大环内酯类药物的抗炎与免疫调节作用大环内酯类药物对生物被膜的作用大环内酯类药物的非抗菌效应常见的呼吸道慢性炎症(非细菌感染性)弥慢性泛支气管炎

慢性支气管炎慢性阻塞性肺病慢性咽炎慢性喉炎放射治疗后黏膜慢性炎症上-下呼吸道黏膜炎症性疾病的相关性大环内酯类药物的非抗菌效应感染:细菌植入、定植、繁殖炎症:炎症细胞因子介导的炎症反应感染炎症粘膜感染与炎症的区别大环内酯类药物的非抗菌效应炎症本质的同一性鼻黏膜炎症是体液与细胞免疫机制的表达--姜泗长发病机制的同一性炎症发生、发展的两个恶性循环--顾之燕内源性、外源性因素（生物性、机械性）鼻黏膜上皮形态与功能损伤鼻黏膜炎症黏膜功能损伤通气与引流障碍致病微生物入侵与定植炎症类型的特殊性根据致病因素的不同，炎性细胞的成分不同。细胞毒性神经毒性嗜酸细胞产生细胞因子释放（IL-4,5GM-CSF，ECP，BP…）MC脱颗粒嗜酸细胞与细胞因子进一步产生与释放SteinkeJW,etal.Cysteinylleukotrieceexpressioninchronichyperplasticsinusitis-nasalpolyposis:importancetoeosinophilsandasthma.JAllergyClinImmunol2003;111:342-349组织病理的同一性炎细胞浸润、血管充血、粘膜肿胀、组织间隙水肿呼吸道粘膜炎症的同一性和特殊性大环内酯类药物的非抗菌效应急性鼻窦炎(感染)慢性鼻窦炎(炎症)炎症反应过程一致治疗目标:

抗菌治疗目标:抗炎炎性细胞及上皮细胞通过NF-Kb活化,上调炎性细胞因子的表达,促进嗜酸细胞的趋化与活化肿瘤坏死因子,IFN(干扰素),ECP

IL-1,6,8,TGF-b,CSF(集落细胞刺激因子）等内源性、外源性因素（生物性、机械性）大环内酯类药物的非抗菌效应BishaiWRetal.ExpertRevAntiInfectTher,2006;4(3):405-16.白细胞介素1,6,8(IL-1,6,8),转化生长因子(TGF-b)是气道炎症主要炎症因子NFB(炎性反应中枢,核转录子)可调解500余种前炎或炎性因子的表达Nf-kb大环内酯类药物抗炎机制大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类药物免疫调节作用细菌感染刺激分化活化巨噬细胞上皮细胞内皮细胞中性粒细胞的聚集弹性酶氧自由基内皮细胞的损害中性粒细胞的移行中性粒细胞的吸附红霉素大环内酯类作用机制TamaokiJetal.AmJMed.2004;117(9A)5s-11s.调节调节调节调节大环内酯类药物的非抗菌效应降低中性粒细胞的化学趋化性和呼吸道上皮的浸润抑制转录因子导致前炎细胞因子减少下调粘附分子的表达改善肺泡巨噬细胞对凋亡细胞的吞噬功能抑制微生物的致病因子，包括生物被膜形成减少氧自由基生成细胞凋亡增加抑制粘液高分泌改善粘液纤毛清除功能。。。。。。MaimonN,etal.BoneMarrowTransplantation(2009)44,69–73大环内酯类药物免疫调节机制大环内酯类药物的非抗菌效应对中性粒细胞活性和功能的影响促进肺泡巨噬细胞对凋亡中性粒细胞的吞噬，抑制中性粒细胞趋化所致的慢性炎症反应下调β-2-整联蛋白如

CD11b/CD18的表达，减少细胞内H2O2和IL-8的产生减少中性粒细胞弹性酶和白三烯B4的释放Labroetal,JAC1989;UmekiS,Chest1993;Gorrinietal,ARRD2001;Lietal,Chest2002Yamaryoetal,AAC2003;LinHetal,RespMed2000大环内酯类药物的非抗菌效应对中性粒细胞活性和功能的影响通过抑制中性粒细胞NADPH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)氧化酶活性，减少活性氧的产生通过抑制VCAM-1mRNA(血管细胞粘附分子-1)生成，

