微生物与酶及酶抑制剂

第十三章　微生物与药物

学　习　目　标

1．简述抗生素的定义及其制备过程。

2．抗生素的作用机制有哪些？

3．怎样预防细菌产生的耐药性？

4．由微生物发酵法生产的药物主要有哪些？

5．药物中微生物的来源主要有哪些？

6．简述微生物引起药物变质的后果。

7．药物制剂的微生物学检查主要有哪些检查项目？

第一节　微生物与抗生素

一、抗生素的概念

（一）定义

最初，抗生素被定义为细菌、放线菌、真菌等微生物的次级代谢产物，主要应用于细菌感染疾病的防治，故又称为抗菌素。近年来随着抗生素研制事业的发展，尤其合成技术的出现，抗生素的定义被修订为是指生物，包括微生物、植物和动物，在其生命活动过程中产生的能在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物功能的有机物质或化学方法合成的类似物（全化学合成或半合成）。

（二）命名

目前抗生素统一命名根据以下三点：

1．凡由动植物或菌类产生的抗生素，其命名根据动物学、植物学或菌属学的名称而定，例如，青霉素、链霉素、灰黄霉素、黄连素、蒜素、鱼素等。

2．抗生素的化学结构或性质已经明确的，可根据其族命名，例如，四环素、氯霉素、环丝氨酸等。

3．对一些有纪念意义或按抗生素产生菌的出土地方命名及习惯上已采用的俗名仍可继续使用，例如，创新霉素、庐山霉素、正定霉素、井冈霉素、金霉素、土霉素等。

（三）分类

抗生素的分类一般以生物来源、作用对象、作用机制、生物合成途径、化学结构等作为分类依据。它们各有优缺点和使用范围。

根据来源，如放线菌产生的抗生素主要有：氨基苷类、四环类、放线菌素类、大环内酯类等；真菌产生的抗生素主要有桔霉素、青霉素、头孢菌素（先锋霉素）等。细菌产生的抗生素主要有多黏菌素、杆菌肽、短杆菌素等。植物、动物产生的抗生素主要有地衣酸、绿藻素、蒜素、香茄素、黄连素、溶菌酶、色素等。根据抗生素的作用对象，广谱抗生素如四环素、氯霉素；窄谱抗生素如青霉素G等。根据抗生素的作用机制又可分为五类，如抑制细菌细胞壁合成的抗生素如青霉素、瑞斯托菌素等，抑制蛋白质合成的抗生素如四环素、氯霉素等。

二、抗生素的制备过程

抗生素的生产方法一般有三大类，即生物合成法、全化学合成法和半合成法。

1．生物合成法　即微生物发酵法，目前大多数抗生素品种，如青霉素、链霉素、卡那霉素、庆大霉素、四环素、土霉素、金霉素、红霉素、麦迪霉素、制霉菌素、洁霉素等都采用生物合成法，其特点是成本低、周期长、波动性较大等。其工艺过程主要有：生产菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理及过滤→提取及精制→成品检验→成品包装→出厂检验。一般认为，从孢子制备到发酵属于“生物合成”范围，从发酵液预处理到提取精制属化工范围。

（1）生产菌种　抗生素生产菌种必须具备产量高、性能稳定和容易培养等特点。为防止菌种衰退，应保存在砂土管或冷冻干燥管中，并置于0～4℃恒温冰箱内，并应不断纯化，淘汰变异菌落。

（2）孢子制备　这是发酵工序的开端，是一个重要环节。将保藏的休眠状态的孢子通过严格的无菌操作将其接种到经过灭菌的固体培养基上。

（3）种子制备　种子制备可在摇瓶中或小罐内进行，大型发酵罐的种子要经过2次扩大培养才能接入发酵罐。

（4）发酵　抗生素制备的关键阶段。一般在钢制或不锈钢的罐内进行，设备和培养基经严格灭菌后，接入种子。发酵过程中应满足微生物对温度、氧气、p H碳源、氮源等的需要，大多数品种发酵周期为4～8 d。

（5）发酵液的预处理及过滤　通过预处理使发酵液中的蛋白质和某些杂质沉淀，以增加滤速，有利于提取。过滤是使菌丝体从发酵液中分离出来，获得澄清发酵液，供下步提取。

（6）提取及精制　提取方法一般有吸附法、沉淀法、溶媒萃取法、离子交换法4种。精制是指将抗生素的浓缩液或粗制品进一步提纯并制成产品，可重复或交叉使用上述4种基本提取方法。

