细菌肽聚糖有几个抑制点位

第一节　抗菌药物作用机制

根据主要作用靶位的不同，抗菌药物的作用机制可分为：①干扰细菌细胞壁的合成，使细菌不能生长、繁殖；②损伤细菌细胞膜，破坏其屏障作用；③影响细菌细胞蛋白质的合成，使细菌丧失生长、繁殖的物质基础；④影响核酸的代谢，阻碍遗传信息的复制；⑤抑制叶酸代谢。

一、抑制细菌细胞壁的合成

细胞壁是包围在细菌最外层的结构，主要有糖肽（mucopeptide）、磷壁酸、脂多糖（LPS）、脂质与蛋白质等组成。根据革兰染色法可将细菌分为革兰阳性与阴性两大类。染色的差别主要在于两类细菌细胞壁成分的不同，革兰阳性菌有脂磷壁酸，而革兰阴性菌有较厚的LPS，两者都有肽聚糖（peptidoglycan），但革兰阳性菌肽聚糖较厚，与脂磷壁酸结合在一起，而革兰阴性菌肽聚糖层很薄，其上另有皱缩成波状的主要由脂质构成的外膜。肽聚糖比较坚韧，且具有高度的弹性，是细菌维持细胞外型的基础。

肽聚糖又称黏肽，是一种复杂的多聚体，互相交接排列成一个大而坚韧的网状结构，为原核生物所特有的物质。肽聚糖由聚糖骨架N-乙酰胞壁酸（N-acetylmuramicacid，NAMA）与N-乙酰氨葡糖胺（N-acetylglucosamine，NAG）经β1，4-糖苷键，交替间隔排列而成，在N-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链。各种细菌聚糖骨架均相同，四肽侧链的组成极其连接方式随菌种而异。

肽聚糖的刚性和韧性依靠连接聚糖链的糖苷键以及聚糖链和氨基酸的交联显现出来，交链越完全则刚性越强。革兰阴性菌仅有聚糖骨架和四肽侧链两部分组成，交联通常以二氨基庚二酸的氨基通过肽键直接连到末端D-丙氨酸的羧基上，形成二维结构；革兰阳性菌的肽聚糖有聚糖骨架、四肽侧链和五肽交联桥3部分组成，在四肽侧链上通过肽间桥交联五肽链，构成机械强度坚韧的三维立体结构。

细胞分裂和增大过程中，细胞壁的合成涉及肽聚糖的生物合成。肽聚糖的合成通过两种载体分子参与合成，即二磷酸尿嘧啶和称为细菌萜醇（bactoprenol）的脂质载体。二磷酸尿嘧啶参与合成黏肽的前体五肽的合成；细菌萜醇是一种55碳的类异戊二烯醇，通过磷酸二酯键与聚糖骨架的N-乙酰胞壁酸相联。脂质载体的作用是把在细胞质内合成的五肽双糖穿过质膜插入到由自溶素破坏的细胞壁的生长点。肽聚糖合成的最后一步是在相邻聚糖链间形成肽交联，这一过程需要转糖基酶（transglycosylase）与转肽酶（transpeptidase）。转糖基酶的功能是促使在细胞质内新合成的双糖肽结合到膜外原有的肽聚糖上，使肽聚糖上的多糖链不断延长。尔后再由转肽酶使肽链脱去最后一个D-丙氨酸而与另一条肽链上的肽桥交联，形成一个牢固的网。这些酶具有与青霉素结合的能力，故称之为青霉素结合蛋白（penicillin binding protein，PBP）。PBP与青霉素结合后即可使其酶功能受抑制，影响到细胞壁中肽聚糖的合成。

β内酰胺类抗生素包括青霉素类、头孢菌素类和不典型的β内酰胺类抗生素，主要抑制肽聚糖合成的最后一步，即通过与PBP结合，抑制PBP的转肽酶或转糖基酶活性，阻止黏肽链的交叉连接，使细菌无法形成坚韧的细胞壁。青霉素抑制的是转肽酶的活性。

糖肽类如万古霉素和替考拉宁也抑制肽聚糖合成的最后一步，通过竞争性地与肽聚糖合成中间产物D-丙氨酰-D-丙氨酸末端形成复合物，阻断肽聚糖合成中转糖基酶、转肽基酶及D－D羧肽酶的作用，从而阻断肽聚糖的合成。

其他作用于细胞壁的抗生素如磷霉素可能抑制肽聚糖的前体五肽的合成，杆菌肽则是通过阻止细胞膜上脂质载体的再生，使五肽双糖没有办法通过质膜到达细胞壁的生长点。

结核杆菌细胞壁有结核环脂酸，异烟肼、乙硫异烟胺、丙硫异烟胺可抑制结核环脂酸合成酶，使结核环脂酸合成减少，造成细胞壁缺损，细胞内容物外漏，细菌死亡。

二、影响细胞膜的通透性

影响细胞膜的抗菌药物主要为多黏菌素和抗真菌的两性霉素和吡咯类药物。细菌的细胞膜为一种半透膜，内、外各为一层蛋白质，中间一层类脂质（以磷脂为主）。细菌的细胞膜具有选择性屏障作用，脂溶性物质较易透入细胞内，且能将氨基酸、嘌呤、嘧啶、磷脂、无机盐和核苷酸等浓集在细胞内，防止外漏。多黏菌素类的分子有二极性：一极为亲水性，与细胞膜的蛋白质部分结合；另一极具亲脂性，与膜内磷脂相结合，使细胞膜裂开，导致细胞内重要物质外漏和细菌死亡，革兰阴性杆菌细胞壁及细胞膜中脂质含量多，故本品对革兰阴性杆菌作用强。两性霉素B、制霉菌素等多烯类抗生素主要与细胞膜上的麦角固醇结合，使细胞膜的通透性增加。吡咯类药物中的咪唑类如咪康唑、酮康唑，三唑类如氟康唑、伊曲康唑等抑制真菌细胞膜中固醇类的生物合成而影响其通透性。

