氟喹諾酮類抗菌藥的最新研究進(jìn)展

汪阿鵬，馮連順 編寫 劉明亮，郭慧元 審校

（中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所，北京 100050）

1 前言

隨著抗菌素的廣泛、長(zhǎng)期使用甚至濫用，細(xì)菌包括革蘭陽(yáng)性菌、陰性菌和其它致病菌對(duì)幾乎所有的抗生素均產(chǎn)生了不同程度的耐藥性。耐藥菌的不斷涌現(xiàn)和在世界范圍內(nèi)的廣泛傳播不僅已成為臨床醫(yī)師所必需經(jīng)常面對(duì)的棘手問(wèn)題，而且因此喪命的患者人數(shù)不斷攀升。因此，研發(fā)對(duì)藥敏型和耐藥型致病菌具有活性的新型抗生素迫在眉睫。

首個(gè)喹諾酮--萘啶酸(1)是1962年Lesher等在合成抗瘧疾藥物氯喹時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的副產(chǎn)品，本品對(duì)大腸埃希菌、克雷伯菌屬、變形桿菌屬、腸桿菌屬等革蘭陰性菌具有中等強(qiáng)度的活性。本品于1964年用于臨床治療敏感革蘭陰性菌所致的尿路感染，但因抗菌譜窄和易產(chǎn)生耐藥性等缺陷目前已退出市場(chǎng)。自上世紀(jì)80年代初，Koga等結(jié)合吡哌酸和氟甲喹的結(jié)構(gòu)特征成功開發(fā)出6-氟-7-哌嗪基取代的諾氟沙星(首個(gè)氟喹諾酮, 喹諾酮發(fā)展史上具有劃時(shí)代意義的品種)以來(lái)，這類藥物發(fā)展到了全新階段。研究證實(shí)，C-6位的氟原子可以增強(qiáng)此類化合物對(duì)DNA促旋酶的抑制作用和提高對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，進(jìn)而增強(qiáng)抗菌活性，故目前臨床上使用的喹諾酮類抗菌藥絕大多數(shù)屬于氟喹諾酮類。目前，氟喹諾酮在臨床上主要用于治療上、下呼吸道感染、胃腸道感染、婦科感染、性傳播疾病、前列腺炎、骨關(guān)節(jié)感染、皮膚和軟組織感染等。除經(jīng)典的抗菌活性外，氟喹諾酮還具有抗腫瘤、抗結(jié)核、抗人類免疫缺陷病毒(HIV)、抗瘧疾和抗阿爾茨海默病等多種非經(jīng)典生物活性，引起了藥物化學(xué)家的普遍關(guān)注。

氟喹諾酮結(jié)構(gòu)骨架可供修飾的位點(diǎn)較多，近年來(lái)藥物化學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)而廣泛的結(jié)構(gòu)修飾。其中，氟喹諾酮的C-7位取代基與抗菌譜、抗菌活性、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和安全性等密切相關(guān)，被認(rèn)為是最適合修飾的位點(diǎn)。最近，將其它活性分子或藥效團(tuán)通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接子揉合到氟喹諾酮C-7位的雜合體策略引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。雜合體分子不僅可能具有雙重或多重作用機(jī)制增強(qiáng)對(duì)耐藥菌的活性，還具有拓展抗菌譜、改善藥代動(dòng)力學(xué)和減少毒副作用的潛質(zhì)。目前，多個(gè)氟喹諾酮雜合體如利福霉素-氟喹諾酮雜合體CBR-2092和β-內(nèi)酰胺-氟喹諾酮雜合體Ro-23-9424等目前正處于臨床評(píng)價(jià)階段，有望于不久的將來(lái)為人類健康服務(wù)。

本文將著重介紹近年來(lái)氟喹諾酮類化合物尤其是氟喹諾酮雜合體在抗菌領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并歸納此類藥物的構(gòu)-效關(guān)系(SAR)，以啟迪科學(xué)家設(shè)計(jì)活性更高的候選物。

2 喹諾酮發(fā)展史

經(jīng)過(guò)50余年的發(fā)展，喹諾酮類藥物發(fā)展到現(xiàn)在已有四代?？傮w而言，新一代喹諾酮的抗菌譜比前一代更廣、活性更高。第一代喹諾酮（見圖1）除萘啶酸(1)外，還有噁喹酸(2)、吡哌酸(3)和羅索沙星(4)等。這些喹諾酮對(duì)革蘭陰性菌有相當(dāng)?shù)幕钚?，故臨床上主要用于治療敏感革蘭陰性菌所引起的尿路感染。但第一代喹諾酮存在著腎消除快、抗菌譜窄等諸多缺點(diǎn)，目前已極少使用。

