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头孢唑林:第一代头孢菌素

 小药士 2024-09-21 发布于云南

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头孢唑林

NO. 290

今天给大家介绍头孢菌素类相关的药物

  头孢菌素是由真菌Cephalosporium acremonium中提取的化合物发展而来,是广泛使用的β-内酰胺类抗生素。它们通过抑制细菌的细胞壁合成来杀灭细菌,广泛用于革兰氏阳性和革兰氏阴性菌感染的治疗。根据抗菌谱、耐药性及药代动力学特性的不同,头孢菌素被分为五个世代,分别在临床中发挥各自作用。以下是每个世代的头孢菌素及其代表药物、应用和临床特点第一代头孢菌素主要针对革兰氏阳性菌,对革兰氏阴性菌活性较弱。适用于轻度至中度感染,如皮肤软组织感染、尿路感染、术前预防。代表药物头孢唑林(Cefazolin:常用于手术预防、皮肤软组织感染。头孢噻吩(Cephalothin:用于呼吸道感染、泌尿系统感染。头孢氨苄(Cefalexin:常用于呼吸道感染、尿路感染,尤其适合口服。头孢拉定(Cefradine:用于呼吸道、皮肤和尿路感染。头孢羟氨苄(Cefadroxil:口服药物,用于呼吸道感染、皮肤软组织感染及尿路感染。头孢硫眯(Cefaloridine:用于呼吸道感染、泌尿系统感染、皮肤软组织感染。第二代头孢菌素对革兰氏阴性菌的抗菌谱较第一代有所增强,且对某些厌氧菌也有一定作用。用于呼吸道感染、尿路感染、耳鼻喉感染、皮肤感染及手术预防。代表药物头孢呋辛(Cefuroxime:用于上呼吸道和下呼吸道感染。头孢克洛(Cefaclor:主要用于呼吸道和皮肤感染。头孢美唑(Cefmetazole:对厌氧菌有效,常用于腹腔和妇科感染。头孢孟多(Cefotetan:广泛用于呼吸道、泌尿道及术前预防。头孢尼西(Cefonicid:主要用于泌尿系统及皮肤感染。头孢替安(Cefotiam:适用于呼吸道和泌尿系统感染。头孢布烯(Cefprozil:用于上呼吸道和下呼吸道感染,及皮肤软组织感染。第三代头孢菌素对革兰氏阴性菌(包括一些耐药菌株)有显著增强的抗菌活性,适用于严重的感染。部分药物对革兰氏阳性菌的作用较弱。用于重症感染如败血症、脑膜炎、医院获得性感染等代表药物头孢噻肟(Cefotaxime):广谱抗菌,用于严重的呼吸道、尿路和脑膜炎感染。头孢曲松(Ceftriaxone):广泛用于社区和医院获得性感染,如脑膜炎和败血症。头孢哌酮(Cefoperazone):对铜绿假单胞菌有良好活性,适用于医院获得性感染。头孢他啶(Ceftazidime):对铜绿假单胞菌有效,广泛用于严重的革兰氏阴性菌感染。头孢克肟(Cefixime):口服药物,用于呼吸道感染、尿路感染和中耳炎。头孢泊肟酯(Cefpodoxime Proxetil:口服药物,常用于呼吸道感染、尿路感染及皮肤感染。头孢地嗪(Cefoperazone):对革兰氏阴性菌有较好的效果,尤其是复杂腹腔感染。头孢西酮(Ceftriaxone):用于严重的全身感染,尤其是脑膜炎和败血症。头孢地尼(Cefdinir):用于呼吸道感染、皮肤软组织感染、扁桃体炎、中耳炎。头孢唑肟(Cefizoxime):用于呼吸道感染、尿路感染、腹腔感染、皮肤软组织感染。头孢甲肟(Cefmetazole):用于呼吸道感染、泌尿系统感染、术前预防感染。头孢匹胺(Cefpiramide):用于呼吸道感染、泌尿系统感染、骨感染。第四代头孢菌素在第三代基础上进一步扩大,对产ESBLs的革兰氏阴性菌株有效,同时保留了对革兰氏阳性菌的活性。适应症重症感染,如复杂的腹腔、肺部、尿路感染,适用于医院获得性感染。代表药物头孢吡肟(Cefepime):用于治疗严重感染,尤其是免疫功能低下的患者感染。头孢吡罗(Cefpirome):抗菌谱广泛,适用于复杂的尿路、腹腔及呼吸道感染。头孢地嗪(Cefpirome):抗菌范围包括多种革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌,适用于重症肺炎和败血症。第五代头孢菌素对多重耐药性革兰氏阳性菌特别是MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)有效,同时保留了对革兰氏阴性菌的抗菌活性适应症复杂的皮肤软组织感染、社区获得性肺炎,特别适用于MRSA感染。代表药物头孢洛林(Ceftaroline):首个对MRSA有效的头孢菌素,用于社区获得性肺炎和皮肤感染。头孢托罗(Ceftolozane/他唑巴坦复合制剂:对抗复杂耐药的革兰氏阴性菌,包括铜绿假单胞菌和其他耐药菌株。

