1、喹诺酮类抗菌药物的分类、药效和临床应用1 喹诺酮类抗菌药物的临床分类11 第一代喹诺酮类111 第一代喹诺酮类的抗菌特点：第一代喹诺酮类药物奈啶酸、吡咯酸等，因其抗菌谱窄，仅对大肠杆菌、变形杆菌属、沙门菌属、志贺菌属的部分菌株具有抗菌作用，且作用弱，对敏感菌株的 MIC90 也多在 4mgL-1 以上；对绿脓杆菌、不动杆菌属、葡萄球菌属等均无抗菌作用。112 第一代喹诺酮类的常见品种及临床应用：第一代喹诺酮类常见品种有奈啶酸、噁喹酸及吡咯酸等，主要用于敏感细菌所致的尿路感染。目前此类药物已被抗菌作用强、毒性低的其他抗菌药物所替代。12 第二代喹诺酮类121 第二代喹诺酮类的抗菌特点：第二代喹诺
2、酮类较第一代喹诺酮类抗菌活性强，对革兰阴性杆菌作用包括了部分绿脓杆菌，可达到有效尿药浓度，临床应用不良反应明显较第一代喹诺酮类少见。122 第二代喹诺酮类的常见品种及临床应用：第二代喹诺酮类有新噁酸、噻喹酸、噁噻喹酸、吡喹酸、吡哌酸等。临床上主要用于肾盂肾炎、尿路感染及肠道感染的治疗。123 典型药物实例：吡哌酸（吡卜酸，Pipemidic Acid,Dolcol,Pipram,PPA）抗菌谱较广，对革兰阴性杆菌如大肠杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌等有较好的抗菌作用，对绿脓杆菌、变形杆菌的抗菌作用比对奈啶酸、头孢氨苄及羧苄西林强；作用机制是抑制细胞 DNA 的复制和转录。吡哌酸一般采用口服
3、给药，口服后部分吸收，成人单次口服 0.5g 和 1.0g 后，血药峰浓度为 3.8mgL-1 和 5.4mgL-1,半衰期为 3.1h；本品吸收后可分布于肾、肝等组织，胆汁中药物浓度高于血浆浓度；本品主要经肾排泄，给药后 24h5868% 的药物从尿液中排出，部分自粪便排出。吡哌酸在临床主要用于尿路感染和肠道感染的治疗，本品与庆大霉素、卡那霉素、多黏菌素、青霉素等抗生素联用有协同作用，对绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌的作用增强。13 第三代喹诺酮类第三代喹诺酮类是 20 世纪 70 年代后期以后开发上市的药物，为一系列新型氟取代的 4-氟喹诺酮类结构类似物。第三代喹诺酮类药物的分子中均有氟原子
4、，因此称为氟喹诺酮类。在化学结构上，基本母环的 3 位有一个羧基，6 位通常由氟取代，多数 7 位有一个哌嗪环。131 第三代喹诺酮类的抗菌特点：第三代喹诺酮类药物抗菌谱较第一，第二代药物有很大拓宽，抗菌作用显著增强，对肺炎克雷伯菌、产气杆菌、阴沟杆菌、变形杆菌属、沙门菌属、志贺菌属、枸橼酸杆菌属和沙雷菌属等肠杆菌科细菌有强大抗菌作用，MIC 90 为 0.032mgL-1。流感杆菌也对此类药物高度敏感，MIC 90 多低于0.06mgL-1。对不动杆菌属和绿脓杆菌等假单胞菌的抗菌作用较对肠杆菌科细菌为差，但仍优于吡哌酸，MIC 90 多在 0.5mg8mgL-1 之间。氟喹诺酮类对革兰阳性球
5、菌亦有抗菌作用，但其抗菌活性明显较对肠杆菌科细菌为差。在几种氟喹诺酮类药物中仍以左旋氧氟沙星抗菌活性相对较强，环丙沙星和氧氟沙星相似或稍弱，其他几种氟喹诺酮类药物均弱于上述 3 个品种。本类药物对某些厌氧菌、支原体也有效，且不易产生耐药性，口服吸收完全，不良反映轻微。132 第三代喹诺酮类常见药物：诺氟沙星、培氟沙星（Pefloxacin，甲氟哌酸）、依诺沙星（Enoxacin, 氟啶酸）、氧氟沙星（ofloxacin，氟嗪酸）、环丙沙星（Ciprofloxacin，环丙氟哌酸）、洛美沙星（Lomefloxacin）、氟罗沙星（Fleroxacin ，多氟哌酸）、司帕沙星（Sparfloxac