第二代～第四代喹諾酮主要為氟喹諾酮，其中第二代喹諾酮（見圖2）包括諾氟沙星(5)、環(huán)丙沙星(6)、依諾沙星(7)、培氟沙星(8)、洛美沙星(9)、那氟沙星(10)、蘆氟沙星(11)和氧氟沙星(12)等。第二代喹諾酮由于氟原子的引入抗菌譜拓展到包括銅綠假單胞菌在內(nèi)的革蘭陰性菌和某些革蘭陽(yáng)性菌如金葡球菌及非典型性病原體，且半衰期有所延長(zhǎng)。第二代喹諾酮主要用于治療組織病如復(fù)雜性膀胱炎、腎盂腎炎、性傳播疾病、特定類型肺炎、皮膚感染和尿路感染等。

第三代喹諾酮（見圖3）包括左氧氟沙星(13)、帕珠沙星(14)、替馬沙星(15)、妥舒沙星(16)、司帕沙星(17)、格雷沙星(18)和巴洛沙星(19)等。與第二代喹諾酮相比，第三代喹諾酮的抗菌譜進(jìn)一步得以拓展?？傮w而言，第三代喹諾酮對(duì)包括銅綠假單胞菌在內(nèi)的革蘭陰性菌、陽(yáng)性菌和厭氧菌具有廣譜抗菌活性，且半衰期較長(zhǎng)。

圖1 第一代喹諾酮萘啶酸(1)、噁喹酸(2)、吡哌酸(3)和羅索沙星(4)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖2 典型性第二代喹諾酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖3 典型性第三代喹諾酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)

第四代喹諾酮（見圖4）主要包括普盧利沙星(20)、曲伐沙星(21)、阿拉曲沙星(22)、德拉沙星(23)、克林沙星(24)、貝西沙星(25)、西他沙星(26)、非那沙星(27)、加替沙星(28)、吉米沙星(29)和莫西沙星(30)等。第四代喹諾酮對(duì)革蘭陽(yáng)性菌尤其是肺炎鏈球菌和腸桿菌科的活性極高，對(duì)非典型性細(xì)菌和厭氧菌也有潛在的活性。此類喹諾酮的半衰期長(zhǎng)，且可同時(shí)作用于脫氧核糖核酸(DNA)促旋酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶IV，不易產(chǎn)生耐藥性。

除上述喹諾酮外，目前還有若干氟喹諾酮（見圖5）如左那氟沙星(31)、奈諾沙星(非氟喹諾酮, 32)和扎博沙星(zabofloxacin, 33)等正處于臨床研究后期階段，結(jié)果值得期待。

3 喹諾酮抗菌構(gòu)-效關(guān)系

喹諾酮的抗菌活性是各個(gè)位點(diǎn)取代基共同作用的結(jié)果（見圖6），只有合理的搭配各個(gè)位點(diǎn)的取代基才有可能獲得抗菌譜更廣、活性更高、毒副作用更低和藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)更加優(yōu)秀的新型喹諾酮抗菌藥。