（7）成品检验及分装　为了保证药物的质量，用药安全，对抗生素各种成品都必须进行检验。

2．全化学合成法（即化学合成法）　某些抗生素的化学结构已经明确且结构较简单时，可采用化学合成法制取抗生素，如氯霉素是世界上第一个全化学合成的抗生素，其他有磷霉素等。

3．半化学合成法（即半合成法）　是利用化学方法改造生物合成的抗生素，从而获得性能更优良的新抗生素的方法。一般分2个阶段进行。第一阶段是通过生物合成法制取某种抗生素；第二阶段是通过化学等方法改造原来的化学结构，从而获得一系列新抗生素，以达到扩大抗菌谱、提高疗效、降低毒副作用或弥补其他缺陷之目的。例如，半合成青霉素。

三、抗生素的作用机制

抗生素主要作用于微生物的某一代谢环节，从而抑制微生物的生长或致死。作用机制包括影响微生物的细胞壁合成、细胞膜的功能、蛋白质的合成、核酸的合成及细胞能量代谢、电子传递等。

（一）抑制微生物细胞壁的合成

细菌的细胞壁破裂或缺损，细菌便膨胀、变形、破裂、自溶而死亡。如环丝氨酸抑制N－乙酰胞壁酸五肽桥的形成；万古霉素阻断五肽桥与胞壁受体结合；杆菌肽影响类脂循环来影响肽聚糖的合成；青霉素类、头孢菌素类干扰肽聚糖的三维结构的形成，都是造成细胞壁缺陷，导致细菌不能抵抗低渗环境而死亡。

（二）影响细胞膜的功能

细菌的细胞膜具有半透膜性质，起着渗透屏障和运输物质的作用。而多黏菌素，可以与病原菌细胞膜磷脂结合，从而解聚细胞膜的结构，使病原菌细胞膜的通透性增加，导致细胞内的主要成分如氨基酸、核酸和钾离子等泄漏，致病原菌死亡。作用病原菌细胞膜的抗生素还有两性霉素B、杆菌肽等。

（三）干扰蛋白质合成

干扰细菌核蛋白体蛋白质合成过程的抗生素很多，主要有氨基环醇类、四环类、大环内酯类等。这些抗生素作用于蛋白质合成的起始、延长、终止各阶段的不同环节。如氨基糖苷类抗生素及四环类抗生素可与30S亚基结合；红霉素、氯霉素、林可霉素可与50S亚基结合，从而选择性地抑制原核细胞蛋白质合成。

（四）抑制核酸的合成

博来霉素，可引起DNA单链断裂，亦可使DVA一条链上的脱氧核糖和磷酸连接部分断裂，形成缺口，还可抑制DNA连接酶和DNA聚合酶，干扰DNA的复制。利福霉素和利福平可直接作用于RNA聚合酶而抑制RNA的合成，抗肿瘤抗生素的作用大多是抑制DNA、RNA的合成。

目前，作用于能量代谢以及电子传递体系的抗生素，如抗霉肽等，由于对人体大多毒性较强，所以限制了在临床上的广泛应用。

四、耐药性

随着抗生素的广泛使用，由于药物与细菌多次反复接触，使细菌对该药敏感性不断下降甚至消失，称为细菌耐药性，又称抗药性。耐药菌株的不断出现，尤其一些病原菌呈现的多重耐药性，给临床用药带来了困难，向控制医院感染提出了挑战，对公众健康构成了严重威胁。

（一）耐药机制

对抗生素的耐药通常有以下几种机制：①使药物失活；②细菌改变胞浆膜通透性，使药物难以进入菌体内而呈现耐药；③细菌改变药物作用靶位；④细菌改变代谢途径，减少摄取，增加外排。

上述耐药机制，一般认为均在耐药性质粒转移和控制下产生，并有日渐增多和更加复杂的趋势。

（二）预防耐药性的措施

为克服细菌产生耐药性，除积极开发新抗菌药物外，在防治感染性疾病中还需要采取一定的措施。

首先，合理使用抗生素。足量用药，疗程合适，维持体内有效抑菌药物浓度，有计划更替用药，避免滥用以及采取必要的联合用药等。其次，做好消毒与隔离工作，防止耐药菌交叉感染。最后，积极开展药物敏感试验，测定细菌对药物的敏感程度，选择合适敏感的抗菌药物。

