李先強(qiáng)

(塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜禽科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300)

大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(macrolides,MALs)是一類均具有14～16元大環(huán)內(nèi)脂基本結(jié)構(gòu)的抗生素，主要與敏感菌的核蛋白體50S亞單位的L27及L22蛋白質(zhì)結(jié)合，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)肽作用和/或mRNA位移的阻斷作用，而抑制肽鏈的合成與延長(zhǎng)，影響病原菌蛋白質(zhì)的合成[1]。MALs主要用作需氧革蘭陽(yáng)性菌和革蘭陰性菌以及厭氧球菌等感染的首先藥，以及對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素過(guò)敏或耐藥情況下的替代用藥。近年來(lái)，伴隨著MALs在臨床上的廣泛與不合理應(yīng)用，陸續(xù)有許多耐MALs細(xì)菌的出現(xiàn)，如彎曲桿菌屬(Campylobacter)[2]。為此，1995年芬蘭和歐盟相繼禁止了泰樂菌素(tylosin)和螺旋霉素(spiramycin)用于動(dòng)物促生長(zhǎng)用飼料添加劑，以防止耐MALs的彎曲桿菌屬傳播給人[3]。然而，現(xiàn)階段集約化與規(guī)模化養(yǎng)殖正處于快速發(fā)展階段，一些如呼吸道、消化道、乳腺炎等病原菌感染引發(fā)的畜禽死淘汰率不容樂觀，因此研制新型廣譜高效的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素迫在眉睫。

加米霉素(gamithromycin)是法國(guó)梅里亞(Merial)動(dòng)物保健公司研發(fā)的一種新型的半合成MALs獸用抗生素，通過(guò)抑制敏感菌RNA依賴性蛋白合成而起到殺菌作用。該藥分別于2007年、2010年和2011年被歐洲藥品局(EMA)、加拿大保健產(chǎn)品與食品管理局(HPFB)和美國(guó)食品與藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)用于防治因巴氏桿菌、支原體、睡眠嗜組織菌、溶血性曼氏桿菌等引起的牛呼吸道疾病(BRD)。加米霉素作為新一代大環(huán)類脂類抗菌藥，具有給藥吸收快、肺部藥物濃度高、抗菌活性強(qiáng)、毒性低以及動(dòng)物可食性組織殘留少等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。本文從加米霉素的理化性質(zhì)、抗菌機(jī)理、抗菌活性、藥動(dòng)學(xué)、毒性與殘留、臨床應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，為其能在我國(guó)獸醫(yī)臨床上的合理應(yīng)用、制劑研制與新藥開發(fā)等方面提供參考。

1 理化性質(zhì)

加米霉素的結(jié)構(gòu)式如圖1所示，化學(xué)名稱為13-[(2,6-二脫氧-3-C-甲基-3-O-甲基-a-L-吡喃核糖基)氧]-2-乙基-3,4,10-三脫氧3,5,8,10,12,14-六甲基-7-丙基-11[[3,4,6-三脫氧-3-(二甲氨基)-b-D-吡喃木糖基]氧]-,(2R,3S,4R,5S,8R,10R,11R,12S,13S,14R)-1-氧雜-7-氮雜環(huán)-15-單環(huán)，分子式為C40H76N2O12， 分子量為777.04。本品為白色至米黃色粉末，不易溶于水，具有吸濕性，在高溫條件下穩(wěn)定，對(duì)光不敏感，重結(jié)晶后只有1 種構(gòu)型。加米霉素在7 a位上由單一丙基取代，該特殊結(jié)構(gòu)有利于其在生理pH條件下被快速吸收，且能在肺組織中維持較長(zhǎng)作用時(shí)間。

2 合成工藝

目前加米霉素的合成工藝主要有以下三種：①9-脫氧-8a-氮雜-8a-紅霉素A為原料，在乙酸為反應(yīng)溶劑，四(三苯基膦)鈀為催化劑，油浴80℃的條件下與乙酸烯丙酯反應(yīng)7 h后，常壓加氫3 h后以10%的鈀碳為催化劑，經(jīng)層析技術(shù)得終產(chǎn)物加米霉素，收率為12%[4]。②9-脫氧-8a-氮雜-8a-紅霉素A為原料與乙醛反應(yīng)，在乙醇/水為反應(yīng)溶劑的條件下常壓氫化48 h，得終產(chǎn)物加米霉素，收率為62.3%。③以紅霉素9,12-亞胺醚為原料，在Pt/C 5%為催化劑，溫度為15～25℃和壓力為50 bar的條件下與乙酸反應(yīng)，再分別加入丙醛和乙酸，控制溫度在40～45℃和壓力為20 bar的條件下反應(yīng)數(shù)小時(shí)后，得終產(chǎn)物加米霉素，收率為79.0%[4]。