N-1位取代基與DNA大溝之間有疏水作用，影響喹諾酮的抗菌活性、藥代動(dòng)力學(xué)和微生物學(xué)性質(zhì)。環(huán)丙基是目前公認(rèn)的最佳取代基，而2,4-二氟苯基對(duì)厭氧菌有利。C-2位緊鄰DNA促旋酶或拓?fù)洚悩?gòu)酶IV的結(jié)合位點(diǎn)，故大取代基會(huì)阻止喹諾酮與DNA促旋酶或拓?fù)洚悩?gòu)酶IV結(jié)合，導(dǎo)致活性降低。目前的研究結(jié)果表明，僅有硫雜小環(huán)如普盧利沙星(20)中的四元雜環(huán)可替代氫。C-3-羧酸和C-4位羰基結(jié)構(gòu)單元是DNA促旋酶的結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)喹諾酮的抗菌活性至關(guān)重要，故對(duì)該位點(diǎn)進(jìn)行修飾往往會(huì)導(dǎo)致活性的降低甚至消失。C-5位取代基可能會(huì)改變喹諾酮母核的平面構(gòu)型，對(duì)抗革蘭陽(yáng)性菌活性有一定的影響。研究顯示，向C-5位引入氨基、羥基和甲基能夠顯著地提高喹諾酮抗革蘭陽(yáng)性菌和剛地弓形蟲活性。甲基能提高喹諾酮抗革蘭陽(yáng)性菌活性，但并不能改善抗革蘭陰性菌活性，而鹵素和甲氧基的引入對(duì)抗菌活性不利。C-6位的氟原子可以增強(qiáng)喹諾酮對(duì)DNA促旋酶的抑制作用和提高對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，進(jìn)而大幅提高抗菌活性。C-7位取代基被認(rèn)為可直接與DNA促旋酶或拓?fù)洚悩?gòu)酶IV相互作用，且含氮五元或六元堿性雜環(huán)最優(yōu)。最常見的基團(tuán)為氨基吡咯烷或哌嗪基，其中，氨基吡咯烷基可提高抗革蘭陽(yáng)性菌活性，而哌嗪基可增強(qiáng)抗假單胞菌活性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)氨基吡咯烷或哌嗪基進(jìn)行烷基化亦可提高抗革蘭陽(yáng)性菌活性。

圖4 典型性第四代喹諾酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖5 左那氟沙星(31)、奈諾沙星(非氟喹諾酮, 32)和扎博沙星(33)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖6 喹諾酮衍生物的抗菌構(gòu)-效關(guān)系

值得一提的是，向喹諾酮的C-7位引入大取代基不僅可提高抗厭氧菌活性，而且使喹諾酮不易被外排運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白排出，降低野生菌株產(chǎn)生耐藥的幾率?；诖耍蜞Z酮的C-7位雜合其它藥效團(tuán)無(wú)疑是不錯(cuò)的選擇。C-8位的取代基與C-5位取代基相似，會(huì)影響分子的立體構(gòu)型，故對(duì)該位點(diǎn)的修飾可能會(huì)影響喹諾酮分子對(duì)靶點(diǎn)的親和力。向C-8位引入鹵素氟或氯可改善抗厭氧菌活性，而引入鹵素、甲基和甲氧基可增強(qiáng)這類化合物對(duì)革蘭陽(yáng)性球菌甚至耐早期氟喹諾酮致病菌的活性。有趣的是，C-8位取代的喹諾酮對(duì)DNA旋轉(zhuǎn)酶A亞單位(GyrA)突變的大腸埃希菌和分枝桿菌屬的殺菌活性有所增強(qiáng)。N-1和C-8之間用雜環(huán)連接如氧氟沙星和左氧氟沙星或C-8位無(wú)取代如環(huán)丙沙星的喹諾酮對(duì)拓?fù)洚悩?gòu)酶IV具有高活性，故在臨床上很少用于抑制DNA促旋酶。

4 作用機(jī)制

喹諾酮類抗菌藥通過(guò)與細(xì)菌DNA促旋酶(水解三磷酸腺苷所必需的拓?fù)洚悩?gòu)酶II)或拓?fù)洚悩?gòu)酶IV發(fā)生交互作用形成三元復(fù)合物，誘導(dǎo)DNA促旋酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶IV發(fā)生構(gòu)型改變，進(jìn)而導(dǎo)致DNA降解及菌體死亡。喹諾酮對(duì)革蘭陽(yáng)性菌的主要作用靶點(diǎn)為拓?fù)洚悩?gòu)酶IV，而對(duì)革蘭陽(yáng)性菌的主要作用靶點(diǎn)則為DNA促旋酶。細(xì)菌的促旋酶與哺乳動(dòng)物差異明顯，而喹諾酮對(duì)二者的選擇性相差上千倍，故總體而言，喹諾酮的安全性良好。

5 最新研究進(jìn)展

含芳基的1,2,3-三氮唑-喹諾酮雜合體（見圖7）34～36對(duì)所測(cè)革蘭陽(yáng)性菌(金葡球菌和釀膿鏈球菌)的最小抑制濃度(MIC)為0.2～0.5 μg/mL，優(yōu)于母藥環(huán)丙沙星、諾氟沙星和吡哌酸。不僅如此，三者對(duì)革蘭陰性菌傷寒沙門氏桿菌和大腸埃希菌也具有良好的活性(MIC: 0.2～0.5 μg/mL)，且三者的吸收、分布、代謝、排泄和毒性(ADMET)在可接受水平，值得深入研究。