第二节　微生物与其他药物

微生物及其代谢产物在药物生产中的应用除抗生素外，还有维生素、氨基酸、酶及酶抑制剂、菌体制剂等，此外，微生物在甾体化合物合成中的作用也日益扩大。随着生物科学技术的发展，微生物及代谢产物在医药领域将发挥更重要的用途。

一、微生物与维生素

维生素是维持机体正常生长发育和生理功能所必需的一类低分子有机化合物，既是人体的营养物质，也是一类重要药物。临床上除了用于治疗和预防维生素缺乏症外，还用于某些急性严重疾病和长期慢性疾病的治疗。维生素类药物的获取可采用化学合成、动植物提取和微生物发酵等方法。目前采用微生物发酵法生产的维生素有维生素C、B2、B12和β－胡萝卜素等，其中以维生素C的产量最大。

（一）维生素C

维生素C（vitamine　C）又名抗坏血酸（ascorbic　acid），是细胞氧化－还原反应中的催化剂。维生素C具有增强机体对感染的抵抗力和清除细胞内外自由基的抗氧化作用，有助于防止细胞的癌变，还参与体内氨基酸代谢和神经介质、胶原蛋白的合成以及对外来化合物的解毒作用。临床用于防治坏血病和抵抗传染性疾病，或作为促进创伤和骨折愈合的药物。

维生素C的生产，早年是从柠檬中提取，但原料昂贵，1933年德国化学家Reichstein首创了化学合成法，即莱氏法。自20世纪70年代以来已开始应用微生物合成途径生产维生素C，多采用我国科学工作者首创的“二步发酵法”，具体方法有2种（图13－1、图13－2）。

“二步发酵法”与化学合成法比较，具有简化工艺、降低成本、节约大量有毒化工原料和减少“三废”的优点。

图13－1　维生素C生物合成过程

近年来应用基因工程，将2，5－二酮－D－葡萄糖酸还原酶基因转化到欧文菌的细胞内，构成一重组菌株，该菌株可直接将葡萄糖发酵生成2－酮基－L－古龙酸，从而使维生素C的生产工艺路线大大改进和简化（图13－2）。

图13－2　维生素C的二步发酵法及重组菌发酵

（二）维生素B2

维生素B2（vitamin　B2）又名核黄素（riboflavin），因其具有强烈的黄绿色荧光而得名。维生素B2最早从蛋白质分离，在自然界中多数以与蛋白质结合的形式存在，因此又被称为核黄素蛋白。维生素B2是动物发育和许多微生物生长的必需物质。在机体内参与氧化还原反应。临床上用于治疗口角炎、皮炎、眼角膜炎、结膜炎等维生素B2缺乏症。

维生素B2虽广泛存在于动植物中，但含量较低，不适宜从天然产物中提取。而化学合成法的成本高，制备步骤多，所以目前工业生产多采用微生物发酵法，发酵方法类似抗生素。能产生维生素B2的微生物种类繁多，如棉病囊霉、阿氏假囊酵母、假酵母、根霉菌、曲霉菌、枯草芽胞杆菌、肠产气杆菌、大肠埃希菌等。其中以棉病囊霉和阿氏假囊酵母最常用。

（三）维生素B12

维生素B12（vitamin　B12）因含钴，故又称钴维生素或钴胺素（cobalamin或cobamide）。维生素B12参与机体内许多代谢反应，具有防治人的巨幼细胞性贫血（恶性贫血）、人和动物的神经病变、幼儿和幼小动物的生长发育障碍，以及刺激某些微生物如乳酸杆菌（lactobacillus）生长等的功能，因而又被称为抗恶性贫血因子、动物蛋白因子和LLD因子。

动物肝脏、蛋黄和活性污泥中均含维生素B12，但从中提取成本过高，不适于工业生产。故目前主要采用微生物发酵法生产，生产菌种主要有丙酸杆菌属、假单胞菌属。

二、微生物与氨基酸

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是人体及动物生长代谢所必需的营养物质，现已被广泛应用于食品、饲料、化妆品、医药、化学工业的中间体以及农药等领域。在医疗方面，氨基酸主要用于手术前后的营养补充以及肝昏迷、脑昏迷和心力衰竭的治疗。

