12. KHÁNG SINH HỌ CYCLIN

KHÁNG SINH HỌ CYCLINMục tiêu - Nhận diện được cấu trúc căn bản, sự liên quan giữa cấu trúc và tác động kháng khuẩn của các kháng sinh họ tetracyclin.. - Trình bày được những kiến thức că

12 KHÁNG SINH HỌ CYCLIN

Mục tiêu

- Nhận diện được cấu trúc căn bản, sự liên quan giữa cấu trúc và tác động kháng khuẩn của các kháng sinh họ tetracyclin.

- Trình bày được những kiến thức căn bản về điều chế, kiểm nghiệm các kháng sinh thông

dụng thuộc họ tetracyclin

- Vận dụng được những kiến thức về phổ tác dụng, tác dụng phụ và độc tính của các kháng

sinh thuộc họ tetracyclin trong thực hành sử dụng thuốc.

12.1 ĐẠI CƯƠNG

Kháng sinh họ cyclin bao gồm những dẫn chất của octahydronaphtacen, có hoạt phổ rộng Kháng sinh đầu tiên của nhóm này được phát hiện vào năm 1947 là clotetracyclin, được

phân lập từ nấm Streptomyces aureofaciens có trong đất của vùng Missouri, kế đến là

oxytetracyclin phát hiện vào năm 1949

Nhóm này được chia thành 2 thế hệ:

- Thế hệ I gồm các chất có tác động ngắn đến trung bình như clotetracyclin, tetracyclin, oxytetracyclin, demeclocyclin, rolitetracyclin

- Thế hệ II gồm các chất tác động kéo dài, hấp thu gần như hoàn toàn qua ruột như doxycyclin, minocyclin

12.1.1 Cấu trúc chung

OH

O OH O OH

H

OH

N H

H3C

CH3

R5 O

1 2

3 4 5 6 7 8 9

10 11 12

4a 5a 12a

R4

R1 R2R3

Bảng 12.1 Cấu trúc của một số dẫn chất tiêu biểu, dùng trong trị liệu

 Thiên nhiên

 Bán tổng hợp

Một số kháng sinh có cấu trúc cyclin, nhưng tác dụng chủ yếu kháng tế bào, được dùng

làm thuốc điều trị ung thư như daunorubicin và doxorubicin (xem phần kháng sinh kháng

ung thư).

12.1.2 Danh pháp

Danh pháp của clotetracyclin theo IUPAC: (4S,4aS,5aS,6S,12aS)-7-cloro-4-dimethyl- amino-3,6,10,12,12a-pentahydroxy-6-methyl-1,11-dioxo-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-octahydro-naphtacen-2-carboxamid

12.1.3 Điều chế

Phân lập từ vi sinh

Từ các loài Streptomyces khác nhau

Bán tổng hợp

Các chất bán tổng hợp thường đi từ các chất thiên nhiên (clotetracyclin hoặc tetracyclin),

trong đó:

- Vị trí 2: ï thay thế trên nhóm carboxamid (rolitetracyclin)

Tổng hợp toàn phần

Một số cyclin có thể tổng hợp toàn phần bởi các các tác giả như WOODWARD, CONNOVER,

MUXFELDT, BARTON, HASSAL, KAMETANI nhưng khó áp dụng trong sản xuất vì quá trình tổng hợp khá phức tạp và hiệu suất không cao

TBSO

O OCH3 O

N O

OBn

N

+

TBSO TBSO

O O

N O

OBn N

1 LiOTf

2 TFA TBSO

TBSO

O

N O

OBn

N

OH

O

N O

OBn N

OTBS

O BnO

O

+

OPh O OBn

O N O

OBn N

OTBS

O BnO

OH O OBn

1 HF

2 H2/Pd

O

OH N

OH OH O

NH2

doxycyclin

Sơ đồ 12.1 Qui trình tổng hợp toàn phần doxycyclin

12.1.4 Tính chất lý hóa

- Các tetracyclin có màu vàng nhạt đến vàng sậm, vị đắng

- Dạng base ít tan trong nước, tan trong alcol và các dung môi hữu cơ Dạng muối có tính tan ngược lại

- Năng suất quay cực: tả triền và giá trị tương đối cao

phenol và enol có tính acid nhẹ

- Các cyclin cho phản ứng alcaloid với acid picric, iodomercuric, iodoiodid

- Tan được trong dung dịch kiềm và phản ứng tạo tạo màu với Fe3+

- Kết hợp với các ion hóa trị 2 và 3, thường nhất là Fe3+, Cu2+, Fe2+, Co2+, Zn2+, tạo các phức chelat không tan, kém hấp thu qua ruột

