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抗生素多学科研究入门概论4
抗生素
多学科研究入门
目录
第一章抗生素概论……………………………………………………..3
第二章抗生素活性的测定……………………………………………..9
第三章抗生素的作用机制……………………………………………..20
第四章细菌对抗生素的耐药性………………………………………45
第五章抗生素的构效关系……………………………………………54
第六章抗生素的生物合成及产生的遗传学…………………………95
第七章新抗生素的寻找及其开发开发……………………………..115
第八章抗生素的应用………………………………………………..127
第九章抗生素及其产生菌………………………………………..…133
第一章 抗生素概论
第一节定义
抗生素是一个低分子量的微生物代谢产物,在低浓度时能抑制其他微生物生长。
一个低分子量的物质是指一个分子有一定的化学结构,其相对质量最大可达数千。
我们不把那些酶如溶菌酶或大肠杆菌素(clicins)等复合酶包括在内,尽管它们也具有抗菌性能。
如果将它确切地定义,只有来自微生物的天然产物才能称为抗生素。
然而,现在通常把经化学改造的天然来源的抗生素或微生物代谢的其他产物均称为半合成抗生素,甚至于把抗生素不仅限于“微生物代谢产物”,经常还可以看到“植物抗生素产物”这样的说法。
然而我们以为这样使用术语是不够确切的。
抗生素“抑制其他微生物生长”,可以是暂时性或持久性抑制微生物的繁殖,因此是抑制细菌群体而不是单个细胞的生长。
如果这种抑制作用是持久性的,抗生素的活性称为杀菌作用。
如果抗菌作用必须与抗生素在培养基中同时存在时,这种抗生素的活性称为抑菌作用或静态作用。
定义中强调“在低浓度时”,是由于细胞正常或必需的组分在高浓度也能引起破坏,如甘氨酸是各种蛋白质的组分之一,在高浓度时,对某些细菌有强杀菌作用。
同样,如乙醇、丁醇是某些微生物的发酵产物,它们也仅在高浓度时才能显示抗菌作用。
在这里,“低浓度”我们一般是指低于1mg/m1。
第二节 化学特性
迄今为止,已有约一万个抗生素被发现,大部分化学结构已被确定。
对于那些尚未确定结构的抗生素,已有足够的有关其活性及物理化学性质的资料可以利用,使我们有可能了解它们的结构。
很显然,抗生素的化学构型繁杂多样。
1.抗生素的分子量可以在150~5000之间。
2.它们的分子中可以只含C或H,或比较经常含有C、H、O和N,有些还有S、P或卤族元素。
3.几乎所有的有机化学功能基团是以羟基、羧基、羰基、氨基等形式存在,其有机结构的形式有脂肪族、脂环族、芳香环、杂环、碳水化合物及多肽等。
从抗生素构型的多样性清楚地看到,抗生素不像蛋白质或甾类化合物那样只属于单个化学物质类型,如像“我对抗生素过敏”这样一句话是没有意义的。
因为过敏是由于过敏原的特殊化学基团所引起,即使是临床上应用较少的某一组抗生素,也没有一个化学基团对所有抗生素都是完全一样的,所以抗生素只有一个性质是共同的,即它们都是一种“有机固体类化合物”。
“有机”,从定义上它们是微生物代谢产物。
为什么没有液体抗生素尚不十分清楚。
较大分子或带极性基团的物质,在室温中是固形化的。
通常抗生素有一些极性基团与细菌大分子相互作用,致使细菌生长受到抑制。