氨基酸的生产方法有提取法、化学合成法和微生物法。微生物法又分为直接发酵法（含前体添加发酵法）和酶法，其中尤以直接发酵法最为重要。目前，除了胱氨酸和半胱氨酸以外的氨基酸均能用微生物法生产，其中产量最大的是谷氨酸和赖氨酸。

（一）谷氨酸

谷氨酸是利用微生物发酵法生产的首个氨基酸，年生产量最大。谷氨酸产生菌种类繁多，主要有棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。这些细菌种属不同，但都是革兰阳性、不形成芽胞、没有鞭毛，都需要生物素作为生长因子，都具有一定的合成谷氨酸的能力。

谷氨酸的发酵生产是以葡萄糖和尿素等为原料，在通气条件下经谷氨酸产生菌的代谢作用而生成。谷氨酸的生物合成途径为葡萄糖经糖酵解（EMP）或己糖磷酸支路（HMP）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰Co A），然后进入三羧酸循环（TCA），生成α－酮戊二酸，再经谷氨酸脱氢酶的作用，在NH 4＋的存在下生成L－谷氨酸（图13－3）。

图13－3　由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径

在谷氨酸发酵过程中，生物素是重要的生长因子，为获得高产量的谷氨酸，生物素需控制在亚适量条件。这是由于谷氨酸的分泌取决于细胞膜的通透性，而生物素作为乙酰Co A羧化酶的辅酶，参与脂肪酸合成，若生物素量低，则会影响细菌细胞膜脂肪酸的合成，增加细胞膜通透性，利于谷氨酸的分泌，减少谷氨酸细胞内积累以消除反馈抑制，使谷氨酸生物合成继续进行。但若生物素过少，细菌则不生长。另外氧、NH 4＋、p H值及磷酸盐浓度等均影响谷氨酸的产量。

L－谷氨酸是生物机体内氮代谢中最重要的氨基酸之一，在医疗上谷氨酸主要用于治疗肝昏迷、神经衰弱、配制营养液等。另外谷氨酰胺可用于治疗胃溃疡。

（二）赖氨酸

赖氨酸微生物发酵菌种多采用谷氨酸细菌的营养缺陷型，如谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、乳酸发酵杆菌等。其主要利用代谢阻断即人为地解除氨基酸生物合成代谢控制机制来产生大量赖氨酸。

赖氨酸是人类和动物的必需的氨基酸之一，若缺乏则影响机体生长发育。赖氨酸作为重要的食品和饲料添加剂，可用在面包、儿童营养品以及配制营养注射液等方面。医疗上，赖氨酸可用于改善肝功能，治疗肝硬化。

三、微生物与酶及酶抑制剂

（一）酶制剂

酶是高度专一、高效的生物催化剂，影响着所有生物机体内的各种代谢活动，因而酶作为一类药物被用于临床的疾病治疗和基因工程研究，同时也广泛地应用于工业、农业等其他领域。

目前酶制剂的主要来源是微生物。因为微生物种类多，繁殖快易培养，酶源蕴藏丰富，在人工控制条件下，较适合于大规模的工业化生产。

用微生物制备酶制剂的一般流程是：微生物选育→培养（发酵）→分离→提纯。方法与其他发酵工业类似。

目前在临床上常用的微生物酶有链激酶、链道酶、透明质酸酶、天冬酰胺酶、青霉素酶等。

1．链激酶、链道酶　链激酶（streptokinase）和链道酶（streptodornase）主要是β－溶血性链球菌的某些菌株产生的胞外酶。链激酶可使血凝块溶解。临床上链激酶主要用于治疗脑血栓和其他部位的血栓，如急性广泛深静脉血栓形成。有人报道，链激酶滴注于冠状动脉内治疗进展期心肌梗死有一定疗效。链道酶是DNA酶，具有液化脓液和痰液的作用，临床上主要用于脓胸的治疗。以上两酶的混合制剂称双链酶。

2．透明质酸酶　透明质酸酶（hyaluronidase）是一种糖蛋白。荧光杆菌、化脓性链球菌，产气荚膜杆菌均能产生。其能分解组织基质中的透明质酸，使组织间隙增大，利于局部积液或积血的扩散，故又名扩散因子。临床用于治疗心肌梗死和其他疾病的辅助用药。