圖1 加米霉素結(jié)構(gòu)式

3 抗菌機(jī)理

加米霉素作為新一代半合成氮雜內(nèi)酯類抗菌藥，與MALs具有相似的抗菌機(jī)理，主要通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)肽作用和/或mRNA位移的阻斷作用，抑制肽鏈的合成與延長(zhǎng)而影響病原菌蛋白質(zhì)的合成。加米霉素的結(jié)構(gòu)與其他MALs不同，由15元半合成物組成得內(nèi)酯環(huán)，且在7a位置上有著獨(dú)特的烷基化氮原子，使得加米霉素不僅具有抑菌作用，還具有較強(qiáng)的殺菌作用[5]。目前還未見有病原菌對(duì)加米霉素的耐藥現(xiàn)象報(bào)道。

4 藥效學(xué)

加米霉素分別于2007、2010和2011年被歐洲藥品局(EMA)、加拿大保健產(chǎn)品與食品管理局(HPFB)和美國(guó)食品與藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)用于防治因巴氏桿菌、支原體、溶血性曼氏桿菌等引起的牛呼吸道疾病(BRD)。加米霉素皮下注射劑量按6 mg/kg可有效治療BRD，給藥組未出現(xiàn)BRD癥狀(86%)顯著高于生理鹽水對(duì)照組(61%)，BRD發(fā)病率可降低64%[6]。另外，加米霉素推薦劑量在防治羊腐蹄病上也有很好的效果，且優(yōu)于土霉素[7-8]。2016年2月，加米霉素經(jīng)歐盟批準(zhǔn)用于治療多殺性巴氏桿菌、胸膜肺炎放線桿菌和副豬嗜血桿菌引起的豬呼吸道疾病[9]，推薦劑量仍為6 mg/kg，其抗菌活性見表1。

表1 加米霉素的抗菌活性

5 藥動(dòng)學(xué)

雖然加米霉素只被批準(zhǔn)用于牛、豬呼吸道感染性疾病，但其在其他種屬動(dòng)物體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)研究也有大量報(bào)道。從現(xiàn)有的藥動(dòng)學(xué)研究中可以看出，加米霉素具有皮下給藥后吸收迅速、體內(nèi)分布廣泛、半衰期長(zhǎng)、肺部藥物濃度高優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)物種類及給藥方式的不同，藥動(dòng)學(xué)過(guò)程略有差異，這可能與肝微粒體酶系的差異有關(guān)，相關(guān)藥動(dòng)學(xué)參數(shù)如表2所示。加米霉素對(duì)敏感菌的MIC值一般在0.5 μg/mL～2 μg/mL，而其推薦劑量(6 mg/kg)在大多種屬動(dòng)物體內(nèi)的藥物濃度均高于2 μg/mL，且平均滯留時(shí)間(MRT)可達(dá)數(shù)天。從防耐藥給藥方案角度看，加米霉素用于牛、豬呼吸道感染性疾病的治療劑量不應(yīng)高于6 mg/kg。

表2 加米霉素在不同動(dòng)物體內(nèi)的主要藥動(dòng)學(xué)參數(shù)

注：AUC.藥時(shí)曲線下面積；MRT.平均滯留時(shí)間；Cmax.峰濃度；Tmax.達(dá)峰時(shí)間；T1/2ke.消除半衰期；Plasma.血漿；PELF.肺上皮細(xì)胞襯液；BAL.支氣管肺泡灌洗液。表中數(shù)據(jù)為平均值，均來(lái)源于文獻(xiàn)中的原始值，未作任何處理。

Note:AUC.The area under the curve of the drug; MRT.Average stay time; Cmax.peak concentration; Tmax.peak time; T1/2ke:Elimination of half-lives; Plasma.Plasma; PELF.Pulmonary epithelial cell liner; BAL.Bronchial alveolar lavage solution.The data in the table is an average,all derived from the original values in the literature,without any processing.