这很可能是即使较小分子的抗生素也是固形物质的缘故。
抗生素化学结构与它们活性的关系将在第五章讨论。
第三节 产生菌
种类繁杂的抗生素大分子,是由多种多样微生物产生的,在分类分布上也是不同的。
已发现的50%的抗生素,仅由一族细菌即放线菌产生的。
其中主要是链霉菌属。
真细菌很少产生抗生素。
除了产芽孢的芽孢杆菌属产生特定种类的抗生素和肽类,仅有两个属的真菌、黑曲霉菌(Aspergillus)、青霉菌(Penicillum)产生较多种类的抗生素,在其他不完全真菌属中,每个属产生少于10种抗生素。
抗生素的产生并非属种专一的:
同样一种抗生素可以由不同种,不同属甚至不同族的菌产生。
反之亦然,从分类上同一种的菌可以产生不同的抗生素。
然而通常的规律是,分类上相差远的菌产生相同抗生素的可能性较小。
产生菌与抗生素产生的关系,将在第九章中讨论。
第四节 生物合成
与种类繁多的抗生素化学结构及产生菌相比,合成抗生素的生化反应可以归纳为几个基本的生化途径。
必须认识到,这些生化途径只是正常细胞代谢生化过程的改变。
令人十分惊讶的是,这些途径中的微小变化能产生种类如此不同的物质。
参与抗生素生物合成反应通常称为二级代谢的基本特征是,底物一酶的选择性一般不十分专一,特别是与一级代谢相比,在二级代谢中,一种酶可以与某些不同的底物起作用。
另一方面,一个代谢物可以被不同的酶转化为不同产物。
这种不专一性导致可以产生同一基本结构的不同产物。
也正因为如此,抗生素通常是以一个家族形式产生,即同一产生菌产生两种或两种以上结构相关的抗生素。
以生物合成途径为基础,抗生素可划分为:
一、一级代谢的同系物(氨基酸、核苷酸、辅酶等同系物),这是一些小分子,生物合成的方式与一级代谢相似,结构上与之亦十分相似。
二、由聚合作用产生的抗生素,包括:
1.多肽类抗生素及其衍生物,是由一些氨基酸聚合形成多肽链,再进—步进行改造(需要指出的是,在大多数情况下,氨基酸的聚合是与典型的蛋白合成机制迥然不同的)。
2.由乙酸和丙酸单位衍生的抗生素,包括很广泛的不同化学结构,但均由脂肪酸生物合成途径反应衍生而来。
3.萜类抗生素是从异戊二烯合成衍生的。
此类抗生素是由真菌产生,仅有少数是由放线菌产生的。
4.氨基糖甙类抗生素,是由环化氨基醇、氨基糖及少数情况下糖分子聚合衍生而成的。
此外,有些抗生素的生物合成途径是不易进行分类的,是从不同合成途径产生的亚单位聚合而成的。
主要生物合成途径将在第六章中叙述。
第五节活性与耐药性
抗生素有时以它们的抗菌谱即抑菌谱如抗病毒、抗细菌、抗真菌和抗寄生虫等来分组。
根据它们抑菌作用的主要对象,抑制肿瘤细胞生长的来源于微生物的产物、亦称为抗肿瘤抗生素。
对这类物质也称作抗生素,是由于它们经常以抗菌活性首先被发现的。
不同细菌对抗生素的敏感性,在很大程度上是与它们的细胞壁结构有关。
由此,决定抗生素对细菌细胞的穿透性,所以,根据其活性,抗细菌抗生素可分为抗革兰氏阳性菌或抗革兰氏阴性菌或抗分枝杆菌抗生素。
有许多抗生素对革兰氏阳性细菌有作用,这些细菌较易通透,这些抗生素被认为是窄谱抗生素。
如果它们对阳性细菌及阴性细菌均有效,则被称为广谱抗生素。
在群体中可能存在个体细胞,不被能抑制大多数细胞浓度的抗生素所抑制。
这些个体被称为突变体。
它们出现的频率因同细胞和不同抗生素而异,可以从l0-7至10-10。
