大环内酯类免疫抑制剂他克莫司的生物合成机制研究进展_陈单丹
免疫抑制剂他克莫司ppt
安全性评估
长期使用他克莫司可能导致肾功能损害、高血压、糖尿病和感染等不良反应。近年来，随 着药物剂量的个体化和监测手段的改进，他克莫司的安全性得到一定程度的提高。
孕妇和哺乳期妇女
孕妇和哺乳期妇女在使用他克莫司时应权衡治疗利弊，并咨询医生的 建议。
05
他克莫司的研究进展与未来展 望
研究进展
药理作用机制研究
他克莫司通过抑制T细胞活化、细胞因子产生和细胞增殖发挥免疫抑制作用。近年来，研 究发现他克莫司对某些自身免疫性疾病和移植排斥反应具有较好的疗效。
临床试验进展
肾功能损害
他克莫司可能导致肾功能损害 ，表现为肌酐升高、蛋白尿等
。
高血压和糖尿病
一部分患者在使用他克莫司后 可能出现高血压和糖尿病的症
状。
神经系统副作用
少数患者可能出现神经系统副 作用，如震颤、抽搐等。
药物相互作用与注意事项
避免同时使用增强免疫抑制的药 物
他克莫司与某些药物同时使用可能会产生 相互作用，增强免疫抑制作用，增加感染 的风险。
用于多种疾病治疗
他克莫司在临床上广泛应用于肾脏移植、肝脏移 植和某些自身免疫性疾病的治疗。
改善患者预后
在移植手术后使用他克莫司，有助于降低排斥反 应的发生率，提高患者的生存率和生活质量。
不良反应与副作用
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感染风险增加
由于免疫抑制作用，使用他克 莫司的患者感染的风险增加， 特别是肺部感染和尿路感染。
02 他克莫司在免疫抑制中的作用
免疫抑制剂他克莫司
类风湿性关节炎是一种慢性自身免疫性疾病，他克莫司可以 作为辅助治疗药物，缓解关节炎症和疼痛。
其他疾病的治疗
肾病综合征
他克莫司在肾病综合征的治疗中也有 应用，通过抑制免疫反应，减轻蛋白 尿等症状，保护肾功能。
皮肤疾病
他克莫司也可用于治疗某些皮肤疾病， 如银屑病、特应性皮炎等，改善皮肤 炎症和瘙痒症状。
他克莫司能够抑制B细胞向浆细胞分化， 从而减少抗体产生，降低体液免疫应答 。
VS
抑制B细胞的增殖
他克莫司能够抑制B细胞的增殖，从而降 低B细胞在免疫反应中的作用。
对细胞因子的影响
抑制促炎细胞因子的产生
他克莫司能够抑制促炎细胞因子的产生，如白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因 子-α（TNF-α），从而减轻炎症反应。
05
他克莫司的研究进展与未来展 望
研究现状
药理作用机制
他克莫司是一种强效的免疫抑制 剂，通过抑制T淋巴细胞活性发 挥免疫抑制作用，在多种自身免 疫性疾病和移植领域得到广泛应
用。
临床研究
近年来，他克莫司在临床研究中 取得了重要进展，尤其在肾脏、 肝脏和心脏移植以及自身免疫性 疾病治疗方面表现出良好的疗效
状。
肾功能异常
他克莫司可能导致肾功 能异常，如蛋白尿、血
尿等。
血糖异常
部分患者可能出现血糖 升高或降低的情况。
不良反应的处理
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对于感染
应密切监测患者的体温、咳嗽 等症状，及时就医并告知医生
正在使用他克莫司。
对于高血压
定期监测血压，根据医生建议 调整药物剂量或更换药物。
对于肾功能异常
含氮大环内酯类抗生素生物合成及其研究进展
含氮大环内酯类抗生素及其生物合成研究进展雷帕霉素、他克莫司等一类含氮大环内酯类微生物代谢产物是目前临床重要的药物，它们具有特殊的结构基团，即内酯环上含有1分子非蛋白质组成氨基酸——哌可酸，通过哌可酰基与细胞内一类具有脯氨酰顺反异构酶活性的免疫亲合蛋白（immunophilin）FKBPs（FK506 bingding proteins）相互作用形成复合物，作用于细胞不同靶位，发挥多种不同的生物学功能[1]。
