土霉素及其常用制劑研究進展

摘 要：土霉素（Oxytetracycline，OTC）是由龜裂鏈霉菌產生的一種廣譜抗生素，對多數革蘭氏陽性菌、陰性菌、球菌和桿菌有抗菌作用，對支原體、衣原體和立克次氏體等也有抑制作用，因此作為抗菌劑和生長因子被廣泛應用于藥物治療和畜牧養殖業。其作用機制主要是抑制細菌蛋白質合成，從而抑制細菌的生長繁殖。本文對土霉素的特性、常用制劑及其應用效果進行了綜述。

關鍵詞：土霉素；土霉素鈣；土霉素堿；抗生素

中圖分類號：S859.79 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2017）08-0103-03

土霉素（Oxytetracycline，OTC）又稱地霉素、氧四環素、5-羥基四環素，是20世紀40年代末發現的四環素類抗生素，相對分子質量460.44，分子式為C22H24N2O9，結構式如圖1所示。土霉素為淡黃色酸堿兩性晶體，微溶于水，具有較多的金屬結合位點，易與2價或3價陽離子結合形成復合物[1，2]。土霉素是龜裂鏈霉菌（Streptomyces rimosus）代謝產生的廣譜抗生素，具有抗菌譜廣、效能高的特點[3]，對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均有較好的抑制效果。因此，作為一種廣譜抗菌藥物，土霉素常用于豬、牛、家禽等動物疾病的預防，并且由于其具有質優價廉、廣譜抗菌的特點，作為抗菌促生長劑在畜禽生產中也得以廣泛應用。但是，作為治療用藥，土霉素容易被動物機體吸收進入血液，不僅造成在組織中的殘留，還容易產生耐藥性，因此，這些年土霉素在畜禽生產中使用較少，20世紀80年代中期，中國曾將四環素類列為128種淘汰藥品之一。土霉素鈣作為促生長劑添加到飼料中在動物消化道內吸收較少，主要隨糞便等排出體外，安全性高，因此國家仍然允許其作為飼料添加劑用于畜禽生產中。畜禽飼料中添加土霉素對提高飼料利用率、促進畜禽生長以及預防呼吸道感染等疾病均有明顯作用；對控制阿米巴腸炎及腸道感染，控制豬氣喘病等，其效果遠比四環素好。

1 土霉素抗生素簡介

土霉素是由Finlay等人于1950年在輝瑞實驗室附近分離到的龜裂鏈霉菌（Streptomyces rimosus）中發現的[4]。1953年，生物化學家Robert B Woodward解析出土霉素的結構，使得土霉素得以大規模生產和銷售[5]。土霉素是一種四環素類抗生素，屬廣譜抗菌藥物，通常也稱為氧四環素、地霉素等。它既對革蘭氏陽性菌，如葡萄球菌、溶血性鏈球菌、破傷風梭菌和梭狀芽孢桿菌等有作用，又對大腸桿菌[6-7]、巴氏桿菌[8]、克雷伯氏菌、產氣莢膜梭菌、鼻疽桿菌、嗜血桿菌、沙門氏菌和布魯氏菌等革蘭氏陰性菌有效，此外還可以抑制立克次氏體、支原體[9]、衣原體、螺旋體、放線菌和某些原蟲[10]等病原微生物，因此作為抗菌劑和生長促進劑被廣泛應用于畜牧養殖業。土霉素的抗菌機制主要是通過結合細菌30S核糖體亞基，干擾細菌蛋白合成及阻礙氨基酰-tRNA與核糖體的結合[11]，從而達到抑制細菌繁殖的效果。土霉素作為傳統抗生素，因其療效確切、價格便宜，受到養殖戶的青睞，具有良好的防治疾病和促生長作用。目前，在我國主要作為畜禽用藥及飼料添加劑，水產業使用也較多，其控制阿米巴腸炎和腸道感染的效果比較好。為了方便給藥，常將土霉素加工制成安全、穩定和便于應用的形式，主要包括土霉素片、土霉素堿、土霉素鹽、長效土霉素等。作為飼料添加劑，土霉素通常以土霉素堿、土霉素鈣鹽、土霉素鹽酸鹽等形式使用。

