13. KHÁNG SINH HỌ PEPTID

KHÁNG SINH PEPTID Mục tiêu - Nhận diện được cấu trúc căn bản của các kháng sinh có cấu trúc polypeptid - Trình bày được những kiến thức căn bản về điều chế, kiểm nghiệm các kháng sinh th

13 KHÁNG SINH PEPTID Mục tiêu

- Nhận diện được cấu trúc căn bản của các kháng sinh có cấu trúc polypeptid

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

dụng thuộc họ kháng sinh polypeptid

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

sinh thuộc họ polypeptid trong thực hành sử dụng thuốc.

13.1 ĐẠI CƯƠNG

Kháng sinh có cấu trúc peptid gồm nhiều nhóm hợp chất có tác dụng kháng khuẩn nhưng tác động theo nhiều cơ chế khác nhau Phổ tác động của chúng cũng khác nhau, một số tác động tốt trên vi khuẩn gram dương, trong khi số khác tác động chủ yếu trên vi khuẩn gram âm

Mặc dù vậy các chất này có một số điểm chung về cấu tạo Phân tử của chúng được thành lập từ sự liên kết của nhiều acid amin (phổ biến hoặc không phổ biến) qua cầu nối peptid Phần lớn acid amin có có cấu hình tuyệt đối dạng đồng phân D Hầu hết các peptid này có phần phụ là acid béo Với cấu tạo bất thường này làm cho các peptid khó bị chuyển hóa Các thuốc này thường tan tốt trong nước và diệt khuẩn mạnh với các vi khuẩn nhạy cảm

do chúng có khả năng gắn kết lên màng tế bào và gây rối tính thấm qua màng, do vậy các chất chuyển hóa cần thiết thoát ra ngoài Tuy nhiên, các peptid này có độc tính rất cao trên người do vậy chỉ dùng khi thật sự cần thiết Vi khuẩn nói chung khó phát triển thành các chủng đề kháng với kháng sinh này

Các peptid thường kém bền khi pha thành dung dịch, khi chịu tác động của nhiệt, ánh sáng và nhất là pH không thích hợp

13.2 CÁC KHÁNG SINH PEPTID THÔNG DỤNG

Căn cứ vào vị trí tác động có thể chia thành 2 nhóm:

- Kháng sinh peptid tác động lên thành tế bào

- Kháng sinh petid tác động lên màng sinh chất

13.2.1 Nhóm peptid tác động lên thành tế bào

Nhóm này gồm có các kháng sinh như bacitracin, vancomycin, teicoplanin Các kháng sinh này tuy có cấu trúc khác nhau nhưng có phổ tác động giống nhau Chúng có ái lực tốt trên vi khuẩn gram dương, nhưng hầu như không có tác dụng trên vi khuẩn gram âm Vancomycin và teicoplanin hiện rất hữu hiệu trên các dòng vi khuẩn gram dương đề

kháng methicillin, nhất là trên tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus).

BACITRACIN Cấu trúc và thành phần chính

Bacitracin là hỗn hợp một số kháng sinh kháng khuẩn, cấu trúc hexapeptid có một nhóm

thiazolidin, thu được từ sự lên men của một số dòng Bacillus licheniformis hoặc Bacillus

subtilis Thành phần chính của bacitracin là các bacitracin A, B1, B2 and B3 trong đó bacitracin A chiếm khoảng 40 %

Tên gọi của chất này là sự ghép giữa tên vi khuẩn tạo ra và tên của người bệnh đầu tiên được trị liệu bằng kháng sinh này (Tracy)

S N

H2N H

CH3 R H

L -Leu- D -Glu-Y- L -Lys- D -Orm-X- D -Phe O

L -Asn- D -Asp- L- His Thành phần của bacitracin

Bacitracin A Bacitracin B1 Bacitracin B2 Bacitracin B3

C66H103N17O16S

C65H101N17O16S

C65H101N17O16S

C65H101N17O16S

L-Ile

L-Ile

L -Val

L-Ile

L-Ile

L-Ile

L-Ile

L -Val

CH3 H

CH3

CH3

Cấu trúc bacitracin A

Tính chất

Bacitracin là bột trắng vàng, tan trong nước và trong alcol, không tan trong ether, cloroform, benzen và aceton

Khối lượng phân tử của Bacitracin A khoảng 1450

Ion Zn2+ có tác dụng làm tăng hoạt tính của bacitracin

Kiểm nghiệm

Định tính

Sắc ký lớp mỏng (phát hiện bằng ninhydrin)

Phản ứng với CuSO4 trong môi trường kiềm cho màu tím

Thử tinh khiết

pH, tạp chất liên quan, thành phần % tổng cộng của các bacitracin (A, B1, B2 và B3) chứa

không được ít hơn 70 %, bacitracin A không được ít hơn 40 %

Định lượng

Phương pháp vi sinh vật, dùng bacitracin kẽm chuẩn làm chất đối chiếu

Phổ kháng khuẩn

Bacitracin có hoạt tính tốt trên cầu khuẩn gram dương Phổ kháng khuẩn bao gồm cả

Treponema pallidum.