- Kém bền với nóng ẩm và ánh sáng chiếu trực tiếp, dẫn đến sự phân hủy thuốc, tạo thành một số dẫn chất như anhydrotetracyclin 4-epitetracyclin, anhydro 4-epitetracyclin có độc tính cao trên thận

12.1.5 Kiểm nghiệm

Định tính

- Phản ứng màu: để phân biệt nhanh có thể dựa vào phản ứng tạo màu với acid sulfuric đậm đặc sau đó pha loãng với nước, hoặc phản ứng với dung dịch kẽm 50 %

Bảng 12.2 Phản ứng màu của các tetracyclin

Clotetracyclin

Demeclotetracyclin

Doxycyclin

Oxytetracyclin

Tetracyclin

Xanh dương → xanh lá → nâu Tím → vàng

Vàng Đỏ → vàng Tím đỏ → vàng

Đỏ thẫm

-Tím Vàng

giấy lọc và sấy ở 60 oC, soi dưới đèn UV 365 nm: các vết chấm phát huỳnh quang vàng hoặc xanh lơ

- Sắc ký lớp mỏng, sắc ký lỏng hiệu năng cao

Định lượng

Phương pháp vi sinh

- Phương pháp khuếch tán trên thạch

Phương pháp hóa lý

- Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

12.1.6 Dược động học

- Dạng muối (hydroclorid) được hấp thu nhanh qua hệ tiêu hóa, tốt nhất là môi trường acid dạ dày, kém hơn ở ruột non

- Hấp thu tốt nhất là minocyclin (100%), doxycyclin (95%); hấp thu trung bình là tetracyclin, oxytetracyclin (60-80%); hấp thu thấp nhất là clotetracyclin (30%)

- Thức ăn ảnh hưởng rất nhiều đến sự hấp thu của các cyclin trừ minocyclin và doxycyclin Các yếu tố làm giảm sự hấp thu của thuốc ở ruột như pH kiềm, các ion kim loại hóa trị II và III Gốc phosphat làm tăng sự hấp thu

nhau thai, sữa mẹ, các mô và dịch cơ thể nhưng kém vào dịch não tủy

- Đào thải chủ yếu qua nước tiểu (người suy thận thuốc tích lũy lâu trong cơ thể) và phân Ngoại trừ minocyclin chủ yếu thải qua mật

12.1.7 Phổ kháng khuẩn

Nhóm tetracyclin có tác động kìm khuẩn (bacteriostatic), độ nhạy cảm và sự đề kháng giữa các chất trong cùng nhóm, nói chung tương tự nhau Tuy nhiên, minocyclin là chất có hiệu lực mạnh nhất, kế đến là doxycyclin, yếu nhất là tetracyclin và oxytetracyclin

Các cyclin có hoạt phổ rộng không chỉ trên vi khuẩn gram dương và gram âm, mà còn trên

một số mầm nội bào khác: Rickettsia, Chlamydia, Mycoplasma, Plasmodium, có hoạt tính yếu trên vi nấm Candida, tác động ức chế gián tiếp sự phát triển của amib ruột.

Kháng sinh nhóm nầy tác động trên vi khuẩn gram dương ở liều thấp hơn so với vi khuẩn gram âm, nhưng thực tế ít dùng điều trị nhiễm khuẩn gram dương do các chủng này đềà kháng nhanh với thuốc

12.1.8 Cơ chế tác động

Tất cả các cyclin có tác động kìm khuẩn, ngoại trừ minocyclin có tác động diệt khuẩn Các cyclin kết dính với tiểu thể 30S của ribosom sau khi đi qua màng tế bào của vi khuẩn Sự kết dính này dẫn đến ngăn cản ARN-t kết hợp với ARN-m, cuối cùng acid amin khôâng được phóng thích tại ribosom, do vậy sự tổng hợp protein bị ức chế

12.1.9 Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng

OH

O OH O OH

H

OH

N H

H3C CH3

R O

1 2

3 4 5 6 7 8 9

10 11 12

4a 5a 12a

- Tính thân dầu càng mạnh, tác dụng kháng khuẩn và dược động học càng tăng

- Vòng A / B cis, C12a mang nhóm OH α làm tăng tác dụng kháng khuẩn

- Nhóm N(CH3)2 ở vị trí 4 hướng trục (cấu hình S của C4) có tác dụng, nhưng khi epimer hóa tác dụng giảm đến 90%