2 土霉素的作用機制

土霉素抗菌活性的最小藥效基團是6-脫氧-6-去甲基四環素。土霉素必須先進入菌體內才能發揮抗菌作用。土霉素可通過細胞外膜的親水孔自由擴散，也可通過細胞內膜上ATP依賴性轉運通路進入細胞內，與細菌細胞核蛋白體30S核糖體亞基A位特異性結合，阻止蛋白質合成始動復合物的形成，并抑制氨酰tRNA與mRNA-核蛋白體復合物結合，從而抑制肽鏈延伸和細菌蛋白質的合成，起到殺菌作用。此外，土霉素還可增加細菌細胞膜的透性，使其胞內核苷酸和其他重要物質外漏，從而抑制DNA的復制。某些土霉素還可滲透入哺乳動物的細胞，對細胞內的微生物如立克次氏體起作用[12]。研究還發現，土霉素分子具有干擾延伸因子Tu的作用，從而影響延伸因子Tu和核糖體之間的作用或者直接破壞反密碼子識別密碼子，直接影響延伸因子Tu與tRNA的相互作用[13-14]。

3 土霉素的應用研究進展

土霉素是常用的獸藥之一，在畜禽生產中具有重要的意義，對畜禽疾病有很好的防治作用。作為第一代天然抗生素，土霉素目前主要應用于畜牧業和合成強力霉素。土霉素在畜牧業的應用主要作為獸用抗生素和飼料添加劑兩種形式：前者常用來治療畜禽呼吸道和消化道感染疾病，其制劑形式有土霉素注射液、鹽酸土霉素注射液等，主要治療功能包括：豬等哺乳動物的副傷寒、豬氣喘病[15-16]及雛禽痢疾、衣原體病等[17]；后者則應用到畜牧業中可起到防治疫病、促進動物生長的作用。在一些國家，土霉素被認為是促生長因子[18]，其制劑形式有土霉素堿和土霉素鹽，其中后者有土霉素鈣鹽和土霉素鹽酸鹽。張秀春等（1996）[19]研究表明，在肥育豬飼料中添加適量的土霉素，一方面能促進豬的生長發育及健康，特別是在衛生條件差、日糧營養組成不全價的情況下效果更明顯；另一方面它能協助腸道內的正常菌群控制病原菌，尤其是抑制腸道內條件性病原菌，參與腸道內微生物的平衡，有效防止疾病的發生并促進動物生長。

4 作為飼料添加劑的土霉素主要制劑形式

土霉素作為生長促進劑，具有廣譜抗菌和價格低等優點，廣泛用作畜禽的飼料添加劑以達到增強動物抗病能力和適應能力以及防治疾病、促進生長的目的。其制劑主要有土霉素堿、土霉素鹽酸鹽和土霉素鈣三種形式，目前國內應用較多的是土霉素鈣。

4.1 土霉素堿

土霉素堿是從龜裂鏈霉菌的培養液中提取獲得的。土霉素是通過發酵的方式培養出來的土霉素菌體，并通過菌體自身的代謝機制來防病治病。目前，國內土霉素提取工藝為用草酸做酸化劑調節pH，利用黃血鹽-硫酸鋅作凈化劑協同去除蛋白質等高分子雜質，然后用122樹脂脫色進一步凈化土霉素濾液，最后調pH至4.8左右結晶得到土霉素堿產品。土霉素堿價格便宜，使用方便，非常適合基層養殖場使用；其主要缺點是部分土霉素會被胃腸道吸收，導致在畜禽產品中殘留，產生抗藥性。除此之外，土霉素堿在腸道內還能結合動物體內的鈣，致使動物體缺鈣。

有關土霉素堿在豬飼料中的應用效果有很多研究報道。王金萍（2007）[20]研究表明，飼料中階段性添加土霉素堿（571 800 U/kg）可提高仔豬增重，降低料肉比，降低仔豬發病數及死亡率，能較好地控制仔豬氣喘病，提高經濟效益。祁化成（2009）[21]采用階段飼喂法將土霉素堿（600 000 IU/kg）添加到飼料中，飼喂存在氣喘病特征性癥狀的豬群；結果表明，飼料中添加土霉素堿的試驗組豬健康狀況較好，生長速度較快，飼料轉化率也高于對照組的豬，表明飼料中添加土霉素堿對防治豬氣喘病具有較好的作用。李海邦（2009）[22]同樣采取階段飼喂法，結果表明飼料中添加土霉素堿（571 800 IU/kg）能夠防治豬氣喘病、改善飼料轉化率、促進豬生長。劉長忠等（2002）[23]、黃曉玲（2010）[24]和周克勇等（2002）[25]研究均證實，在哺乳仔豬飼料中分別添加75 mg/kg土霉素和150 mg/kg土霉素能顯著提高仔豬日增重，降低料肉比，提高經濟效益。林東康等（1995）[26]研究表明，在生長-肥育豬的低蛋白日糧中添加75 mg/kg阿散酸和75 mg/kg土霉素堿，具有良好的增重效果以及較好的防病作用，可以降低蛋白質飼料，降低飼料成本。