Hoạt tính kháng khuẩn đôi khi tính bằng đơn vị quốc tế (1 IU = 18,2 mg chế phẩm chuẩn)

Cơ chế tác động

Bacitracin tác động bằng cách ức chế sự tổng hợp thành vi khuẩn, do ưÙc chế sinh tổng hợp peptidoglycan ở giai đoạn sau (có thể là giai đoạn dephosphoryl hóa) và thêm nữa làm rối loạn chức năng thấm qua màng sinh chất của tế bào vi khuẩn

Dược động học

Hấp thu kém qua da, ruột, màng phổi và bao hoạt dịch Không hấp thu qua đường uống Thời gian bán hủy là 1,5 giờ Bài xuất qua thận, khoảng 30 % dạng tự do còn hoạt tính

Do có độc tính cao trên thận và thần kinh nên hiện nay chỉ dùng tại chỗ

Chỉ định

Bacitracin được chỉ định trong các trường hợp nhiễm trùng về mắt, miệng và tai mũi họng

Dạng dùng

Thuốc mỡ và thuốc mỡ tra mắt chứa 400-500 IU/g

Dung dịch 100-200 IU/ml pha trong dd NaCl để bơm vào khớp, vết thương, khoang phổi

TYROTHRICIN

Tyrothricin là hỗn hợp các polypeptid cấu trúc mạch thẳng và vòng có tác dụng kháng

khuẩn, được ly trích từ quá trình lên men của Brevibacillus brevis Chất này chứa chủ yếu

2 thành phần quan trọng là gramicidin và tyrocin Các thành phần có tỉ lệ rất nhỏ

Tyrocidin

Tyrocidin là một hỗn hợp các decapeptid vòng, được sản xuất từ Bacillus brevis tìm thấy

trong đất Chất này được tạo thành từ sự sắp xếp theo trình tự khác nhau của 5 aminoacid, đó là các tyrocidin A-E

Tyrocidin có độc tính khá cao đối với máu và các tế bào sinh sản

D-Phe-L-Pro-X-Y-L-Asn-L-Gln-Z-L-Orn-L-Leu

10

Tyrocidin Công thức phân

-Phe

L-Tyr

C C70H90N15O13 1350 L-Trp D-Trp L-Tyr

D C72H91N16O12 1373 L-Trp D-Trp L-Trp

-Phe

L-Phe

Hình 13.1 Trình tự các acid amin trong phân tử của tyrocidin

Gramicidin

Gramicin A được ly trích lần đầu tiên từ hỗn hợp chất kháng khuẩn sinh ra bỡi trực khuẩn

Bacillus brevis Gramicidin A là một polypeptide mạch thẳng có 15 acid amin, trong đó

dạng D- và dạng L-thay đổi nhau trong chuỗi cấu tạo

Gramicidin chỉ dùng ngoài Tác động chủ yếu trên vi khuẩn gram dương

Thuốc diệt khuẩn là do nó có tác dụng như một chất mang ion làm thay đổi tính thấm đối với cation qua màng tế bào vi khuẩn

O X-Gly- L- Ala- D -Leu- L -Ala- D -Val- L -Val- L- Val- L -Trp-H

D- Leu-Y- D -Leu- L -Trp- D -Leu- L -Trp-N OH

5

Gramicidin Công thức Phân tử

lượng

A1 A2 C1 C2

C99H140H20O17

C100H142H20O17

C97H139H19O18

C98H141H19O18

1882 1896 1859 1873

L -Val

L-Ile

L -Val

L-Ile

L-Trp

L-Trp

L-Tyr

L-Tyr

Hình 13.2 Trình tự các acid amin trong phân tử gramicidin Tyrothricin có tác dụng trên cầu khuẩn và trực khuẩn gram dương và một số cầu khuẩn gram âm