如果在一个微生物群体中含有耐药突变体,在抗生素抑制浓度作用下,敏感体被抑制,而突变体则繁殖,以致于整个群体最终均为耐药细胞。
抗生素可以用于选择耐药突变体,并促使耐药突变体的繁殖。
细菌对于两个以上抗生素(通常结构类似)耐药,成为交叉耐药性。
在耐药突变体群体中,敏感细胞由于回复也常以较高频率出现。
敏感细胞生长速度大于耐药细胞,因此在较长一段时间内,如果没有抗生素的存在,群体会回复突变为敏感体。
有些细菌能将一种抗生素耐药的性质转移给同一种的另一细菌,甚至于其他种的细菌。
这种转移是从一个细胞向另一个细胞交换遗传物质的常见的一种现象。
其结果是,只要在细菌群体中存在耐药和“感染”细胞,即使不经过选择过程(即不接触抗生素),亦可变为对某种抗生素耐药。
测定抗生素活性的方法,将在第二章叙述,耐药现象将在第四章讨论。
第六节作用机制
抗生素对敏感细菌的抑制作用,一般是通过对在细胞繁殖中起重要作用的大分子如酶或核酸的作用。
在分子水平上,这意味着抗生素分子与大分子靶位形成分子复合体,使之不能发挥原有作用。
为了确定抗生素的作用机制,需要确定靶位大分子及其功能。
通常确定其作用功能比确定具体的靶位大分子要容易一些。
因此,我们经常讲抗生素抑制细胞壁,抑制蛋白质或DNA合成,抑制DNA复制或膜功能,根据抗生素首先作用的方式即可确定。
某些抗生素是抗代谢物,像竞争性抑制剂,它们的结构与正常代谢物如氨基酸和辅酶相似,而且与作为底物的代谢物或辅酶相结合,使其失去活性。
抗生素的选择性作用通常与其作用机制相关,第三章将予以论述。
第七节 化学治疗
化学治疗,即用药物治疗感染性疾病是基于抗生素或其他化学物质具有抑制感染微生物的作用,而对人体细胞或代谢功能不具不可耐受的毒性。
这种抑制作用能使人体较易运用机体的防御能力克服感染。
我们曾谈及约有一万种抗生素被分离,较有意义的一些已经被改造,数千种化合物用化学方法合成并验证了其抗菌性能。
然而仅有少数被认为具有临床意义,并可分为下列几种:
1.对一种或多种致病微生物有作用的抗生素对于具有广谱或窄谱抗菌作用的抗生素,希望它们具有较低的选择性和较弱的耐药性,尽管不是必需的条件。
2.在体内具有较好吸收性及组织分布的抗生素一种有效抗生素,必须能在体内很好地被吸收,并达到被感染的部位,在一定时间内能保持抑菌浓度并在适当时间内排出体外,以避免潜在的毒性效应的积累。
3.没有毒性的抗生素抗生素在治疗剂量范围内,不应对宿主产生不可耐受之毒性。
只有在治疗危重病人时,往往不得不使用副作用较大但仍能耐受的抗生素。
有关确定新抗生素应用的概念及基本原则,将在第七章阐述。
抗生素的临床应用将在第八章讨论。
第八节 化学改造
一些比较复杂的分子如抗生素的某些结构组成或化学基团,直接参与它们作用的大分子靶位织成复合物。
不直接参与作用的其他结构部位,往往可以进行化学改造,本质上不影响其基本活性。
用这种方法可以改变它们某些理化性质,尤其是在水中或脂中的溶解度,以改善它们的药代动力学及药物代谢的特性。
这种改变有可能改变抗生素的渗透性因而有可能影响其抗菌谱。
经过化学改造,有可能得到对耐药变株有效的化合物。
这些大规模致力于天然产生的抗生素进行化学改造的主要原因,将在第五章中加以阐述。
在第一批抗生素发现后的一些年代,化学改造为临床治疗提供新化合物中起了重要作用。
第九节抗生素的主要分类
抗生素的分类方案多种多样,还没有哪一种分类被普遍采用。
