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    素材搜集 药物学革命——青霉素

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    LV.8 渡劫期
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      青霉素(Penicillin,或音译盘尼西林)又被称为青霉素G、peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种,是指分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是由青霉菌中提炼出的抗生素。青霉素属于β-内酰胺类抗生素(β-lactams),β-内酰胺类抗生素包括青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、单环类、头霉素类等。青霉素是很常用的抗菌药品。但每次使用前必须做皮试,以防过敏。

      【青霉素 - 研发历史】青霉素是人类历史上发现的第一种抗生素,且应用非常广泛。早在唐朝时,长安城的裁缝会把长有绿毛的糨糊涂在被剪刀划破的手指上来帮助伤口愈合,就是因为绿毛产生的物质(青霉素素菌)有杀菌的作用,也就是人们最早使用青霉素。

      20世纪40年代以前,人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时若某人患了肺结核,那么就意味着此人不久就会离开人世。为了改变这种局面,科研人员进行了长期探索,然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。

      近代,1928年英国细菌学家弗莱明首先发现了世界上第一种抗生素—青霉素,亚历山大·弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。

      1928年,英国科学家Fleming在实验研究中最早发现了青霉素,但由于当时技术不够先进,认识不够深刻,Fleming并没有把青霉素单独分离出来。

      1929年,弗莱明发表了他的研究成果,遗憾的是,这篇论文发表后一直没有受到科学界的重视。

      在用显微镜观察这只培养皿时弗莱明发现,霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解。这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌。此后的鉴定表明,上述霉菌为点青霉菌,因此弗莱明将其分泌的抑菌物质称为青霉素。然而遗憾的是弗莱明一直未能找到提取高纯度青霉素的方法,于是他将点青霉菌菌株一代代地培养,并于1939年将菌种提供给准备系统研究青霉素的英国病理学家弗洛里(Howard Walter Florey)和生物化学家钱恩。

      1938年,德国化学家恩斯特钱恩在旧书堆里看到了弗莱明的那篇论文,于是开始做提纯实验。

      弗洛里和钱恩在1940年用青霉素重新做了实验。他们给8只小鼠注射了致死剂量的链球菌,然后给其中的4只用青霉素治疗。几个小时内,只有那4只用青霉素治疗过的小鼠还健康活着。此后一系列临床实验证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染的疗效。青霉素之所以能既杀死病菌,又不损害人体细胞,原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍,导致病菌溶解死亡,而人和动物的细胞则没有细胞壁。

      1940年冬,钱恩提炼出了一点点青霉素,这虽然是一个重大突破,但离临床应用还差得很远。

      1941年,青霉素提纯的接力棒传到了澳大利亚病理学家瓦尔特弗洛里的手中。在美国军方的协助下,弗洛里在飞行员外出执行任务时从各国机场带回来的泥土中分离出菌种,使青霉素的产量从每立方厘米2单位提高到了40单位。

      1941年前后英国牛津大学病理学家霍华德·弗洛里与生物化学家钱恩实现对青霉素的分离与纯化,并发现其对传染病的疗效,但是青霉素会使个别人发生过敏反应,所以在应用前必须做皮试。所用的抗生素大多数是从微生物培养液中提取的,有些抗生素已能人工合成。由于不同种类的抗生素的化学成分不一,因此它们对微生物的作用机理也很不相同,有些抑制蛋白质的合成,有些抑制核酸的合成,有些则抑制细胞壁的合成。

      通过一段时间的紧张实验,弗洛里、钱恩终于用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。之后,弗洛里在一种甜瓜上发现了可供大量提取青霉素的霉菌,并用玉米粉调制出了相应的培养液。在这些研究成果的推动下,美国制药企业于1942年开始对青霉素进行大批量生产。

      到了1943年,制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法。当时英国和美国正在和纳粹德国交战。这种新的药物对控制伤口感染非常有效。

      1943年10月,弗洛里和美国军方签订了首批青霉素生产合同。青霉素在二战末期横空出世,迅速扭转了盟国的战局。战后,青霉素更得到了广泛应用,拯救了数以千万人的生命。到1944年,药物的供应已经足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。因这项伟大发明,1945年,弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。