Hiện nay chỉ dùng ngoài trị các nhiễm trùng màng nhầy xoang miệng, họng, viêm họng amygdal, viêm lợi, lưỡi

Dạng dùng: viên ngậm

VANCOMYCIN HYDROCLORID

Vancomycin là một phức hợp glycopeptid 3 vòng với phân tử lượng khoảng 1448 mặc dù phân tử mang 1 gốc đường disaccharid, thành phần carbohydrat này không có ảnh hưởng đến tác dụng của thuốc Vancomycin kết hợp rất chặt với phân tử acyl-D-alanyl-D-alanin, trạm cuối của đơn vị cấu tạo nên thành tế bào vi khuẩn, do đó làm cho tế bào bị ly giải

Vancomycin được sản xuất từ quá trình lên men của vi khuẩn Nocardia orientalis Chất

này có thời gian sử dụng gần 40 năm nhưng thật sự trở nên có ý nghĩa điều trị nhiễm khuẩn trong vòng 10 năm gần đây Hiện nay thuốc này dùng để điều trị những trường hợp

nhiễm khuẩn Staphylococcus aureus đề kháng methicillin và các dòng tụ cầu khác

(Staphylococi negative coagulation) đa đề kháng Vancomycin có được sự quan tâm đặc biệt như vậy là do các yếu tố sau:

- Có sự gia tăng song song với những tiến bộ trong trị liệu những nhiễm trùng mắc phải trong bệnh viện do cầu khuẩn gram dương

- Sự xuất hiện cầu khuẩn gram dương đề kháng với những kháng sinh đầu bảng trong số những tụ cầu

- Sự cải thiện tiến trình tinh khiết hóa của vancomycin và những kiến thức về dược động học làm cho những kháng sinh này sử dụng dễ dàng hơn

Sự không tinh khiết trong quá trình điều chế (những sản phẩm đồng lên men) có ảnh hưởng đến phần lớn sự dung nạp không tốt và độc tính của chúng

Cấu trúc

C66H75Cl2N9O24,HCl P.t.l: 1486

Tên khoa học

(S)-(3S,6R,7R,22R,23S,26S,36R,38aR)-44-[2-O-(3-amino-2,3,6-tri-deoxy-3-C-methyl-α

-L-lyxo-hexo-pyranosyl)-β-D-glucopyranosyl]oxy-3-(carbamoylmethyl)-10,19-dichloro-2,3,4,

5,6,7,23,24,25,26,36,37,38,38a-tetradecahydro-7,22,28,30,32-pentahydroxy-6-[(2R)-4-methyl-2-(methylamino)valeramido]-2,5,24,38,39pentaoxo-22H-8,11:18,21-dietheno-23 , 36-(iminomethano)-13,16:31,35-dimetheno-1-H,16H-[1,6,9]-oxadiazacyclohexadecino-[4,5-m]-[10,2,16]-benzoxadiazacyclotetracosin-26-carboxylic acid, monohydroclorid.

Điều chế

Vancomycin có được từ sự lên men Streptomyces orientalis Hiện nay việc tinh chế bằng

sắc ký lỏng cho phép có được hoạt chất chính tinh khiết trên 92 % Nhưng mức độ tinh khiết tùy theo các biệt dược thương mại

Tính chất lý hóa

Vancomycin HCl: Bột trắng, không mùi, tan trong nước ở pH acid hay trung tính, không bền trong dung dịch kiềm

Phân tử mang tính base, điểm đẳng điện 8, kích ứng tĩnh mạch Đường tiêm bắp gây đau, không sử dụng được ở người Tương kị vật lý (kết tủa, bất hoạt) khi tiêm truyền tĩnh mạch cùng lúc với barbituric, natri bicarbonat, nồng độ cao của heparin hoặc hydrocortison succinat, cloramphenicol, methicillin

Kiểm nghiệm

Định tính

Phương pháp sắc ký lỏng: so sánh thời gian lưu của chất thử với thời gian lưu của chất đối chiếu

Phản ứng của ion Cl

-Thử tinh khiết

pH, hàm lượng thành phần vancomycin B, tạp chất liên quan, tro sulfat, kim loại nặng, độc tố của vi khuẩn

Định lượng

Phương pháp vi sinh vật

Phương pháp miễn dịch

Phương pháp HPLC

Liên quan cấu trúc – tác động

Vancomycin có một cấu trúc phức tạp, khối lượng phân tử khoảng 1450 Da, bao gồm một heptapeptid thẳng Năm acid amin ở vị trí 2, 4, 5 6, 7 chứa vòng thơm; các acid amin 1 và