三、抑制蛋白质合成

抑制蛋白质合成的抗菌药物有大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类、氯霉素、林可霉素和克林霉素，以及新的抗菌药物酮内酯类（ketolide）、链阳霉素和唑烷酮类（oxazolidinone）。

蛋白质的合成有3个阶段，即起始阶段、延长阶段和终止阶段。蛋白质合成的起始阶段：蛋白质由氨基酸按一定的顺序结合而成，在核糖体上进行。细菌的核糖体的沉降系数为70S。蛋白质合成开始时，70S核糖体可解离为50S及30S 2个亚基。30S亚基与新生成的mRNA结合成mRNA-30S复合物，然后接上第一个氨基酰-tRNA（即甲酞蛋氨酰-tRNA，接在相当于30S亚基的P位），称为30S起始复合物。后者很快与50S亚基结合成70S起始复合物。氨基糖苷类、四环素、氯霉素阻断蛋白质合成的起始阶段。

蛋白质合成的延长阶段：新的氨基酰-tRNA按mRNA的密码要求，接在核糖体50S亚基的A位上；此时，结合在P位上的甲酰蛋氨酰或以后合成的肽链被输送至A位，其羧基与新接上的氨基酸的氨基结合而形成新的肽链。此时在P位上的tRNA被释放，回到细胞质内转运其他相应的氨基酸。核糖体30S亚基在mRNA上发生位移，把带有肽链的tRNA从A位移至P位，A位上又接受新的氨基酰-tRNA。如此周而复始地合成蛋白质。氨基糖苷类、氯霉素、红霉素、四环素类、林可霉素类等均作用于此阶段，影响蛋白质合成。

蛋白质合成的终止阶段：当mRNA上的密码出现终止信号时，表示蛋白质合成已结束。肽链从核糖体上释出，tRNA及mRNA也与核糖体分离。70S核糖体又解离为30S及50S亚基，重新参与蛋白质的合成。氨基糖苷类、氯霉素、四环素类等均可作用于此阶段。

多种抗生素能抑制细菌的蛋白质合成，但它们的作用点有所不同。氯霉素、林可霉素、大环内酯类、酮内酯类、链阳霉素和唑烷酮类主要作用于50S亚基，四环素、氨基糖苷类则作用于30S亚基。

四、抑制核酸代谢

核酸包括DNA及RNA，都是由许多单核苷酸相互连接而成的多核苷酸。每一单核苷酸由糖、碱基和磷酸组成。当细胞分裂时，以原有的DNA作模板，在DNA聚合酶的参与下，根据碱基互补连接原理，合成新的DNA。RNA有3种，即mRNA、rRNA和tRNA。合成RNA的过程称为转录，在DNA依赖的RNA聚合酶的作用下，以DNA为模板，合成新的RNA。mRNA带有DNA的全部遗传信息。

氟胞嘧啶进入真菌细胞后，经脱氨酶的作用形成氟尿嘧啶，后者取代尿嘧啶而进入真菌的RNA，抑制核酸的合成。

利福平可与DNA依赖的RNA聚合酶（转录酶）的p亚单位结合，从而抑制mRNA的转录。

喹诺酮类药物的作用机制主要是通过抑制DNA拓扑异构酶而抑制DNA的合成，从而发挥抑菌和杀菌作用。细菌DNA拓扑异构酶分两大类，第一类为拓扑异构酶Ⅰ、Ⅲ，主要参与DNA的松解，第二类包括拓扑异构酶Ⅱ、Ⅳ，其中拓扑异构酶Ⅱ又称DNA促旋酶，参与DNA超螺旋的形成，DNA促旋酶通过暂时切断DNA双链，促进DNA复制转录过程中形成的超螺旋松解，或使松弛DNA链形成超螺旋空间构型。拓扑异构酶Ⅳ则参与细菌子代染色质分配到子代细菌中。喹诺酮类药物的主要作用靶位是DNA促旋酶和拓扑异构酶Ⅳ。革兰阴性菌中DNA促旋酶是喹诺酮类的第一靶位，而革兰阳性菌中拓扑异构酶Ⅳ是第一靶位。

五、抑制细菌叶酸代谢

细菌不能利用环境中的叶酸成分，必须在细菌体内合成叶酸后，参与核苷酸和氨基酸的合成，使细菌得以生长、繁殖。磺胺药与对氨苯甲酸（PABA）的化学结构相似，两者竞争二氢叶酸合成酶，使二氢叶酸合成减少，或磺胺药代替PABA后形成无效的化合物，使核酸等重要物质的合成受阻，影响细菌的生长、繁殖。甲氧苄啶的结构与二氢叶酸分子中的喋啶相似，能竞争抑制二氢叶酸还原酶，使四氢叶酸的生成受到抑制。甲氧苄啶与磺胺苄啶药合用后，由于两者作用于叶酸合成的不同环节，抑制细菌的叶酸代谢，因此，具有协同作用。甲氧苄啶对哺乳动物细胞的二氢叶酸还原酶作用甚微。对氨水杨酸（PAS）对结核杆菌的作用机制为：与PABA竞争二氢叶酸合成酶，合成含有PAS的二氢叶酸类似物，抑制了结核杆菌的生长与繁殖。此外，PAS还可抑制分枝杆菌素的合成。