头孢唑林(Cefazolin)

 1.结构特点:

白色或类白色结晶性粉末,易溶于水,微溶于乙醇。头孢唑林属于第一代头孢菌素,具有典型的β-内酰胺环结构,具有较强的抗革兰氏阳性菌作用。

 2.合成机理及代谢:

头孢唑林由7-氨基头孢烷酸与侧链基团通过化学合成制得。它主要通过肾脏排泄,未结合的药物经尿液排出体外,代谢较少。

 3.作用特点:

头孢唑林是一种广谱抗生素,主要用于治疗皮肤软组织感染、术前预防及泌尿系统感染。具有较强的抗革兰氏阳性菌作用,对部分革兰氏阴性菌也有效。


研发背景

头孢唑林是第一代头孢菌素之一,其研发初衷是为了开发一种广谱抗菌药物,既能够保持对革兰氏阳性菌的强效抑制作用,又能够拓展对部分革兰氏阴性菌的抗菌活性。头孢菌素类抗生素最早由意大利科学家朱塞佩·布罗兹(Giuseppe Brotzu)于1940年代从地中海沿岸的污水真菌中发现。随后科学家们逐步从这种真菌中提取出活性成分,并开发出了多个代头孢菌素,头孢唑林是这些研究进展中的重要一环。1970年代,科学家们通过对头孢菌素核心结构的修饰,成功研发了头孢唑林。该药物通过在其7位和3位位置引入不同的侧链,使其具有良好的稳定性和抗菌活性,特别是在抵抗细菌产生的β-内酰胺酶方面。头孢唑林最初由日本制药公司Shionogi开发,后来在全球范围内被广泛应用于临床。头孢唑林的研发过程是基于对早期头孢菌素类药物的结构优化。在1950年代和1960年代,第一代头孢菌素(如头孢噻吩和头孢氨苄)已经被广泛使用。然而,这些药物在稳定性和抗革兰氏阴性菌的活性上表现有限,特别是对某些酶类的耐受性较差。因此,研究人员着手在保留头孢菌素基本结构的基础上,开发具有更广抗菌谱、更稳定的抗生素。Shionogi的研究团队在头孢菌素的7-ACA核心结构上进行了一系列化学修饰,最终通过在其侧链中引入硫噻唑基团,合成了头孢唑林。这一结构上的创新不仅增强了其抗菌活性,还提高了药物的稳定性,使其能够对抗某些耐药菌株。头孢唑林的成功开发推动了后续各代头孢菌素的研发,并奠定了头孢类抗生素在临床抗菌治疗中的重要地位。头孢唑林的研发过程得到了全球多个研究机构和制药公司的支持,体现了国际合作在药物开发中的重要性。它的临床应用使得许多外科手术的感染预防变得更加安全和有效,大大减少了术后感染的风险。

头孢唑林作为第一代头孢菌素,至今仍然在全球范围内广泛使用,尤其是在手术预防感染方面。虽然随着抗菌药物的不断发展,后续的第二、三代头孢菌素在某些领域取代了头孢唑林的使用,但由于其良好的耐受性、相对较低的成本和广谱的抗菌活性,头孢唑林仍然是许多医院和诊所的常备抗生素之一。在市场上,头孢唑林主要以注射剂的形式销售,广泛应用于外科手术的预防性抗菌治疗,以及皮肤、软组织、泌尿系统感染等的治疗。其市场主要集中在北美、欧洲和亚洲的医疗机构,尤其是经济欠发达地区,由于其成本较低且抗菌效果良好,头孢唑林仍是重要的选择。尽管抗生素耐药性问题在全球范围内越来越严重,但头孢唑林仍然具有相对较低的耐药性水平,特别是在术前预防感染中的应用,头孢唑林依然表现出显著的效果。市场分析显示,头孢唑林的需求在未来几年内会保持稳定,特别是在需要廉价有效抗菌治疗的医疗环境中。头孢唑林的研发和持续应用不仅反映了其在临床中的重要性,也体现了抗生素在不断进化的细菌耐药性挑战中扮演的重要角色。

