熱原和細菌內毒素
更新時間：2015-04-24 瀏覽次數：1856
一、熱原(progon)
醫院臨床在使用藥品注射劑時，常有發生冷感、寒戰、發熱、頭痛、惡心、嘔吐、膚色灰白、休克、嚴重時導致死亡，這種癥狀稱為熱原反應。
為提高藥品質量和用藥安全，人們對熱原進行了廣泛的研究，直到1923年Seibert提出了用家兔檢測熱原的方法。在1942年美國藥典首先將家兔熱原檢查項收入藥典成為法定方法，中國藥典1953年版開始收載該方法，隨后的世界各國藥典都以動物熱原檢查法作為藥品質量監測的方法之一。
家兔熱原檢查法的優點，可在規定時間里觀察到家兔的體溫變化，相應反應了熱原質引起哺乳類動物復雜的體溫反應過程。所以，在半個多世紀以來熱原檢查法，為保障藥品質量和用藥安全發揮了重要作用。
但隨著制藥工業的發展和臨床用藥的要求，該方法的局限性越來越明顯。這種熱原檢查法，只局限于某種藥物進入體內（血循環）是否能引起體溫變化或熱原反應作為判斷藥品是否污染熱原的方法，已不能滿足醫藥工業發展的需要。其缺點：
①標準化程度低，無法判斷檢查樣品中存在的熱原質到底是什么或是哪一種物質。
②由于試驗動物家兔是處在被細菌污染的環境中，通過吸入或皮膚感染細菌內毒素而被免疫，導致動物的個體差異較大。
③試驗動物受到藥品的藥理活性干擾，而影響體溫變化（如放射性藥品、抗生素、生物制品等），實驗結果難以判斷。
④設備及實驗費用昂貴（如建設動物房、水電、動物飼料等耗費），做一種藥品需要280元/次，而鱟試劑僅28元/次。
綜上情況分析，鱟試驗法可避免以上動物熱原檢查法的不足，該技術的成功和應用真可謂是藥品質量監控一場大革命。
什么是熱原？目前國內外仍未有統一的認識，但從國內外文獻報道中，一個共同的意見，都普遍認為：它是指細菌內毒素的脂多糖。
歐洲藥典委員會副主席J.Van Noordwijk提出：“嚴格地講，不是每一種熱原都具有脂多糖的結構，但所有已知的細菌內毒素脂多糖都有熱原活性"。在藥品生產質量管理規范（GMP）條件下，藥品生產的質量控制一般可以接受的觀點是：不存在細菌內毒素意味著不存在熱原。
二、細菌內毒素（Endotoxin）
細菌內毒素是革蘭氏陰性菌細胞壁上的一種脂多糖（Lipoply Saccharide）和微量蛋白（Protein）的復合物，它的特殊性不是細菌或細菌的代謝產物，而是細菌死亡或解體后才釋放出來的一種具有內毒素生物活性的物質。其化學成分廣泛分布于革蘭氏陰性菌（如大腸桿菌、布氏桿菌、傷寒桿菌、變形桿菌、沙門氏菌等）及其它微生物（如衣原體、立克次氏體、螺旋體等）的細胞壁層的脂多糖，其化學成份主要是由O-特異性鏈、核心多糖、類脂A三部分組成。
<一>、O—特異性鏈：位于脂多糖分子zui外層的多糖鏈，是由3—5個單糖（一般不多于25個）連成為一個多糖鏈。其單糖包括戊糖、氨基戊糖、已糖、氨基已糖、脫氧已糖等，單糖的種類、位置和排列順序和空間構型，因菌種不同而異。因此，它決定菌體熱原的特異性。
<二>核心多糖：核心多糖的變異性較小，位于類脂A和0—特異性鏈（內層）之間，在結構上分為內核心和外核心。外核心含有數種己糖，包括葡萄糖、半乳糖、乙酰氨基葡萄糖等組成。內核心含有庚糖及特殊的酮糖（3-脫氧-D-甘露糖-辛酮糖KDO）。這部分結構對不同菌株的LPS基本相似，而且KDO是以不耐酸的酮糖鏈與類脂A的氨基葡萄糖連接，是構成內毒素脂多糖的核心部分。