- Nhóm alkyl cồng kềnh gây bất lợi cho tác động của thuốc

- Nhóm CH3 (α) và OH (β) ở vị trí 6 trong đa số các tetracyclin là không cần thiết

- Các nhóm thế trên N của carboxamid (C2) không làm tăng độ nhạy cảm của thuốc nhưng tăng dược động hoặc tăng độ tan Ngược lại nếu thay bằng nhóm nitril hoặc carboxymethyl thì không thuận lợi về mặt tác dụng

- Các phức hợp với cation đa hóa trị không có tác dụng

12.1.10 Chỉ định

Các cyclin được lựa chọn để trị nhiễm Mycoplasma pneumonia, Rickettsia, Vibro và

Chlamydia (viêm cổ tử cung, đường tiểu, trực tràng, mào tinh hoàn, hột xoài, mắt hột)

Các cyclin còn được dùng để thay thế penicillin trong điều trị bệnh than, giang mai, lậu,

nhiễm trùng hô hấp do H influenza.

Trị nhiễm Brucella, dịch hạch (phối hợp aminosid)

Đôi khi dùng trị Protozoa như Etamoeba histolytica, Plasmodium falciparum,

Chỉ định đặc biệt đối với mụn trứng cá

12.1.11 Tác dụng phụ

Phản ứng quá mẫn như: sốt, ban đỏ (hiếm gặp)

Gây rối loạn đường tiêu hóa: buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy

Gây viêm tĩnh mạch huyết khối khi dùng dạng IV, đau nơi chích khi dùng dạng IM

Sử dụng lâu dài kháng sinh cyclin, có nguy cơ gây rối loạn tạp khuẩn ruột Trường hợp

nặng nhiễm Clostridium difficile gây chứng viêm ruột màng giả.

Trên gan: độc cho gan khi dùng liều cao (> 4g/ngày)

Trên xương và răng: tạo phức hợp cyclin-calcium-orthophosphat, gây đổi màu răng, hư men răng, trẻ chậm phát triển hệ xương

Trên thận: rối loạn chức năng thận, suy thận khi dùng cyclin kém phẩm chất

Trên da: tăng sự nhạy cảm với ánh sáng, tổn thương da nặng khi tiêáp xúc lâu dài

Trên tiền đình: chóng mặt, mất sự điều hòa, buồn nôn ói mửa (minocyclin)

12.1.12 Tương tác thuốc

Các chế phẩm của sữa, sắt, các thuốc dạ dày loại antacid làm giảm hấp thu các cyclin ngoại trừ doxycyclin, minocyclin ít bị ảnh hưởng bỡi các yếu tố trên

Phenyltoin và các barbiturat giảm tác dụng của cyclin do tăng cảm ứng men gan

12.2 MỘT SỐ CYCLIN CHÍNH

TETRACYCLIN

OH

O OH O OH

H

OH

N H

H3C CH3

NH2 O

HO CH3

C22H24N2O8 P.t.l: 444,4

Tên khoa học:

(4S,4aS,5aS,6S,12aS)-4-dimethylamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-octahydro-3,6,10,12,12a-pentahydroxy-6-methyl-1,11-dioxo-naphthacen-2-carboxamid

Điều chế

- Phương pháp vi sinh: phân lập từ môi trường nuôi cấy Streptomyces aureofaciens,

Streptomyces rimosus, Streptomyces viridofaciens.

- Phương pháp bán tổng hợp: loại nhóm clor từ clorotetracyclin bằng cách hydrogen hóa với sự có mặt của Pd/C Phương pháp này không hiệu quả bằng phương pháp lên men

vi sinh

Tính chất

Bột kết tinh vàng, không mùi, bền vững trong không khí, nhưng bị phân hủy khi chịu tác động của ánh sáng làm cho sản phẩm có màu vàng sậm

Hoạt tính bị ảnh hưởng khi ở dạng dung dịch có pH dưới 2 và bị phân hủy nhanh trong dung dịch hydroxyd kiềm

Kiểm nghiệm

Định tính

- Sắc ký lớp mỏng

- Phản ứng với H2SO4 đậm đặc cho màu đỏ tím, thêm nước chuyển màu vàng

- Không cho phản ứng của ion clorid

Thủ tinh khiết

Tạp chất liên quan: 4-epitetracyclin, anhydrotetracyclin, 4-epi anhydrotetracyclin, 2-acetyl-2-dicarboxamidotetracyclin