3．天冬酰胺酶　生产菌种为大肠埃希菌。天冬酰胺酶能专一地催化天冬酰胺水解，而抑制肿瘤细胞生长。临床主要用以治疗白血病及其他肿瘤。

4．青霉素酶　青霉素酶（penicillin　acylose）可水解青霉素，使青霉素失去抗菌活性。青霉素酶适用于一般青霉素过敏及过敏性休克反应的辅助治疗。也用于含青霉素制剂的无菌检查。

5．胶原酶　胶原酶（collagenase）可由溶组织梭状芽胞杆菌产生，其对坏死组织有较强的消化作用，可促进上皮细胞生长，加快创口愈合，临床用于慢性溃疡、褥疮和烧伤病人的治疗。

此外，蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶和青霉素酰化酶等在临床上亦常用。

（二）酶抑制剂

酶抑制剂是一类具有生物活性的小分子化合物。其可特异性抑制某些酶的活性，来调整和修复某些紊乱的代谢，以达到治疗或预防某些疾病的目的。此外，酶抑制剂也用于某些抗药性细菌感染的治疗。

由微生物产生的酶抑制剂目前已发现数十种，常见的有：①抑肽素（pepstatin），是由链球菌产生的一种蛋白酶抑制剂，可用于治疗胃溃疡；②泛诞菌素（panosialin），是淀粉酶的特异性抑制剂，可用以防止肥胖症、糖尿病等；③真菌产生的小奥德蘑酮（oudenone），是酪氨酸羟化酶的抑制剂，有降血压的作用；④贝他定（bestatin），具有抑肿瘤作用，促进白介素－1和白介素－2的产生，现已用于白血病的治疗。

四、甾体化合物的微生物转化

许多甾体结构的天然药物具有很强的生理活性，在医学临床治疗上占有非常重要的地位，例如，甾体激素中睾丸甾酮和黄体酮、强心甾体中洋地黄毒苷、甾体皂苷中人参皂苷和甾体生物碱中锥丝碱等。甾体药物的工业生产主要是改造天然的甾体化合物而获得，以前用化学方法改造，合成步骤繁多、收率低、价格昂贵。目前主要采用微生物转化，其合成步骤少、收率高、成本低，亦可避免或减少使用强酸、强碱和有毒原料。

甾体化合物的微生物转化，所得产物不是微生物的代谢产物，而是利用微生物的酶对甾体底物的某一特定部位进行改造，获得的新的甾体化合物。其转化反应主要是羟化反应、环氧化反应、脱氢反应与侧链降解反应。

甾体激素可影响机体的多种代谢，对机体起着非常重要的调节作用，因此在医疗领域应用非常广泛。目前微生物转化反应最主要是应用于甾体激素的制备。如甾体皮质激素、性激素等药物的制备。

五、其他微生物制剂

除了以上所叙的药物与微生物密切相关外，医学上还常用另一些微生物制剂。

（一）微生态制剂

微生态制剂也称活菌制剂，是根据现代微生态学的基本原理，利用对人体无害或有益的活菌（益生菌），经过人工繁殖等方法制成的生物制剂，在临床上主要用于婴幼儿保健、调整肠道菌群失调、治疗肠功能紊乱、腹泻病以及抗癌和防衰老等。

1．乳酸杆菌制剂（商品名：乳酶生）　乳酸杆菌在肠道内生长繁殖，分解乳酸而形成酸性环境，从而抑制肠内有害菌生长繁殖，防止有害菌产毒及致病。

2．双歧杆菌制剂　双歧杆菌具有维持肠内微生态平衡、降低血清胆固醇、产生维生素、增强免疫力、防癌抗癌、抗衰老等功能，其被广泛用于食品、药品方面。如“三株口服液”。

（二）其他制剂

1．核酸类药物　目前，利用发酵法和酶解法生产的肌苷和肌苷酸、鸟苷和鸟苷酸、腺苷和腺苷酸及三磷酸腺苷（ATP）和辅酶A等已应用于各种疾病的治疗，如肌苷和辅酶A可治疗心脏病、白血病、血小板减少症及肝病；ATP可用于治疗代谢紊乱，辅助治疗心脏病、肝病，也可制成能量合剂等。

2．生物碱　微生物亦可合成生物碱，如用作子宫收缩剂的麦角碱是由紫麦角菌所产生。此外，目前已发现一种诺卡菌能产生安莎美登素（ansamitocin），对白血病有一定疗效。