当年具有相同基本化学结构的天然或化学半合成的抗生素被分为一个组。
根据这一组中第一个被发现的或其基本化学性质定名,这种经验式的分类方法在实践中是很有用的。
因为同一组的不同化合物常常具有类似的生物特性。
在第五章中将具体讨论抗生素不同类型的特征。
一、β—内酰胺类抗生素(青霉素和头孢菌素类)
青霉素是用于治疗的第一类抗生素,至今仍被认为是治疗许多感染性疾病的首选药物。
青霉素及后来发展的头孢菌素类抗生素组成了β—内酰胺类抗生素。
这样称谓,是由于它们的分子中有一个含四个原子的酰胺环,化学上称为β—内酰胺环,它们起初是从真菌产黄青霉菌和头孢菌素属中发现的。
后来从放线菌的链霉菌属和诺卡菌属及某些革兰氏阴性菌中亦发现能产生β—内酰胺类抗生素。
从生物合成角度看,β—内酰胺类抗生素可被认为是从氨基酸聚合而衍生的。
β—内酰胺类抗生素抑制细菌细胞壁基本成分肽聚糖的合成(参看第三章第三节),导致不可逆转的破坏,因而属于具有杀菌作用的抗生素。
它们对真菌没有作用。
因为真菌细胞壁不含有肽聚糖。
对支原体亦无作用,因其缺少细胞壁。
比较早期的青霉素类如青霉素G,只对革兰氏阳性细菌和某些革兰氏阴性球菌有作用。
后来很快发现耐药细菌扩散,继而用化学改造的方法得到一些衍生物,差不多对所有革兰氏阴性细菌在不同程度上都有作用。
头孢菌素类抗生素的化学改造也有类似情况,从活性较弱的头孢菌素C起始,获得了一些头孢类的衍生物。
这个领域中的更广泛研究,得到了以下不同方面的结果,如:
1.口服有效的青霉素类和头孢菌素类抗生素的制备。
2.制备耐β—内酰胺酶的衍生物。
β—内酰胺酶是由某些种属细菌或某些耐药细菌菌株所产生的能使β—内酰胺类抗生素失活的酶。
3.从链霉菌或其他细菌中分离新的β—内酰胺类抗生素,归属为非典型β—内酰胺类。
这类抗生素包括其化学半合成衍生物对于一些不敏感的细菌有更广的抗菌谱。
除了极个别的以外,青霉素类和头孢菌素类抗生素的毒性非常低。
这类抗生素使用中的主要问题是,有时会出现极严重的超敏感和过敏现象。
二、四环素类
这类抗生素的特点是具有很广的抗菌谱及较好的治疗效果。
起初,只有金霉素、土霉素和四环素,后者在临床上应用最广泛。
不同种的链霉菌均能产生四环素类抗生素。
它们的生物合成是由乙酸和丙二酸单位缩合的键环化而形成的。
它们的化学结构是由四个环线形相连而组成。
这也是它起名的缘由。
它们的作用点是抑制核糖体蛋白的合成,其作用是可逆的。
因此,它们具有抑菌作用。
这类抗生素具有极广的抗菌谱,包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、立克次体、衣原体和某些原虫。
由于其理化性质(在中性pH条件下不溶于水)所决定,天然产生的四环素类抗生素只能口服。
化学半合成的研究结果获得了—些可用于注射的衍生物及作用周期较长的衍生物。
当今耐药菌很普遍,然而,对耐药菌有效衍生物研究的成功例子不多。
三、氨基糖甙类抗生素(氨基环醇类)
这是一类包括很广的由链霉菌、小单孢菌和芽孢杆菌产生的物质。
其化学特征是具有环状氨基醇和与之相连的氨基糖。
葡萄糖是氨基醇和氨基糖的生源。
氨基糖甙类抗生素以其不可逆的方式作用于核糖体而抑制蛋白质的合成,因而具有杀菌作用。
它们主要对革兰氏阴性细菌有效。
链霉素是第一个被发现的氨基糖甙类抗生素,它是当时旨在分离对革兰氏阴性菌有效的一系列研究方案的产物。