这类化合物具有广泛的生物学活性，除抗真菌活性外，临床已用作器官移植抗排斥药物、血管扩张支架涂层药物[2]、靶向抗肿瘤药物[3-4]、炎症治疗药物[5]，同时，这类化合物还具有潜在的治疗中风[6]、神经退行性疾病[7]、帕金森综合症[8]、老年痴呆[9]等作用，Harrison等人2009年7月在《Nature》杂志上报道雷帕霉素可以延长哺乳类动物老龄小鼠寿命的研究成果[10]，立即引起各国科学家的广泛关注和高度兴趣[11]，美国《Science》杂志把此项研究成果评选为当年十大科学进展之一，预计10年左右可望应用于人体。
含有哌可酰基的含氮大环内酯类微生物代谢产物具有相似的生物合成途径，它们都属大环内酯类化合物，由典型的具有模块结构的I型聚酮合酶（Polyketide synthase, PKS）催化合成内酯环碳链骨架，由单模块的非核糖体肽合成酶（Non-ribosomal peptide synthetase, NRPS）催化把哌可酸整合到内酯环骨架，并通过环化酶活性域使含哌可酰基的聚酮链内酯化从PKS/NRPS杂合酶上脱离，最后通过一些列氧化酶、甲基转移酶等进行侧链基团的修饰形成最后的活性产物，由于这类化合物具有相似的结构和合成机制，特别是它们的作用机制独特带来广泛的生物学活性和临床应用前景，已经成为目前国内外关注和研究的热点。
一、微生物产生的含氮大环内酯类化合物1、Rapamycin（雷帕霉素, 西罗莫司/sirolimus）1975年，加拿大Ayerst试验室V ezina等在筛选抗真菌抗生素中，从太平洋复活岛土壤样品中分离到一株具有抗白色念珠菌（Candida albicans）等酵母样真菌和石膏样小孢子菌(Microsporum gypseum)等丝状真菌活性的吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicusNRRL5491）[12]，并从其发酵液中分离得到一个新的含氮三烯36元环大环内酯类抗真菌化合物（图1），即雷帕霉素。
最新免疫抑制剂他克莫司
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主要内容
结构特点、性质 药物发展史 药理作用及作用机制 不良反应分析 药物相互作用 药动学研究 基因组学与个体化给药 血药浓度监测方法概述
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他克莫司药理作用
免疫抑制作用 促神经再生作用 抗特应性皮炎作用 抗类风湿性关节炎 治疗重症肌无力 治疗肾病综合征
血液系统常见：贫血、白细胞减少、血小板
减少、白细胞增多、红细胞分析异常；
神经系统常见：癫痫发作、意识障碍、感觉
异常和迟钝、外周神经病变、眩晕、书写障碍、 神经系统失调 。
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药代动力学—代谢与排泄
他克莫司口服吸收无明显规律 ，主要经由肝脏代谢，少量经由 肠肝循环代谢，经肠代谢途径可 能的吸收部位是空肠和回肠，其 中97%的代谢物随胆汁排出，其 余以药物原型从尿或粪中排泄。
他克莫司的首过效应显著， 口服生物利用度介于4% ～89% ，平均生物利用度为20% ，个体 间变异非常显著。
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主要内容
结构特点、性质 药物发展史 药理作用及作用机制 不良反应分析 药物相互作用 药动学研究 基因组学与个体化给药 血药浓度监测方法概述
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药物个体差异的影响因素
身高/体重
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他克莫司（FK506）
他克莫司是从链霉菌属分 离出来的一种23元大环内 酯类免疫抑制剂
高度脂溶性的药物
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主要内容