      1944年9月5日,中国第一批国产青霉素诞生,揭开了中国生产抗生素的历史。截至2001年年底,中国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%,居世界首位。

      2002年,Birol等人提出了基于过程机理的模型,该过程综合考虑了发酵中微生物的各种生理变化,发现这是个十分复杂的过程。为了更加方便地对青霉素过程进行研究,Birol对Bajpai和Reuss提出的非结构式模型进行了扩展,对模型进一步简化,方便研究。

      【青霉素 - 主要功能】青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。

      它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力,带动了抗生素家族的诞生。它的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。通过数十年的完善,青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病。继青霉素之后,链霉素、氯霉素、土霉素、四环素等抗生素不断产生,增强了人类治疗传染性疾病的能力。但与此同时,部分病菌的抗药性也在逐渐增强。为了解决这一问题,科研人员目前正在开发药效更强的抗生素,探索如何阻止病菌获得抵抗基因,并以植物为原料开发抗菌类药物。

      青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生的酶,易被其破坏,且其抗菌谱较窄,主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、钠盐之分,钾盐不仅不能直接静注,静脉滴注时,也要仔细计算钾离子量,以免注入人体形成高血钾而抑制心脏功能,造成死亡。

      青霉素类抗生素的毒性很小,由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁,而人类只有细胞膜无细胞壁,故对人类的毒性较小,除能引起严重的过敏反应外,在一般用量下,其毒性不甚明显。

      使用该品必须先做皮内试验。青霉素过敏试验包括皮肤试验方法(简称青霉素皮试)及体外试验方法,其中以皮内注射较准确。皮试本身也有一定的危险性,约有25%的过敏性休克死亡的病人死于皮试。所以皮试或注射给药时都应作好充分的抢救准备。在换用不同批号青霉素时,也需重作皮试。干粉剂可保存多年不失效,但注射液、皮试液均不稳定,以新鲜配制为佳。而且对于自肾排泄,肾功能不良者,剂量应适当调整。此外,局部应用致敏机会多,且细菌易产生抗药性,故不提倡。

      【青霉素 - 组成分类】青霉素用于临床是40年代初,人们对青霉素进行大量研究后又发现一些青霉素,当人们又对青霉素进行化学改造,得到了一些有效的半合成青霉素,70年代又从微生物代谢物中发现了一些母核与青霉素相似也含有β-内酰胺环,而不具有四氢噻唑环结构的青霉素类,可分为三代:第一代青霉素指天然青霉素,如青霉素G(苄青霉素);第二代青霉素是指以青霉素母核-6-氨基青霉烷酸(6-APA),改变侧链而得到半合成青霉素,如甲氧苯青霉素、羧苄青霉素、氨苄青霉素;第三代青霉素是母核结构带有与青霉素相同的β-内酰胺环,但不具有四氢噻唑环,如硫霉素、奴卡霉素。

      按其特点可分为 :青霉素G类:如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西林`青霉素G、peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾等。

