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环境中抗微生物药物污染(四)
【来源/作者】周世红 【更新日期】2017-10-11

(三)对人和动物的危害

1、磺胺类

SAs的抑菌作用主要是通过干扰细菌的酶系统对对氨基苯甲酸的利用。而对氨基苯甲酸是叶酸的组成部分,叶酸为微生物生长的必要物质,是其体内氧化还原酶的基础,主要用于细菌感染的治疗和预防球虫病。SAs被机体吸收后,分布广泛,其在体内作用时间和代谢时间较长,容易产生蓄积毒性。

(1)泌尿系统毒性磺胺类泌尿道毒性反应较常见,是由于磺胺药的结晶堵塞肾小管所致。主要表现为结晶尿、血尿、蛋白尿和尿闭,还会引起肾水肿和肾积水。若动物尿量减少,或酸中毒伴有酸性尿,则出现肾毒性的可能性更大。

(2)对骨髓和血液毒性作用 主要表现为血液中颗粒性白细胞缺乏、红细胞减少、血色素降低或溶血性贫血。

(3)眼毒性作用 已经确认,眼睛对磺胺药的不良反应有两种,即晶状体浑浊(或白内障)和干性角膜结膜炎。据推测,白内障的形成可能是由药物在眼内蓄积所致。

近些年来,已认识到某些磺胺类药物可能干扰泪液的产生。可引起这种不良反应的有:磺胺嘧啶、柳氮磺胺吡啶、盐酸苯偶氮吡啶以及部分药物与磺胺异嘿唑组成的复方制剂。

(4)甲状腺毒性作用 长期应用治疗量或低于治疗量的磺胺类药物也能引起几种继发性代谢反应。磺胺类药物干扰碘代谢,可引起动物的甲状腺肿(增生)、甲状腺功能减退和动物生长率降低。几乎所有磺胺类药物都能干扰甲状腺合成甲状腺素。

大鼠和犬对磺胺类药物干扰甲状腺素合成高度敏感,甚至几次给予治疗量即可导致甲状腺轻度增生。在人和猴的研究中,未发现磺胺类药物对甲状腺功能的干扰作用。

(5)胚胎毒性和生殖毒性作用 虽然迄今尚无迹象表明,任何一种磺胺药与对胚胎的潜在毒性有关,但是在单独应用甲氧苄胺嘧啶(TMP),或将其与磺胺类药物联合应用时可引起一定的胚胎毒性或致畸作用。

(6)过敏反应 主要表现为药疹。其症状为皮肤上出现红斑、渗出物、鳞屑、结痂、溃疡和瘙痒。在眼、耳翼、肘、腋窝、腹侧及四肢最为严重。

此外,磺胺类对动物的生长发育还有抑制作用,磺胺喹啉(SQ)还可引起雏鸡的出血性综合征。

2、喹诺酮类

QNs类药物是一类高效、低毒、组织穿透力强的广谱抗菌药物,对革兰阴性菌、支原体和一些革兰阳性菌具有强大的杀灭作用,主要用于呼吸道、消化道、泌尿、皮肤和深部组织感染或败血症的治疗,为浓度依赖性抗菌药,抗菌后效应较长,可达4~8h。

QNs主要经肾和胆管排泄,尿液和胆汁药物浓度高出血浆10~20倍。其抗菌作用机理是抑制细菌DNA的合成,作用的靶酶为DNA旋转酶,使DNA的超螺旋化发生障碍,导致DNA的构象平衡状态被破坏,影响DNA的复制、链的延长,以致DNA的转录、重组和修复无法完成,而产生强大的杀菌作用。

QNs类药物毒性作用较低,但应用不当也能产生和引起不良反应。主要表现有软骨毒性,主要损害关节软骨,诱发幼年或处在快速生长期的未成熟软骨蚀变而导致关节病,跛行或疼痛;生殖毒性,可使犬和鼠的精子畸形率增高,繁殖率下降,甚至睾丸萎缩;神经毒性,ONs与γ氨基丁酸受体结合,导致中枢神经机能障碍;肾毒性,QNs在酸性尿液中,溶解度下降,易结晶析出,从而损伤肾脏。另外,可引起动物肠道菌群失调,而表现为恶心、呕吐、腹泻、腹痛、消化不良等,长期还可造成肝损伤。几乎所有QNs均可引起感光过敏。

3、硝基呋喃类

硝基呋喃曾经用于抑制细菌和防治家禽球虫病,其毒性作用主要表现为产生过敏反应,肝、肾毒性,生殖毒性和神经毒性等,更重要的是该类药物具有较强的致癌性,已被禁止使用。

(四)毒性作用机理

1、磺胺类

①磺胺类药物对肾脏的毒性作用几乎完全是由药物结晶所致。当水分在肾小管重吸收时,较难溶于水的磺胺药(如磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶和磺胺吡啶等)可在肾小管中形成结晶。磺胺药为酸性化合物,易溶于碱性溶液,所以,磺胺药在尿液为酸性的动物(如肉食动物)肾内比在尿液为碱性的动物(如草食动物)肾内更易形成结晶。药物在肾中形成结晶的危险性主要取决于药物的溶解度。药物代谢过程中的乙酰化作用可促进磺胺药结晶的形成。

如乙酰化作用可使氨苯磺胺和磺胺噻唑的溶解度下降,但却使磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶和磺胺二甲基嘧啶的溶解度增加。