克林沙星-1,2,4-三氮唑雜合體對(duì)所測(cè)細(xì)菌及真菌均具有潛在的活性，其中，雜合體37 (WY-1, MIC:0.25～1 μg/mL)的抗微生物活性優(yōu)于母藥克林沙星。向喹諾酮的N-1位引入三氮唑片段可增強(qiáng)抗耐藥菌活性，而三氮唑本身就是抗真菌藥物的藥效團(tuán)，故三氮唑的引入也可能提高喹諾酮的抗真菌活性。6-甲基喹諾酮-1,2,4-三氮唑雜合體38不僅對(duì)所測(cè)的所有革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌均顯示出良好的活性，而且對(duì)黑曲霉、酵母菌和白念珠菌等真菌(MIC: 0.5～4 μg/mL)也顯示出潛在的活性，提示該雜合體的作用靶點(diǎn)可能異于傳統(tǒng)的喹諾酮。

在三氮唑C-3位含有哌嗪基的1,2,4-三氮唑-5(4H)-酮/硫酮-環(huán)丙沙星雜合體39和40對(duì)所測(cè)的所有革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌均顯示出極為優(yōu)秀的活性，MIC＜0.24 μg/mL，遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)照藥氨芐青霉素(MIC: 3.9～250 μg/mL)。進(jìn)一步研究表明，對(duì)1,2,4-三氮唑-5(4H)-硫酮-環(huán)丙沙星雜合體而言，1,2,4-三氮唑-5(4H)-硫酮片段對(duì)抗菌包括耐藥菌活性而言至關(guān)重要；1,2,4-三氮唑-5(4H)-硫酮的C-3位的苯基尤其是含有供電子基的苯基取代基是這類雜合體具有優(yōu)秀抗菌活性所必需的官能團(tuán)；N-4位為短的烷基取代基如乙基時(shí)對(duì)活性有利。其中，代表物41對(duì)藥敏型和耐藥型革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌的活性均衡，MIC低至0.01～1.32 μg/mL。而將萘啶酮嵌入至1,2,4-三氮唑-5(4H)-硫酮的C-3位所得的雜合體42也具有良好的抗菌活性，MIC為＜1.0～9.7 μg/mL，優(yōu)于對(duì)照藥氨芐青霉素(MIC: 10～＞128 μg/mL)。滲透性的改善、新的作用機(jī)制和非外排泵底物可能是這類雜合體具有如此高抗菌活性的重要原因。

3-烷氧亞胺基-4-(環(huán)丙胺基)甲基吡咯烷基（見圖8）43和44 (MIC: ＜0.008～8 μg/mL)對(duì)包括耐喹諾酮MRSA(耐甲氧西林金葡球菌)、MRSE(耐甲氧西林表葡球菌)、屎腸球菌和糞腸球菌等革蘭陽(yáng)性菌具有良好的抗菌活性，研究顯示這類化合物的脂溶性對(duì)抗菌活性影響不大。

對(duì)含有3-烷氧亞胺基哌啶基/氮雜環(huán)丁烷基的喹諾酮/萘啶酮的抗菌活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，IMB-070593(45)的體外抗菌活性優(yōu)于左氧氟沙星和吉米沙星，體內(nèi)抗革蘭陽(yáng)性菌(包括MRSA和MRSE)活性與吉米沙星和莫西沙星相當(dāng)。不僅如此，臨床前研究結(jié)果顯示，IMB-070593的光毒性、肝毒性和心臟毒性極低，極具進(jìn)一步研究前景。初步SAR研究結(jié)果表明，喹諾酮母核優(yōu)于萘啶酮(46)，且第二個(gè)烷氧亞胺基(47)的引入對(duì)活性不利。

含烷氧亞胺基的喹諾酮48～50對(duì)所測(cè)的包括MRSA、MRSE和MSSA(甲氧西林敏感型金葡球菌)在內(nèi)的所有革蘭陽(yáng)性菌具有極高的活性，MIC為＜0.008～0.5 μg/mL。IMB-070593的位置異構(gòu)體51對(duì)MSSA、MRSA和MRSE的活性是對(duì)照藥的16～128、2～32和4～8倍，而扎博沙星衍生物52和吉米沙星衍生物DW286 (53)具有良好的抗菌活性和藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。N-1位為2-氟環(huán)丙基的烷氧亞胺基的喹諾酮53和54(MIC: ＜0.008～2 μg/mL)不僅對(duì)所測(cè)的16株包括MRSA和MRSE在內(nèi)的革蘭陽(yáng)性菌顯示出良好的活性，而且具有良好的體內(nèi)活性(ED50: 11.43～26.04 mg/kg)。

