นีโอมัยซิน

นีโอมัยซิน () เป็นยาปฏิชีวนะกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ มีจำหน่ายในท้องตลาดในหลายรูปแบบเภสัชภัณฑ์ เช่น ยารับประทาน ครีม ขี้ผึ้งและยาหยอดยา นีโอมัยซินถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1949 ในห้องปฏิบัติการของเซลมัน แวกส์มัน โดยถูกจัดให้เป็นยาปฏิชีวนะที่อยู่ในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ ซึ่งมีโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นน้ำตาลอะมิโน (Amino sugars) อย่างน้อย 2 โมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคไซด์ (glycosidic bond)

 การใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ 
โดยส่วนใหญ่แล้วนีโอมัยซินจะถูกนำมาใช้ในรูปแบบยาใช้ภายนอก เช่น นีโอสปอริน อย่างไรก็ตาม ยานี้สามารถบริหารยาโดยการรับประทานได้ แต่จำเป็นต้องใช้ร่วมกับยาปฏิชีวนะอื่น นีโอมัยซินเป็นยาปฏิชีวนะที่ไม่ถูกดูดซึมในระบบทางเดินอาหาร และถูกนำมาใช้เพื่อเป็นการป้องกันโรคสมองจากตับ (hepatic encephalopathy) และภาวะสารไขมันสูงในเลือด (hypercholesterolemia) เนื่องจากการที่นีโอมัยซินออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียในทางเดินอาหาร จะส่งผลให้ระดับแอมโมเนียในร่างกายต่ำลง จึงช่วยป้องกันการเกิดโรคสมองจากตับได้ โดยเฉพาะการให้ยาก่อนการผ่าตัดอวัยวะทางเดินอาหาร นอกจากนี้แล้ว นีโอมัยซินยังออกฤทธิ์ครอบคลุมเชื้อแบคทีเรียที่ดื้อต่อสเตรปโตมัยซิน ซึ่งเป็นยาหลักอีกชนิดหนึ่งที่ใช้ในการรักษาวัณโรคHellman, L. M. "Neomycin, a New Antibiotic Active Against Streptomycin-Resistant Bacteria, Including Tuberculosis Organisms." American Journal of Obstetrics and Gynecology 58.6 (1949) : 1224. CrossRef. Web. และเคยมีการใช้นีโอมัยซินในการรักษาภาวะที่เชื้อแบคทีเรียในลำไส้เล็กมีการเจริญเติบโตมากเกินไป (small intestinal bacterial overgrowth) ทั้งนี้ นีโอมัยซินไม่มีในรูปแบบยาที่ใช้สำหรับการฉีดเข้าหลอดเลือดดำ เนื่องจากตัวยามีพิษต่อไตสูงเป็นอย่างมาก เมื่อเทียบกับสารกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์อื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีการผสมนีโอมัยซินปริมาณเล็กน้อยในวัคซีนชนิดฉีดบางชนิด เพื่อจุดประสงค์ในการเป็นสารกันเสีย โดยขนาดยาที่ผู้ฉีดวัคซีนจะได้รับในกรณีนี้อยู่ที่ประมาณ 25μg ต่อการฉีดวัคซีนนั้นหนึ่งครั้ง

 อณูชีววิทยา 
การดื้อต่อยานีโอมัยซินของแบคทีเรียนั้นจะเกิดผ่านยีนที่ควบคุมการสร้างเอนไซม์อะมิโนไกลโคไซด์ฟอสโฟทรานส์เฟอเรส (aminoglycoside phosphotransferase หรือ Kanamycin kinase) จำนวน1–2 ยีน ในปัจจุบัน ยีนที่มีชื่อว่า neo ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกใส่เข้าไปอยู่ในพลาสมิด (Plasmid) ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมที่อยู่นอกโครโมโซม (extrachromosomal DNA) มักถูกใช้โดยนักอณูชีววิทยาเพื่อเพาะเลี้ยงเซลล์สายพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่คงทนต่อยาปฏิชีวนะเพื่อจุดประสงค์ในการทดลองสร้างสารโปรตีนบางชนิด พลาสมิดที่ถูกผลิตขึ้นเพื่อสร้างโปรตีนเชิงการค้าในปัจจุบันมีหลายชนิดที่มียีน neo เป็นยีนบ่งชี้ (selectable marker) โดยเซลล์ที่ไม่มีส่วนประกอบของยีนนี้ (Non-transfected cells) จะตายในการเพาะเลี้ยงเมื่อสัมผัสกับนีโอมัยซินหรือยาปฏิชีวนะอื่นที่เทียบเคียงกันได้  โดยนีโอมัยซินหรือกานามัยซินจะถูกใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์กลุ่มโพรแคริโอต ส่วนเซลล์ยูแคริโอตนั้นจะใช้จีนีติซิน (G418)

นีโอมัยซินออกฤทธิ์โดยจับกับหน่วยย่อย 30 เอสของไรโบโซม ซึ่งจะส่งผลยับยั้งการแปรรหัสของเอ็มอาร์เอ็นเอ นอกจากนี้นีโอมัยซินยังมีความจำเพาะในการจับกับ phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) สูงมาก ซึ่งสารฟอสโฟลิพิดดังกล่าวเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์Gabev, Eugene, et al. "Binding of Neomycin to Phosphatidylinositol 4,5-Biphosphate (PIP 2)." BBA − Biomembranes 979.1 (1989) : 105-12. CrossRef. Web.

