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1、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,Azithromycin阿奇霉素,大环内酯类药物概述,Macrolide Antibiotics,14-membered-ring,12-membered-ring,15-membered-ring,16-membered-ring,17-membered-ring,Methymycin酒霉素Neomethymicin新酒霉素YC-17Litorin,Lankacidin兰卡杀菌素complex,naturalcompounds,Semi-syntheticderiva
2、tives,naturalcompounds,Semi-syntheticderivatives,Erythromycin A to F红霉素Oleandomycin竹桃霉素Sporeamicin,Josamycin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
3、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,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,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,The American Journal of Medicine Volume 91(supp
4、l 3A),希舒美在血液中各细胞中的浓度,(N=6)Values are means standard deviations,阿奇霉素每天500 mg/天，连续 3 天 志愿者,Day 3,Day 5,Day 6,Day 7,Day 14,浓度(mg/L),3,6,8,12,24,48,96,120,288 h after last dose,72,多形核白细胞,单核细胞,红血球,血清,A.Wildfeuer et al.Antimicrob Agents Chemother.1996;40:75-79,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
5、细胞阿奇霉素摄取率远高于其他大环内酯抗生素,Hand WL,et al.Int J Antimicrob Agents 2001,18:419Hand WL,et al.Antimicrob Agents Chemother 1993,37:2557,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,Fould
6、s G:J Antimicrob Chemother 1990;25(Suppl A):73-82Lynch JP.CID2002;34(suppl 1);S27-46,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,Foulds G et al.J Antimicrob Chemother.1993；31（suppl）：39-50.,大环内酯类药物治疗DPB研究,采用大环内酯药物治疗前:63%采用大环内酯药
7、物治疗后:91%,DPB的5年生存率：,Kudoh et al(1984)报道，EM低剂量长期疗法对弥漫性泛细支气管炎(diffuse panbronchiolitis,DPB)有显著效果,DPB：弥漫性全细支气管炎(diffuse panbronchiolitis),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
8、(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,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,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,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,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
9、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,Steinke JW,et al.Cysteinyl leukotriece expression in chronic hyperplastic sinusitis-nasal polyposis:importance to eosinophils and asthma.
10、J Allergy Clin Immunol 2003;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,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）,Bishai WR et al.Expert Rev Anti Infect Ther,2006;4(3):
11、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,Tamaoki J et al.Am J Med.2004;117(9A)5s-11s.,调节,调节,调节,调节,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
12、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。,Maimon N,et al.Bone Marrow Transplantation(2009)44,6973,大环内酯类药物免疫调节机制,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-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,Labro et al,JAC 1989;Umeki S,C
13、hest 1993;Gorrini et al,ARRD 2001;Li et al,Chest 2002Yamaryo et al,AAC 2003;Lin H et al,Resp Med 2000,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-1 mRNA(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,大环内酯类抗生素对单核细胞吞噬作用的影响,Gao XG,et al.Pulmonary Ph
14、armacology&Therapeutics 23(2010)97106,SM-Sulfur mustard,大环内酯类抗生素抑制单核细胞炎性因子释放,Gao XG,et al.Pulmonary Pharmacology&Therapeutics 23(2010)97106,大环内酯类抗生素降低单核细胞内NO活性,Gao XG,et al.Pulmonary Pharmacology&Therapeutics 23(2010)97106,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
15、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。,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,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,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
16、降低NO的生成抑制T淋巴细胞释放TNF-和IL-2,Ichiyama et al,Jpn J Anti 2001;Morikawa et al,Int J AA 2002,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-2 mRNA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,Miyazaki et al,Pros L E F A 2003Tatsunami et al,Anticancer Res 2001,对纤毛和粘膜纤毛清除率的影响,通过前列腺素和c
17、-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,Takeyama et al,JPP 1993;Tamaoki et al,Kokyu TJ 1991;Nishi et al,NKSGZ 1993;Cervin et al,Otol HNS 2002Feldman et al,Inflamm 1997,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
18、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,Kaneko et al,Am J Physiol Lung Cell MP 2003;Takeyama et al,Jpn J Antib 2001;Tamaoki et al,KZ 1996;Rhee et al,Ann Otol RL 2000,对粘液的影响,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
19、蛋白激酶),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,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-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。,生物被膜,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
20、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,Stoodley PAnnu Rev Microbiol 2002,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（biofilm disease)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
21、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10 g/mL阿奇霉素，则粘稠度不增加,Kobayashi H,Am J Med 1995,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(2.5 mg/ml)或不含有EM的培养皿中继续培养18小时,大环内酯
22、药物抗藻酸盐作用,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（-）,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1,Wozniak DJ et al.Chest.2004;125:62s-69s.,希舒美MIC值,5,3,1,铜绿假单胞菌,0,0.125,0.25,0.5,0,0.125,0.25,0.5,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,(Wozniak et al.Chest 2004),大环内酯药物抑制小鼠肺中由绿
23、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（5mgKg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,Takada H,et al.J.J.A.Inter.D,1993,66:1454,肺炎链球菌生物膜,CAM 10ug/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,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.