4.2 土霉素鹽酸鹽

土霉素鹽酸鹽是以土霉素堿為起始原料，經一系列工序所得；它易溶于水，可制成可溶性粉和注射液等劑型。鹽酸土霉素可溶性粉質量標準收錄在《獸藥國家標準匯編：獸藥地方標準上升國家標準》第三冊中（邱電等，2009）[27]，獸醫臨床上常用于治療敏感的革蘭氏陽性菌、陰性菌和支原體等感染。其缺點是很易被胃腸道吸收，其吸收效果顯著高于土霉素堿，毒性也較土霉素堿大（王浴生等，1980）[28]，在畜禽產品中殘留較多，并能產生抗藥性，長期服用，威脅食用人群的健康。有關土霉素鹽酸鹽在豬飼料中的應用鮮有報道，但是在水產養殖中使用可起到有效防治水產動物疾病的效果。郭少忠（2008）[29]報道，鹽酸土霉素在水產中使用較廣泛，是水產中的常用抗菌藥物，既可內服，又可外用，使用方便，安全性好，可用于多種水產動物的細菌性疾病防治。

4.3 土霉素鈣

土霉素以鈣鹽的形式生產使用，可以提高土霉素的穩定性，減少土霉素在胃腸道的吸收，從而減少土霉素在畜禽產品中的殘留。飼用土霉素鈣是在土霉素發酵液中加入一定量的吸附劑碳酸鈣，使土霉素游離堿與鈣離子結合成絡合形式的復鹽，再經過濾、烘干、磨碎、過篩等步驟制成的土霉素鈣鹽的粗制品。由于它是未經提純的一種抗生素的粗制品，在產品中除了含有一定量的有效土霉素鈣鹽外，還含有大量的土霉素發酵液的菌絲體及發酵過程中的代謝殘留物，所以在產品中含有一定量的營養成分，如粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、微量元素等，這些物質對預防疾病和促進畜禽生長均有一定的作用。2013年，農業部頒布的《獸藥國家標準》（農業部公告第1960號）允許其作為飼料添加劑使用，以促進仔豬、幼禽的生長發育，增強畜禽抵抗力，預防某些疾病的感染，提高飼料利用率。與2001年農業部頒布的《飼料藥物添加劑使用規范》（農業部公告第168號）相比，提高了土霉素鈣在動物中的用量，使用效果更好。有關土霉素鈣在豬飼料中的應用研究較多。丁曉明等（1981）[30]研究發現飼料中添加發酵法生產的土霉素（含土霉素鈣及其他營養物質），可有效提高仔豬增重，節約飼料，提高養殖經濟效益。王尚榮（2012）[31]研究表明，斷奶仔豬飼料中添加100 mg/kg土霉素鈣鹽能顯著提高仔豬的生產性能，降低腹瀉率，提高經濟效益。此外，大量研究表明[32-36]，在產仔母豬飼料及仔豬飼料中添加土霉素鈣鹽，能有效防治仔豬白痢，提高仔豬生產性能。此方法療效好，成本低廉，用法簡便，并且對母豬、仔豬無副作用。

5 小結

綜上所述，土霉素具有價格低廉、使用方便及應用效果好等優點，其制劑土霉素鈣又具有不易吸收、穩定等優勢，最適宜作為飼料添加劑應用于畜牧生產。并且，隨著2013年《獸藥國家標準》（農業部公告第1960號）的頒布，農業部提高了土霉素鈣在飼料中的使用量，使得土霉素鈣在飼料中的應用效果更好，因此，土霉素鈣具有廣闊的市場前景。

參考文獻：（36篇，略）