新生霉素的作用机制

背景及概述^[1-2]

香豆素类抗生素是一类含有4-羟基香豆素基本结构的物质，其代表药物新生霉素是已在临床使用，毒性较小的抗生素，抗菌谱和青霉素相似，主要用于耐药性金黄色葡萄球菌引起的感染。近年国内外研究表明新生霉素对多种癌细胞有抑制作用，并能与抗癌药联合应用，逆转抗癌药的耐药性。新生霉素(novobiocin)是链霉菌Str.niveus，Str.Spheroides所产生。为白色结晶，不易溶于酸性溶液，易溶于碱性溶液、丙酮、甲醇、乙醇。其钠盐易溶于水，钠盐水溶液的稳定性不及钙盐。新生霉素钠盐为白色晶形粉末，无臭，在干燥状态时稳定，宜在干燥、阴凉、避光处保存。新生霉素(novobiocin)是香豆素类抗生素的代表药物，对DNA回旋酶有很好的抑制作用，对多种癌细胞有抑制作用，并能与抗癌药联合应用，逆转抗癌药的耐药性。Bergerat等研究表明新生霉素能显著减少细胞内P185erb2、p60v-src、Raf-1和突变型P53的水平，并且点突变实验证明新生霉素是Hsp90的C-端抑制剂。但新生霉素作为Hsp90的抑制剂所用的浓度高达700μmol/L，Blagg等合成一系列新生霉素衍生物，均由诺维糖和香豆素这两个结构单元成糖苷得到，筛选得到衍生物A3抑制Hsp90浓度仅为10μmol/L。

作用机制^[2]

新生霉素的抗菌作用与青霉素和红霉素相似、对葡萄球菌、肺炎球菌、白喉杆菌、脑膜炎球菌等有很强抗菌作用。耐青霉素G的金葡菌对新生霉素仍敏感，革兰阴性杆菌中除嗜血杆菌外对本品大多不敏感。新生霉素对真菌、立克次体、病毒、原虫等均无作用。本品为抑菌剂，但在高浓度时也有杀菌作用。细菌对新生霉素易产生耐药性，其作用机制主要抑制细菌蛋白质和核酸的合成，同时也可损伤细胞膜和干扰细胞壁的合成。

药代动力学^[2]

新生霉素口服后血浓度于服药后2～4小时到达高峰，有效浓度可维持12小时之久，口服后的血半寿期为3小时，与血清蛋白结合率可达95%，新生霉素在体内分布甚广，尤以肝、胆汁中浓度为高，其胆汁浓度约为血浓度的2～8倍，约1/3的口服量自粪便排出，仅约2～3%的新生霉素出现于尿中，本品不易进入脑脊液。乳汁浓度可达血浓度的6～25%。

不良反应^[2]

新生霉素可引起多种副作用，以皮疹和胃肠道症状最多见，如恶心、呕吐、腹泻等，此外有药物热、黄疸、白细胞减少、粒细胞减少等，偶有头晕、视力模糊、过敏性肺炎或心肌炎、血管神经性水肿、血尿及肝功能损害等。由于以上缺点，目前本品临床已少用，仅用于对常用抗菌药物耐药的葡萄球菌感染，如软组织感染、脓皮病、中耳炎、支气管炎，肺炎等。由于单独使用时细菌易产生耐药性，因此常与其他抗生素如氨基糖甙类、利福平、磺胺药等合用。但静滴时不宜与碱性抗生素如链霉素、红霉素等合用，因可形成不溶于水的盐类。新生霉素可以口服、肌内注射或静脉滴注。口服最常用，成人剂量每日1～2g，分3～4次口服；儿童剂量每日25～50mg/kg，分次口服。肌内注射和静脉注射因可引起局部刺激，故较少用，剂量为每日20～30mg/kg，静脉注射时必须用注射用水或生理盐水溶解。肝功能不全者慎用。

其他应用^[3]

新生霉素是已在临床使用，毒性较小的香豆素类抗生素，有较好的药代动力学特征。近年国内外研究表明新生霉素是Hsp90的C-端抑制剂，对多种癌细胞有抑制作用，并能与抗癌药联合应用，逆转抗癌药的耐药性。细胞凋亡和细胞增殖是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。凋亡检测结果表明，新生霉素可诱导HL-60细胞凋亡，但细胞凋亡率不是很高，当加大浓度时，可发现不少坏死细胞，提示诱导细胞凋亡不是新生霉素引起肿瘤细胞死亡的唯一方式，可能还有非凋亡机制，例如坏死、衰老及丝裂灾难(mitoticcatastrophe)等。

细胞凋亡的途径主要有两条，一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡Caspase，另一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活Caspase。这些活化的Caspase可将细胞内的重要蛋白降解，引起细胞凋亡。新生霉素能促进HL-60细胞中细胞色素C从线粒体释放，激活Caspase-9和Caspase-3，引起细胞凋亡。新生霉素0.3mmol·L-1组Caspase-9/3活化程度高于新生霉素0.6mmol·L-1组，提示浓度过高可能使凋亡减少，而非凋亡机制的死亡增加。新生霉素与GA一样能影响客户蛋白ERK和AKT激酶活性，使得p-ERK和p-AKT均减少，这可能与ERK和AKT失去Hsp90的保护，不能形成有活性的成熟构象，因而自身磷酸化及被其磷酸化的底物减少，从而阻断细胞增殖信号通路，抑制细胞生长。综上所述，新生霉素可通过线粒体途径诱导HL-60细胞凋亡，还可干扰Hsp90伴侣功能阻断细胞增殖信号通路，抑制细胞生长。

此外，新生霉素(novobiocin，Nov)在体外抑制慢粒白血病(CML)细胞增殖作用与诱导DNA损伤的关系。方法MTT及羟基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺脂(CFSE)染色法检测Nov对CML细胞增殖的影响；流式细胞术检测CML细胞反应性氧自由基(ROS)含量、DNA损伤数量、细胞周期阻滞情况和细胞凋亡的比例；Westernblot探讨Nov对DNA损伤、细胞周期和细胞凋亡调控通路相关蛋白表达的影响。结果Nov明显抑制CML细胞增殖，半数抑制率(IC50)分别为(232.50±0.22)μmol·L-1和(237.10±0.13)μmol·L-1，减少CML细胞的增殖分裂代数；Nov增加细胞ROS水平，诱导细胞阻滞在G2/M期并增加凋亡率，呈剂量依赖关系；Nov增加H2AX、ATM、P53的磷酸化水平以及Parp和Caspase-3的切割，而减少CDC25A和CDC25C的表达。结论Nov通过激活ROS产生，诱导CML细胞DNA的损伤和线粒体途径激活的细胞凋亡。

主要参考资料

[1] 新生霉素结构单元合成与抗肿瘤活性

[2] 中国医学百科全书·十八药物学与药理学

[3] sp90抑制剂新生霉素诱导HL-60细胞凋亡及其机制

[4] 新生霉素通过诱导DNA损伤抑制慢粒白血病细胞增殖