6、in，世保扶）、左氧氟沙星（Levofloxacin）、那氟沙星（Nadifloxacin ）、妥舒沙星（Tosufloxacin ，多氟啶酸）、芦氟沙星（Rufloxacin ）、氨氟沙星（Amifloxacin ）等。133 第三代喹诺酮类体内过程的特点：由于该类药物结构中含氟原子，使其对细胞、组织的穿透力增强。因此大多数品种口服吸收良好，生物利用度高，血药浓度相对较高，血半衰期多在 37h；血浆蛋白结合率低，大多为 1430；体内分布广泛，组织体液药物浓度常等于或高于血药浓度，在该处可达到有效治疗水平。134 第三代喹诺酮类药动学：比较诺氟沙星、培氟沙星、依诺沙星、氧氟沙星、左旋氧氟沙星
7、、环丙沙星、洛美沙星、氟罗沙星 8 种氟喹诺酮类的体内过程，在单剂量口服相仿剂量（400mg ，左旋氧氟沙星为 200mg，环丙沙星 500mg）时，血药峰浓度以氟罗沙星为最高，诺氟沙星最低；清除半衰期氟罗沙星最长，相对最短者为诺氟沙星和环丙沙星。口服后的生物利用度除诺氟沙星吸收最差、环丙沙星吸收不完全外，其余药物吸收均达到给药量的 80 100。氧氟沙星、左旋氧氟沙星、洛美沙星、氟罗沙星和依诺沙星主要自肾排出，而环丙沙星、培氟沙星、诺氟沙星和依诺沙星则部分在体内生物转化，部分自粪便排出；胆汁药物浓度均较高，体内分布均广泛。氧氟沙星、左旋氧氟沙星、氟罗沙星、洛美沙星、培氟沙星和依诺沙星口服一般
8、治疗剂量后，大多在组织和体液中可达到杀菌浓度；环丙沙星静滴给药或口服较高治疗剂量亦可在组织体液中达到有效浓度；诺氟沙星因口服吸收差，在大多数组织和体液中难以达到杀菌浓度。在几种氟喹诺酮类药物中以培氟沙星、氟罗沙星和环丙沙星的口服制剂所致不良反应较多见，主要为消化道反应，其次为神经系统反应。135 第三代喹诺酮类的临床应用：（1）泌尿生殖系统感染：包括单纯性尿路感染、复杂性尿路感染、细菌性前列腺炎、淋球菌尿路炎或宫颈炎（包括产酶株所致者）。（2）胃肠道感染：包括细菌性痢疾、中性粒细胞减少症并发肠炎。（3 ）耐药菌株所致伤寒和其他沙门菌属感染。（4）呼吸系统感染：革兰阴性杆菌肺炎或气管感染。（5
9、）骨骼系统感染：革兰阴性杆菌骨骼炎或关节感染。（6 ）革兰阴性杆菌所致皮肤软组织感染：包括五官科和外科伤口感染。在喹诺酮类药物目前应用品种中，应根据病种、病情加以选用。口服吸收差的诺氟沙星仅适用于单纯性下尿路感染及肠道感染，而不宜用于下呼吸道、上尿路、腹腔、胆管等感染；环丙沙星口服吸收亦较差，但其抗菌活性高，因此可用于尿路感染以外的其它感染，但治疗下呼吸道等感染时剂量宜略大。氟喹诺酮类药物用于治疗重症感染如败血症、腹膜炎、重症肺炎等时，均以静脉给药为宜，病情基本控制后可改为口服给药。14 第四代喹诺酮类141 第四代喹诺酮类的抗菌特点：与前三代喹诺酮类相比，第四代喹诺酮类药的主要特征是对厌氧菌
10、的作用上，作用靶点有所不同。增加了对革兰阳性菌耐药菌的抗菌能力，降低了耐药菌株的突变，进一步扩大了抗菌谱，增加了作用强度，延长了半衰期。142 第四代喹诺酮类常见品种：加替沙星（Gatifloxacin）、曲伐沙星（Trovafloxacin）、莫西沙星（Moxifloxacin）、克林沙星（Clinafloxacin）、西他沙星（Sitafloxacin ）。临床上用于敏感菌引起的各种感染症。20 世纪 90 年代上市的新喹诺酮类抗菌药药物名称 英文名 开发单位 首先上市国年份洛美沙星 lomefloxacin 日本北陆制药 阿根廷 1990妥舒沙星 tosufloxacin 日本富山化学