②磺胺类药物对骨髓和血细胞的主要不良反应有骨髓细胞、红细胞或血小板的生成受到抑制,从而导致血液中颗粒性白细胞缺乏、红细胞减少、血色素降低或溶血性贫血,并能使血凝时间显著延长和出现出血性变化,常能引起正铁血红蛋白血症等。

③干性角膜结膜炎的发生主要与自体免疫过程有关,其主要特征为泪腺和瞬膜腺的功能障碍,从而引起眼睛干燥,随后发生角膜和结膜的机械性损伤。

④甲状腺毒性作用机理可能是磺胺药抑制了甲状腺滤泡细胞内的磺化物氧化物酶,导致血浆中三碘甲状腺氨酸和甲状腺素减少,从而促使垂体代偿性地释放促甲状腺素(TSH),使甲状腺滤泡上皮明显增生,腺体的质量增加。

2、喹诺酮类

QNs类药物的毒副作用较低。其肾脏毒性主要是因为药物在酸性尿液中结晶损伤肾小管引起的,可表现为管型尿、蛋白尿等。腹泻、腹痛等可能与QNs诱发组胺释放有关。神经毒性可能是由于QNs与γ-氨基丁酸受体结合,导致中枢神经系统传导功能障碍。感光过敏可能与该类药物的荧光性质有关。

(五)分析检测

合成抗菌药物同抗生素类似,自然环境中的药物主要为生态毒性,导致大量耐药菌的产生。对人体危害最直接的主要为通过食物链进入人体的肉类食品中的残留药物。

1、磺胺类

用于检测食品中磺胺类药物的方法很多,包括分光光度计法(UV)、荧光法(FL)、薄层色谱法(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱一质谱法(GC/MS)、高效液相色谱/质谱法(HPLC/MS)、毛细管电泳法(cE)、超临界流体色谱法(SFC)、酶联免疫吸附试验法(ELISA)等。但应用最为广泛的是反相HPLC法,用ODS柱,用甲醇或乙腈-缓冲溶液按一定比例混合作流动相,进行多种磺胺类的监测。

肉类食品中磺胺二甲基嘧啶(SM2)的高效液相色谱法操作如下,称取绞碎混匀的组织2.5g,置于30mL试管中,加入6mL 0.1mol/L的醋酸溶液一丙酮(体积比1∶1)和12mL乙酸乙酯,振荡lmin,在2500r/min离心15min,将上清液转移到30mL试管中,样品残渣按上述方法重复提取1次,将两次提取液合并,放人低温冰箱冷冻15min,至水相完全冻结后,倒出乙酸乙酯层留作净化。

在连接真空泵的固相萃取架上安装氨基键合小柱(500mg,2.8mL)和SCX离子交换小柱(500mg,2.8mL),分别用1倍柱体积的正己烷预淋洗,然后用2倍柱体积的5%乙酸/乙酸乙酯淋洗SCX柱,但应注意防止流干。将氨基小柱和SCX小柱用接头连接,上接储液器。将上述乙酸乙酯提取液转移到储液器,用泵抽真空过柱。用12mL甲醇分2次冲洗柱子。关闭阀门,卸下储液器和氨基柱,用2倍柱体积的水冲洗SCX小柱,然后用4倍柱体积的甲醇冲洗,用3mL 25%氨/甲醇在正压下洗脱并收集SM2,收集液吹氮气在45~500C下挥发干。用1.0mL丙酮分2次溶解残渣并转移至另一小瓶,再次挥发干。用0.5mL流动相溶解进行HPLC测定。色谱柱为4.6mm内径、15cm长、填充料为4μm粒径的Waters Novapak C18柱,流动相为0.01mol/L醋酸铵-甲醇-乙腈(体积比为85∶7.5∶7.5),并用紫外可见检测器(UV-Vis)检测,检测波长为266nm。

检测磺胺甲嘿唑(SMZ)时,流动相用50mmol/L磷酸二氢钠-乙腈(2∶1),检测器用光二极管矩阵检测器(PDA),在275nm波长下检测。

2、喹诺酮类

QNs类的熔点高,极性也高,不宜用气相色谱法测定,主要应用反相液相色谱法测定。由于QNs结构中含叔胺结构和羧基团,能在水中发生解离,可与固定相中的硅醇基或金属离子互相作用,使QNs被吸附到固定相表面,出现色谱图拖尾、保留值不稳定或过长等现象。因此,在反相HPLC中,流动相必须优化。可以通过离子抑制(调节pH值)、有机改性剂比例(甲醇、乙腈)、掩蔽剂、离子对试剂以及非硅胶基的非聚合物反相固定相等方法进行。其分离方法的基本体系是C18/乙腈一甲醇一磷酸盐缓冲液。特点是低残余硅醇固定相、低有机改性剂流动相、酸性流动相和使用硅醇基掩蔽剂或竞争剂。

肉品中诺氟沙星(NOR)和环丙沙星(CIF)可用CH3OH进行处理,分离系统用C18/CH3CN-氢氧化四丁基胺(1.54mol/L)-H3P04-H20(100∶15∶1.67,加H20至1L),pH值3.O,用荧光检测器测定,激发波长277nm,发射波长456nm。

参考资料:环境中有毒有害物质与分析检测

相关链接:

环境中抗微生物药物污染(一)

环境中抗微生物药物污染(二)

环境中抗微生物药物污染(三)


【关键词】亚治疗剂量,抗微生物药物,环境污染,药物污染,国家标准物质网 

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