结构特点、性质 药物发展史 药理作用及作用机制 不良反应分析 药物相互作用 药动学研究 基因组学与个体化给药 血药浓度监测方法概述
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药物发展史
1984年，他克莫司的有效成分首次在日 本从土壤真菌的肉汤培养基中提取出来，实 验室命名为FK506，通用名为他克莫司。 1993年，首先于日本上市，1994年在美国和 英国等国家上市，1999年在中国上市，商品 名为普乐可复
他克莫司药效学研究进展
他克莫司药效学研究进展
杨梦;左笑丛;汪江林;陈清洁
【期刊名称】《中国临床药理学与治疗学》
【年(卷),期】2014(19)1
【摘要】他克莫司是一种钙调磷酸酶抑制剂,主要是通过抑制T细胞活化相关细胞因子(IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IFN-γ、TNF-α、GM-CSF)的转录和IL-2、IL-7受体的表达发挥免疫抑制作用。
此外,临床及动物实验中均显示他克莫司在预防及治疗器官移植排斥反应方面效果显著。
主要不良反应为肾毒性、神经毒性、高血压、糖尿病、牙龈增生等。
【总页数】6页(P90-95)
【关键词】他克莫司;药效学;细胞因子;排斥反应;不良反应
【作者】杨梦;左笑丛;汪江林;陈清洁
【作者单位】中南大学湘雅三医院药学部;中南大学药学院
【正文语种】中文
【中图分类】R96
【相关文献】
1.肝移植受者将普通剂型他克莫司转换为缓释剂型他克莫司的研究进展 [J], 朱静楠
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3.他克莫司在肾移植受者中的临床应用研究进展 [J], 安斯泰来
4.他克莫司血药浓度的影响因素研究进展 [J], 吴凡;李特
5.他克莫司血药浓度的影响因素研究进展 [J], 吴凡;李特
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他克莫司软膏的研制及质量标准研究
他克莫司软膏的研制及质量标准研究他克莫司软膏的研制及质量标准研究引言：他克莫司（Tacrolimus）是一种免疫抑制剂，广泛用于治疗器官移植术后的免疫排斥反应。
然而，口服剂型的他克莫司药物在可溶性、稳定性以及进入血液中的速度等方面存在一些限制。
因此，他克莫司软膏的研制具有重要意义，可以提供一种更便于使用和控制剂量的给药方式，并且能够在局部提供较高浓度的药物。
一、他克莫司软膏制备方法的研究1. 软膏基质的选择软膏基质是制备他克莫司软膏的重要组成部分。
选择适合的基质对于药物的溶解度以及其在皮肤上的渗透性至关重要。
在他克莫司软膏的研究中，以聚乙二醇、白软膏、羊毛脂、凡士林等为基质材料，通过调整其比例来获得合适的软膏基质。
2. 软膏中药物的溶解度研究药物的溶解度与软膏的基质有关。
他克莫司药物是一种亲脂性药物，其溶解度受到基质的影响较大。
通过改进软膏基质的性质，可以提高药物在软膏中的溶解度，从而增加药物的渗透性。
3. 软膏的乳化稳定性研究他克莫司软膏作为一种乳化制剂，其稳定性直接影响药物的质量和有效性。
通过添加适当的表面活性剂和乳化剂，可以提高软膏的稳定性，并延长其保质期。
二、质量标准的制定1. 外观检查外观是软膏的主要评定标准之一，包括颜色、质地、均匀性以及无明显分层等。
合格的他克莫司软膏应该是均匀的乳白色凝胶状物质。
2. 药物含量的测定药物含量的测定是评价软膏质量的关键指标之一。
可以使用高效液相色谱法（HPLC）或紫外分光光度法测定他克莫司的含量，并以标准曲线法进行定量。
3. pH值的测定软膏的pH值直接影响其对皮肤的刺激性和渗透性。
使用pH计可以测定软膏的pH值，并进行调整，以确保其在合适的范围内。
4. 稳定性研究他克莫司软膏的稳定性是其质量保证的关键因素之一。
通过加速试验，如温度循环试验、湿热试验等，可以评估软膏的物理和化学稳定性，从而确定其在正常存储条件下的有效期限。