3．螺旋藻　螺旋藻因含有丰富的营养成分和多种生物活性物质，可添加到食品、饲料或饵料中，改善谷物蛋白质的营养质量。医疗保健方面也有很大的利用价值。

第三节　微生物与药物变质

药物在生产、储存、运送、分装和使用过程中，经常发生质量的变化，其原因除了药物本身性质不稳定外，另一个重要的因素是药物被微生物污染。污染的微生物在药物中生长繁殖，不但可以使药物变质失效，造成经济损失，并可直接影响病人用药的安全性，引起病人不良反应或病原生物感染，甚至危及生命。因此，微生物污染药品的问题应予以高度重视。

一、药物中微生物的来源

微生物广泛分布于自然界、物体表面、人体体表及与外界相通的腔道，可造成各种物品的污染和生物的感染。污染药物制剂的微生物主要来源于药物的原料、药物生产环境、设备、操作人员和包装材料与容器等。

1．药物原料　药物原材料未经处理或处理不当则将带有微生物，药物原材料保管不善，亦可被微生物污染。制药用水不符合水质卫生标准，水中的微生物则是药物污染的重要来源。

2．药物生产环境　在药物的生产环境中，空气、生产设备、操作人员、包装材料均可成为药物微生物的来源。如生产过程中清扫或机器震动、谈话、咳嗽等可增加空气中微生物的含量；药物生产设备（粉碎机、灌装机等）、容器及其他物品若清洗不彻底；包装材料未经清洁及消毒处理都均可引起药品污染。另外，生产药物的操作人员不严格按照规程要求进行，或身体欠佳、卫生习惯不良，亦可造成药物污染，甚至污染病原微生物（如金黄色葡萄球菌、结核分枝杆菌等）。因此人亦是药品生产中最大的污染源之一。

二、微生物引起的药物变质

从上述来源的微生物进入药物后，在适宜条件下生长繁殖，将引起药物变质而失去功效。

（一）微生物引起药物变质的判断

为了防止微生物污染引起药物变质的不良后果，我国《药品卫生标准》明确规定了各类药品中微生物的限量。根据药物的类型不同，有下列情况之一，则可判断有微生物引起药物变质的存在。

1．药物中有病原微生物存在或发现规定不得检出的特定菌种（如眼科用药不得检出铜绿假单胞菌；口服药不得检出大肠埃希菌）。

2．灭菌药物中存在有活的微生物。

3．非灭菌药物的微生物总数超过规定的数量。

4．药物中的微生物已死亡或排除，但其毒性代谢产物（热原质）依然存在。

5．药品发生可被觉察的物理或化学变化。

（二）微生物引起药物变质的后果

微生物引起药物变质，除造成经济损失外，更严重的是直接影响药物的功效和人体的健康。

1．微生物污染对药物的影响

（1）药物物理性状的改变　微生物污染药物可导致药物的物理性状改变，如出现微生物色素；产生异味和气体；变得潮湿、黏滑，有丝状物、悬浮物等。

（2）药物有效成分的破坏　污染药物的微生物以药物为底物进行各种降解作用而引起药物的化学结构的改变致使药物有效成分遭破坏而失效。再者，微生物产生的很多代谢产物，如脂肪酸、硫化氢、氨亦可破坏药品有效成分。

2．药物变质对人体的危害　微生物污染引起药物变质失效除延误病人治疗时机外，还可给人体造成以下危害。

（1）药源性感染　灭菌制剂如输液剂不合格或使用时受污染，可引起菌血症、败血症等全身感染；微生物污染的滴眼剂，尤其是铜绿假单胞菌污染滴眼剂可引起严重眼部感染或使病情加重甚至失明；另外，非灭菌制剂的口服药污染沙门菌，局部外用药污染破伤风梭菌均可引起严重感染。

（2）产生毒素引起机体中毒　污染药物的微生物在生长繁殖过程中，可产生有毒的代谢产物，这些毒性物质进入机体能引起中毒，严重者危及生命。如大型输液剂中若含有热原质可引起急性发热反应等。黄曲霉菌产生的黄曲霉毒素，青霉菌产生的毒素，可使人、畜中毒。