      青霉素V类:(别名:苯氧甲基青霉素、6-苯氧乙酰胺基青霉烷酸) 如青霉素V钾等(包括有多种剂型)。

      耐酶青霉素:如苯唑青霉素(新青Ⅱ号)、氯唑青霉素等。

      氨苄西林类:如氨苄西林、阿莫西林等。

      抗假单胞菌青霉素:如羧苄西林、哌拉西林、替卡西林等。

      美西林及其酯匹西林:如美西林及其酯匹美西林等,其特点为较耐酶,对某些阴性杆菌(如大肠、克雷伯氏和沙门氏菌)有效,但对绿脓杆菌效差。

      甲氧西林类:如坦莫西林等【青霉素 - 药理药效】青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称,由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁,而人类只有细胞膜无细胞壁,青霉素类抗生素的毒性很小,是化疗指数最大的抗生素。但其青霉素类抗生素常见的过敏反应在各种药物中居首位,发生率最高可达5%~10% ,为皮肤反应 ,表现皮疹、血管性水肿,最严重者为过敏性休克,多在注射后数分钟内发生,症状为呼吸困难、发绀、血压下降、昏迷、肢体强直,最后惊厥,抢救不及时可造成死亡。各种给药途径或应用各种制剂都能引起过敏性休克,但以注射用药的发生率最高。过敏反应的发生与药物剂量大小无关。对该品高度过敏者,虽极微量亦能引起休克。注入体内可致癫痫样发作。大剂量长时间注射对中枢神经系统有毒性(如引起抽搐、昏迷等),停药或降低剂量可以恢复。

      内服易被胃酸和消化酶破坏。肌注或皮下注射后吸收较快,15~30min达血药峰浓度。青霉素在体内半衰期较短,主要以原形从尿中排出。

      青霉素药理作用是干扰细菌细胞壁的合成。青霉素的结构与细胞壁的成分粘肽结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似,可与后者竞争转肽酶,阻碍粘肽的形成,造成细胞壁的缺损,使细菌失去细胞壁的渗透屏障,对细菌起到杀灭作用。

      联合反应临床中出现滥用药物的问题,造成一些不良反应,尤其是青霉素与其他药物的配伍应用,所产生的相互作用和不良反应是不可忽视的。

      1 .青霉素不可与同类抗生素联用2. 青霉素不可与磺胺类药物和四环素类药物联合使用用3. 青霉素不可与氨基糖苷类药物混合输液【急救措施】⒈立即停药,平卧,就地抢救,采用头低足高位。

      ⒉皮下注射 0.1% 盐酸肾上腺素 0.5~1 毫升,儿童酌减,每隔半小时可再皮下注射 0.5 毫升,直至脱离危险期,必要时加糖皮质激素或抗组胺药。

      ⒊心脏停跳者,行心脏胸外按压术或心内注射 0.1% 盐酸肾上腺素 1 毫升。

      ⒋吸氧,呼吸抑制时口对口人工呼吸,并肌肉注射尼可刹米或山梗菜碱等呼吸中枢兴奋剂。

      喉头水肿影响呼吸时行气管切开术。

      ⒌用氢化考的松 200 毫克,或地塞米松5~10 毫克加入 50%Glucose40 毫升中静脉注射,或加入 5-10%Glucose500 毫升中静滴。

      ⒍根据病情需要可用血管活性药物如多巴胺,阿拉明等。

      ⒎纠正酸中毒及组织胺药物的应用。

      ⒏注意保暖,防止感冒,要做好护理记录,不要搬动。

      ⒐可针刺人中,内关,印堂,合谷,涌泉等急救穴位。

      ⒑可用艾条灸内关,合谷,涌泉,关元,中脘等穴位。

      【青霉素为以下感染的首选药物】⒈溶血性链球菌感染,如咽炎、扁桃体炎、猩红热、丹毒、蜂窝织炎和产褥热等⒉肺炎链球菌感染如肺炎、中耳炎、脑膜炎和菌血症等⒊不产青霉素酶葡萄球菌感染⒋炭疽⒌破伤风、气性坏疽等梭状芽孢杆菌感染⒍梅毒(包括先天性梅毒)

      ⒎钩端螺旋体病⒏回归热⒐白喉⒑青霉素与氨基糖苷类药物联合用于治疗草绿色链球菌心内膜炎【主要用于治疗的疾病】⒈流行性脑脊髓膜炎⒉放线菌病⒊淋病⒋奋森咽峡炎⒌莱姆病⒍多杀巴斯德菌感染⒎鼠咬热⒏李斯特菌感染⒐除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染风湿性心脏病或先天性心脏病患者进行口腔、牙科、胃肠道或泌尿生殖道手术和操作前,可用青霉素预防感染性心内膜炎发生。