结论：他克莫司软膏的研制及质量标准研究是一项复杂而重要的工作。
他克莫司治疗皮肤疾病进展
他克莫司治疗皮肤疾病进展
曹梅;何焱玲
【期刊名称】《临床药物治疗杂志》
【年(卷),期】2005(003)004
【摘要】他克莫司(tacrolimus，商品名普乐可复，别名FK506)是从土壤中一种链霉菌株发酵产物中分离出来的大环内酯类抗生素。
其分子式为
C44H69NO12H2O，分子量为822．05，大量动物实验与临床应用研究证明，它具有与环孢素(cyclosporin，CsA)相似的免疫抑制作用，免疫活性是环孢素的10～100倍，且毒副作用更少。
该药最早用于器官移植，
【总页数】4页(P41-44)
【作者】曹梅;何焱玲
【作者单位】首都医科大学附属北京朝阳医院,北京,100020;首都医科大学附属北京朝阳医院,北京,100020
【正文语种】中文
【中图分类】R986
【相关文献】
1.0.03％他克莫司软膏联合皮肤修复贴敷料治疗面部激素依赖性皮炎疗效观察 [J], 殷红武
2.他克莫司软膏治疗光敏性皮肤病的临床效果 [J], 刘权威
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他克莫司提取工艺
他克莫司提取工艺一、他克莫司简介他克莫司是一种常用的抗生素，属于大环内酯类药物。
它被广泛应用于临床治疗，可用于治疗呼吸道、皮肤和软组织感染等疾病。
而他克莫司的提取工艺则是将其从原料中提取出来，以便进行药物制剂的生产和临床使用。
1. 原料准备：选用高质量的发酵菌株，并进行培养和发酵。
发酵过程中，要控制好温度、氧气和营养物质的供应，以保证菌株的生长和产酮效果。
2. 发酵液的提取：将发酵液通过离心等分离技术，分离出菌体和发酵液。
然后，将发酵液进行过滤，去除杂质和固体颗粒。
3. 提取物的浓缩：将过滤后的发酵液进行浓缩，以去除部分溶剂和水分，提高药物的纯度和浓度。
4. 结晶和晶体分离：将浓缩后的发酵液进行结晶，通过控制结晶条件和晶体生长速度，获得纯度较高的他克莫司晶体。
然后，通过过滤或离心等分离技术，将晶体与溶液分离。
5. 干燥和粉碎：将分离得到的他克莫司晶体进行干燥，以去除残留的溶剂和水分。
然后，对干燥后的晶体进行粉碎，得到粉末状的他克莫司。
6. 质量控制：对提取得到的他克莫司样品进行质量检测，包括纯度、含量和微生物限度等指标。
只有符合标准要求的样品，才能用于药物制剂的生产和临床使用。
三、他克莫司提取工艺的优化为了提高他克莫司的提取效率和药物品质，研究人员一直在不断优化他克莫司的提取工艺。
下面介绍一些常见的优化方法：1. 发酵条件的优化：通过调整发酵温度、氧气供应和营养物质的配比，提高菌株的生长速度和产酮效果，从而增加他克莫司的产量。
2. 提取剂的选择：选择合适的提取剂，可增强他克莫司与溶剂的相容性和分离效果，提高提取效率和纯度。
3. 结晶条件的控制：通过调整结晶条件，如温度、pH值和溶剂的选择等，可以控制晶体的形态和尺寸，进而影响他克莫司的纯度和晶体性能。
4. 干燥方法的改进：采用适当的干燥方法，如低温真空干燥或喷雾干燥等，可以避免他克莫司在干燥过程中的热分解或物理性质的变化。
四、他克莫司提取工艺的应用前景他克莫司作为一种重要的抗生素，具有广阔的应用前景。
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Chinese Journal of Organic Chemistry
综述与进展
REVIEW
大环内酯类免疫抑制剂他克莫司的生物合成机制研究进展
陈单丹 a,b 岑沛霖 a 刘 文 b 徐志南*,a
(a 浙江大学化工系生物工程研究所 杭州 310027) (b 中国科学院上海有机化学研究所 生命有机国家重点实验室 上海 200032)