11、日本 1990芦氟沙星 rufloxacin Mediolanum 意大利 1992司帕沙星 sparfloxacin 日本杏林制药 瑞典 1992那地沙星 nadifloxacin 大日本制药 日本 1993左氧氟沙星 levofloxacin 日本第一制药 日本 1994格帕沙星 grepafloxacin 大冢制药 德国 1997曲伐沙星 trovafloxacin pfizer 公司 美国 1997莫西沙星 moxifloxacin 德国拜耳公司 德国 1999加替沙星 gatifloxacin 日本杏林公司 美国 1999吉米沙星 gemifloxacin 美国史克必成公司美国 19
12、99近几年上市的新喹诺酮类药物的药代动力学参数药物名称给药剂量（mg/次）Tax(h) T1/2(h)代谢途径排泄途径格帕沙星 200400 23 15 肝脏 胆汁曲伐沙星 100300 1012 肝脏 胆汁莫西沙星 400 24 1215.2 肝脏肾脏胆汁加替沙星 400 1.98 8.41 肝脏 肾脏吉米沙星 200300 肝脏 2 氟喹诺酮类药物的作用机制细菌 DNA 拓扑异构酶分两大类：第 1 类有拓扑异构酶、，主要参与 DNA 的松解；第 2 类包括，其中拓扑异构酶又称 DNA 促旋酶，参与 DNA 超螺旋的形成，拓扑异构酶则参与细菌子代染色体分配到子代细菌中。氟喹诺酮类的主要作用靶
13、位是 DNA 促旋酶和拓扑异构酶，革兰氏阴性菌以 DNA 促旋酶为第 1 靶位，而在革兰氏阳性菌中主要作用靶位是拓扑异构酶。人体细胞缺乏这些靶体酶，因此喹诺酮类药物对细菌细胞具有选择性。DNA 促旋酶催化 DNA 负超螺旋和连锁的分离，复制姐妹染色体，对 DNA 的复制和转录及复制的染色体的分离很重要。在复制循环的末尾，拓扑异构酶通过解开姐妹复制子连环体，分离染色体，而引起超螺旋DNA 的松解。DNA 促旋酶和拓扑异构酶都是细菌生长所必须的酶，其中任一种酶受到抑制都将使细胞生长被抑制，最终导致细胞死亡。暂时切断 DNA 双链，氟喹诺酮类药物通过嵌入断裂 DNA 链中间，形成 DNA-拓扑异构酶
14、-氟喹诺酮类三者复合物，阻止 DNA 拓扑异构变化，妨碍细菌 DNA 复制、转录、以达到杀菌目的。深入研究发现，细菌 DNA 被切断后，末端与酶第 122 位珞氨酸结合，该位点在空间上与第 88 位氨基酸相邻，第 88 位氨基酸与周边氨基酸共同构成氟喹诺酮类药物结合位点，该区域被称为喹诺酮类耐药决定区（QRDR）。以下内容选读 - -3 铜绿假单胞菌对氟喹诺酮类药物的耐药机制31 药物靶位及编码基因的突变311DNA 促旋酶 DNA 促旋酶由两对亚基 GyrA 和 GyrB 组成，分别由 gyrA 和gyrB 基因编码， GyrA 参与 DNA 的断裂与重新连接，而 GyrB 则参与 ATP
15、酶水解，提供反应的能量，其中任一亚基的基因发生突变均可引起氟喹诺酮类的耐药。Kukeishi 等首先报道了 gyrA 基因的突变，发现 GyrA 的序列有以下 3 种突变方式：Asp-87Asn、Asp-87Tyr 及 Thr-83Ile。Yonezawa 等又发现了 3 种新的双点突变现象，即 Thr-83Ile 和 Asp-87Gly、Thr-83Ile 和 Asp-87Asn、Thr-83Ile 和 Asp-87His。之后 Takenouchi 等发现了 gyrA 的 7 种错义方式，其中有 2 种新的双点突变，即 Ala-67Ser 和 Asp-87Gly、Ala-84Pro 和Gl