链霉素同时也是第一个对结核病有效的抗生素。
为了寻找对多种耐药菌有效的衍生物,近十年来,相继发现或合成了卡那霉素、庆大霉素、妥布拉霉素、丁胺卡那霉素和奈替米星等,它们对链霉素耐药的菌株有效。
由于氨基糖甙类分子中有许多羟基,因此,所有氨基糖甙类抗生素水溶性非常好,因而不能口服吸收。
主要的副反应是肾和耳毒性。
四、大环内酯类抗生素
这类抗生素化学结构的特点是,具有一个由不少于12个碳原子组成的环,并由内酯基团使其环化。
它们是链霉菌的典型产物,是由一系列乙酸和丙酸单位缩合而成的。
大环内酯类抗生素可以分为两大类:
1.抗细菌大环内酯抗生素
其特征是由14到l6元碳原子构成的内酯环,至少有两个糖分子,它们具有抑菌作用,因为是通过可逆性与核糖体作用而抑制蛋白质合成,抗菌谱局限于革兰氏阳性细菌和支原体。
这类抗生素的典型代表是红霉素。
此外还有竹桃霉素、柱晶白霉素和螺旋霉素。
为改善其口服吸收率,还半合成了一些新的衍生物。
2.抗真菌和抗原虫大环内酯类抗生素
其特征是由约30个原子组成内酯环,带有羟基取代基团包含一系列共轭的双键(4到7个)。
由于有这样的特征,它们亦被称为多烯类化合物(四烯、五烯等)。
它们只有在静脉注射时才有活性。
通过干扰细胞膜甾醇类合成诱导细胞膜畸变。
因此它们对细菌没有作用。
由于细菌细胞膜不含有甾醇类物质,它们只作用于真菌和原虫。
它们的毒性较大,因而只能有限地用于最需要的病例。
两性霉素B(七烯类)是这类中最熟知的代表性化合物。
五、安莎霉素类
这类抗生素是在60年代末期投入临床使用的,其典型结构是具有一条脂肪链(aliphaticchain),连接两个相对的芳香环,像是一条链子上的两个篮子或ansa(由此而定名)。
它们由放线菌属的多种类群所产生,其生物合成与大环内酯类抗生素相似,即由一系列乙酸和丙酸单位缩合而成。
依据芳香环的类型,安莎霉素可分为两组:
萘酚类和苯类。
比较重要的抗细菌安莎类抗生素是萘酚类。
它们选择性地抑制RNA聚合酶;苯类安莎类抗生素选择性作用较差,主要作为可能的抗肿瘤药物而进行研究。
很有意思的是,属于这一组的美登素是植物的产物。
在萘酚类中,利福霉素对革兰氏阳性细菌及分支杆菌有极强的作用。
然而天然产生的利福霉素没有应用于临床。
某些半合成的利福霉素如利福霉素SV用于胆道感染,具有广谱作用,口服有效。
利福平对结核分支杆菌及葡萄球菌效果尤佳。
因菌株而异,对利福平耐药菌株产生频率相当高。
六、肽类抗生素
这类抗生素化学结构是由氨基酸链组成,经常形成环状结构。
它们是由种类各异的微生物产生,其生物合成途径与蛋白质合成迥然不同。
首先发现的短杆菌肽和杆菌肽仅负有历史意义。
因为在体内毒性太大。
它们均对革兰氏阳性细菌有作用,前者干扰细菌细胞膜功能,后者抑制细胞壁肽聚糖的合成。
多粘菌素在体内得到应用,它对革兰氏阴性细菌非常有效,作用于细胞膜功能。
比较新的肽类抗生素肽托霉素和雷美拉宁对细胞壁合成有抑制作用,正在对此进行开发研究。
七、糖肽类抗生素(二丙庚肽类)
这是一类线型七肽,以苯环为代表,至少有5个氨基酸残基,相互连接形成二酚和三酚基醚,在苯环上有各种取代基如羟基、氯原子和糖基,它们的作用机制是与细菌细胞壁中间体D—丙氨酰—D—丙氨酰分子末端形成复合物,而抑制细菌细胞壁的合成。
耐药变株产生的频率很低。
二丙庚肽的名称是由以上描述的特点(D—丙氨酰—D—丙氨肽结合七肽)而来。