24、Gillis RJ et al.J Clin Microbiol.2004;42:5842-5845.,对照组,25,20,15,10,5,0,24,48,72,0,24,48,72,希舒美组,时间(h),BF菌量总数(m2/m3),0,24,48,72,25,20,15,10,5,(h),希舒美组,(h),0,24,48,72,对照组,2.0,1.4,0.4,0.2,0.6,0.8,1.0,1.2,1.6,希舒美组,对照组,时间,时间,1.Gillis RJ et al.J Clin Microbiol.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1,B
25、F平均厚度(m),BF表面光滑度,希舒美可有效抑制细菌生物被膜形成,Condoh K,et al.J Jpn Soc ORL,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.P0.01,0.001,大环内酯药物可有效抑制生物被膜的形成,红霉素,希舒美较红霉素影响生物被膜形成的能力更强1,15,10,5,0,20,对照组,希舒美,0.5ug/mL,2.0ug/mL,8.0ug/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
26、蛋白复合物的结构,1.Kobayashi H et al.Am J Med.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,(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”,Stoodley PAnnu Rev Microbiol 2002,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
27、 系统由(Hormone-sensitive lipase,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,Tateda et al,AAC 2001;Lesprit et al,ARRD 2002;,群体感应,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,稳定因子(RpoS),生物膜分化免疫调节活性,自身诱导合酶:LasI
28、,3-oxo-C12-HSL,自身诱导合酶:RhlI,C4-HSL,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-L-同型丝氨酸内酯),喹诺酮信号系统,0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,Miller units,(x1000),阿奇霉素减少 Las I 和 rhl I的表达,lasI,rhlI,高丝氨酸内酯(M),阿奇霉素对铜绿假单胞菌自身诱导产物的影响,C12,C4,0,20,40,60,80,100,%of expression,外源性自动感应补充rhlAB
29、 表达和弹性酶产生量,弹性酶产生量,小 结,大环内酯类药物的概述大环内酯类药物的抗炎和免疫调节作用免疫调节炎症细胞及细胞因子间接抑制炎症细胞趋化因子的合成抑制粘附分子的表达抑制粘液过度分泌，促进纤毛摆动大环内酯类药物对细菌生物被膜的作用抑制细菌生物膜的形成对生物膜群体感应的干扰降低定植菌的毒力,临床应用,1.囊性肺纤维化 McArdle JR,et al Clin Chest Med28(2007)347-360 2.慢性副鼻窦炎 Haryey RJ et,al Immunol Allergy clin N Am29(2009)689-703 3.支气管哮喘 Johnston,et al N Engl J Med 2006;354:1589-16004.COPD Seemungal TAR,et al Am J Respir Crit Care Med Vol 178.pp1139-1147,20085.支气管扩张 Tsang KWT,et al Eur Respir J 1999;13:361-3646.重症肺炎-脓毒症 Restrepo MI et al Eur Respir J 2009;33:153-159.,
