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  兽用抗菌药物土拉霉素研究进展  
     
发布时间:2009.10.11 新闻来源:佛山市明润动物药品有限公司 浏览次数:
 

兽用抗菌药物土拉霉素研究进展
宋福杰,刘明春,邹美,符特

(沈阳农业大学畜牧兽医学院,辽宁 沈阳 110161)
摘要:土拉霉素(tulathromycin)是美国辉瑞动物保健公司开发的兽类专用的新型大环内酯类抗菌素,欧盟和美国已批准将此药用于牛和猪呼吸系统疾病的防治。土拉霉素给药后吸收迅速.生物利用度高,半衰期长,药效持久。肠胃外单次给药即能提供全程的治疗,在兽医临床应用具有广阔的前景。本文综述了土拉霉素的理化性质、作用机理、抗茵活性、药代动力学、临床应用和不良反应.为该药在兽医临床中的应用提供资料。
关键词:土拉霉素;抗菌活性;药动学;临床应用

1 结构与性质
土拉霉素(tulathromycin)是由10%的13员氮杂内酯环和90%的15员氮杂内酯环的2个同分异构体组成的混合物,分子式为C41H79N3O12,分子量为806.23,分子结构为(2R,3S,4R,5R,8R,10R,11R,12S,13S,14R)-13-[[2,6-二脱氧-3-C-甲基-3-O-甲基-4-C-[(丙胺基)甲基]-α-L-核-已吡喃糖基]-氧]2-乙基-3,4,10-三羟基酸-3,5,8,10,12,14-六甲基-11-[[3,4,6-三脱氧-3-(二甲氨基)-D-木-已吡喃糖基] 氧]-1-氧杂-6-氮杂环十五烷 (15-员大环 )和(2R,3R,6R,8R,9R,10S,11S,12R)-11-[[2,6-二脱氧-3-C-甲基-3-O-甲基-4-C-[(丙胺基)甲基]- α-L-核-已吡喃糖基[氧]-2-[(1R,2R)-1,2-二羟基-1-甲基丁基]-8-羟基的-3,6,8,10,12-五甲基-9-[[3,4,6-三脱氧-3-(二甲氨基)-D-木-已吡喃糖基]氧]-1-氧杂-4-氮杂环十五烷-13-one (反式内酯化的13-员大环) 。两个同分异构体通过内酯带分别在C11和C13位连接其他相同的分子而不同,其化学结构式见图1。土拉霉素含3个碱性的氨基基团,在溶液中呈强的负电性,pKa值为8.6,9.6,9.9;它有利于穿透革兰氏阴性菌的外膜;当氨基未离子化时,呈亲脂性;代谢时稳定。
component A component B
图1 土拉霉素的化学结构
Picture1: Chemical constitution of tulathromycin
2 药效学
土拉霉素通过阻碍细菌转肽过程,从而抑制细菌蛋白质合成。土拉霉素具有混合的抑菌和杀菌活性,取决于药物浓度、细菌种类、体外抗菌试验条件。对从动物分离到的肠球菌、金色葡萄球菌、大肠杆菌、S. enterica有抑菌活性。MIC,MBC和时间-抑制动力学研究表明土拉霉素对从动物分离到的空肠弯曲杆菌和C. coli.具有杀菌活性[1],对药物-细菌复合物也有杀菌活性。
