萬古黴素

生物合成

萬古黴素通過不同的非核糖體肽合成酶進行生物合成。七個基團通過胺基酸相互連接，非核糖體肽合成酶決定了胺基酸的排列順序。在萬古黴素的基團通過胺基酸組裝之前，胺基酸首先要經過修飾。L-酪氨酸被修飾為β-羥基,氯-酪氨酸和4-羥苯基甘氨酸殘基。另一方面，醋酸根被用來合成3,5-二羥苯甘氨酸的苯環。
非核糖體肽合成酶在不同基團連接時發揮作用，通過在胺基酸之間形成肽鍵的方式延長肽鏈。每個基團一般包括腺苷醯化結構域（A），肽載體蛋白結構域（PCP）以及肽鍵形成結構域（C）。在A結構域，特殊的胺基酸通過形成氨醯腺苷酶複合體的方式被激活，並與一個4`-磷酸泛醯巰基乙胺輔助因子通過硫酯化的方式結合。這個複合物隨後被AMP運送至PCP。PCP利用結合的4'-磷酸泛醯巰基乙胺輔基來運送肽鏈和它們的前體。圖片1顯示了生物合成萬古黴素所必需的基團。在萬古黴素的生物合成中，還存在有其他修飾結構域如差向異構結構域（E），用來將某些胺基酸進行立體異構；硫酯酶結構域（TE）用來催化環化反應以及通過斷裂硫酯鍵從而去除某些不需要的分子。
一種多酶複合體（包括肽合成酶CepA, CepB, 和 CepC）負責組裝構成萬古黴素的七肽結構。CepA, CepB, 和 CepC的結構與其他的肽合成酶（如表面活性肽合成酶以及短桿菌肽合成酶）非常相似。每個肽合成酶把不同的胺基酸按一定的順序編碼從而激活不同的結構域。CepA編碼基團1，2和3，CepB編碼基團4，5和6，CepC編碼基團7。這三個肽合成酶的基因序列位於細菌染色體的起始段，長度為27kb。
在線性的七肽分子合成之後，萬古黴素還要進一步的進行翻譯後的修飾，在一些酶的作用下進行氧化交聯和糖基化，反式化反應等，以產生生物活性。八種酶，即開放閱讀框架（ORF）7，8，9，10，11，14，18，20和21被用來轉換這種鏈狀七肽。ORF 7,8,9和20是P450酶，ORF10和18是不含血紅素的鹵過氧化物酶。ORF9和14被認為可能是羥化酶。在這些酶的幫助下，β-羥基被引入到酪氨酸的2號和6號位，連接發生在5號環與7號環，4號環與6號環，以及4號環與2號環之間。另外，一種過氧化物酶將一個氯原子通過氧化反應連接到2號環與6號環上。

藥理學與結構

萬古黴素是三環糖苷化非核糖體肽的一種分支產物，由放線菌屬的東方擬無枝酸菌（以前被命名為東方諾卡菌）通過發酵產生。
萬古黴素的作用機制是，通過抑制革蘭氏陽性菌的細胞壁的合成而使細菌無法生存。這種機制以及革蘭氏陰性菌的生理特徵意味著，萬古黴素對於革蘭氏陰性菌幾乎無效（除了一些非淋菌性的奈瑟菌屬細菌）。
特別的是，萬古黴素阻止N-乙醯胞壁醯基（NAM-）和n-乙醯葡糖醯基（NAG-）參與肽聚糖骨架的形成，而肽聚糖骨架是革蘭氏陽性菌細胞壁的主要成分。
萬古黴素中大量的親水基團可以形成氫鍵，與NAM-肽和NAG-肽中D-丙氨醯丙氨酸末端的部分相互作用。通常這是一種有5個作用點的反應。這樣萬古黴素分子就被氫鍵「捆綁」在了D-丙氨醯丙氨酸上，阻止了NAM-肽與NAG-肽參與肽聚糖骨架的形成。
萬古黴素存在阻轉異構現象。由於氯酪氨酸殘基旋轉特性的限制，萬古黴素有兩種典型的旋轉異構體。此種構象異構的藥物具有更好的熱力學穩定性，以及更高的藥效。

不良反應

儘管為了降低不良反應的發生機率，萬古黴素的血藥濃度常常會受到監控，但是這種監控的價值仍然有爭議。血藥峰濃度和最低有效濃度是最常被監控的對象。此外為了臨床研究，藥-時曲線（反應血藥濃度隨時間變化的曲線）以下的區域的濃度也常常會受到監測。在血藥最低有效濃度時觀察毒性反應是最好的選擇。
萬古黴素常見的不良反應（在≥1%的病例中發生）有：注射區域（劇烈）疼痛，或者血栓靜脈炎。
腎毒性和耳毒性是早前生產的不純的萬古黴素產生的副反應，這些副反應在50年代中期進行的萬古黴素臨床試驗中顯得尤其嚴重。然而在後來的試驗中，由於採用的更純淨的萬古黴素，腎毒性的發生率變得很低（0.1–1%的病例中發生）。但這個結論強調，試驗中萬古黴素未與氨基糖苷類抗生素合用。
罕見的不良反應（<0.1%的病例中發生）包括：過敏反應，中毒性表皮溶解壞死，多形性紅斑，紅人綜合症（見下文），二次感染，血小板下降，嗜中性粒細胞減少症，白血球減少症，耳鳴，眩暈，耳毒性（見下文）。
最近的研究強調，萬古黴素可以引發患者體內體內產生抗血小板抗體，引起嚴重的血小板減少症以及由皮下紅斑，瘀斑和紫癜引起的出血。