摘要 他克莫司(FK506)是一种来源于土壤链霉菌的大环内酯类免疫抑制剂, 由典型的聚酮合酶(PKS)-非核糖体肽合 成酶(NRPS)杂合系统负责催化其生物合成. 他克莫司的化学结构特殊, 包括骨架环的哌啶单元、4-羟基-3-甲氧基环己 基官能团, 以及甲氧基和烯丙基侧链. 近年来, 关于他克莫司的生物合成机制, 特别是其特殊前体的形成途径的研究 发展迅速. 对他克莫司生物合成的酶学基础进行了系统性地综述, 重点总结了其前体形成机制的研究新进展. 关键词 他克莫司; FK506; 生物合成; 聚酮合酶; 非核糖体肽合成酶; 前体; Nhomakorabea途径特异性
同位置都包含两个甲氧基侧链. 两者的唯一差别在于他 克莫司含有一个罕见的烯丙基侧链, 而子囊霉素在相应 位置是乙基官能团.
他克莫司、子囊霉素和雷帕霉素都是来源于土壤链 霉菌的大环内酯类天然产物, 而编码这类次级代谢产物 生物合成的相关基因在链霉菌基因组中往往成簇存在. 1995 年, Leadlay 课题组[5]首次报道了 Streptomyces hygroscopicus NRRL5491 中的雷帕霉素基因簇[5]; 1997 年, Motamedi 等[6]报道了 Streptomyces sp. MA6548 中的部 分他克莫司基因簇; 2000 年, Reeves 课题组[7]首次报道 了 Streptomyces hygroscopicus var. ascomyceticus ATCC14891 中的子囊霉素基因簇; 2011 年, Yoon 课题组[8]报 道 了 三 株 链 霉 菌 Streptomyces sp. KCTC11604BP, Streptomyces sp. ATCC55098(MA6858)和 Streptomyces kanamyceticus KCTC9225 中的完整的他克莫司基因簇. 这些基因簇信息的获得极大地推进了他克莫司、子囊霉 素和雷帕霉素生物合成机制的研究.
1 他克莫司骨架结构的形成机制
他克莫司与子囊霉素、雷帕霉素的生物合成基因簇 都能编码典型的 I 型聚酮合酶(PKS)-非核糖体肽合成酶 (NRPS)杂合系统[9], 负责催化骨架内酯环结构的形成.
REVIEW
以他克莫司为例, 其骨架结构是由 3 个 I 型 PKS (FkbA, FkbB, FkbC)和 1 个 NRPS (FkbP)催化形成的一个含有酰 胺键的二十三元大环内酯(图 2)[6a].
Progress in Studying the Biosynthetic Mechanism of the Macrolide Immunosuppressant Tacrolimus
Chen, Dandana,b Cen, Peilina Liu, Wenb Xu, Zhinan*,a
(a Department of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027) (b State Key Laboratory of Bioorganic and Natural Products Chemistry, Shanghai Institute of Organic Chemistry,
* E-mail: znxu@ Received December 5, 2012; revised January 6, 2013; published online January 11, 2013. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 20832009, 21176214, 91213303), the National Basic Research Program of China (973 Program, Nos. 2010CB833200, 2012CB721100). 国家自然科学基金(Nos. 20832009, 21176214, 91213303)、国家重点基础研究发展计划(973 计划, Nos. 2010CB833200, 2012CB721100).