圖7 喹諾酮-三氮唑雜合體34～42的化學(xué)結(jié)構(gòu)

3-芳基呋喃-2(5H)-酮-環(huán)丙沙星雜合體（見圖9）56對(duì)耐多藥大腸埃希菌的MIC50為0.11 μg/mL，活性是母藥環(huán)丙沙星的51倍。進(jìn)一步研究顯示，該雜合體是潛在的多靶點(diǎn)抑制劑，對(duì)DNA促旋酶和酪氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸(tRNA)合成酶(TyrRS)的半抑制濃度(IC50)分別為1.15和0.12 μM。

7-(3-烷胺基)氮雜環(huán)丁基氟喹諾酮由于向氮上引入了烷基，脂溶性和滲透性有所增強(qiáng)、口服吸收有所改善。其中，WQ-3810 (57)對(duì)耐喹諾酮致病菌的MIC為0.01～0.2 μg/mL，對(duì)革蘭陰性菌的活性優(yōu)于左氧氟沙星。進(jìn)一步研究顯示，該化合物具有良好的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，且發(fā)生副作用的幾率較低，值得深入研究。

2-氨基噻唑-喹諾酮58對(duì)傷寒沙門氏桿菌和MRSA的MIC分別為1和8 μg/mL。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，雜合體58具有膜活性，能快速殺滅被測(cè)細(xì)菌且能有效的阻止耐藥性的產(chǎn)生。分子對(duì)接試驗(yàn)表明，該雜合體可通過(guò)氫鍵和疏水作用與拓?fù)洚悩?gòu)酶IVe-DNA復(fù)合物結(jié)合，且可插入小牛胸腺DNA形成穩(wěn)定的超分子復(fù)合物進(jìn)而抑制DNA的復(fù)制發(fā)揮生物活性。

苯并噻唑-4-噻唑烷酮與環(huán)丙沙星或諾氟沙星形成的雜合體對(duì)革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌均具有良好的活性。SAR顯示，環(huán)丙沙星雜合體的抗革蘭陰性菌活性優(yōu)于相應(yīng)的諾氟沙星雜合體，而后者的抗革蘭陽(yáng)性菌活性則優(yōu)于前者；苯并噻唑上的取代基對(duì)活性影響顯著。其中，代表物59 (MIC: 2.0 μg/mL)對(duì)大腸埃希菌和銅綠假單胞菌的活性是環(huán)丙沙星(MIC: 6.25 μg/mL)的3倍。

噁唑烷酮-氟喹諾酮雜合體對(duì)革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌(包括耐氟喹諾酮和耐利奈唑胺臨床分離株)均顯示出良好的活性，尤其是噁唑烷酮-環(huán)丙沙星雜合體60(MIC: 0.125～4 μg/mL)對(duì)所測(cè)包括耐氟喹諾酮和/或耐萬(wàn)古霉素和/或耐利奈唑胺在內(nèi)的所有菌株均具有良好的活性。顯然，這類雜合體可能在對(duì)付耐藥、耐多藥和完全耐藥細(xì)菌領(lǐng)域大有作為。

苯磺酰胺-喹諾酮衍生物也具有潛在的抗菌活性，其中苯環(huán)上帶有兩個(gè)甲氧基(61和62)或兩個(gè)氯(63和64)對(duì)活性有利。代表物61對(duì)所測(cè)的金葡球菌、枯草芽胞桿菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌的MIC均為0.470 μmol/L，優(yōu)于環(huán)丙沙星(MIC: 0.758 μmol/L)。

含噻吩的喹諾酮65對(duì)革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌顯示出優(yōu)秀的體外活性，而1,8-萘啶酮66對(duì)包括耐藥菌在內(nèi)的革蘭陽(yáng)性菌和陰性菌具有良好的體外活性，但對(duì)臨床分離耐多藥金葡球菌活性較弱。盡管如此，1,8-萘啶酮66對(duì)表葡球菌和糞腸球菌(MIC: 0.125 μg/mL)的活性是環(huán)丙沙星(MIC: 0.5 μg/mL)的4倍，仍具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。