土拉霉素是广谱抗菌药,对一些G+和G- 有抗菌活性,尤其对牛和猪呼吸系统疾病病原菌敏感,如胸膜肺炎放线杆菌、溶血性巴斯德菌、出血败血性巴氏杆菌、睡眠嗜组织菌(睡眠嗜血菌)、肺炎支原体、副猪嗜血杆菌、支气管败血性博德特氏菌等。Godinho KS等[2]采用肉汤稀释法对1998 -2001年期间从欧洲8个地区收集的牛和猪呼吸系统疾病病原菌进行了体外抗菌活性测定,结果发现土拉霉素对溶血性巴巴氏杆菌MIC90为1 mg/mL、出血败血性巴氏杆菌为2 mg/mL、睡眠嗜组织菌(睡眠嗜血菌)MIC为0.5mg/mL ~4 mg/mL、胸膜肺炎放线杆菌MIC为4mg/mL ~16mg/mL。另外,土拉霉素抗菌活性受培养条件影响,在培养基中加入血浆时土拉霉素MICs值降低。对美国牛场中934株分离菌研究表明,土拉霉素对溶血性巴氏杆菌(642株)MIC90为2.0mg/mL,MIC为0.5mg/mL ~64.0mg/mL;对出血败血性巴氏杆菌(221株)MIC90为1.0mg/mL,MIC为0.25mg/mL ~64.0mg/mL;对睡眠嗜组织菌(睡眠嗜血菌)(36株)MIC90为4.0mg/mL,MIC为1.0mg/mL ~4.0mg/mL;对肺炎支原体(35株),MIC90为1.0mg/mL,MIC为≤0.063mg/mL ~2.0mg/mL。对美国和加拿大的猪场中的263株分离菌研究表明,土拉霉素对胸膜肺炎的放线杆菌(135株)的MIC90为32.0mg/mL,MIC为16.0mg/mL ~32.0mg/mL;对出血败血性巴氏杆菌(31株)MIC90为2.0mg/mL,MIC为0.25mg/mL ~64.0mg/mL或大于64.0mg/mL;对支气管败血性博德特氏菌(55株)的MIC90为2.0mg/mL,MIC为0.5mg/mL ~64.0mg/mL或大于64.0mg/mL;对副猪嗜血杆菌(42株)的MIC90为8.0mg/mL,MIC为2.0mg/mL ~8.0mg/mL。
Brown对土拉霉素对经食物传播的微生物的体外抗菌活性进行了测定,试验条件按照NCCLS推荐的标准试验条件进行设定[3],pH7.2~7.4, 测定结果如下:弯曲杆菌的MIC50为8.0mg/mL,MIC90为64mg/mL,MIC为0.25mg/mL~128.0mg/mL或大于128.0mg/mL;粪肠球菌MIC50为8.0mg/mL,MIC为4.0mg/mL-128mg/mL或大于128mg/mL;E.faecium MIC50为8.0mg/mL,MIC90大于128mg/mL,MIC为4.0mg/mL~128mg/mL或大于128mg/mL;肠球菌MIC50为4.0mg/mL,MIC为4.0mg/mL~128mg/mL或大于128mg/mL;大肠杆菌MIC50为8.0mg/mL,MIC90为8.0mg/mL,MIC为4.0mg/mL~8.0mg/mL;沙门氏菌MIC50为4.0mg/mL,MIC90为8.0mg/mL,MIC为4.0mg/mL~128mg/mL或大于128mg/mL。
土拉霉素的体外抗菌活性与试验培养基的pH有关系,当pH值低于NCCLS推荐的PH标准范围(7.2~7.4)时,土拉霉素的抗菌活性将发生相应的变化。在一定范围内,pH值降低,抗菌活性降低。pH发生微小变化也会导致土拉霉素抗菌活性的显著变化(见表1)。除牛外,大多数动物结肠内容物和粪便的pH通常小于7.0。pH效应在其它的大环内酯类药物也有介绍。土拉霉素具有这种特性是因为土拉霉素分子有3个可电离的基团。从中性到酸性条件,分子的高位正电荷将会使脂质的溶解度降低,从而使土拉霉素穿透细胞壁的能力降低,不能到达细胞内的目标[4] 。总之,土拉霉素具有的广谱的体外活性会在动物结肠内容物和粪便中显著降低。

 