减少中性粒细胞向气道迁移通过减少人支气管上皮细胞ICAM-1(细胞间粘附分子-1)的表达，抑制中性粒细胞对上皮细胞的粘附大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类抗生素对单核细胞吞噬作用的影响GaoXG,etal.PulmonaryPharmacology&Therapeutics23(2010)97–106SM-Sulfurmustard大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类抗生素抑制单核细胞炎性因子释放GaoXG,etal.PulmonaryPharmacology&Therapeutics23(2010)97–106大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类抗生素降低单核细胞内NO活性GaoXG,etal.PulmonaryPharmacology&Therapeutics23(2010)97–106大环内酯类药物的非抗菌效应甘露糖受体甘露糖受体属于C型凝集素超家族成员，广泛分布于巨噬细胞，可通过胞外区识别和结合特定的糖类分子(如酵母甘露聚糖、细菌荚膜、LPS和脂质阿拉伯甘露聚糖等)，在识别病原体、递呈抗原和保持内环境稳定中发挥作用。大环内酯类药物的非抗菌效应吞噬作用甘露糖受体阿奇霉素能够提高COPD患者巨噬细胞的吞噬作用及甘露糖受体的表达大环内酯类药物的非抗菌效应COPD患者使用阿奇霉素治疗后，作者观察到肺泡巨噬细胞（AM）的吞噬能力显著升高（治疗前：9.9%；治疗后：15.1%），支气管上皮细胞凋亡减少（治疗前：30.0%；治疗后：19.7%），外周血中的甘露糖受体（MR）升高，炎症标志物减少。细胞凋亡大环内酯类药物的非抗菌效应对细胞因子的影响通过抑制NF-kB表达，减少肺泡巨噬细胞、离体人嗜酸性粒细胞和腺样成纤维细胞产生IL-8减少IL-6和G-CSF(粒细胞集落刺激因子)的生成通过抑制一氧化氮合酶（iNOS）蛋白表达降低NO的生成抑制T淋巴细胞释放TNF-α

和IL-2Ichiyamaetal,JpnJAnti2001;Morikawaetal,IntJAA2002大环内酯类药物的非抗菌效应对其它介质和功能的影响通过抑制人白细胞前列腺素合酶如磷脂酶A2,COX-1和COX-2mRNA的表达，抑制前列腺素E2

的生成抑制肥大细胞活化和介质的释放通过抑制嗜酸性粒细胞浸润从而抑制支气管的高反应性体内研究显示可抑制血管生成和肿瘤生长Miyazakietal,ProsLEFA2003Tatsunamietal,AnticancerRes2001大环内酯类药物的非抗菌效应对纤毛和粘膜纤毛清除率的影响通过前列腺素和c-AMP(环腺苷酸)相关调节途径增加纤毛摆动频率提高体内粘膜纤毛清除率对人纤毛上皮细胞具有保护作用，为膜稳定剂减少细菌在人纤毛上皮上的粘附Takeyamaetal,JPP1993;Tamaokietal,KokyuTJ1991;Nishietal,NKSGZ1993;Cervinetal,OtolHNS2002Feldmanetal,Inflamm1997大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类抑制DPB(弥漫性泛支气管炎)实验模型过度产生的粘液核蛋白（气道分泌粘蛋白中的主要核心蛋白）大环内酯类还可减少人支气管上皮细胞粘液的表达和产量大环内酯类抑制IL-8介导的杯状细胞高分泌和调节氯化物分泌大环内酯类改变慢性鼻窦炎患者鼻粘液和COPD患者气道粘液的流变特性Kanekoetal,AmJPhysiolLungCellMP2003;Takeyamaetal,JpnJAntib2001;Tamaokietal,KZ1996;Rheeetal,AnnOtolRL2000对粘液的影响大环内酯类药物的非抗菌效应对哮喘导致气道黏液高分泌的作用肺炎衣原体诱导MUC5AC合成和基因表达粘液分泌ERK-NFB途径大环内酯类减少何新,周向东.大环内酯类抗生素对气道黏液高分泌作用研究进展.国际呼吸杂志,2011,31(1),69-71.对粘液的影响(细胞外调节蛋白激酶)大环内酯类药物的非抗菌效应主要内容大环内酯类药物概述大环内酯类药物的抗炎与免疫调节作用大环内酯类药物对生物被膜的作用大环内酯类药物的非抗菌效应新型大环内酯药物——他克莫司（Tacrolimus,FK-506)本药是具有高度免疫抑制的药物，主要抑制移植排斥作用之细胞毒性淋巴球的生成；抑制T细胞的活化作用以及T辅助细胞依赖B细胞的增生作用。同时抑制如白介素-2、白介素-3及γ-干扰素等淋巴因子的生成与白介素-2受体的表达。在分子水平，其效应是结合到细胞性蛋白质（FKBP）所产生，在体内试验中发现，本药显示出对肝脏及肾脏移植有效。大环内酯类药物的非抗菌效应生物被膜大环内酯类药物的非抗菌效应细菌生物被膜的形成自由移动有机体(细菌等)对固相表面最初的可逆性粘附2.持久性的化学粘附(分泌粘蛋白)，有机体开始形成单一层面的粘液