3 là 2 acid amin béo: N-methyl leucin và acid amino aspartic; một disaccarid ở vị trí 4 được tạo thành từ một phân tử glucose và một phân tử vancosamin

Hoạt tính chủ yếu ở phần peptid của phân tử Sự kết hợp vancomycin với chất nền cần năm cầu hydrogen

Đường vancosamin can thiệp vào sự kết hợp với chất nền

Cơ chế tác động

Vancomycin có 3 cơ chế tác động riêng biệt, mức độ quan trọng khác nhau, điều này làm cho thuốc có một tác dụng bảo vệ đối với việc phát triển sự đề kháng

Cách tác động chính là ức chế sự tổng hợp thành vi khuẩn gram dương ở giai đoạn nhân đôi

Hai cơ chế tác động phụ khác là gia tăng tính thấm của màng tế bào và ức chế sự tổng hợp của acid ribonucleic

Kết quả là vancomycin có tác động diệt khuẩn

Phổ kháng khuẩn

Vancomycin có phổ kháng khuẩn hẹp, phần lớn giới hạn ở vi khuẩn gram dương Các vi khuẩn nhạy cảm với glycopeptid bao gồm:

- Tụ cầu: Staphylococcus aureus, Staphylococcus coagulase âm.

- Liên cầu: Streptococcus pyrogenes, S pneumoniae, S viridans, S bovis

- Cầu khuẩn đường ruột: Enterococcus faecalis, E faecium

- Các Corynebacterie gây bệnh: C diphtheriae

- Các Clostridium: C difficile, C perfringens và các vi khuẩn kỵ khí gram dương khác

như Peptococcus, Peptostreptococcus

Dược động học

Vancomycin thực tế không hấp thu qua đường uống, chỉ dùng uống trong điều trị viêm

ruột màng giả do Clostridium difficile, viêm ruột do tụ cầu Staphylococcus.

Đường tiêm tĩnh mạch được dùng để điều trị những nhiễm trùng vi khuẩn gram dương (đường tiêm bắp gây hoại tử)

Vancomycin phân phối tốt vào hoạt dịch, dịch màng phổi, dịch màng trong tim và dịch cổ trướng Thấm qua dịch màng não tùy mức độ viêm màng não và tuổi tác của bệnh nhân

Phân bố vào mô xương kém khi không có viêm và trung bình trong trường hợp có sự hiện diện của sự viêm

Tác dụng phụ

Với các bào chế phẩm hiện nay đã được biến đổi và tinh khiết hóa nên tác dụng phụ không đáng kể

Tác dụng phụ thường gặp nhất là viêm tĩnh mạch quan sát được ở 13% bệnh nhân Độc tính tai hiếm, thường gặp ở bệnh nhân bị suy thận hoặc điều trị song song với một kháng sinh gây độc ở tai khác, thường là các aminosid

Độc tính trên thận gây ra bởi sự đơn trị với vancomycin thì rất hiếm, nhưng gia tăng đáng kể khi vancomycin dùng kết hợp với aminosid

Chỉ định

Vancomycin được dùng để điều trị:

Nhiễm trùng nặng do Streptococcus aureus hoặc Streptococcus coagulase negative đề

kháng methicillin hoặc nhiễm trùng nhạy cảm với methicillin ở những bệnh nhân dị ứng với beta lactamin Trong cả hai trường hợp trên, vancomycin có thể dùng đơn trị hoặc kết hợp, hoặc với aminosid, hoặc với rifampicin, hoặc với cả hai trong để có được tác dụng đồng vận

Nhiễm trùng liên cầu (Streptococcus) nặng ở những bệnh nhân dị ứng với beta lactamin, bao gồm viêm màng trong tim

Nhiễm trùng những mầm gram dương đa đề kháng khác như vài Corynebacterium đề kháng hay những Pneumococcus đề kháng với penicillin

Viêm ruột do Clostridium difficile

Ngoài ra vancomycin còn được dùng để dự phòng ngăn ngừa viêm màng trong tim do vi khuẩn ở những bệnh nhân dị ứng với beta lactamin hoặc ngăn ngừa nhiễm trùng ở bệnh nhân bị ung thư