16、n106Leu 。但 Thr-83Ile 仍为最主要的突变方式，并与氟喹诺酮类的高度耐药有关。Akasaka 等研究发现：在 150 例临床分离的耐药株中，的突变占 79。3 ，主要为 Thr-83Ile 、Ala；A sp-87Asn、Gly、Thr。其中又以 Thr-83Ile 为多见，约 74。7。有 20 株在 gyrA 上有双点突变，以 Thr-83 和 Asp-87 的替换最常见，其中 16 株 gyrA 双点突变仅发现在氟喹诺酮类高度耐药的菌株中。gyrB 的突变株较 gyrA 少见，仅发现有 27 株突变，分别为 Glu-468Tyr(1)、Ser-468Phe(3)、Glu-
17、469Val(1) 、Glu-470Asp(13)、Thr-437Met(1)、Ala-477 Val(7) 、Glu-459Ang(1)、Ser-464Phe、Glu-466Asp 。312 DNA 拓扑异构酶 DNA 拓扑异构酶的两对亚单位 ParC 和 ParE 分别由parC 和 parE 编码，大多数喹诺酮类药物首先以 DNA 促旋酶为主要靶位，但越来越多的研究表明某些抗菌谱广的新一代氟喹诺酮类药物对 DNA 促旋酶和 DNA 拓扑异构酶有同等作用。Akasaka 等发现氟喹诺酮类药物抑制 DNA 拓扑异构酶解链活性的 IC50 比抑制 DNA 促旋酶活性的 IC50 高 58 倍，
18、证明 DNA 拓扑异构酶对氟喹诺酮类药物没有 DNA 促旋酶敏感，可能是次要靶位。日本学者曾报道耐氟喹诺酮突变株有 parC 第 80 位氨基酸密码子突变 Ser-80Leu 和第 84 位氨基酸密码子突变 Glu-84Lys 。Mouneimne 等对 30 株耐环丙沙星的铜绿假单胞菌进行研究，发现所有菌株均有类拓扑异构酶的突变，其中 28 株有 gyrA 基因错义突变，发生在第 83 和 87 位密码子上。10 株有 parC 基因的突变，为： Ser-80Leu、Trp,Glu-84Lys。Akasaka 等研究发现 parC 基因的突变主要为 Ser-87Leu、Trp。近来国内亦有报
19、道，李学如等报道了 parC 第 80 位、84 位氨基酸密码子双突变及 parE 第 420 位氨基酸密码子突变 Asp80Asn 和第 425 位氨基酸密码子突变 Ala425Val。值得注意的是所有存在 parC 改变的菌株上都已存在gyrA 突变，因此可以肯定 parC 突变发生在 gyrA 突变之后，在同时具有 gyrA 和parC 突变的菌株中，以 gyrA 上 Thr-83Ile 和 parC 上的 Ser-87Leu 类型最多见。同样可以肯定，gyrA 上的第 2 个点突变发生在 parC 点突变之后。ParE 的突变型为Asp-419Asn、Ala-425 Val, 但极罕见
20、（3/150 ）。 类拓扑异构酶上有双突变方式的菌株较有单突变方式的菌株对氟喹诺酮类有较高的耐药性，没有发现仅 parC基因突变单独存在的变异株。这些结果表明，gyrA 基因的突变是氟喹诺酮类药物对铜绿假单胞菌临床分离株的主要耐药机制，parC 基因的突变只是使耐药性上升到更高水平。对于 gyrA 和 parC，QRDR 位于基因的 5， 区；而对于 gyrB 和parE ，QRDR 位于基因中部。Truong 等研究认为，QRDR 所编码的氨基酸残基主要与酶-喹诺酮亲和力有关，而与全酶的催化活性无关。32 主动外排泵系统目前研究，已发现在不同细菌上至少存在的 20 多种外排泵，可分为 5 个