（3）其他危害　药物中的微生物可产生致敏物质，引起机体的超敏反应；其还产生微粒物质（或微生物微粒）引起静脉炎、血栓形成或肉芽肿等。

（三）微生物引起药物变质的影响因素

微生物对药物的损害作用受很多因素的影响，但主要是微生物的污染量，药物本身的组分、性质和环境温度。

灭菌药物不含活菌或非灭菌药物存在规定范围内的微生物，一般不易变质。若污染药物的微生物量少，微生物在药物中生长繁殖而引起药物变质，污染的量大，微生物尚未生长繁殖亦可引起药物分解，变质失效。药物的营养越丰富，固态药物含水量越高，微生物生长越迅速。再者，药物制剂的p H、温度若接近微生物生长繁殖的适宜范围，亦支持微生物生长。因此，药品通常储藏在阴凉、干燥、相对低温处。

三、防止微生物污染药物的措施

为了全面提高药物的质量，目前我国和世界上的一些较先进的国家都已实施药品生产质量管理规范（Good　Manufacturing　Practice，GMP）制度。GMP规范的主要目标是减少药品生产中存在的、而成品检验又无法预防的各种隐患（包括污染、混药和差错）。微生物对药物的污染是多渠道的，因而应采取综合性的防范措施。

1．加强宣传教育　增强药品生产和管理人员防范微生物污染的意识，并建立健全防污染卫生措施及卫生管理制度。

2．加强药品生产管理　力求在药品生产的全过程中，把各种污染的可能性降到最低限度。就污染药物中微生物的来源而言，应做到：①保证药物生产环境（如空气、设备等）符合卫生标准；②控制原材料和生产用水的质量；③采用适当的、合格的包装材料和妥善的储存方式；④对操作人员定期体格检查，要求其身体健康，无传染性疾病及携带病菌，并有良好卫生习惯，能严格按规程要求进行工作。

3．进行微生物检查　在药品生产过程中，应按规程定期进行各项微生物检测。以检查指标来评价药物被微生物污染与损害程度，提高药品卫生质量。

4．使用合适的防腐剂　在药物中适当加入防腐剂，以防止微生物生长繁殖所致的药物变质。目前常用的防腐剂有尼泊金、苯甲酸、山梨醇、甘油、乙醇等。

微生物污染与药物质量密切相关，因而必须在药物生产、储存、输送和使用等每一环节中有效地防止微生物污染，以提高药物质量，确保用药安全有效。

第四节　药物制剂中的微生物学检查

药物制剂的微生物学检查主要包括无菌检验、细菌总数测定、霉菌总数测定以及病原菌的检验与螨的检测等。药物制剂的种类很多，而不同药物制剂的微生物学检验要求不完全相同，以下分别介绍各类检验。

一、无菌制剂的无菌检查

无菌检查是指检查药物制剂是否含有活的微生物的一种方法。各种注射剂（如针剂、输液等）、手术及眼科制剂都必须保证绝对不含有任何活的微生物才视为合格。

（一）无菌检查的基本原则

无菌检查的基本原则是采用严格的无菌操作方法，将被检查的药品取一定量分别接种培养一定时间后，观察有无微生物生长，以判断被检药品是否合格。由于无菌检查是用部分样本的结果推断整体的含菌情况，故被检药品的取样及程序必须按照国家药典的规定进行。

（二）无菌检查的基本方法

1．一般药品的无菌检查　一般药品的无菌检查法常用直接接种法，直接接种法是取规定量的检品直接接种至规定的培养基中，经过培养检查有无细菌生长。此种检查适用于非抗菌作用的药品。

用直接接种法进行无菌检查的检品，需要测定是否具有抑细菌和抑真菌的作用，即阳性对照试验。作阳性对照试验时应与供品的无菌检查试验同时且以同样的培养基进行。观察结果时，阳性对照必须长菌，才能判定检品是否合格，若阳性对照管不长菌，说明该药物可能有抗菌作用。

检品如是液体，可直接加入培养基中；如是固体药物，按规定加入一定量的无菌生理盐水或无菌水使药物溶解成均匀的检品溶液，然后进行无菌检查；检品如是油类药物，则选用吐温培养基进行无菌检查。

2．特殊药品的无菌检查法　如果阳性对照管微生物生长微弱、缓慢或不生长，均判断检品有抑菌作用，如抗菌药物或含防腐剂药物等。在该类药物的无菌检查前，必须采用一些方法除去药物本身的抗菌作用，然后再依上述方法进行无菌检查。常用的方法有稀释法、微孔滤膜法、离心沉淀法以及在检品中加入灭活剂。