Định lượng

Phương pháp sắc ký lỏng Hoạt lực: ≥ 870 mcg/mg tính trên chất base khan nước

Chỉ định

Ngoài công dụng nêu trong phần đại cương, tetracyclin còn dùng điều trị viêm loét dạ dày

do Helicobacter pylori

Tetracyclin điều trị tốt đối với trường hợp nhiễm Toxoplasma

CLOTETRACYCLIN HYDROCLORID

OH

O OH O OH

H

OH

N H

H3C CH3

NH2 O

HO CH3 Cl

.HCl

C22H23ClN2O8,HCl P.t.l: 515,3

Tên khoa học:

(4S,4aS,5aS,6S,12aS)-7-cloro-4-dimethylamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-octahydro-3,6,10,12,12a-pentahydroxy-6-methyl-1,11-dioxo naphthacen-2-carboxamid

Điều chế

Phân lập từ môi trường nuôi cấy Streptomyces aureofaciens

Người ta cũng đã phân lập được bromtetracyclin từ môi trường nuôi cấy Streptomyces

aureofaciens, chất này có tác dụng tương tự clotetracyclin.

Tính chất

Bột vàng, tan nhẹ trong nước và alcol, tan trong dung dịch kiềm và carbonat

Kiểm nghiệm

Định tính

Sắc ký lớp mỏng

xanh dương, thêm nước chuyển thành màu nâu nhạt

Cho phản ứng của ion clorid

Định lượng

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

Chỉ định

Tương tự tetracyclin nhưng nhiều tai biến hơn, hấp thu kém, thời gian bán thải ngắn (5 giờ) và nồng độ thuốc trong huyết thanh thấp hơn (3 mcg/ml)

OXYTETRACYCLIN

OH

OH OH

H

OH

N(CH3)2 H

NH2 O

HO CH3

HO OH HO OH

OH

.2H2O

C22H24N2O9 P.t.l: 460,4

Tên khoa học:

(4S,4aS,5aS,6S,12aS)-4-dimethylamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-octahydro-3,5,6,10, 12,12a-pentahydroxy-6-methyl-1,11-dioxo-naphthacen-2-carboxamid

Tên khác: 5-hydroxytetracyclin

Điều chế

Phân lập từ môi trường nuôi cấy Streptomyces rimosus

Tính chất

- Dạng base ít tan trong nước, dạng hydroclorid có vị đắng hơn và tan trong nước

- Kết hợp với K+ tạo các phenolat ở các oxy 1, 12a, 12 và 11

- Tạo muối hydroclorid với acid hydrocloric ở nhóm 4-dimethylamino

- Cả hai dạng mất hoạt tính nhanh trong môi trường kiềm và các dung dịch pH < 2

Kiểm nghiệm

Định tính

- Sắc ký lớp mỏng

- Phản ứng với H2SO4 đậm đặc cho màu đỏ sậm, thêm nước chuyển thành vàng

- Không cho phản ứng của ion clorid

Định lượng

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

Chỉ định: Tương tự tetracyclin.

DEMECLOCYCLIN HYDROCLORID

OH

O OH O OH

H

OH

N H

H3C CH3

NH2 O

HO H Cl

.HCl

C21H21ClN2O8,HCl; P.t.l: 501,3

Tên khoa học:

(4S,4aS,5aS,6S,12aS)-7-clo-4-dimethylamino-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-octa-hydro-3,6,10,12,12a-pentahydroxy-1,11-dioxo naphthacen-2-carboxamid

Tên khác: 7-clo-6-demethyltetracyclin

Điều chế

Năm 1957, Mc Cormick phân lập được demeclocyclin từ môi trường nuôi cấy chủng

Streptomyces aureofaciens đột biến, đến năm 1959 chất nầy được đưa vào sử dụng.

Tính chất

Do cấu trúc có vài thay đổi nên demeclocyclin có thêm vài đặc điểm riêng sau:

- Bền vững hơn trong môi trường acid lẫn kiềm và các dịch của cơ thể Thời gian bán thải dài 12 giờ

- Làm tăng sự cảm quang hơn so với các chất trong cùng nhóm

Kiểm nghiệm

Định tính

- Sắc ký lớp mỏng

- Phản ứng với H2SO4 đậm đặc cho màu tím, thêm nước chuyển thành vàng

- Phản ứng của ion clorid

Định lượng

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

DOXYCYCLIN

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2 O

H CH3OH

C22H24N2O8,H2O P.t.l: 462,5

Tên khoa học: (4S,4aR,5s,5aR,6R,12aS)-4-dimethylamino-1,4,4a,5,6,11,12a-octahydro-3,

5,10,12,12a-pentahydroxy -6α-methyl-1,11-dioxo-2-naphtacen carboxamid.

