Проект фармакопейной статьи на субстанцию гентамицина сульфата

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

 

Фармацевтический факультет

__________________________

 

Кафедра фармацевтической химии и фармакогнозии

 

 

 

 

 

Курсовая работа

на тему

 

Аминогликозидные  антибиотики. Фармакопейный анализ гентамицина сульфата.

 

 

 

 

 

Исполнитель: студентка IV курса группы 473

Бойцова Д.М.

Руководитель:  к.п.н., ассистент кафедры

фарм.химии и фармакогнозии Попова Т.Н.

 

 

 

 

Нижний Новгород

2012 год

Оглавление:

I. Введение ___________________________________________________3

II. Основная часть

1. Литературный обзор

1.1. Обзор свойств антибиотиков группы аминогликозидов____________5

1.1.1. Историческая справка___________________________________5

1.1.2. Химическое строение основных  представителей_____________5

1.1.3. Механизм действия_____________________________________9

1.1.4. Фармакокинетика______________________________________10

1.1.5. Классификация ________________________________________11

1.1.6. Спектр действия _______________________________________12

1.1.7. Показания к применению________________________________12

1.1.8. Побочное действие_____________________________________13

1.1.9. Взаимодействие с другими ЛС___________________________14

1.2. Анализ аминогликозидных  антибиотиков_______________________15

1.2.1. Реакции подлинности___________________________________15

1.2.2. Испытания на чистоту___________________________________26

1.2.3. Количественное определение_____________________________27

2. Экспериментальная  часть

2.1. Проект ФСП на субстанцию «Гентамицина сульфат»______________29

2.2. Спецификация______________________________________________30

2.3. Нормативная документация___________________________________31

2.4. Методика определения  гентамицина сульфата спектрофотометрическим  методом_______________________________________________________34

III. Заключение и выводы ________________________________________37

Литература ____________________________________________________39

 

 

 

Введение

Аминогликозиды (аминогликозидные аминоциклитолы) —  группа природных и полусинтетических  антибиотиков, сходных по химическому  строению, спектру противомикробной активности, фармакокинетическим свойствам и спектру побочных эффектов. Общее название «аминогликозиды» соединения этой группы получили в связи с наличием в молекуле аминосахаридов, соединенных гликозидной связью с агликоновым фрагментом — гексозой (аминоциклитолом). Гексоза представлена стрептидином (стрептомицин), либо 2-дезокси-D-стрептамином (остальные аминогликозиды). Количество остатков аминосахаров у различных аминогликозидов разное. Например, у неомицина их 3, у канамицина и гентамицина — 2. В настоящее время группа аминогликозидов насчитывает более 10 природных антибиотиков, продуцируемых лучистыми грибами Actinomyces (неомицин, канамицин, тобрамицин и др.), Micromonospora (гентамицин и др.) и несколько полусинтетических, полученных на их основе (например амикацин — является производным канамицина А и получается из него). К группе аминогликозидов относится также структурно похожий природный аминоциклитольный антибиотик спектиномицин, не содержащий аминосахаридов.

Основное клиническое  значение аминогликозиды имеют при  лечении нозокомиальных инфекций, вызванных аэробными грамотрицательными возбудителями, а также инфекционного эндокардита. Стрептомицин и канамицин используют при лечении туберкулеза. Неомицин как наиболее токсичный среди аминогликозидов применяется только внутрь и местно. Аминогликозиды обладают потенциальной нефротоксичностью, ототоксичностью и могут вызывать нервно-мышечную блокаду.

Гентамицин  сульфат представляет собой смесь  гентамицинов С₁,С₂,С₃ продуцируемых Micromonospora purpurea и обладающих антимикробным действием. Применяют гентамицин при различных инфекционных заболеваниях, вызванных чувствительными к нему микроорганизмами (при пневмонии, бронхопневмонии, плеврите, эмпиеме, перитоните, менингите, септицемии, раневой инфекции и др.). Гентамицин является одним из основных средств борьбы с тяжелой гнойной инфекцией, особенно вызываемой резистентной грамотрицательной флорой. В связи с широким спектром действия, гентамицин часто назначают при смешанной инфекции, а также в случаях, если возбудитель не установлен (обычно в сочетании с полусинтетическими пенициллинами-ампициллином, карбенициллином и др.). В ряде случаев гентамицин эффективен при недостаточной активности других антибиотиков. Применяют гентамицина сульфат внутримышечно, внутривенно (капельно) и местно.

Целью настоящей работы являлось исследовательское изучение антибиотиков группы аминогликозидов.

Задачи исследования:

1. Анализ работ предыдущих  исследователей по данной теме  и работа с литературными данными;

2. Изучить физико-химические  свойства антибиотиков группы аминогликозидов;

3. Ознакомиться с синтезом  и влиянием на организм антибиотиков  данной группы;

4.Изучить методы анализа  антибиотиков группы аминогликозидов;

5. Составить проект  фармакопейной статьи на субстанцию  «Гентамицина сульфат» с включением нового метода анализа (комплексообразование аминогликозидных антибиотиков с катионами металлов как метод дериватизации для последующего определения полученного комплекса спектрофотометрическим методом).

