四环素类药物(tetracyCLines,TCs)是由放线菌属发酵产生或人工半合成的一类广谱抗生素,TCs在化学结构上属于氢化并四苯环衍生物。自1948年从金色链丝菌的培养液中分离出第一个TCs金霉素(CTC)用于治疗斑疹、泌尿道感染等疾病以来,TCs已发展了多个品种,常用的TCs有:四环素(tetracycline,TC)、金霉素(chlortetracycline,CTC)、土霉素(oxytetracycline,OTC)、强力霉素(doxycycline,DC)、去甲基金霉素(demeclocycline,DMCTC)、甲烯土霉素(methacycline,MTC)和二甲胺四环素(minocycline,MINO)等。该类药物为广谱抗生素,具有良好的抑菌效果,因其价格便宜,且具有促生长作用,目前仍广泛应用于畜禽、水生生物等产业领域。但不合理使用以及不遵守休药期等,造成该类药物及其降解产物残留于动物组织及产品中,必然会危及人类健康。为了控制TCs在动物源性食品中的残留,欧盟、美国及我国等均规定了畜产品中TCs的MRL。
本部分综述了TCs的理化性质、药理学、危害、国内外限量要求以及残留检测的样品前处理、仪器测定方法等内容,以期为该类药物的全面了解和残留检测提供参考。
1 理化性质
TCs具有相似的化学结构(表5-21)和理化性质。TCs母核由A、B、C、D4个环组成,主要活性官能团包括C2位的酰胺基、C4位的二甲胺基、C10位的酚羟基等。TCs及其盐类均为黄色结晶粉末,无臭,味苦,在水中溶解度很小,在酸、碱、乙醇、极性有机溶剂(如丁醇、乙酸乙酯)中可溶。TCs含有二甲胺基呈弱碱性,含有酚羟基和烯醇型羟基而显弱酸性,因此TCs属于酸碱两性化合物,可与酸或碱结合生成盐。临床一般用其盐酸盐,具有良好的水溶性和稳定性。
在酸性和中性条件下,TCs在270nm和360nm处具有强的紫外吸收,在碱性溶液中或与金属离子螯合时还显示强的荧光性质。
TCs在干燥状态下较稳定,在弱酸性溶液中较稳定,在酸性溶液(pH2)、中性或碱性溶液pH7)中稳定性差,易发生差向异构化、降解及与金属离子发生络合反应。TCs的A环手性碳原子C4位二甲胺基易发生可逆的差向异构化作用,降解产物主要有差向四环素、脱水四环素、差向脱水四环素、差向金霉素、差向异金霉素、差向土霉素等。图5-28为强力霉素差向异构化的相互转换式:
2 药理学
TCs抗菌谱广,抗菌作用不强,为广谱抑菌剂。对TCs敏感的病原菌有链球菌、布鲁氏菌、嗜血杆菌、大肠杆菌、巴氏杆菌、沙门氏菌、炭疽杆菌等革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和立克次氏体等,由于耐药菌株日益增多,因而TCs在临床应用中受到了一定影响。TCs目前多用于立克次氏体、衣原体、支原体等非细菌性感染和布鲁氏菌病等的诊疗。
TCs主要通过可逆性地结合核糖体30S亚单位和阻止甲酰蛋氨酰tRNA与核糖体mRNA复合体结合来抑制蛋白质的合成而发挥抑菌作用。TCs具有抗菌活性的最重要特征是每种药物的分子中都包括一个线性融合的四环素核。四环素分子通过一个或多个膜系统(革兰氏阳性菌和阴性菌各自具有不同的膜系统)才能与它们的靶位结合,从而达到有效的*菌作用。
TCs口服易吸收,但不完全。口服吸收的速度和程度可因动物种属和胃肠内容物的含量而异。TCs易在牙齿和骨骼组织中沉淀。肾脏是TCs主要的排出器官。相当一部分TCs可由胆汁排入肠道,形成肝肠循环。
3 危害
TCs主要以原型经肾小球过滤排出,残留药物能沉积于骨及牙齿组织内,与新形成的骨、牙齿中所沉积的钙相结合,导致牙齿持久性地呈黄色,俗称“四环素牙”,使出生的幼儿乳牙釉质发育不全并出现黄色沉积,引起畸形或生长抑制。TCs易在肝脏中富集,造成肝损害。还可造成过敏反应、二重感染、致畸胎儿畸形。同时TCs常作为促进生长的饲料添加剂,以亚治疗剂量添加、饲喂食源性动物,造成TCs在动物源性食品中的残留,更为严重的是TCs容易诱导耐药菌株的产生,给人们身体健康带来安全隐患。
4 国内外限量要求
许多国家和国际组织对在食用动物养殖中使用的TCs和TCs在食品中的残留进行了严格的监控,对动物源性食品中TCs的MRL进行了相关规定,具体见表5-22。