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药物化学
1.10.1.4 第四节 抗结核病药
第四节 抗结核病药

结核病是由结核杆菌引起的一种常见的慢性传染性疾病,可累及全身各个器官和组织,其中以肺结核最常见。结核杆菌在革兰阳性菌中属特殊的抗酸性菌,因其细胞上存在高度亲水性类脂,所以对醇、酸、碱和某些消毒剂具有高度的稳定性。由于结核杆菌较一般的细菌生长周期长,所以用药周期长,因而抗结核药物易产生耐药性。

目前常用的抗结核药物按其来源可分为抗生素类和合成抗结核病药。抗生素类抗结核病药主要有硫酸链霉素(Streptomycin Sulfate)、利福霉素(Rifmycin)、卡那霉素(Kanamycin)等。合成抗结核药主要有异烟肼(Isomiazid)、对氨基水杨酸(p-Aminosalicylic Acid)、乙胺丁醇(Ethambutol Hydrochloride)等。

利福平(Rifampin)

化学名为3-[[(4-甲基-1-哌嗪基)亚氨基]甲基]-利福霉素;3-[[(4-methyl-piperazinyl)imino]methyl]rifamycin,别名甲哌利福霉素。

利福平为鲜红色或暗红色的结晶性粉末;无臭,无味。在三氯甲烷中易溶,在甲醇中溶解,在水中几乎不溶。

利福霉素是由链丝菌发酵产生的化学结构为27个碳原子的大环内酰胺,环内含一个萘核构成平面芳香核部分与立体脂肪链相连形成桥环。天然的利福霉素有A、B、C、D、E等类型,均为碱性,性质不稳定,仅利福霉素B分离得到纯品。但利福霉素B的抗菌活性很弱,经过对9位取代基的改造得到利福霉素SV(Rifamycins SV)及利福米特(Rifamide),这两个衍生物虽然对结核杆菌的作用有所增强,但口服吸收较差。为寻找口服吸收好、抗菌谱广、长效和高效的抗结核药物,用利福霉素SV与1-甲基-4-氨基哌嗪形成腙,得到利福平(Rifampicin),其抗结核活性比利福霉素高32倍,但其耐药性出现较快。以利福平为基础,将利福平哌嗪环上的甲基用异丁基及环戊基取代分别得利福定(Rifandin)及利福喷丁(Rifapentine)。其抗菌谱与利福平相似,但抗结核菌作用比利福平强,口服吸收较好。

利福霉素类抗生素能与分枝杆菌敏感的DNA依赖性RNA聚合酶(DDRP)形成稳定的复合物,抑制该酶的活性。DDRP是一个含有两个锌原子的酶。该类药物C-5和C-6上氧原子能与锌原子螯合,C-17和C-19上的氧能与DDRP形成较强的氢键,这样增加了对DDRP的键合作用。对DDRP的抑制可导致在RNA起始链的阻断,抑制初始RNA的合成,但不抑制RNA链的延伸。

利福平分子结构中含有1,4-萘二酚,遇光易变质,水溶液易氧化损失效价。在碱性条件下易被氧化成醌型化合物。强酸性条件下易分解,即其醛缩氨基哌嗪易在C=N处分解,成为缩合前的醛和氨基哌嗪两个化合物。在弱酸性下较稳定,故本品酸度应控制在pH4.0~6.5范围内。

利福平体内主要代谢是C-21的酯键水解,生成去乙酰基利福平,它虽然仍有抗菌活性,但仅为利福平的1/8~1/10。可在尿中发现去乙酰化合物与葡萄糖醛酸的结合物。利福平的另一个代谢物为其水解物3-醛基利福霉素SV。其抗菌活性较利福平低。利福平是酶的诱导剂,会增加代谢活性。其代谢物具色素基团,因而尿液、粪便、唾液、泪液、痰液及汗液常呈橘红色(图12-8)。

图12-8 利福平的代谢产物

临床上主要用于肺结核及其他结核病,也可用于麻风病或厌氧菌感染。与异烟肼、乙胺丁醇合用有协同作用,可延缓耐药性的产生。

异烟肼(Isoniazid)

