糖肽類抗生素奧利萬星及其中間體生物的研究

劉慶，朱海，荀順義

（博瑞生物醫藥泰興市有限公司，江蘇泰興 225400）

奧利萬星是新型糖肽類抗生素，和萬古霉素的結構接近，是由東方擬無枝酸菌以及擬孢囊菌經過發酵后形成A82846B中間體并進一步通過化學合成獲得的。目前，奧利萬星被用于治療細菌性皮膚感染等疾病。現就糖肽類抗生素奧利萬星及其中間體生物的研究進展，進行如下綜述。

1 奧利萬星作用機制

奧利萬星主要用于治療革蘭氏陽性菌感染，是臨床上第一個經過美國食品和藥物管理局（Food and Drug Administration，FDA）批準用于治療急性細菌性皮膚以及皮膚結構感染（ABSSSI）的抗生素藥物。

1.1 分子結構

奧利萬星屬于糖肽類抗生素，和萬古霉素結構接近，由七肽骨架以及糖基側鏈構成，七肽骨架包含7個氨基酸，其腔體結構存在疏水性。奧利萬星和萬古霉素的糖基側鏈存在很大差異。

1.2 作用機制

奧利萬星在人體內是通過二聚體的形式發揮作用，形成二聚體會讓七肽母核達到更穩定的空間結構，有助于結合靶點，細菌細胞膜能夠側鏈鎖定，讓藥物聚集在作用區域，讓人體藥物濃度保持在較高水平。奧利萬星最大特征在于七肽母核能夠和丙氨酸末端結合，具有更高的菌株敏感性，提高藥物的抗菌活性。奧利萬星引入疏水烴基側鏈，藥物可獲得類似于表面活性劑的優點，破壞細胞膜，有效殺傷靜止期細菌。奧利萬星能夠直接作用于細胞膜，通過造成膜電位變化，提高細胞膜通透性，破壞屏障功能，造成細胞死亡。奧利萬星起效速度快，具有良好的抗菌能力，出現耐藥性的概率較低。

1.3 耐藥機制

奧利萬星耐藥機制來源于基因突變，目前已發現對萬古霉素耐藥的腸球菌，主要包括VanA～E、VanG等基因型，其中很大比例為獲得性耐藥基因。耐藥的原因在于細胞壁上的丙氨酸會轉變為對糖肽類藥物靶點親和力更低的D-丙氨酰-D-乳酸等。但是VanA基因型對于奧利萬星具有較高敏感度。奧利萬星耐藥性較好，在臨床療效上具有突出優勢。出現耐藥性最根本的原因在于細胞壁增厚，造成肽聚糖出現交聯顯著減少，藥物親和力降低，影響藥物接近于作用位點，從而出現耐藥性表現。有研究指出，對于金黃色葡萄球菌、鏈球菌以及表皮葡萄球菌，奧利萬星均具有較高的耐藥性。

1.4 藥代動力學

奧利萬星由于口服無法吸收，主要通過靜脈給藥，一般劑量為0.02～10 mg/kg，其峰濃度、AUC（藥時曲線下面積，表示藥物生物利用度）和用藥劑量存在線性關系，滿足藥代動力學特點。在人體的分布符合三室模型，和血漿蛋白結合率可以達到85%。在皮膚感染中，藥物濃度決定了藥效，在水泡液中，奧利萬星的血漿濃度只能達到19%。有研究通過小鼠實驗指出，奧利萬星并不會被肝粒體代謝[2]。陳佳浩等[3]的研究指出，奧利萬星在人體中清除率慢，患者用藥2周后，在尿液和糞便中可回收1%～5%的藥物。因此輕度肝腎功能異常的患者，在接受奧利萬星治療時，不需要額外調整用藥劑量。然而對于腎功能不全和肝功能不全的患者，奧利萬星藥代動力學機制尚不明確，因此并未形成規范的劑量調整建議。有研究根據臨床經驗指出，對于患者肌酐清除率處于30～50 mL/min的，可給予7.5 mg/kg劑量，對于肌酐清除率為10～30 mL/min的患者，可給予10 mg/kg劑量。