3.早期的垂直发展(发芽,增殖,易黏附)

形成多个塔形，菌落之间有通道(横向发展),然后形成成熟的生物膜5.成熟的生物膜能够播种/散布更多自由活动的微生物

藻酸盐聚合体IV型菌毛绿脓杆菌生物膜初期所含的成份：恶性循环StoodleyPAnnuRevMicrobiol2002大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯类与细菌菌膜细菌菌膜是细菌在不利于其生长的环境下，产生藻酸盐多糖使细菌相互粘连形成膜状物附着于病灶的表面或导管内菌膜病（biofilmdisease)的致病性：菌膜释放浮游菌造成慢性感染急性发作；藻酸盐会导致变态反应性免疫性疾病；大环内酯类作用机制：大环内酯类本身具有抗藻酸盐作用;大环内酯类有效抑制由藻酸盐介导的抗原抗体反应；大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯药物抗藻酸盐作用以碱性磷酸盐基质培养铜绿假单胞菌14天后，培养基非常粘稠培养基粘稠度的显著增加源于藻酸盐的产生相反，如果培养基中添加10µg/mL阿奇霉素，则粘稠度不增加KobayashiH,AmJMed1995大环内酯类药物的非抗菌效应EM(-)EM(+)

琼脂中的铜绿假单胞菌菌群500毫升培养液中藻酸盐的含量↓30.92±2.41毫克500毫升培养液中藻酸盐的含量↓4.91±0.78毫克生物膜生成最初阶段需要藻酸盐粘液

大环内酯药物能减少绿脓杆菌藻酸盐粘液在37℃中含有EM(2.5mg/ml)或不含有EM的培养皿中继续培养18小时大环内酯药物抗藻酸盐作用大环内酯类药物的非抗菌效应EM的次级最小抑制浓度有效减少绿脓杆菌的蹭动蹭动区域有

EM的条件下

(0.05MIC)没有EM的条件下I型菌毛IV型菌毛蹭动-细菌生物膜垂直发展的必要条件大环内酯药物能减少IV型菌毛引起的“蹭动”外周边缘（+）外周边缘（-）大环内酯类药物的非抗菌效应希舒美在不同浓度抑制细菌鞭毛/IV型菌毛蹭行运动的结果1WozniakDJetal.Chest.2004;125:62s-69s.希舒美MIC值531铜绿假单胞菌00.1250.250.500.1250.250.5蹭行运动能力(cm)希舒美能减少IV型菌毛引起的“蹭动”大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯药物可改变铜绿假单胞菌生物膜结构

减少生物膜基质相关物质(Wozniaketal.Chest2004)大环内酯类药物的非抗菌效应大环内酯药物抑制小鼠肺中由绿脓杆菌诱导的生物被膜赋形剂对照明显的多形核白细胞浸润5天后:形成生物被膜克拉霉素（5mg／Kg／天），3天多形核白细胞聚集,量少