二、口服药及外用药物的微生物学检查

口服药及外用药在生产和临床使用过程中，必须保证不含有病原微生物及过量的微生物，即需要限制性控制微生物的数量和种类。

目前对口服药及外用药物的微生物学检验主要是微生物限量检验，即限制口服药及外用药的微生物总数和限制病原微生物种类的系列测定项目。我国规定的项目有：细菌总数测定、霉菌总数测定、病原菌（大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、沙门菌和破伤风梭菌）的检验和活螨的检验等。判断合格与否的标准是：口服药及外用药中微生物总量须低于规定限量外，还须在每克或每毫升口服药物中不得含有大肠埃希菌、沙门菌；外用药物每克或每毫升中不得含有铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和破伤风梭菌，此外均不得检出活螨。

微生物限量检查通常以规定的方法与步骤来测定药品的污染程度，而检查方法与步骤是按照客观和自然法则而定的，因此，检查中必须遵守基本要求，使检查结果准确可靠。检查的全部过程均应严格遵守无菌操作，严防再污染。

（一）细菌、霉菌和酵母菌总数的测定

细菌、霉菌和酵母菌总数的测定是了解被检药品在单位重量或体积（每克或每毫升）内所含有的活菌、活霉菌和酵母菌的总数，以判断供试药物被细菌及真菌污染的程度。测定方法采用琼脂倾注平皿菌落计数法。取一定量的供试药物以无菌生理盐水按比例进行系列稀释，然后取定量稀释的供试液，置直径约90 cm的无菌平皿中，再注入一定量的已融化的、温度在55℃左右的培养基混匀，凝固后，倒置培养。

细菌计数用营养琼脂培养基，霉菌计数用虎红琼脂培养基，酵母菌计数用酵母浸出粉冻葡萄糖琼脂培养基。

细菌培养的温度为37℃，时间为48 h，分别在24及48 h计数平板内菌落数，一般以48 h菌落数为准。一般选取菌落数在30～300之间的平板进行计数，然后乘以稀释倍数，即可得出每克或每毫升供试药物中的活菌总数。霉菌、酵母菌培养的温度为25～28℃，时间为72 h，分别在24 h、48 h和72 h计数，一般以72 h计数为准。选取平皿中生长的菌落数在5～50个范围为宜，乘以稀释倍数，即可得单位重量（或体积）中的真菌总数。如最终结果超过有关规定的限量，则被检药物不合格。

（二）病原菌的检验

药品中不能有病原菌的存在，否则在临床应用时有可能造成严重的后果。在药品中不能检出的病原菌主要是指大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌及破伤风梭菌。不同类型的药物制剂不得检出的病原菌种类也不同。因此，这几类病原菌的检验并不是全部都必须检验，而只是按不同的要求，选定几种检验。

一般的检测程序为：药物的准备或预处理→增菌培养→分离培养→纯培养→染色镜检、生化试验、血清学试验、动物试验等→结果判断。

小　结

抗生素是由微生物、植物和动物，在其生命活动过程中产生的能在低浓度下有选择地抑制或影响它种生物功能的有机物质或化学方法合成的类似物。其主要由微生物发酵得到，发酵过程主要为生产菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理及过滤→提取及精制→成品检验→成品包装→出厂检验。抗生素作为抗微生物药物，其作用机制包括影响微生物的细胞壁合成、细胞膜的功能、蛋白质的合成、核酸的合成及细胞能量代谢、电子传递等。为克服细菌产生耐药性，我们要合理使用抗生素，避免滥用抗生素。

微生物及其代谢产物在药物生产中的应用除抗生素外，还有维生素、氨基酸、酶及酶抑制剂、菌体制剂等，它们在医学领域也广泛得到应用。另外微生物在甾体化合物生物转化中的应用也日益扩大。

药物在生产、储运、运送、分装和使用过程中都有机会遭受微生物的威胁，药物若被微生物污染，其将会变质失效，造成经济损失，并直接影响病人用药的安全性，可引起病人不良反应或病原生物感染，甚至危及生命。药物中微生物的来源很多，如药物的原料、药物生产环境、设备、操作人员以及包装或容器等。为防治药物污染，我们应加强药品的生产管理，及时进行药品微生物检查。药物制剂的微生物检查主要包括无菌检验、细菌总数测定、霉菌总数测定以及病原菌的检验等。

（鲁晓娟）