化学名为4-吡啶甲酰肼(4-pyridine carboxylic acid hydrazide),别名雷米封(Rimifon)。

异烟肼为无色结晶或白色结晶性粉末,无臭,味微甜后苦。易溶于水,微溶于乙醇,几乎不溶于乙醚。mp.170~173℃。

异烟肼的酰肼结构不稳定,在酸或碱存在下均可水解成酰胺和肼,光、金属离子、湿度、pH等都影响水解速率。游离肼的存在使毒性增加,不可再供药用。注射用的异烟肼应制成粉针,在100℃灭菌30分钟,使用前再配成水溶液,并用盐酸调pH5~6。

异烟肼含有肼的结构,具有很强的还原性,可与多种弱的氧化剂如溴、碘、硝酸银和溴酸钾等在酸性条件下反应,生成异烟酸,并放出氮气。如与氨制硝酸银试液作用,即被氧化生成异烟酸铵,并有银镜生成。此反应可作为异烟肼的鉴别反应。

异烟肼与铜离子、铁离子、锌离子等多种金属离子发生配位反应,形成有色配合物,使本品溶液变色。如与铜离子在酸性条件下生成单分子配合物呈红色;在pH7.5时,生成双分子配合物。因此微量金属离子的存在,可使异烟肼水溶液变色,故配制本品注射剂时,应避免与金属器具接触。

异烟肼口服后迅速被吸收,食物和各种耐酸药物可能会干扰其吸收,因此异烟肼应空腹服用。主要代谢物为N-乙酰异烟肼,约占服用量的50%~90%,由尿排出,N-乙酰异烟肼的活性仅为异烟肼的1%。其代谢速率决定于N-乙酰化酶的数量及活性,具有高浓度此酶的个体迅速乙酰化,而具有低浓度此酶的个体的乙酰化速率则较慢。N-乙酰化酶主要存在于肝脏和小肠中。异烟肼的另一种代谢物为异烟酸和肼,异烟酸与甘氨酸结合被排出,在尿中可以检出20%~40%的异烟酸和甘氨酸结合体。异烟酸也可能为N-乙酰异烟肼水解的产物,但在这种情况下,水解的第二种产物应为乙酰肼,乙酰肼被N-乙酰转移酶酰化成二乙酰肼。乙酰肼是微粒体P450的底物,可导致一种能引起肝坏死的具有乙酰化作用的肝蛋白的形成(图12-9)。

图12-9 异烟肼的代谢

异烟肼的构效关系研究表明酰肼基与吡啶环的氮原子必须处于对位,活性最强,处于间位或邻位活性减弱或消失。酰肼基上的氢原子可以被烷基或芳基取代,但仅N-2取代的衍生物有抗菌活性,而N-1取代的衍生物无抗菌活性。目前在所有异烟肼衍生物中,异烟肼的活性最强。

本品可用于治疗各种结核病。由于单独使用易产生耐药性,常与链霉素、对-氨基水杨酸钠合用,既可有协同作用,又减少结核病菌的抗药性。

盐酸乙胺丁醇(Ethambutol Hydrochloride)

化学名为[2R,2(S-(R*,R*))-R]-(+)2,2'-(1,2-乙二基二亚氨基)-双-1-丁醇二盐酸盐;[2R,2(S-(R*,R*))-R]-(+)2,2'-(1,2-ethanediyl-diimino)bis-1-butanol hydrochloride。

本品为白色结晶性粉末,无臭或几乎无臭,略有引湿性。在水中极易溶解,在乙醇中略溶,在三氯甲烷中极微溶解,在乙醚中几乎不溶。mp.199~204℃,溶解时同时分解。

本品分子中含两个手性碳,有三个旋光异构体,药用品为右旋体,右旋体的活性是内消旋体的12倍,左旋体的200~500倍。

本品的水溶液加入氢氧化钠溶液与硫酸铜试液反应,生成深蓝色络合物,此反应可用以鉴别。

本品的作用机制可能与金属离子形成络合物有关,干扰菌体中含金属的酶系统,从而抑制细菌RNA合成。

本品主要适用于治疗对异烟肼、链霉素有耐药性的结核杆菌引起的各型肺结核及肺外结核,常与其他抗结核病药联合应用。

(天津医科大学  王润玲)