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頭孢菌素是一種重要的海洋抗菌素。它是從海洋微生物中分離出來的一種霉菌——頂頭孢霉。頂頭孢霉中的活性成分是一種對青霉素酶敏感的物質(zhì)，它對革蘭氏陰性細(xì)菌有活性，故名“抗菌素N”。對革蘭氏陽性細(xì)菌有活性的其他頭孢菌素，稱為“頭孢菌素P”。經(jīng)研究其活性最大的化合物即頭孢菌素C，它也是一種抗菌素，對革蘭氏陰性細(xì)菌和革蘭氏陽性細(xì)菌都含廣譜的活性。這點與青霉素相似，但與青霉素不同的是，它對破壞青霉素效用的青霉素酶有抵制作用。頭孢菌素C含有一個β-內(nèi)酰胺-二氫噻嗪的環(huán)系，其結(jié)構(gòu)為對許多細(xì)菌都有效，無論是口服還是靜脈注射，現(xiàn)已廣泛用于臨床。
1）作用機制 頭孢菌素類抗生素的作用機制與青霉素相同，主要通過干擾細(xì)菌細(xì)胞壁主要成分-肽聚糖的合成發(fā)揮抗菌作用。頭孢菌素類化學(xué)結(jié)構(gòu)中β-內(nèi)酰胺環(huán)的酰胺基與肽聚糖五肽相似，可與青霉素結(jié)合蛋白(PBP)共價結(jié)合使其滅活，因此影響了肽聚糖的合成。不同的頭孢菌素與不同菌種的PBP結(jié)合使菌體形成絲狀體或球狀體，最終破裂死亡。這一過程發(fā)生在細(xì)菌細(xì)胞的繁殖期，因而本類藥物為繁殖期殺菌劑。細(xì)菌有細(xì)胞壁，而人和哺乳動物的細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，所以頭孢菌素類藥物對人體細(xì)胞的毒性很低，有效濃度對人體幾乎沒影響，對胃酸及β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，過敏反應(yīng)少。
2）分類 頭孢菌素類抗生素的研究開發(fā)極為迅速，根據(jù)抗菌譜、抗菌活性、對β內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性以及腎毒性的不同，目前將頭孢菌素類抗生素分為四類：①第一代頭孢菌素；如頭孢噻吩、頭孢唑啉、頭孢拉定、頭孢硫脒、頭孢匹林等。②第二代頭孢菌素；如頭孢呋辛、頭孢孟多、頭孢替安、頭孢尼西、頭孢雷特等。③第三代頭孢菌素；頭孢噻肟、頭孢唑肟、頭孢曲松、頭孢哌酮、頭孢地秦、頭孢他啶、頭孢咪唑等。④第四代頭孢菌素；如頭孢匹羅、頭孢吡肟、頭孢克定等。
1. 第一代頭孢菌素 代表藥物頭孢噻吩、頭孢唑啉，本品具廣譜抗菌作用，對革蘭陽性菌的活性較強，對革蘭陰性菌的作用相對較差，本品對金黃色葡萄球菌、凝固酶陰性葡萄球菌、化膿性鏈球菌、肺炎鏈球菌、無乳鏈球菌、草綠色鏈球菌、白喉棒狀桿菌、炭疽芽孢菌均具良好抗菌活性。對大腸埃希菌、奇異變形菌、肺炎克雷伯菌、產(chǎn)氣腸桿菌、流感嗜血桿菌也有較好抗菌作用。耐甲氧西林葡萄球菌、耐青霉素肺炎鏈球菌、腸球菌屬、李斯特菌和諾卡菌屬對本品耐藥。絕大多數(shù)普通變形桿菌、陰溝腸桿菌、摩氏摩根菌、雷極普羅威登菌和脆弱擬桿菌對本品耐藥，沙雷菌屬、假單胞菌屬和不動桿菌屬對本品完全耐藥。
2. 第二代頭孢菌素 代表藥物頭孢呋辛，本品對革蘭陽性球菌的活性與第一代頭孢菌素相似或略差，但對葡萄球菌和革蘭陰性桿菌產(chǎn)生的β內(nèi)酰胺酶相當(dāng)穩(wěn)定。對金葡菌的抗菌活性較頭孢唑啉為差。本品對青霉素敏感肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌和草綠色鏈球菌的MIC分別為0.01mg·L-1、0.25mg·L-1和0.5mg·L-1。耐甲氧西林葡萄球菌、耐青霉素肺炎鏈球菌、腸球菌屬和李斯特菌屬對本品耐藥。本品對大腸埃希菌、奇異變形菌、摩氏摩根菌、肺炎克雷伯菌有良好抗菌作用。消化球菌、消化鏈球菌和產(chǎn)氣莢膜桿菌等厭氧菌對本品敏感，艱難梭菌和脆弱擬桿菌耐藥。
3. 第三代頭孢菌素代表藥物頭孢曲松、頭孢哌酮、頭孢他啶。