6 毒理學(xué)

FDA報(bào)道了加米霉素在CD-1品系大鼠的毒理學(xué)，以0、50、100、500 mg/kg 劑量持續(xù)飼喂13周后，進(jìn)行組織病理學(xué)檢查和血液學(xué)檢查，結(jié)果顯示所有實(shí)驗(yàn)大鼠的臨床癥狀、日增重、攝食量等均未出現(xiàn)異常，且血液學(xué)參數(shù)與對(duì)照組無(wú)顯著性差異。FDA又在SD品系大鼠上以0、30、60、100 mg/kg 持續(xù)飼喂13周后，得出加米霉素在雄性大鼠上的未觀察到作用劑量(NOEL)為26.7 mg/kg，磁性大鼠上的NOEL為35.6 mg/kg。EMA報(bào)道了加米霉素高劑量(300 mg/kg)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心臟、腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)等主要組織器官無(wú)明顯毒副作用。Zactran進(jìn)行了加米霉素的致癌性研究，雄性小鼠和雌性小鼠分別以30、110、325 mg/kg 和40、150、440 mg/kg 劑量飼喂18個(gè)月，大鼠以0、10、30、100 mg/kg 飼喂24月，結(jié)果顯示小鼠和大鼠的發(fā)病率和微觀損傷發(fā)生率均維持在正常水平或無(wú)劑量反應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行得出加米霉素?zé)o致癌性。EMA報(bào)道了加米霉素在200 kg牛的安全性，以正常劑量的1、3、5倍(0、6、18、30 mg/kg )皮下注射給藥后，未觀察到明顯的毒理學(xué)癥狀和不良反應(yīng)，結(jié)果表明加米霉素低于5倍推薦劑量皮下給藥安全可行。

7 殘留與休藥期

獸藥在動(dòng)物源性食品以及畜禽可食性組織中的殘留問(wèn)題已引起社會(huì)廣泛關(guān)注，尤其是食品安全方面。EMA報(bào)道了加米霉素按推薦劑量給予牛皮下注射給藥后，分別在第10、21、35、49、70 d處死，以加米霉素原型為殘留標(biāo)示物，檢測(cè)到肝臟組織、腎臟組織、脂肪組織和注射位點(diǎn)第10天加米霉素濃度依次為2.79、2.47、0.03、25.563 mg/kg。肝臟組織第35天為0.175 mg/kg，腎臟組織第49天為0.017 mg/kg，注射位點(diǎn)第49天仍可達(dá)0.372 mg/kg[9,13]。另外，EMA報(bào)道了加米霉素按推薦劑量給予豬肌肉注射給藥后，分別在第1、2、3、5、7、10、15天處死，以6-3H標(biāo)記加米霉素為殘留標(biāo)示物，檢測(cè)到給藥后第7、10、15天腎臟加米霉素濃度為0.33 mg/kg、0.57 mg/kg和0.04 mg/kg，肝臟為0.27 mg/kg、0.05 mg/kg和小于0.01 mg/kg，肌肉為0.06 mg/kg、0.03 mg/kg和0.02 mg/kg，注射部位為0.98 mg/kg、0.52 mg/kg和0.23 mg/kg[9,13]。根據(jù)EMA、FDA以及CVMP(歐盟獸藥委員會(huì))公布的加米霉素最大殘留限量(MRL)以及休藥期(表3)。

表3 加米霉素在牛和豬的組織最大殘留限量和休藥期

8 結(jié)語(yǔ)

加米霉素作為新一代半合成氮雜內(nèi)酯類抗菌藥，具有給藥吸收快、組織濃度高、消除半衰期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且比同類大環(huán)類脂類抗菌藥有著明顯優(yōu)勢(shì)，理應(yīng)在獸醫(yī)臨床上應(yīng)對(duì)牛和豬巴氏桿菌、胸膜肺炎桿菌等細(xì)菌感染性疾病的預(yù)防及治療有著廣闊的應(yīng)用前景。然而加米霉素的水溶性較差且未有滲透性相關(guān)研究，從制劑學(xué)角度看，這將在一定程度上限制其擴(kuò)大應(yīng)用，同類藥物如阿奇霉素、替米考星等已有很多制劑研制報(bào)道，如脂質(zhì)體、納米粒、注射劑、混懸劑[18-19]等。為此，今后應(yīng)加大加米霉素相關(guān)制劑學(xué)研究，已擴(kuò)大其臨床給藥途徑以及臨床療效。另外，近年來(lái)雖有加米霉素在不同種屬動(dòng)物的藥動(dòng)學(xué)研究以及藥效學(xué)研究，但未見其對(duì)敏感菌如巴氏桿菌、胸膜肺炎桿菌、溶血性曼氏桿菌等的藥動(dòng)學(xué)-藥效學(xué)(PK-PD)以及群體PK-PD同步模型研究，未有其科學(xué)合理的臨床給藥方案制定研究，從藥物耐藥性角度看，這將很容易滋生加米霉素的耐藥菌[20-21]。另外，與單方制劑相比，復(fù)方制劑有著如改善藥品的依從性、提高藥物療效、降低不良反應(yīng)與毒性作用、減少耐藥性產(chǎn)生和降低用藥費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)[22-24]，未來(lái)可考慮開展加米霉素聯(lián)合用藥以及復(fù)方制劑的相關(guān)研究。