药物化学

头孢唑林是一种半合成的第一代头孢菌素,化学式为C14H14N8O4S3,呈白色或类白色结晶性粉末,易溶于水,微溶于乙醇。头孢唑林具有典型的β-内酰胺环结构,这种结构赋予了其抗菌活性。其分子中还含有噻唑环,赋予了其对一些革兰氏阴性菌的抗菌活性。通过酰胺键连接的侧链基团增加了其对革兰氏阳性菌和阴性菌的有效性。

药理学  

头孢唑林通过抑制细菌的肽聚糖合成而抑制细菌细胞壁的形成,尤其是在转肽酶阶段阻止交联,导致细菌细胞壁的缺陷,最终细菌裂解死亡。其对多种革兰氏阳性菌(如葡萄球菌和链球菌)具有较强的抗菌作用,对部分革兰氏阴性菌如大肠杆菌、克雷伯菌也有一定的抗菌效果。头孢唑林不耐β-内酰胺酶,因此对产生这种酶的细菌效果较差。

药物代谢动力学    

头孢唑林主要通过静脉注射或肌肉注射给药,注射后迅速分布于体内各组织。药物通过肾脏以原形排泄,未结合物的排泄率较高,因此对于肾功能不全的患者需调整剂量。头孢唑林的半衰期较短(约1.8小时),通常需要每6至8小时给药一次,以维持有效的血药浓度。

药物剂型

头孢唑林常以注射剂形式使用,临床中常见的剂型为1g和2g的粉针剂,可溶于注射用水或其他适宜的溶剂后用于静脉或肌肉注射。头孢唑林通常不用于口服,因为其在胃肠道吸收不良。

药物不良反应和禁忌症 

常见的不良反应包括过敏反应(如皮疹、瘙痒、荨麻疹)、胃肠道不适(如恶心、呕吐、腹泻),极少数情况下可出现严重的过敏反应(如过敏性休克)。长期使用头孢唑林可能导致二重感染(如真菌感染)。对于对青霉素或其他β-内酰胺类抗生素过敏的患者应慎用或禁用头孢唑林。此外,肾功能不全患者需要调整剂量以避免药物累积引发毒性。

临床应用

头孢唑林主要用于治疗革兰氏阳性菌引起的感染,特别是呼吸道感染、皮肤软组织感染、泌尿系统感染等。头孢唑林还广泛用于术前预防感染,尤其是在骨科和心血管外科手术中,因为它对手术部位感染的预防效果显著。它也是社区获得性感染中轻中度感染的首选药物之一。

药物相互作用

与丙磺舒合用时可延缓头孢唑林的排泄,增加药物的血药浓度和半衰期。与氨基糖苷类抗生素(如庆大霉素)或其他具有肾毒性的药物合用时,可能增加肾毒性风险。与利尿剂合用可能增加肾脏不良反应。在使用过程中需要密切监测肾功能和血药浓度。

重点相关(考察及应用)

头孢唑林属于第一代头孢菌素,属于β-内酰胺类抗生素,具有广谱抗菌作用,主要针对革兰氏阳性菌。头孢唑林通过抑制细菌细胞壁合成而发挥抗菌作用,其作用部位为细菌的肽聚糖合成过程,尤其是在转肽酶阶段,抑制其形成细胞壁,最终导致细菌裂解和死亡。头孢唑林主要通过肾脏排泄,半衰期较短,需频繁给药。其分布广泛,尤其在血液、肺、皮肤等组织中浓度较高,适用于感染部位多样的临床应用。头孢唑林常用于治疗轻中度的皮肤软组织感染、呼吸道感染、泌尿道感染等。它还广泛用于手术前的预防性抗菌治疗,以减少术后感染风险。对头孢菌素类药物或青霉素类药物过敏的患者应避免使用头孢唑林。由于其通过肾脏排泄,肾功能不全的患者需要调整剂量。头孢唑林的主要不良反应包括胃肠道反应(如恶心、呕吐、腹泻)、过敏反应(如皮疹、荨麻疹),偶尔可能出现严重的过敏反应(如过敏性休克)。在长时间使用时,还可能出现二重感染,如真菌感染。头孢唑林与氨基糖苷类抗生素或其他肾毒性药物合用时,可能增加肾毒性风险。与丙磺舒合用时可延长头孢唑林的半衰期。在临床中,头孢唑林是手术预防感染的首选药物,尤其是在骨科和心血管外科手术中。此外,它也常用于治疗社区获得性的轻中度感染。因其抗菌谱相对较窄,较少引发耐药性,适合用于特定细菌感染的治疗。

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