表1 pH值对土拉霉素体外抗菌活性(MIC)的影响
Table 1. Effects of pH on tulathromycin activity
微生物Microorganism
在某一pH值时平均MIC 值(mg/mL)
Mean MIC (μg/mL) at pH
6.5 7.0 7.2 7.4 7.5 8.0
大肠杆菌ATCC25922
E.coli ATCC 25922 >128 18.4 4.59 2.0 2.0 2.0
粪肠球菌ATCC29212
E.faecalisATCC29212
>128
36.8
12.1
3.48
2.0
2.30
金黄色葡萄球菌ATTC29213
S.aureusATCC29213
>128
24.3
8.00
3.03
1.74
2.0
Hart FJ[5]和Nutsch RG等[6]报道,以2.5mg/kg单剂量肌肉注射土拉霉素治疗人工感染猪的放线杆菌胸膜肺炎时,与连续3天重复给予头孢噻呋的疗效差异不显著。 McKelvie J[7]等报道,以2.5mg/kg剂量单次肌肉注射土拉霉素治疗人工感染猪的支原体肺炎,效果优于连用5天给予恩诺沙星。与恩诺沙星治疗组相比,土拉霉素治疗组猪肺组织的相对重量和体重增加不明显,但咳嗽、肺损伤伤痕症状却较轻。Nanjiani IA等[8]报道,以2.5mg/kg剂量单次肌肉注射土拉霉素治疗自然感染呼吸系统疾病的349头猪,效果与连续应用2天硫姆林、氟苯尼考相当。Skogerboe TL、Nutsch RG、Kilgore WR、Kilgore WR、Godinho KS、Godinho KS等[9-14]分别以2.5mg/kg剂量单次皮下注射土拉霉素治疗未分化的患呼吸系统疾病的病牛,效果优于连用3 天的替米考星和氟苯尼考。Rooney KA[15]以皮下注射给药预防高危发病牛群的呼吸系统疾病,效果强于替米考星、氟苯尼考。
3 药动学
土拉霉素的药代动力学特征是单剂量给药后,于注射部位迅速吸收,有效血药浓度维持时间长,消除缓慢,表观分布容积(Vd)大,生物利用度(F)高 [16,17],外周组织浓度高于血浆浓度。广泛的组织分布和良好的细胞渗透能力是土拉霉素代谢动力学重要的特征。在免疫细胞中聚积也是土拉霉素的重要特征。肺组织的药物浓度始终高于血药浓度,药物在肺泡巨噬细胞和嗜中性粒细胞中聚积,随后从这些细胞中缓慢释放。土拉霉素在给药前期肺内的聚积明显。
Nowakowski MA等[18]测定了土拉霉素在牛体内药动学参数和肺组织内药物浓度,结果表明:单剂量2.5mg/kg体重在颈部皮下注射给药后,土拉霉素吸收迅速而且完全,给药15min后血药浓度达峰值,在肺内维持较高而且持久的药物浓度,相对生物利用度超过90%,清除率(Cl)为170mL/hr/kg.。土拉霉素在全身各组织分布广泛,表观分布容积(Vd)为11L/kg, Vd大主要是因为土拉霉素在牛体内的消除半衰期很长,在血浆中2.75天,肺内8.75天。去势牛和母牛的药动学参数没有区别。
Benchaoui HA[19]对土拉霉素在猪体内的绝对生物利用度和肺组织内的分布进行了研究:给猪肌肉注射或静脉注射2.5mg/kg的土拉霉素,结果表明,肌肉注射给药后15min,血药浓度达峰值616ng/mL。血浆中表观平均消除半衰期75.6h;静脉注射给药后,血浆清除率(Clp)为181mL/kg/h,稳态表观分布容积(Vss)为13.2 L/kg ,消除半衰期为67.5 h 。肌肉注射的生物利用度大于87%,肌肉注射/静脉注射的肺内药物浓度比≥0.96。肌肉注射给药肺内药物浓度12h后为2840ng/g,24h后为3470ng/g,6天是1700 ng/g,10天是1240 ng/g;肺组织AUCinf是血浆中AUCinf 61.4倍,在肺内土拉霉素的表观消除半衰期是142h(6天)。综上所述,猪按2.5mg/kg单剂量肌肉注射土拉霉素后,药物吸收迅速,生物利用度高,肺组织内一直维持较高的药物浓度,消除缓慢。
4 不良反应和注意事项
土拉霉素较为安全,无致癌、致畸和遗传毒性,不会诱导基因突变,但可能产生心脏毒性。据报道,6月龄牛单剂量皮下注射12.5mg/kg体重和15mg/kg体重给药后,出现急性心脏毒性,表现为心肌层变性多病灶的损伤。给药后牛会出现暂时的多涎和呼吸困难现象,猪会出现轻微的多涎,但时间很短,一般小于4小时。土拉霉素注射后会出现组织局部反应。出现毒性现象的主要原因是使用剂量远远高于治疗剂量。常用的给药方式是皮下注射和肌肉注射,口服给药会出现低度急性毒性,静脉注射给药会出现中度的毒性。因此,应用土拉霉素防治牛和猪呼吸系统疾病时必须在兽医指导下进行。
接触高剂量土拉霉素的实验动物会出现轻微的浮肿和脱皮,饲料消耗减少,排便减少等现象。给药剂量的90%以原形从粪便和尿液排泄,粪便对土拉霉素有很高的吸附能力,并能大量与结肠内容物结合而排出,而且结肠内容物和粪便的pH值均能显著降低土拉霉素的抗菌活性。因此服用推荐剂量的土拉霉素,并不会对环境中的生物产生严重的危害。
土拉霉素不能用于哺乳期奶牛或未反刍犊牛。牛的休药期为18天;猪的休药期为5天;牛皮下注射给药时,每个注射部位不要超过10mL;猪肌肉注射给药时,每个注射部位不要超过2.5mL。
5 残留
土拉霉素代谢并不广泛,部分土拉霉素代谢物与其母体化合物十分相似。在排泄物和组织样品中代谢产物的形成过程如下:土拉霉素分子脱氧糖胺部分发生N-去甲基、N-氧化、二脱氧甲基己糖部分裂解、二脱氧甲基己糖N-脱丙基、大环的酯水解作用。土拉霉素在鼠、狗、牛、猪的体内代谢方式基本相似。
土拉霉素残留的分析方法有放射标记测定法和HPLC/MS/MS等,其中常用的方法为HPLC/MS/MS,以heptadeutero-tulathromycin作为内标物[20], 对组织的残留进行测定。研究表明,按合理的给药方案,经过休药期后,各种组织器官的残留量均低于规定的标准(见表2)
表2 土拉霉素在牛和猪可食组织内的药物残留测定
Table 2 The MRLs of tulathromycin in bovine’s and porcine ’s edible tissue
药理学的有效物质Pharmacologically
Active substance(s) 残留标记
Marker residue 动物种类
Animal
species 最高残留限量
MRLs(μg/kg) 靶组织
Target tissues
土拉霉素Tulathromycin
(2R,3S,4R,5R,8R,10R,11R,12S, -13S,14R)-2-乙基-3,4,10,13- 四羟基-3,5,8,10,12,14-六甲基-11-[[3,4,6-三脱氧-3-(二甲氨基)- D-木-已吡喃糖基] 氧]-1-氧杂-6-氮杂环十五烷 牛
Bovine 100μg/kg
3000μg/kg
3000μg/kg 脂肪Fat
肝脏Liver
肾脏Kidney