21、家族：主要异化子（majorfacilitator,MF ）族；小多药耐药（ small multi-drug resistance，SMR）族；耐药节结化细胞分化（resistance nodulation cell division，RND）族；ATP 结合盒（ATPbinding cassette，ABC）族；多药及毒性化合物外排（multidrugand toxic compound extrusion，MATE）族。到目前为止共报道了 7 类铜绿假单胞菌的主动外排系统，MexAB-OprM、MexCD-OprJ 、MexEF-OprN、MexEF-OprN、MexXY-OprM、Me
22、xJK-OprM 、MexHI-OpmD 和 MexWV-OprM 均属于耐药结节化细胞分化族（RND）。它们均由 3 个部分组成：（1）外膜蛋白:OprM 等，形成门通道。（2）内膜蛋白：MexB 等，为主要的泵出蛋白，具有识别药物的作用，但不具有特异性。（3）膜融合蛋白：MexA 等，连接内外膜蛋白。并且它们有各自的调节基因，如 mexR 等。已知有 5 类主动外排泵系统 MexAB-OprM、MexCD-OprJ、MexEF-OprN、MexXY-OprM、MexWV-OprM 均可以氟喹诺酮类药物为转运底物。Kohler等发现，氟喹诺酮类药物对外排泵的选择能力不同，老一代氟喹诺酮类常选
23、择MexAB-OprM、MexEF-OprN 系统，而新一代则主要选择 MexCD-OprJ 系统。Poole 等研究发现，高度表达 MexCD-OprJ 和 MexEF-OprN 是肺囊性纤维化患者铜绿假单胞菌临床分离株氟喹诺酮类耐药的主要机制。目前已发现了nalB、 nfxB、nfxC 型的氟喹诺酮多样耐药临床分离株，所有临床分离株均显示靶位改变，高水平的氟喹诺酮类耐药株一般均有主动外排泵突变产生。利用 24 倍于最低抑菌浓度（MIC）的氟喹诺酮在体外选择出的耐药株中90发生了外排泵突变。有关外排泵调节基因的研究主要集中在 mexR、nfxB 基因，多数报道mexR、nfxB 基因突变引起
24、外排泵表达增高，导致或加重耐药。Jalal 等研究了 16株氟喹诺酮类耐药临床分离株，发现 14 株有 gyrA 位点突变，其中 13 株为 Thr-83Ile，对诺氟沙星的 MIC8mg/L 。在 8 株 MIC32mg/L 中，7 株有 parC 突变。Higgins 等的研究显示， GyrA 的 Thr-83Ile 突变与环丙沙星的低度、高度耐药均有关；ParC 的 Ser-80Leu 突变仅出现在 Thr-83Ile 突变基础上，和高度耐药有关；而 mexR、nfxB 基因突变仅出现在 gyrA 或 parC 突变的基础上而导致高度耐药。因此，铜绿假单胞菌对氟喹诺酮类耐药主要是由于 g
25、yrA 基因突变，parC 、mexR和 nfxB 基因突变为次要因素。33 低渗透性作用331 外膜渗透性减低铜绿假单胞菌外膜渗透性降低原因主要是与外膜上孔蛋白的结构与状态有关，其次也与孔道蛋白的数量减少有关。氟喹诺酮类药物是依靠铜绿假单胞菌的外膜蛋白和脂多糖的作用而进入细菌体内，外膜蛋白和脂多糖的变异均能使细菌摄取药物的量减少而导致耐药。已发现的外膜变异株有OmpC、OmpD2、OmpG、OmpF 等的变异，均可导致耐药性。332 生物膜形成生物膜是指细菌吸附于生物材料或气体腔道表面，分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等，将自身包饶其中形成的膜样物，其主要成分是藻酸盐，生物膜是细菌为适应环境而