 

 

Обзор свойств антибиотиков группы аминогликозидов.

Историческая  справка.

Аминогликозиды —  одни из первых антибиотиков. Первый аминогликозид  — стрептомицин — был выделен  З.А. Ваксманом и его коллегами  в 1943 г. из лучистого гриба Streptomyces griseus. Стрептомицин явился первым химиотерапевтическим средством, нашедшим широкое применение для лечения туберкулеза, включая и туберкулезный менингит.

В 1949 г. из культуры Streptomyces fradiae Ваксман и Лешевалье выделили неомицин. Канамицин — антибиотик, который продуцируют Streptomyces kanamyceticus, был впервые получен Умэдзавой и его сотрудниками в Японии в 1957 г. Гентамицин — антибиотик, продуцируемый актиномицетами рода Micromonospora, — был впервые изучен и описан М. Вайнштейном и его сотрудниками в 1963 г. Тобрамицин и амикацин были внедрены в клиническую практику в 70-х гг.

 

Химическое  строение.

По химическому строению антибиотики-аминогликозиды являются гликозидами, состоящими из агликона и  сахаров, большинство из которых  является аминосахарами.

Агликон аминогликозидов представляет собой циклогексановое кольцо с основными группами при С₁ и С₃ и гидроксильными группами при С₄, С₅ и С₆:

                   

По характеру агликона аминогликозиды делят на 2 группы: стрептидинсодержащие и дезоксистрептаминсодержащие. К 1-й группе относятся стрептомицин, дигидрострептомицин, агликоном у которых является стрептидин (1,3-дигуанидино-2,4,5,6-тетраоксициклогексан или спирт – инозит); ко 2й группе – канамицины, гентамицины, неомицины, мономицины, амикацин; агликоном у них является 2-дезоксистрептамин, который отличается от стрептидина наличием аминогрупп вместо остатков гуанидина и отсутствием оксигруппы при С₂.

                          

                      стрептидин                                             2-дезоксистрептамин

 

Аминогликозиды применяются  в медицинской практике в виде солей-сульфатов.

Стрептомицина сульфат.

Стрептомицин содержит в качестве агликона стрептидин – 1,3-дигуанидино-2,4,5,6-тетраоксициклогексан, который связан гликозидной связью с дисахаридом стрептобиозамином. Стрептобиозамин состоит из N-метил-L-глюкозамина (2-дезокси-2-метиламино-L-глюкозы) и L-стрептозы, которая, в отличие от других сахаров, содержит 2 альдегидные группы (при С₁ и при С₃). Таким образом, в 3-м положении остатка L-стрептозы молекулы стрептомицина содержится свободная альдегидная группа. Стрептомицин представляет собой сильное трехкислотное основание (за счёт 2 гуанидиновых групп стрептидина и N-метильной группы N-метил-L-глюкозамина). Фармакопейным препаратом является стрептомицина сульфат.

 

Канамицина  моносульфат.

Канамицина моносульфат – соль органического основания. Основание  представляет собой аминогликозид, агликоном которого является 2-дезоксистрептамин (1,3-диамино-4,5,6-тригидроскициклогексан). С агликоном связаны 2 сахара: через гидроскил в 4-м положении агликона присоединяется 6-глюкозамин (6-дезокси-6-амино-D-глюкоза), а через гидроксил в 6м положении – 3-глюкозамин (3-дезокси-3-амино-D-глюкоза). Фармакопейный препарат состоит в основном из канамицина А, однако в качестве примеси  в препарате может быть более токсичный канамицин В, который отличается от канамицина А тем, что в остатке 6-глюкозамина во 2-м положении вместо гидроксила находится аминогруппа.

Основание канамицина содержит 4 основных центра (две аминогруппы  в агликоне 2-дезоксистрептамина, а  также аминогруппы в 3-глюкозамине  и 6-глюкозамине). Поэтому формула  канамицина моносульфата (основная соль): канамицин·H₂SO₄, а канамицина сульфата (средняя соль) – канамицин ·2H₂SO₄.

 

Гентамицина сульфат.

Агликоном гентамицина  является 2-дезоксистрептамин, который  связан с 2 сахарами: по 4-му положения -  с гарозамином, а по 6-му положению  – с пурпурозамином. Основание гентамицина состоит из трёх веществ, которые различаются по строению пурпурозамина.

Основание гентамицина содержит 5 основных центров: 2-аминогруппы в  агликоне (2-дезоксистрептамине), 2 аминогруппы  в пурпурозамине и 1 метиламиногруппа в гарозамине.

В медицинской практике применяют смесь сульфатов гентамицинов С₁, С₂, С_1а под названием гентамицина сульфат.

 

 

Гентамицин С₁: R=R₁=CH₃;

Гентамицин С₂: R=CH₃, R₁=Н;

Гентамицин С_1а: R=R₁=H.

 

Амикацина сульфат.

Полусинтетический аминогликозид  амикацин по химической структуре близок к канамицину, но отличается от него структурой агликона: в аминогруппе (1-е положение) 2-дезоксистрептамина атом водорода замещён на остаток 4-амино-2-гидроксимасляной кислоты. С агликоном связаны 2 сахара: через гидроксил в 4-м положении агликона присоединятеся 6-глюкозамин, а через гидроскил в 6-м положении – 3-глюкозамин.