这类抗生素的重要代表是万古霉素由Amycolatopsisorientalis产生以及Actinoplanesteichomyceticus产生的替考拉宁,是五个非常相似的物质的混合物,它对革兰氏阳性细菌有效,尤其是对耐β-内酰胺类抗生素的葡萄球菌有效。
八、抗肿瘤抗生素
抗肿瘤抗生素属于不同化学类别,但都以不同机制作用于DNA复制。
放线菌素具有历史意义。
它是一个由酚噁嗪酮环组成带有二个相同的肽环,它们以其芳香环与DNA碱基嵌合,而影响DNA的功能,在真核细胞中主要干扰RNA合成。
蒽环类化合物(柔红霉素及阿霉素)具有四环结构带有一个取代的糖基,它们作用于拓扑异构酶,使DNA链断裂。
丝裂霉素C具有三环结构,它使二个DNA链中间形成共价键桥。
博莱霉素是由轮生链霉菌(Streptomycesverticil1us)产生的9肽混合物,以类酶反应使DNA链断裂。
九、其他类抗生素
有些在临床上应用的抗生素,不同于上述抗生素的分类,如氯霉素,最初是从委内瑞拉链霉菌(Streptomycesvenezuelae)分离得到的,后来则用合成方法生产。
它是极少数含有氮基团的天然化合物的一种产物。
它抑制蛋白质合成,有抑菌作用,对革兰氏阴性细菌尤其是沙门菌引起的感染有很好的治疗效果,口服有效。
林可霉素的作用机制(抑制蛋白质合成)与抗菌谱(仅抗革兰氏阳性细菌)与抗细菌大环内酯类抗生素相似。
实际上,与红霉素有部分交叉耐药,化学结构与之完全不同。
它是由修饰后的氨基酸与复杂的氨基糖缩合而成,尤其对某些厌氧菌有作用。
氯林可霉素是半合成衍生物之一,具有相似的性质。
新生霉素,作用于革兰氏阳性细菌和变形杆菌,通过抑制DNA回旋酶的一个亚单位作用于DNA。
夫西地酸,由真菌产生,具有甾醇类结构,对革兰氏阳性细菌有作用,口服有效,抑制参与蛋白质合成的延伸因子,限制其应用的主要因素之一,是耐药菌株出现频率较高。
磷霉素,最初由灰色链霉菌(streptomycesgriseus)中分离得到,现在用化学合成方法生产,具杀菌作用,抑制肽聚糖的合成,抗菌谱较广,但容易产生耐药菌株。
灰黄霉素,可以在体内应用的抗真菌抗生素,由真菌产生,具有芳香环结构,生物合成是由乙酸和丙二酸单位缩合衍生成的,抑制细胞支架的形成。
木比洛菌素是比较新的抗生素,从荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)提取物中分离到,至本世纪初阐明其活性,通过抑制赖氨酰tRNA合成酶而抑制蛋白质合成。
抗菌谱较广,但仅能局部用药。
第二章 抗生素的活性
第一节定义
抗生素对微生物(细菌、真菌及原虫等)抑制的能力称为抗生素的活性,并以此进行测定。
生长的概念,当用于宏观生物时较为熟知,通常以单位时间生长体积的增加来表示。
对于微观生物,必须予以进一步明确。
在这种情况下,生长可以在两种水平上加以区别,即群体生长和单个细胞生长。
群体生长是指单位时间里微生物总数的增加,即微生物群体密度的增加。
单细胞生长是指一个细胞产生二个子细胞时,细胞材料的合成。
显然,细胞生长的结果导致微生物群体的生长。
通常,抗生素活性的定义是指抑制微生物群体生长的能力。
活性的测定以直接进行单位体积中微生物总数的计数,或者测定培养物中与群体密度有关的某些参数,如光散射性质。
抗生素对细菌群体生长的抑制,可能是可逆的或不可逆的作用。