Porcine 100 μg/kg
3000μg/kg
3000μg/kg 皮肤+脂肪Skin+fat
肝脏Liver
肾脏Kidney

给牛和猪皮下或肌肉注射用放射性元素标记的土拉霉素时,经肠道分泌物排泄占给药剂量的30%~60%。在牛粪便和尿分泌物中的药物残留数量相近,给药后的第一天,在结肠内容物的药物残留最高。在给药5天内分泌物中的药物残留逐渐降低,直至结肠内容物的浓度小于1μg/g。猪分泌物中的药物残留,在粪便中分布2/3,给药后3~4天结肠内容物的药物残留达到最高值,约为6.0μg/g。在给药后6~12天内分泌物中的药物残留逐渐减少到小于1μg/g。
6 结语
现在临床上被批准使用的大环内酯类抗菌兽药包括利菌沙、泰乐菌素、乙酰螺旋霉素和替米考星,这些药物用于牛和猪的呼吸系统疾病防治时通常采用拌料或饮水的给药方式,并且需要多次重复给药才能发挥药效。目前,土拉霉素已经成为一种通过单剂量的胃肠外给药方式来防治猪和牛的呼吸系统疾病的有效药物。同时使处理动物次数降到最低以获得最大的顺应性,从而减少对动物的应激。基于土拉霉素对呼吸系统疾病病原菌优良的体外抗菌活性和良好的药动学特征,土拉霉素将会有更广阔的应用前景。

 
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