苯并呋咱-洛美沙星雜合體（見圖10）67(抑菌MIC: 0.97～3.1 μg/mL, 殺菌MIC: 1.9～12.5 μg/mL)的活性是母藥洛美沙星的8倍，而化合物68(MIC: 2 μg/mL)對(duì)金葡球菌的活性是洛美沙星(MIC: 4 μg/mL)的2倍。化合物69(MIC: 0.25 μg/mL)對(duì)大腸埃希菌和的活性也是母藥洛美沙星(MIC: 2 μg/mL)的8倍，對(duì)銅綠假單胞菌(MIC: 2 μg/mL)的活性也優(yōu)于洛美沙星(MIC: 8 μg/mL)。

圖9 喹諾酮衍生物56～66的化學(xué)結(jié)構(gòu)

黃酮類具有潛在的抗耐多藥菌活性，故有必要將其與氟喹諾酮雜合以拓展抗菌譜。黃酮-環(huán)丙沙星雜合體70（見圖11）對(duì)大腸埃希菌、枯草芽胞桿菌、金葡球菌和白念珠菌具有良好的活性，MIC分別為0.71, 0.062, 0.29和0.14 μg/mL。進(jìn)一步研究表明，這類雜合體可抑制DNA促旋酶和外排泵。分子對(duì)接試驗(yàn)表明，黃酮片段不僅能夠增強(qiáng)雜合體與作用靶點(diǎn)的結(jié)合作用，而且不會(huì)干擾喹諾酮的作用機(jī)制?；诖?，將抗生素與外排泵抑制劑共價(jià)雜合可能能增強(qiáng)對(duì)耐藥菌的活性。

靛紅-環(huán)丙沙星雜合體71具有良好的體內(nèi)外抗菌活性，其對(duì)大腸埃希菌的MIC為0.2～15.7 μg/mL。在感染大腸埃希菌的小鼠模型中，該雜合體(半數(shù)效應(yīng)濃度/EC50: 0.62 mg/kg)的療效優(yōu)于母藥環(huán)丙沙星(EC50: 1.25 mg/kg)，值得深入研究。將甲硝唑引入氟喹諾酮可能會(huì)進(jìn)一步拓展抗菌譜和抗菌活性，如甲硝唑-克林沙星雜合體72(MIC: 0.25 μg/mL)對(duì)變形桿菌、銅綠假單胞菌、MRSA、枯草芽孢桿菌和藤黃微球菌的活性是母藥克林沙星(MIC: 1 μg/mL)的4倍。吡嗪酰胺-環(huán)丙沙星雜合體73(MIC: 74.6和149.3 μmol/L)對(duì)金葡球菌和化膿性鏈球菌的活性明顯優(yōu)于對(duì)照藥諾氟沙星(MIC: 3914.3和1957.2 μmol/L)和環(huán)丙沙星(MIC: 3772.4和3772.4 μmol/L)。C-7位哌嗪連接的雙氟喹諾酮對(duì)所測(cè)菌株具有良好的抗菌活性，其中，代表物環(huán)丙沙星-吡哌酸雜合體74 (MIC: ＜0.03～2 μg/mL)對(duì)藥敏型和耐藥型金葡球菌均顯示出優(yōu)秀的活性，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化。

紅霉素可用于治療各種細(xì)菌感染，將其與喹諾酮雜合可能會(huì)獲得具有雙重作用機(jī)制的候選物。紅霉素-環(huán)丙沙星雜合體75對(duì)所測(cè)所有致病菌的MIC為0.125～4 μg/mL，對(duì)包括耐藥菌在內(nèi)的大多數(shù)致病菌的活性是對(duì)照藥阿奇霉素的8倍，值得深入研究。

妥布霉素-環(huán)丙沙星雜合體（見圖12）76和妥布霉素-莫西沙星雜合體77可通過(guò)自身促進(jìn)吸收機(jī)制使其更易通過(guò)滲透性進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到殺滅細(xì)菌的目的。SAR表明，妥布霉素的C-5位和環(huán)丙沙星哌嗪上的仲胺是最好的連接位點(diǎn)。這類雜合體的分級(jí)抑菌濃度(FIC)指數(shù)為0.077～0.139，對(duì)野生型銅綠假單胞菌具有協(xié)同作用。