Основание амикацина  содержит 4 основных центра: 2 – в  остатке агликона (3-м и в 4-м  положении гидроксибутирильного остатка) и по 1 аминогруппе -  в остатках сахаров (3-глюкозамина и 6-глюкозамина).

 

Механизм  действия.

Механизм действия антибиотиков-аминогликозидов  связан с необратимым угнетением синтеза белка на уровне рибосом  у чувствительных к ним микроорганизмов. В отличие от других ингибиторов  синтеза белка аминогликозиды оказывают не бактериостатическое, а бактерицидное действие. Аминогликозиды проникают в клетки бактерий путем пассивной диффузии через поры наружной мембраны и путем активного транспорта. Транспорт аминогликозидов через цитоплазматическую мембрану зависит от переноса электронов в дыхательной цепи, этот этап поступления их в клетку, т.н. энергозависимый этап I, является лимитирующим. Транспорт аминогликозидов через цитоплазматическую мембрану замедляется или полностью блокируется в присутствии ионов Ca²⁺ или Mg²⁺, в гиперосмолярной среде, при низких значениях pH и в анаэробных условиях. Так, например, антибактериальная активность аминогликозидов значительно снижается в анаэробной среде абсцессов и в гиперосмолярной кислой моче.

После проникновения в клетку аминогликозиды связываются со специфическими белками-рецепторами на 30S субъединице рибосом бактерий. 30S субъединица состоит из 21 белка и одной молекулы 16S рРНК (рибосомной РНК). Аминогликозиды нарушают рибосомальный белковый синтез несколькими путями: 1) антибиотики связываются с 30S субъединицей рибосомы и нарушают инициацию синтеза белка, фиксируя комплекс, состоящий из 30S- и 50S- субъединиц, на инициирующем кодоне иРНК; это приводит к накоплению аномальных инициирующих комплексов (т.н. моносомы) и прекращению дальнейшей трансляции; 2) связываясь с 30S субъединицей рибосомы, аминогликозиды нарушают считывание информации с РНК, что приводит к преждевременному окончанию трансляции и отсоединению рибосомного комплекса от белка, синтез которого не завершен; 3) кроме того, аминогликозиды вызывают одиночные аминокислотные замены в растущей полипептидной цепи, в результате чего образуются дефектные белки.

Синтезирующиеся аномальные белки, встраиваясь в цитоплазматическую мембрану, могут нарушать ее структуру, изменять проницаемость и ускорять проникновение аминогликозидов внутрь клетки. Этот этап транспорта аминогликозидов — т.н. энергозависимый этап II. В результате постепенного разрушения цитоплазматической мембраны происходит выход из бактериальной клетки ионов, крупных молекул, белков. Бактерицидный эффект аминогликозидов, возможно, объясняется тем, что образование неполноценных полипептидов и угнетение синтеза нормальных белков в микробной клетке приводит к нарушению важных функций клетки, поддерживающих ее жизнеспособность, в т.ч. к нарушению структуры и функции цитоплазматической мембраны бактерий и, в конечном счете, приводит к гибели клетки.

 

Фармакокинетика.

Фармакокинетика у всех аминогликозидов примерно одинаковая. Молекулы аминогликозидов являются высокополярными соединениями, в связи с чем плохо растворяются в липидах и поэтому при приеме внутрь практически не всасываются из ЖКТ (в системный кровоток поступает менее 2%). Однако при инфекционных заболеваниях ЖКТ всасывание увеличивается, поэтому длительный прием внутрь может привести к накоплению аминогликозида и возникновению токсической концентрации. После в/м введения быстро всасывается из места инъекции. C_max достигается через 30-60 мин после в/м введения. Связывание с белками плазмы низкое (0-10 %). Распределяется во внеклеточной жидкости, во всех тканях организма. Проникает через плаценту. Не метаболизируется. T_1/2 2-4 ч. 70-95 % выводится с мочой, небольшое количество с желчью.

 

Классификация.

Существуют различные  классификации аминогликозидов, в т.ч. по последовательности введения препаратов в медицинскую практику, по спектру противомикробной активности, по особенностям развития вторичной резистентности к ним микроорганизмов.

Так, по одной из классификаций, в первую группу объединяют первые природные аминогликозиды, нашедшие применение для лечения инфекционных заболеваний: стрептомицин, неомицин, мономицин (паромомицин), канамицин. Ко второй группе относят более современные природные аминогликозиды: гентамицин, сизомицин, тобрамицин. Третью группу составляют полусинтетические аминогликозиды: амикацин, нетилмицин, изепамицин (в России пока не зарегистрирован).

По классификации, представленной И.Б. Михайловым (в основу положены спектр действия и особенности возникновения  резистентности), выделяют четыре поколения аминогликозидов:

I поколение: стрептомицин, неомицин, канамицин, мономицин.

II поколение: гентамицин.

III поколение: тобрамицин, амикацин, нетилмицин, сизомицин.

IV поколение: изепамицин.