靜脈給藥和口服給藥

治療全身性感染時，萬古黴素需要經過靜脈給藥，因為萬古黴素不能通過腸道被吸收。作為一個具有親水性的大分子，萬古黴素很難穿過腸壁的絨毛細胞細胞膜。唯一需要口服給藥的適應症是假膜性腸炎，因為必須經過口服藥物才能到達感染部位。在口服給藥的情況下，排泄物中藥物萬古黴素的濃度在500 µg/ml左右。
通過霧化器吸入萬古黴素進行治療有時也會被採用（非規範性治療方法），用於各種原因引起的上呼吸道及下呼吸道感染。萬古黴素的腐蝕性也使用中央靜脈導管管給藥時容易發生血栓靜脈炎。

紅人綜合症

靜脈給藥時，萬古黴素必須在溶劑稀釋的條件下緩慢給藥，最短給藥時間為60分鐘（一次總給藥量大於500mg時最大給藥速度小於10 mg/min）。這是因為靜脈給藥時局部疼痛和血栓靜脈炎的發生率很高，以及為了避免一些輸液反應如紅人綜合症（或稱紅脖綜合症）的發生。紅人綜合症通常發生在開始輸液後4-10分鐘，或剛剛輸液完成後，通常表現為面部，頸部以及上肢軀幹部潮紅或者有紅色皮疹產生。這些症狀是由於非特異性肥大細胞脫顆粒所引起而並非由IgE介導的變態反應。抗組胺藥物如苯海拉明可以治療或者預防這些症狀的發生。緩慢輸液也可以減少發生的機率。

毒性

傳統上認為，萬古黴素具有很強的腎毒性及耳毒性。早期調查中發現一些聽力及腎功能受損的病人血清中萬古黴素的水平很高，隨後一些醫學參考文獻刊登了這些調查報告。然而，自從70年代萬古黴素被大量應用於治療耐甲氧西林金黃色葡萄球菌以後，臨床上發現先前報告的嚴重的毒性並沒有大範圍出現。這被歸結於現在使用的萬古黴素中已經移除了早期的不純淨的成分，儘管未對這些不純淨的成分進行過毒性試驗。

腎毒性

隨後，有學者對大量報告萬古黴素相關的腎毒性病例進行了重新的調查。調查發現大部分病例同時使用了其他已知有腎毒性的藥物，尤其是氨基糖苷類抗生素。其餘的病例大多數有其他的干擾因素或者數據不完整，不能清楚的證明萬古黴素與腎功能損害有一定的關係。
1994年，坎圖和他的同事發現，在文獻記載的82份發生腎毒性的病例中，僅有3份是單純應用萬古黴素治療的。一些試圖估計萬古黴素相關性腎功能損害發生機率的前瞻性研究及回顧性分析大多在方法上有缺陷，因而產生了許多不同的結果。公認最好方法得出的結論是萬古黴素相關性腎功能損害的發生機率在5%～7%之間。這和兩種公認的無腎毒性的抗生素，頭孢孟多和苄青黴素所引起腎功能損傷的機率幾乎相等。
此外，萬古黴素的血清濃度和腎毒性發生機率是否相關，目前仍沒有一致的結論。有些研究指出在萬古黴素血藥谷濃度超過10 µg/mL時，腎毒性的發生機率增加。但是其他的重複性試驗並未能取得相同的結果。在治療安全的範圍內，萬古黴素仍有引起腎毒性的報告。總之，萬古黴素引起腎毒性的的機率被高估了。而且，沒有證據顯示，當腎毒性發生時，改變萬古黴素的血藥濃度使之在一個合適的範圍內能阻止腎毒性的進一步加重。

耳毒性

確定萬古黴素引起的耳毒性症狀的機率更加的困難，因為缺少有說服力的病例。普遍的觀點是，萬古黴素極少引起耳毒性症狀。
萬古黴素血藥濃度與耳毒性的相關性也是不確定的。有的病例在萬古黴素血清濃度超過 80 µg/mL時產生耳毒性症狀，可是同樣有在治療安全範圍的血清濃度下產生耳毒性病例的報告。因此，不能證明使用治療藥物檢測的方法保持治療安全範圍的血藥濃度可以防止耳毒性症狀的發生。

與其他有腎毒性藥物的相互作用

對於萬古黴素研究的另一個疑問是，萬古黴素能否加強其他有腎毒性藥物的毒性，如果能的話，能夠加強多少呢？臨床研究得出了許多不同的結論。但是動物模型顯示，當萬古黴素與其他的腎毒性藥物如氨基糖苷類抗生素合併使用的時候，腎毒性會加強。但是，加強的程度仍然沒有被證實與藥物使用劑量與血清濃度有相關性。

內在性耐藥

有一些革蘭氏陽性菌被發現對萬古黴素有內在性耐藥。這些菌種屬於明串珠菌屬和小球菌屬，但是這些細菌極少感染人類。大多數乳酸桿菌屬菌種對萬古黴素也有內在性抗性（除了一些（但不是全部）的嗜乳酸桿菌屬的菌株）。
大多數革蘭氏陰性菌對萬古黴素具有內在性抗性，因為大分子的糖肽不能滲透進革蘭氏陰性菌的外膜（除了一些非淋菌性奈瑟菌屬菌種）