5天后:生物被膜形成量明显少于对照组大环内酯药物可有效抑制生物被膜的形成大环内酯类药物的非抗菌效应TakadaH,etal.J.J.A.Inter.D,1993,66:1454肺炎链球菌生物膜CAM10ug/ml,1天3天5天长期应用大环内酯抗生素降低痰中绿脓菌素的浓度(PYO产生绿色脓痰并具有微生物活性)大环内酯药物对已经形成的生物被膜有直接拮抗作用大环内酯药物可有效抑制生物被膜大环内酯类药物的非抗菌效应希舒美在48小时内完全抑制生物被膜的生成1希舒美可有效抑制生物被膜的形成1.GillisRJetal.JClinMicrobiol.2004;42:5842-5845.对照组25201510502448720244872希舒美组时间(h)BF菌量总数(µm2/µm3)大环内酯类药物的非抗菌效应0244872252015105(h)希舒美组(h)0244872对照组2.01.40.40.20.60.81.01.21.6希舒美组对照组时间时间1.GillisRJetal.JClinMicrobiol.2004;42:5842-5845.希舒美在48小时内完全抑制细菌生物被膜的形成1BF平均厚度(µm)BF表面光滑度希舒美可有效抑制细菌生物被膜形成大环内酯类药物的非抗菌效应CondohK,etal.JJpnSocORL,1998,101:25在含有不同浓度的EM(红霉素),CAM(克拉霉素),MDM(麦迪霉素)以及空白对照组的培养基中连续7天培养,绿脓杆菌生物膜形成量的变化,结果表明了浓度的差异显著性.P<0.01,0.001大环内酯药物可有效抑制生物被膜的形成大环内酯类药物的非抗菌效应红霉素希舒美较红霉素影响生物被膜形成的能力更强115105020对照组希舒美0.5ug/mL2.0ug/mL8.0ug/mL大环内酯类可通过干扰甘露糖脱氢酶合成等方式，减少藻酸盐的合成，破坏藻酸盐多糖蛋白复合物的结构1.KobayashiHetal.AmJMed.1995;99:26s-30s.藻酸盐含量(ug/mL)大环内酯药物可有效抑制生物被膜的形成大环内酯类药物的非抗菌效应(美国蒙大拿州立大学细胞被膜工程中心)细菌生物膜的生长和成熟一个生物膜内的细胞通过化学信号互相进行沟通以形成微菌落并保持水通道开放与细菌的活性

这一沟通是利用化学信号进行的,在这一过程中细菌利用细胞密度依赖性调节系统，所以被称为“群体感应”StoodleyPAnnuRevMicrobiol2002大环内酯类药物的非抗菌效应铜绿假单胞菌的致病因子受一种被称为群体感应的，涉及细胞－细胞间复杂信号交流的环路所控制两种体系lasR/lasI系统由(Hormone-sensitivelipase,激素敏感性脂肪酶)HSL激活并确定产生弹性酶，外毒素A，碱性蛋白酶，并通过分泌途径产生蛋白rhl系统(产生鼠李糖脂)

确定弹性酶，蛋白酶，绿脓菌素以及溶血素的产生大环内酯类可抑制铜绿假单胞菌群体感应的信号环路Tatedaetal,AAC2001;Lespritetal,ARRD2002;群体感应大环内酯类药物的非抗菌效应LasB/

LasA弹性酶,外毒素A,碱性蛋白酶,Xcp分泌途径鼠李糖脂LasB和LasA弹性酶碱性蛋白酶,绿脓菌素,氰化物,Xcp分泌途径,稳定σ因子(RpoS)生物膜分化免疫调节活性自身诱导合酶:LasILasR3-oxo-C12-HSL自身诱导合酶:RhlIC4-HSLRhlR铜绿假单胞菌群体感应环路转录调节转录调节las

系统rhl

系统细胞外信号因子(N-3-氧代十二烷酰-L-同型丝氨酸内酯)细胞信号因子(N-丁酰