在他克莫司基因簇中, 编码 3 个 PKS 和 1 个 NPRS 的基因距离紧密. Motamedi 等[6b]最早指出, 他克莫司骨 架的聚酮长链部分是以 FkbB-FkbC-FkbA 的催化顺序获 得的. 作为典型的 I 型 PKS, FkbB、FkbC 和 FkbA 分别 含有 5 个、2 个和 4 个模块. 自 FkbB 的起始模块识别和 上载第 1 个前体开始, 以硫酯键连接在 ACP 上的聚酮链 连续发生 10 轮 Claisen 缩合反应, 所获得的全长的线性 聚酮链连接于 FkbA 最后一个模块的 ACP 上. 作为骨架 结构组装体系中唯一的 NRPS, FkbP 负责催化骨架组装 的最后步骤. Walsh 课题组[14]揭示了 FkbP 仅有的模块所 含有的特殊 C1-A-PCP-C2 功能域. 其中, C1-A-PCP 功能 域能够以特殊的 N7-C6 酰胺键向他克莫司的骨架引入 1 个氨基酸. 同时, C2 功能域被认为可以在 C(1)—C(26)处 形成 C—O 内酯键, 从而催化大环内酯骨架的形成.
I 型 PKS 和 NRPS 都是以模块形式存在的多功能酶. 每一模块含有一套独特的、非重复使用的催化功能域, 负责完成一轮链延伸反应. 由 I 型 PKS 参与合成的天然 产物主要是聚酮类化合物, 例如红霉素、阿维菌素等[10]. 其延伸模块含有β-酮基硫酯合成酶(KS)、酰基转移酶 (AT)和酰基载体蛋白(ACP)三个基本功能域, 可能还包 含β-酮基还原酶(KR)、脱水酶(DH)和烯醇还原酶(ER) 功能域. 起始模块(Loading module)负责识别起始单元, 将其上载至 ACP 形成硫酯. 延伸模块中的 AT 识别不同 的延伸单元(以丙二酰辅酶 A 和甲基丙二酰辅酶 A 最为 常见), 并将其转移至同模块的 ACP 上. 各延伸模块的 KS 将上游的聚酮链转移至自身的半胱氨酸活性位点上, 并催化同模块中 ACP 上的硫酯脱去二氧化碳形成碳负 离子, 进而与半胱氨酸残基上的聚酮链上的酰基发生 Claisen 缩合, 以完成多轮两碳单位的延伸[11]. NRPS 主 要参与以万古霉素、环孢菌素 A[12]为代表的聚肽类天然 产物的生物合成. 其延伸模块包括至少三个催化功能 域: 缩合(C)结构域、腺苷化(A)结构域、肽酰转运蛋白 (PCP). A 功能域负责底物的选择和活化, 并将其转移至 PCP 功能域上形成氨酰化硫酯, C 功能域催化 PCP 上氨 (肽)酰化硫酯的氨基与上游模块中的硫酯缩合形成肽 键[13].
Chinese Academy of Science, Shanghai 200032)
Abstract Tacrolimus (FK506), derived from various soil Streptomyces species, is a potent macrolide immunosuppressant that is assembled by a typical polyketide synthase (PKS)-nonribosomal peptide synthetase (NRPS) hybrid system. Its chemical structure is unique, with a piperidine unit consisting in the polyketide skeleton, a 4-methoxy, 5-hydroxy-cyclohexyl functional group, as well as methoxyl and allyl side chains. Recently, studies on the biosynthetic mechanism of tacrolimus, particularly for the pathways encoding the unusual precursors, achieved great successes. In this review, we summarize the enzymatic basis in correspondence to the biosynthesis of tacrolimus, and emphasize on the recent progress in understanding the biosynthetic pathways of the unusual precursors 4,5-dihydroxycyclohex-1-enecarboxylic acid (DHCHC), methoxymalonyl-acyl carrier protein (ACP), allylmalonyl-coenzyme A (CoA) and L-pipecolic acid. Keywords tacrolimus; FK506; biosynthesis; polyketide synthase (PKS); nonribosomal peptide synthetase (NRPS); precursor; pathway-specific
H3CO
H3CO O
O
O OH
NO O
O HO O
OCH3
OCH3
Tacrolimus, FK506
O OH