新霉素B-環(huán)丙沙星雜合體78和79的抗菌活性遠(yuǎn)優(yōu)于母藥新霉素B，對(duì)枯草芽孢桿菌、MRSA和多株耐藥大腸埃希菌的MIC分別為1.5和3、3和12及0.75～3和0.75～12 μg/mL。此外，雜合體78體外抑DNA促旋酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶IV活性是母藥環(huán)丙沙星的15和20倍，值得深入評(píng)價(jià)。

圖10 喹諾酮衍生物67～69的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖11 喹諾酮雜合體70～75的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖12 喹諾酮雜合體76～79的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖13 喹諾酮雜合體80和81的化學(xué)結(jié)構(gòu)

6-氨基尿嘧啶可特異性地作用于DNA復(fù)制所必需的聚合酶IIIC，故將其與氟喹諾酮雜合(如80，見圖13）可能得到具有雙重作用機(jī)制的雜合體。初步研究結(jié)果顯示，6-氨基尿嘧啶-喹諾酮雜合體不僅對(duì)枯草芽孢桿菌和DNA聚合酶IIIC具有良好的活性，對(duì)包括耐藥菌在內(nèi)的各種致病菌也顯示出優(yōu)秀的活性，MIC為0.313～2.5 μg/mL。而甲氧芐氨嘧啶-環(huán)丙沙星雜合體BP-4Q-002(如81)對(duì)藥敏型和耐環(huán)丙沙星致病菌的活性與甲氧芐氨嘧啶、環(huán)丙沙星或二者1:1混合物相當(dāng)或更優(yōu)，值得進(jìn)一步研究。

對(duì)環(huán)丙沙星/諾氟沙星-二價(jià)銅離子(Cu2+)螯合物的體外抗革蘭陽(yáng)性菌(金葡球菌和枯草芽孢桿菌)和陰性菌(靈桿菌、大腸埃希菌和銅綠假單胞菌)活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，環(huán)丙沙星螯合物(MIC:0.36～2.9 μg/mL)的活性優(yōu)于相應(yīng)的諾氟沙星衍生物(MIC: 3.0～4.4 μg/mL)。其中，代表物82(MIC: 0.6～1.4 μg/mL，見圖14)的活性是母藥環(huán)丙沙星的2.7～6.3倍。而喹諾酮衍生物83和84(IC50: 1.22和2.20 μmol/L)對(duì)脲酶具有良好的活性，活性優(yōu)于母藥環(huán)丙沙星和左氧氟沙星。

圖14 喹諾酮衍生物82～84的化學(xué)結(jié)構(gòu)

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)50余年的發(fā)展，氟喹諾酮已成為繼頭孢菌素之后的第二大類抗感染化療藥物。然而，隨著氟喹諾酮的廣泛、長(zhǎng)期使用甚至濫用，細(xì)菌已對(duì)其產(chǎn)生了嚴(yán)重的耐藥性。為克服耐藥性，亟需研發(fā)新型喹諾酮。

氟喹諾酮結(jié)構(gòu)骨架可供修飾的位點(diǎn)較多，其中，C-7位取代基與抗菌譜、抗菌活性、藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和安全性等密切相關(guān)，被認(rèn)為是最適合修飾的位點(diǎn)。事實(shí)上，近年來(lái)新上市的氟喹諾酮如德拉沙星和處于后期臨床評(píng)價(jià)階段的候選物如左那氟沙星、奈諾沙星和扎博沙星等均是對(duì)C-7位修飾的成果。特別值得一提的是，向氟喹諾酮的C-7位引入其它藥效團(tuán)所形成的氟喹諾酮雜合體不僅可能具有雙重或多重作用機(jī)制增強(qiáng)對(duì)耐藥菌的活性，還具有可拓展抗菌譜、改善藥代動(dòng)力學(xué)和減少毒副作用的潛力。因此，氟喹諾酮雜合體是目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。令人鼓舞的是，多個(gè)氟喹諾酮雜合體如利福霉素-氟喹諾酮雜合體CBR-2092和β-內(nèi)酰胺-氟喹諾酮雜合體Ro-23-9424等目前正處于臨床評(píng)價(jià)階段，結(jié)果值得期待。

本文綜述了近年來(lái)氟喹諾酮類化合物尤其是氟喹諾酮雜合體在抗菌領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并歸納了此類化合物的SAR，以啟迪科學(xué)家設(shè)計(jì)活性更高的候選物。