Dạng dùng- cách dùng

Tiêm tĩnh mạch 500 mg cách 6 giờ hoặc 1g cách 12 giờ

TEICOPLANIN Cấu trúc

Teicoiplanin là một phức hợp của nhiều phân tử lipoglycopeptid gồm 5 phân tử chính Năm phân tử chính này có một cấu trúc chung heptapeptid, hai acid amin ở vị trí 1 và 3 có cấu trúc vòng thơm (phenylglycin) tạo cho chúng một cấu trúc 4 vòng

Khung heptapeptid mang 3 đường: manose trên acid amin 7, acetyl-glucosamin trên acid amin 6 và acyl-glucosamin trên acid amin 4 Nhánh bên của acyl-glucosamin này là một acid béo cấu tạo từ 9-11 carbon, khác nhau đối với mỗi phân tử trong 5 phân tử chính này của teicoplanin

OH

CH2OH

OH OH

H

H

H

HO H

O

NHR

H 2 C HOHO OH

H

H

O

O -C

HO

OH O

OH

NH

O

O

O

O

N+H3

O O

CH2OH

O HO

HO

NHCOCH3 O

O HO

H H

H

H H

Điều chế

Teicoplanin có được từ sự lên men Actinoplanes teichomyceticus.

Liên quan cấu trúc-tác động

Hai nguyên tử clor trên aglycol quan trọng đối với tác dụng kháng khuẩn

Nhóm diphenyl ether cũng đóng góp vào hoạt tính kháng khuẩn

Tính chất lý hóa

Teicoplanin là dạng bột trắng không mùi Đây là một acid yếu, điểm đẳng điện 5,1 Dung nạp tốt qua đường tĩnh mạch hoặc tiêm bắp (50-100 lần hơn so vơí vancomycin)

Phổ kháng khuẩn

Phổ kháng khuẩn của teicoplanin tương tợ phổ kháng khuẩn của vancomycin, diệt khuẩn

đối với đa số vi khuẩn gram dương, nhất là Staphylococcus và trụ khuẩn đối với

Enterococcus, và các Listeria

Kết hợp với aminosides, imipenem và fosfomycin, teicoplanin thể hiện tác động đồng vận

in vitro trên Staphylococcus hoặc trên Streptococcus.

Chỉ định

Về mặt sử dụng, teicoplanin có nhiều ưu điểm hơn vancomycin: thời gian bán hủy dài hơn; sự hấp thu tốt hơn trong mô mềm, đặc biệt là xương; có thể dùng đường tiêm bắp; độc tính tai và thận kém hơn vancomycin

Dùng trong những trường hợp nhiễm trùng mãn tính xương và mô mềm, nhiễm trùng do thẩm phân màng bụng

Một phạm vi ứng dụng khác là dùng để dự phòng, đặc biệt trước khi phẫu thuật tim hay chỉnh hình cũng như để phòng ngừa nhiễm trùng do viêm màng trong tim ở bệnh nhân có nguy cơ

Trị liệu tấn công 400 mg tiêm tĩnh mạch cách 12 giờ

13.2.2 Kháng sinh peptid tác động lên màng tế bào chất

Các peptid thuộc về nhóm này còn được xếp vào nhóm lipopeptid

Nhóm lipopeptid gồm các kháng sinh cấu tạo bởi một chuỗi peptid liên kết với một chuổi lipid

Có thể phân thành 2 nhóm phụ như saụ:

- Lipopeptid thẳng: amphomycin (được dùng trong thú y)

- Lipopeptid vòng: nhóm này bao gồm nhiều phân tử được dùng trong điều trị (polymyxin), một số phân tử khác cũng đang phát triển trong lâm sàng (daptomycin)

13.2.2.1 Giới thiệu chung polymyxin

Polymixin là một decapeptid mà chuỗi acid béo gắn trên nhân peptid, được ly trích vào

năm 1947 từ sự lên men Bacillus polymixa Decapeptid này mang tính base chứa một vòng

heptapeptid và một chuỗi thân dầu ở vị trí N tận cùng, gồm 8-9 nguyên tử carbon Các decapeptid chứa từ 5 đến 6 acid gamma diamino butyric (Dab)

Vòng heptapeptid được gắn kết bởi những nhóm alpha amino và carboxylic của acid gamma diaminobutyric trên chuỗi acid béo

Có tất cả 8 polymixin khác nhau A, B1, B2, D1, E1, E2, S, T1 đã được nghiên cứu Do độc tính cao nên chỉ sử dụng trong điều trị Polymixin B (B1 và B2), và polymycin E2 (Colistin)

Polymyxin B sulfat