<三>類脂A：位于LPS分子結構的外層，是由氨基葡萄糖、磷酸和脂肪酸（10—18C）組成，故稱之為糖磷脂，也是細菌外膜的一種，形成單體聚合物。具有疏水性（強）和親水性（弱）的雙相性。但是，類脂A可從O-特異鏈及核心多糖分離出來，游離的類脂A可自身凝聚成大分子的復合體而難溶于水，并具有生物活性。所以，類脂A（Lipida）是內毒素多種生物活性或毒性反應的主要基團。該基團沒有種屬特異性，所以各屬細菌的類脂A結構相似，其毒性反應相似。如發熱、血液流動力學改變、彌漫性血管內凝血，并導致休克等。（附圖2）
由于類脂A有4條主鏈和2條支鏈的脂肪酸與內酰胺連接組成，所以提純的內毒素LPS是極為不穩定的。這就要求內毒素應在低溫條件下保存，在工作中內毒素稀釋應盡可能地縮短時間，并要現配現用。
三、內毒素的生物活性與疾病的相關性
據文獻報道，在很早期（約19世紀末）的意大利學者Centanne通過菌屬自溶的方法，從革蘭氏陰性桿菌中提取出一種類似毒素的物質，因為這種物質對動物體產生致熱活性的同時，亦產生出一種病理學病性反應，而被命名為致熱毒素（Pyrotoxina）。同時由德國的Buchner也從多種細菌中提取到相似的致熱毒素，并證實了這種毒素在導致白細胞數目的改變同時，具有增強機體對細菌感染時的免疫能力。因此建立了“發熱療法"。
在美國紐約的臨床醫師，William B·Coley用加熱法殺死錄桿菌和化膿性鏈球菌，將上清濾液用于各種惡性腫瘤（特別是肉瘤）的治療，取得較好的療效。他將這種細菌上清液命名為Coley氏毒素。此后murrayJ.Shear 證實Coley氏毒素中具有抗腫瘤作用的物質為內毒素。
直到1933年Boivin等學者在研究鼠傷寒桿菌的致病機理時，從鼠傷寒桿菌中提取出內毒素。在50年代以后，對內毒素的化學成分和化學結構的研究得到迅速發展。經過大量實驗表明，內毒素具有*的生物學活性，特別是革蘭氏陰性菌感染和靜脈注射提取的內毒素溶液時，可導致動物體發生內毒素休克和死亡。
內毒素的致病機理，主要是由于革蘭氏陰性桿菌（如大腸桿菌、沙門氏桿菌、傷寒桿菌，布氏桿菌、變形桿菌金黃色葡萄球菌等）和其它微生物（病毒、立克次氏體、衣原體螺旋體等）感染時，這類菌屬隨病灶滲液進入血液循環，并擴散到各種組織器官和體液細胞內繁殖，這類菌屬在體內死亡和解體后，才稀放出大量的細菌內毒素脂多糖（LPS），據初步實驗表明，當機體內毒素濃度國值 > 0.005ng/ml時,可誘生內源性熱原質如腫瘤壞死因子、白細胞介素和β2—干擾素等。這些因子刺激體溫調節中樞導致機體發熱，細菌內毒素直接或間接作用于肝臟和胰腺時，可使肝細胞損傷，使糖原異生酶（如葡萄糖—6—6磷酸酶、糖原合成酶）的活性降低，抑制糖原的異生和分解。同時內毒素作用于胰腺導致胰腺功能障礙，并形成胰島素抵抗，造成血糖升高致使并發心肌炎和心肌腫大的系列高血糖癥狀。所以，革蘭氏陰性菌屬感染或在病灶中的細菌進入體液細胞繁殖，當其死亡或解體后產生的內毒素，可多次進入血液，引起反復發作，其病理變化極為廣泛，幾乎所有的器官和組織都可被侵犯，而引起各器官的功能障礙。其中以網狀內皮系統zui常見，淋巴、脾、肝、腎、骨髓中均有上皮細胞增生，形成肉芽腫，以肝臟有肉芽腫外，還可發生沖血、水腫和肝細胞壞死，zui終導致肝硬化的發生。其它器官亦有相似的毒性反應。
所以，加強對藥品和人體液中的細菌內毒素監測，對確保人體健康具有十分重要的意義。湛江博康海洋生物有限公司研制的定量鱟試劑和天津大學無線電廠研制的細菌內毒素檢測定系統，為廣大醫藥學科學工作者提供了方便。
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