      【青霉素 - 注意事项】⒈口服或注射给药时忌与碱性药物配伍,以免分解失效。

      ⒉该品不宜与盐酸四环素、卡那霉素、多粘菌素E、磺胺嘧啶钠、三磷酸腺苷、辅酶A等混合静滴,以免发生沉淀或降效。

      ⒊氯霉素与青霉素一般不要联用,因氯霉素为抑菌剂,而青霉素为繁殖期杀菌剂,联用可影响青霉素的抗菌活性而降效。但这一问题尚有争论,意见不一,因两者联用对革兰阳性菌、阴性菌混合感染及颅内感染临床效果好。解决的办法,如需联用,宜先用青霉素2~3小时后再用氯霉素。

      ⒋由于该品可抑制某些肝脏酶的活性,因此可干扰甲苯磺丁脲、苯妥英钠和双香豆素在人体内的生物转化,可增强甲苯磺西脲、苯妥英钠的作用,对双香豆素和华法林的抗凝作用均可增强。

      ⒌婴儿、肝、肾功能减退者慎用,妊娠末期产妇慎用,哺乳期妇女忌用。

      应用青霉素前除做皮试外,还要注意以下几点:⒈要到有抢救设备的正规医疗单位注射青霉素,万一发生过敏反应,可以得到及时有效的抢救治疗。在注射过程中任何时候出现头晕心慌、出汗、呼吸困难等不适,都要立即告诉医生护士。

      ⒉注射完青霉素,至少在医院观察20分钟,无不适感才可离开。

      ⒊不要在极度饥饿时应用青霉素,以防空腹时机体对药物耐受性降低,诱发晕针等不良反应。

      ⒋两次注射时间不要相隔太近,以4—6小时为好。静脉点滴青霉素时,开始速度不要太快,每分钟以不超过40滴为宜,观察10—20分钟无不良反应再调整输液速度。

      ⒌如果当天有注射青霉素史,在家中出现头晕心慌、出汗、呼吸困难等不适,应及时送医院诊治。

      氨苄青霉素注意七点:氨苄青霉素(包括含氨苄青霉素的安灭菌等)是青霉素类药中分解最快、过敏反应发生率最高的一种,尤其在酸性环境中和血药浓度高的情况下,更易发生氨苄青霉素分解产物、叠合物堆积所致的过敏性药疹、过敏性休克,甚至因此而危及生命。在临床使用氨苄青霉素时,不仅要做皮试,还应注意以下几点:一是皮试阴性,并不意味着不过敏。氨苄青霉素过敏反应多为迟发性,可在连续用药数天后才出现过敏性药疹,致过敏性休克。对过敏性药疹,在停药后使用息斯敏、苯海拉明、地塞米松可以解决。对突然发生呼吸困难、寒战发热、血压下降、心率加快等症状者,要立即停药,并给氧,使用肾上腺素、地塞米松、葡萄糖酸钙等药抢救。

      二是宜短期使用,切忌长期大量给药,以免血药浓度持续升高,导致致敏物质的形成与堆积,造成过敏反应。

      三是宜在足量生理盐水中充分溶解后静脉滴注。一般而言,4克的氨苄青霉素需在300毫升左右的生理盐水(0.9%氯化钠注射液)中溶解。绝对不能溶解在糖,特别是高渗糖(浓度大于5%的葡萄糖注射液)中静脉滴注。因糖呈酸性,不仅可降低氨苄青霉素的抑菌、杀菌能力,而且可促使自身分解,增加致敏机会。

      四是痛风、尿毒症、糖尿病酮症酸中毒和乳酸酸中毒患者应尽量少用或不用氨苄青霉素。原因也是氨苄青霉素在酸性环境中可促使自身分解而增加致敏可能。

      五是患者本身为过敏体质者,应避免使用。

      六是通常静脉给药,宜慢不宜快,以每分钟不超过60滴的速度静脉滴注,以免血药浓度增高过快而增加分解过敏可能。

      七是在使用之前,应找到对本药敏感的致病菌感染的确切证据,切忌盲目滥用,以免因此造成菌群失调、霉菌感染而增加治疗难度。

      禁忌证:对任何青霉素类过敏的患者禁用该品。

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