在可逆作用情况下,当抗生素不存在时,大部分细菌开始生长,抗生素对细菌的作用称为抑菌作用;在不可逆作用情况下,只行少数细胞或没有细胞存活,抗生素的这种作用称为杀菌作用。
下面描述的测定抗生素抗细菌活性的技术,基本上也适用于测定抗酵母、真菌和某些原虫的活性。
第二节活性测定
一、抑菌活性
抗生素活性的一种定量测定方法,是测定抗生素完全抑制某种细菌生长的最低浓度,称为最低(最小)抑菌浓度(MIC)。
1.在液体培养基中测定最低抑菌浓度
按传统方法测定MIC的方法如下:
(1)准备一系列含有同样体积液体培养基的试管,被测试菌的接种量在每毫升103~l06个细胞之间。
现在大都采用含有0.1ml体积培养基的微孔板。
(2)抗生素的浓度在每个试管中是递减的,通常以对倍稀释法逐管稀释抗生素的浓度(如在第一管中,抗生素的浓度为128μg/ml,第二管为64μg/ml,第三管为32μg/ml,以此往下稀释)。
最后一管不加抗生素,作为细菌生长的阳性对照。
(3)培养物在所测试细菌的最适温度下培养一定时间,至少繁殖10—15代(通常过夜)。
图2-1在液体培养基中测定利福平对金黄色葡萄球菌的MIC值
每一个试管中含有1ml培养基,按种104细菌/ml培养基,每一个试管下面的数值代表利福平的浓度(第1管不含抗生素的细菌生长为阳性对照),MIC是指第5管中利福平的浓度(0.0032μg/ml)。
(4)以混浊度用肉眼观察细菌在系列试管中的生长情况(实际上,培养物的混浊度至少在有107个细胞/ml数量级时才能观察到)。
在抗生素浓度足以抑制细菌生长时,试管保持透明(图2—1)。
从实验的角度而论,MIC是指“最后”一透明管中抗生素的浓度,即用肉眼没有观察到细菌生长的抗生素的最低浓度。
显然,由于所用的方法是以抗生素对倍稀释及用肉眼观察细菌的生长,所得MIC不是一个十分准确的数值。
在确定细菌生长时,只差一管,MIC值则相差一倍。
尽管如此,MIC对于研究抗生素的生物学及临床应用,均为一个很有用的参数。
然而应当明确,MIC值与试验条件及所用菌种有关,不同菌株对抗生素敏感度不一样,因此,MIC值不尽相同。
作为例子,在表2—1中列举了液体培养基中测出的一些常用抗生素对某些实验室中标准菌株的MIC值。
2.在固体培养基中测定最低抑菌浓度
从概念上看,这种方法与用液体培养基进行测定是相似的。
抗生素用含有琼脂的合适的培养基进行系列稀释,然后倒入平皿,在培养基表面接种欲测的菌种(1μl菌悬液中的细菌浓度为109细胞/m1)。
经过一定时间培养,以没有细菌生长或仅有少数单个分散的菌落形成的最低抗生素浓度作为最低抑菌浓度。
这种方法的优点在于,在一个平皿上,可以在不同区域接种不同的欲测细菌,以简化工作量(图2-2)。
图2—2在固体培养基中同时测定利福平对12种细菌的最低仰菌浓度
平皿1不含抗生素为阳性对照,平皿2、3、4中抗生素浓度以0.02,0.04和0.08μg/m1递增。
显而易见,不同细菌对抗生素的敏感性是不同的。
可以进行更多的系列稀释,以便可以同时测定对所有l2种细菌的最低抑菌浓度。
3.累积曲线
如前所述,同种细菌的不同株,对同一种抗生素显示不同的敏感性。
因此,要评价抗生素的临床应用前景,必须测定它对每一种细菌诸多临床分离株的活性,这点十分重要。
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