1.5 安全性

朱珍真等[4]針對ABSSSI患者展開研究，其中479例患者接受萬古霉素治療，475例患者接受奧利萬星治療，兩組在臨床療效上沒有明顯差異。萬古霉素治療組患者出現不良反應的概率達到63.8%，奧利萬星不良反應率達到60%，兩者在用藥安全性上沒有顯著差異（P＞0.05）。有研究針對用藥劑量展開研究，對比持續給予1 200 mg和首次800 mg并后續追加400 mg，兩組臨床療效為81.5%和87.0%，差異無統計學意義（P＞0.05）。可見在給藥方式上，對用藥安全性無明顯影響。

2 奧利萬星及其中間體生物合成

2.1 A82846B生物合成途徑

A82846B主要結構為糖基側鏈以及七肽骨架，糖肽類抗生素的七肽骨架相似，氨基酸交聯構成3個環，形成骨架。合成抗生素過程中，經過腺苷化結構介導結合氨基酸，賦予特異性，實現了氨基酸轉化。有研究指出，腺苷化過程需要MbtH樣蛋白參與，該蛋白是腺苷酶激活劑以及伴侶蛋白，對腺苷化結構產生影響，促進修飾氨基酸和非核糖體肽結合，實現在骨架上合并氨基酸。MbtH樣基因是非核糖體肽合成酶的重要構成，萬古霉素以及A82846B等糖肽生物合成基因簇同樣具備MbtH樣基因。在A82846B中β-羥酪氨酸發生氮化，有研究經過對比非血紅素鹵素酶，證實鹵素酶蛋白的存在。鹵化酶具有顯著選擇性和特異性，可生成過氧化黃素，生成次氯黃素。

圖 1 A82846B合成途徑

鹵化酶VhaA能夠選擇性接受有2個β-羥基酪氨酸位點的二肽，進行雙氯化反應。通過對體外合成產物的分析，未發現單氯化肽、六肽中間體受到鹵化酶催化影響，可以合成雙氯化產物。生成無環七肽后，開始進行側鏈交聯，七肽骨架利用細胞色素實現單加氧酶交聯，單加氧酶能夠特異性交聯線性七肽。王蕾蕾等[5]通過研究血紅素輔因子，指出交聯機制可能通過自由基完成，殘基側鏈有著豐富的電子酚環，出現電子氧化后，殘基按照順序通過交聯構成了芳香醚。也有研究推測氧化酶位點上有包含電子通道的血紅素鐵元素，能夠滿足輔底物通過。在A82846B中，3個糖分子通過糖基轉移酶將糖分子轉移至七肽骨架上，形成A82846B。七肽骨架經過氧化交聯后具有糖基化作用，糖基位置、數量以及特點能夠提高溶解性，經過介導作用對藥物生物活性產生影響[6]。抗生素糖基側鏈有著不同的結構，但都在第4位氨基酸結合，替考拉寧是在第4、第6位氨基酸上結合酰葡糖胺，第7位氨基酸上和甘露糖基相結合。萬古霉素同樣在第4位氨基酸和雙糖鏈結合。

2.2 奧利萬星合成途徑

A82846B是生物合成的產物，經過化學處理后，得到奧利萬星。在NaBH3CN條件下，混合A82846B以及氯代聯苯甲醛進行還原胺化，獲得奧利萬星，其結構為二糖基附著在環四氨基酸上，糖基上附著對氯苯芐基取代基，該結構可和肽聚糖層結合[7]。A82846B是奧利萬星合成的關鍵部分，由于奧利萬星有著復雜的結構，化學合成步驟多、成本高，目前合成方法主要是微生物發酵，如東方擬無枝酸菌作為生長放線菌，可合成A82846B，具有重要作用[8]。為了提高發酵的單位產量，可使用應變篩選，如使用常壓室溫條件下等離子體誘變，對東方諾卡菌進行誘變選育菌株，再加上A82846B和酪氨酸，能夠培養出菌株，進一步培養發酵，能夠達到理想的發酵產量。有研究使用初始菌進行A82846B的表達，對鹵化酶基因進行編碼，可有效減少副產物在合成物中的比例，讓目標產物以及產量得到提高，最終發酵產量能夠達到2.2 g/L。目前奧利萬星最大合成效率可達到98.5%以上,滿足生產需要。

3 結語

奧利萬星是和萬古霉素結構相似的抗生素藥物，具有理想的半衰期和抗菌活性，了解其中間體合成研究進展，有助于不斷優化發酵過程，降低副產物生成量，提高發酵水平，在臨床上推廣應用有著重要價值。未來需要不斷改造發酵工藝，提高發酵產量，為奧利萬星臨床應用奠定基礎。