1）頭孢曲松對β內(nèi)酰胺酶高度穩(wěn)定。對金葡菌甲氧西林敏感菌株具抗菌活性，其MIC90為2～8mg·L-1，但不及頭孢噻吩和頭孢唑啉，甲氧西林耐藥金葡菌對本品耐藥。表皮葡萄菌對本品敏感性差(MIC9025～50mg·L-1)。本品0.2mg·L-1的濃度可抑制肺炎鏈球菌及化膿性鏈球菌，對青霉素不敏感和耐青霉素肺炎鏈球菌具抗菌活性。腸球菌屬、李斯特菌、星型諾卡菌通常對本品耐藥。本品對卡他莫拉菌、流感嗜血桿菌、腦膜炎奈瑟菌及淋病奈瑟球菌，包括產(chǎn)β內(nèi)酰胺酶菌株具高度抗菌活性，MIC90為0.025mg·L-1。絕大多數(shù)腸桿菌科細(xì)菌如大腸埃希菌、克雷伯菌屬、變形菌屬、普羅威登菌屬、摩氏摩根菌、沙門菌屬、檸檬酸菌屬、沙雷菌屬、志賀菌屬對本品極為敏感(MIC90≤1mg·L-1)，對革蘭陰性桿菌的抗菌活性優(yōu)于頭孢哌酮(銅綠假單胞菌除外)，與頭孢他啶、頭孢噻肟相仿。絕大多數(shù)銅綠假單胞菌對本品耐藥。
2）頭孢哌酮對革蘭陽性菌和腸桿菌科細(xì)菌的抗菌活性則多較頭孢曲松等第三代頭孢菌素略弱。對多數(shù)腸桿菌科細(xì)菌，如大腸埃希菌、克雷伯菌屬、檸檬酸菌屬、奇異變形桿菌、沙門菌屬、志賀菌屬均具抗菌活性，對β內(nèi)酰胺酶陽性及陰性的流感嗜血桿菌和腦膜炎奈瑟球菌的MIC≤0.25mg·L-1。本品對普通變形桿菌、肺炎克雷伯菌、普羅威登菌屬、沙雷菌屬和腸桿菌屬的抗菌活性較差，MIC90為4～64mg·L-1。對銅綠假單胞菌的活性較頭孢他啶差，MIC為8mg·L-1，鼠傷寒沙門菌、脆弱擬桿菌和不動桿菌屬對本品耐藥。頭孢哌酮對多數(shù)廣譜β內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性較差。
3）頭孢他啶對大部分革蘭陰性桿菌產(chǎn)生的β內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定。為治療嚴(yán)重感染，特別是醫(yī)院感染的有效藥物。本品對卡他莫拉菌、百日咳桿菌、淋病奈瑟球菌、腦膜炎奈瑟球菌具良好抗菌作用，對腸桿菌屬、沙雷菌屬、檸檬酸菌屬及不動桿菌屬的抗菌作用較差。本品對銅綠假單胞菌抗菌活性遠(yuǎn)較哌拉西林、阿洛西林、羧芐西林等為強，亦優(yōu)于慶大霉素和阿米卡星，約80%的菌株仍對其敏感。洋蔥伯克霍爾德菌、類鼻疽伯克霍爾德菌、木糖氧化無色桿菌、其他假單胞菌屬如惡臭假單胞菌、熒光假單胞菌、皮氏假單胞菌對本品敏感。嗜麥芽窄食單胞菌中僅部分菌株對本品敏感。青霉素耐藥肺炎鏈球菌、甲氧西林耐藥葡萄球菌、腸球菌屬及李斯特菌對本品耐藥。
4. 第四代頭孢菌素類 代表藥物頭孢吡肟，本品與第三代頭孢菌素相比，抗菌譜更廣，較易穿過細(xì)菌的細(xì)胞外膜，特別是革蘭陰性桿菌的細(xì)胞膜，對革蘭陽性球菌作用也增強，包括某些耐氨基苷類和耐第三代頭孢菌素的菌株亦有效。本品對于染色體介導(dǎo)的可誘導(dǎo)性BushⅠ組β-內(nèi)酰胺酶的親和力比較弱，不易被這些酶所水解，所以對產(chǎn)生這類酶的細(xì)菌有效，如粘質(zhì)沙雷菌、弗氏檸檬酸菌、陰溝腸桿菌、摩根菌屬等。本品對銅綠假單胞菌的抗菌活性與頭孢他啶相仿或略差，但對部分頭孢他啶耐藥株仍具抗菌活性。
頭孢菌素類抗生素于20世紀(jì)60年代用于臨床以來，為目前臨床應(yīng)用最廣、最多的抗生素，據(jù)統(tǒng)計其用量占住院患者抗生素處方量的30%～50%。因為該類藥物作用靶位為細(xì)菌細(xì)胞壁，而人體細(xì)胞無細(xì)胞壁，因此毒性低，可安全用于老年人及兒童。頭孢菌素類藥物通過干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成而發(fā)揮抗菌作用，屬繁殖期殺菌劑，殺菌作用強，對細(xì)菌產(chǎn)生的β-內(nèi)酰胺酶穩(wěn)定，毒性低，嚴(yán)重過敏反應(yīng)少，在組織器官與體液中可達有效濃度，組織分布廣，抗菌譜廣(包括革蘭陽性菌、革蘭陰性菌及厭氧菌等)，且價廉藥源充足，可用于敏感菌所致的嚴(yán)重感染，故頭孢菌素類抗生素為臨床上廣泛應(yīng)用的抗菌藥物，是很多細(xì)菌性感染(如感染性心內(nèi)膜炎、腦膜炎、骨髓炎、腹膜炎、上下呼吸道感染、皮膚軟組織感染、泌尿系感染等)的良好選擇，為醫(yī)生和患者所認(rèn)可。
[1] 海洋大辭典
[2] 頭孢菌素類抗生素的特點及臨床應(yīng)用
[3] 頭孢菌素類藥物研究進展