26、采取的生存策略，可以保护细菌逃逸宿主免疫和抗菌药物的杀伤作用。铜绿假单胞菌生物膜的耐药机制较为复杂：（1）膜外多糖被能阻止和妨碍抗生素渗入生物膜底层细胞。（2）胞外多糖被含有较高浓度的抗生素降解酶。（3 ）位于多糖被膜深部的菌细胞很难获得充足的养分和氧气，代谢废物也不能及时清除，因此这些细菌代谢低，甚至处于休眠状态，对各种刺激不再敏感.(4)因抗生素无法杀灭底层菌细胞，使其有足够的时间开启抗生素耐药基因等。4 铜绿假单胞菌对氟喹诺酮类药物的耐药现状铜绿假单胞菌是院内感染的主要致病菌之一，在下呼吸道感染和重症肺炎中该菌作为病原菌是由提示预后差的一项重要指标。而它对抗菌药物耐药是导致治疗失败的主要
27、原因。由于改种细菌的细胞膜渗透性很低，对氟喹诺酮类药物的敏感性明显低于其它肠杆菌科细菌。从临床抗感染治疗的疗效来看，氟喹诺酮类药物对铜绿假单胞菌的细菌清除率也低于其它革兰氏阴性菌。由于地域、人种的不同；生活习惯、气候的差别；经济条件以及抗生素经验治疗的差异，各地报道的耐药率有所差别，但总的趋势是随着氟喹诺酮类药物的广泛应用，其耐药率不断增高。Bonfiglio 等在意大利进行的一项调查显示：1005 株铜绿假单胞菌临床分离株对环丙沙星的耐药率为 31.9。Segatore 等研究了 334 株临床分离株，其对环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星的敏感率分别为：17.1 、28.4 、48.2%。SE
28、NTRY耐药监测计划的结果为：2000 年泌尿系感染的铜绿假单胞菌临床分离株对环丙沙星、左氧氟沙星、加替沙星等的耐药率依次为拉美 54.5、欧洲 40.843.7、北美洲 28.3%29.2%；而皮肤、软组织感染分离株的感染分离株的敏感率在64.7%69.7%。TRUST 耐药监测网 2000 年的结果显示，铜绿假单胞菌对环丙沙星、左氧氟沙星、加替沙星的敏感率分别为 73.5、 73.0%、71.0 。Sheng 等研究了台湾地区的耐药情况，其耐药率约为 15，并且在临床开始使用氟喹诺酮类药物之前，已经在体外分离培养到其耐药株。据 Bhavnani 等的调查，铜绿假单胞菌对环丙沙星的敏感率从
29、1993 年的 84降至 1999 年的 71。4.1 HAI 和 CAI 分离菌株数比较菌种 HAI(%) CAI(%) HAI:CAI铜绿假单胞菌 42 108 1:2.57大肠埃希菌 26 209 1:8.04肺炎克雷伯杆菌 27 193 1:7.15阴沟肠杆菌 19 49 1:2.58鲍曼不动杆菌 25 87 1:3.48噬麦芽窄食假单胞菌 14 21 1:1.50 4.2 6 种氟喹诺酮类药物对临床分离铜绿假单胞菌的 MIC50、MIC 90 值（mg/L）MIC50 MIC90环丙沙星 0.25 8氧氟沙星 2 32左氧氟沙星 2 32司巴沙星 1 16莫西沙星 2 16加替沙星
30、1 84.2 临床分离的铜绿假单胞菌对 6 种氟喹诺酮类药物 R(%)、I(%)、与 S(%)比较R% I% S% 环丙沙星 15.3 12.0 72.7氧氟沙星 36.7 11.3 52.0左氧氟沙星 26.7 14.0 59.3司巴沙星 30.0 13.3 56.7莫西沙星 24.0 12.7 63.3加替沙星 15.3 8.7 76.0材料和方法菌株来源试验菌株：收集陕西省人民医院从 2006 年 10 月至 2007 年 3 月间细菌室分离到的铜绿假单胞菌。收集的细菌用纸片法在-30冰箱中保存备用。质控菌株：铜绿假单胞菌 ATCC27853 均来自陕西省人民医院检验科。主要试剂Mueller-Hinton 琼脂粉 英国 Oxoid 公司M-H 培养基 中国药品生物制品检定所M-H 肉汤 中国药品生物制品检定所SDS Sig