Tên khác: 6-deoxy-5-oxytetracyclin

Doxycyclin có 2 đồng phân epi 6α và 6β, trong đó đồng phân epi 6α mạnh hơn gấp 6 lần

Điều chế

Bán tổng hợp bằng sự hyrdo hóa xúc tác dưới áp suất metacyclin (6-deoxy-6-demethyl-6-methylene-5-oxytetracyclin)

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2

O OH

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2

O

H CH 3 OH

CH2 H

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2 O

OH H

S R R-SH

(I)

(I) H2

Ni Raney metacyclin

Sơ đồ 12.2 Điều chế doxycyclin dược dụng

Tính chất

Bột tinh thể màu vàng Tan rất ít trong nước, tan nhiều trong acid loãng hoặc hydroxyd kiềm loãng, tan vừa phải trong acol, không tan trong cloroform và ether Sự thiếu nhóm hydroxyl ở vị trí 6 làm cho doxycyclin bền vững trong môi trường acid và kiềm

Kiểm nghiệm

Định tính

Sắc ký lớp mỏng

Phản ứng với H2SO4 cho màu vàng

Không cho phản ứng của ion clorid

Định lượng

Phương pháp sắc ký lỏng

Dược động học

Hấp thu nhanh và gần như trọn vẹn (90 %) ít bị ảnh hưởng bởi thức ăn và các chế phẩm sữa, do vậy liều dùng thấp hơn so với các cyclin khác

Thời gian bán thải dài từ 15-20 giờ

Chỉ định

Hoạt tính và chỉ định giống như các cyclin khác

Kháng vi khuẩn gram dương 2 lần mạnh hơn tetracyclin, cá biệt có thể lên đến 10 lần

trong trường hợp Streptococcus viridans Ngoài ra vài chủng Sterptococcus faecalis đề

kháng với các tetracyclin khác vẫn còn nhạy cảm với doxycyclin

Trên vi khuẩn gram âm, doxycyclin cũng có hoạt tính mạnh hơn 2 lần so với tetracyclin Doxycyclin là thuốc lựa chọn đầu tiên cho trường hợp “tiêu chảy của người đi du lịch” do nhiều mầm vi khuẩn khác nhau gây ra Doxycyclin còn là thuốc tốt nhất trong nhóm cyclin trị vi khuẩn yếm khí và được dùng phòng bệnh do leptospirosis

Dùng thay thế penicillin để trị Treponema palladium và Neiseria gonorrhea khi người bệnh

bị chống chỉ định với penicillin

MINOCYCLIN HYDROCLORID

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2 O

(CH3)2N

.HCl

H H

C23H28ClN3O7 P.t.l: 494,9

Tên khoa học:

(4S,4aS,5aR,12aS)-4,7-bis-(dimethylamino)-1,4,4a,5,5a,6,11,12-octa-hydro-3,10,12,12a-tetrahydroxy-1,11-dioxo-2-naphtacen carboxamid

Tên khác: 7-dimethyl-6-deoxy-6-demethyl tetracyclin

Điều chế

Đi từ nguyên liệu là 6-demethyltetracyclin, phản ứng với dibenzylazodicarboxylat thu được 7-{1,2-bis (carbobenzoxy)hydrazino}-6-demethyltetracyclin Hydro hóa chất tạo thành với xúc tác của palladium và formaldehyd tạo minocyclin Sau cùng tạo muối hydroclorid

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2 O

(CH3)2N

.HCl

OH

O OH O

N(CH3)2

NH2 O

OH

BzOOC-N

O OH O

N(CH3)2

NH2 O

N COOBz

BzOOCHN

OH H

H2/HCHO 6-demethyltetracyclin

HCl

H

H H

Sơ đồ 12.3 Tổng hợp minocyclin

Tính chất

Bột kết tinh, không mùi, màu vàng, vị đắng nhẹ Hút ẩm nhẹ, bền trong không khí khô Aùnh sáng trực tiếp và ẩm làm cho chế phẩm bị sẫm màu

Hoạt tính bị ảnh hưởng do sự epime hóa Bền vững trong môi trường acid và base