 ชีวสังเคราะห์ 
นีโฮมัยซินถูกแยกจากเชื้อแบคทีเรีย Streptomyces fradiae  และStreptomyces albogriseus ได้เป็นครั้งแรกในปีค.ศ.1949 (NBRC 12773) โดยเป็นยาที่เป็นส่วนผสมของนีโอมัยซินบี (neomycin B หรือ framycetin) และอิพิเมอร์ (Epimers) ของมัน คือ นีโอมัยซินซี ซึ่งมีอยู่ประมาณร้อยละ5–15ของมวลทั้งหมด โดยทั้งสองสารเป็นสารสำคัญในสารผสมนีโอมัยซินที่ออกฤทธิ์ได้ดีในสภาวะที่เป็นด่างHellman, L. M. "Neomycin, a New Antibiotic Active Against Streptomycin-Resistant Bacteria, Including Tuberculosis Organisms." American Journal of Obstetrics and Gynecology 58.6 (1949) : 1224. CrossRef. Web. นีโอมัยซินละลายน้ำได้ดีแต่ไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์Hellman, L. M. "Neomycin, a New Antibiotic Active Against Streptomycin-Resistant Bacteria, Including Tuberculosis Organisms." American Journal of Obstetrics and Gynecology 58.6 (1949) : 1224. CrossRef. Web. ทั้งนี้ นีโอมัยซินออกฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียได้ทั้งแกรมบวกและแกรมลบ แต่ด้วยการเกิดพิษต่อระบบการได้ยินที่เกิดได้ในอัตราที่สูงมาก จึงทำให้มีการจำกัดการใช้ยานี้ในรูปแบบยาใช้ภายนอกและยาที่ใช้สำหรับฆ่าเชื้อแบคทีเรียในช่องปากและทางเดินอาหารเท่านั้น

นีโอมัยซินบี (Neomycin B) มีโครงสร้างที่ประกอบด้วย 4 ส่วนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคไซด์ (glycosidic bond) ได้แก่ D-neosamine, 2-deoxystreptamine (2-DOS), D-ribose และ L-neosamine

นีโอมัยซินเอ หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า นีเอมีน (neamine) ซึ่งมีส่วนประกอบของวง D-neosamine และ 2-deoxystreptamine ถูกสร้างจากยีนจำนวน 6 ยีน คือ ยีน DOIS (btrC, neo7) ; ยีน L-glutamine:DOI aminotransferase (btrS, neo6) ; ยีน putative glycosyltransferase (btrM, neo8) ; ยีน putative aminotransferase (btrB, neo18) ซึ่งควบคุมการสร้างเอนไซม์ glutamate-1-semialdehyde 2,1- aminomutase ด้วย; ยีน putative alcohol dehydrogenase (btrE, neo5) ; และยีน putative dehydrogenase อื่น ๆ (btrQ, neo11) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการสร้างเอนไซม์ Choline dehydrogenase และฟลาโวโปรตีนที่เกี่ยวข้องด้วย  ส่วนเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ในควบคุมการเกิดปฏิกิริยาดีแอซิติลเลชัน (deacetylation) เพื่อนำหมู่อะซิติลออกจาก N-acetylglucosamine ของยากลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ นั้น (Neo16) ยังไม่ทราบแน่ชัด (ลำดับพันธุกรรมคล้ายคลึงกับ BtrD)

ส่วนการเข้าจับของน้ำตาล D-ribose ระหว่างการเกิดปฏิกิริยาไรโบซิเลชัน (ribosylation) ของนีเอมีนนั้น จะใช้ 5-phosphoribosyl-1-diphosphate (PRPP) เป็นตัวให้หมู่ไรโบซิล (BtrL, BtrP) ; ซึ่งควบคุมกระบวนการนี้โดยยีน glycosyltransferase (potential homologues RibF, LivF, Parf) (Neo15)

นีโอซามีนบี (Neosamine B หรือ L-neosamine B) ซึ่งมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกับนีโอซามีนซี (neosamine C หรือ D-niosamine) เป็นอย่างมาก แต่กระบวนการสังเคราะห์นั้นจำเป็นที่จะต้องมีปฏิกิริยาการเกิดอิพิเมอร์ (epimerization) เพิ่มขึ้นมาอีก 1 ขั้นตอน เพื่อสร้างนีโอซามีนบีที่เป็นอิพิเมอร์กับนีโอมัยซินบี


นีโอมัยซินซีสามารถสังเคราะห์ได้จากการผลิตไรบอสตามัยซินKudo, Fumitaka, et al. "Enzymatic Preparation of Neomycin C from Ribostamycin." The Journal of Antibiotics 62.11 (2009) : 643-6. MEDLINE. Web.

 ขอบเขตการออฤทธิ์ 
ขอบเขตการออกฤทธิ์ของนีโอมัยซินนั้นมีความคล้าบคลึงกันกับยาปฏิชีวนะในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ ซึ่งออกฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียแกรมลบได้เป็นอย่างดีอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถออกฤทธิ์ต่อแบคทีเรียแกรมบวกได้บางสายพันธุ์ ยานี้มีความสัมพันธ์กับการเกิดอาการพิษในมนุษย์ โดยมีรายงานการเกิดปฏิกิริยาการแพ้ยาอยู่บ่อยครั้ง ในบางครั้งแพทย์จึงไม่ใช้ยาปฏิชีวนะรูปแบบครีมที่มีส่วนผสมของนีโอมัยซิน เช่น พอลีสปอรีน ซึ่งเป็นสูตรผสมระหว่างบาซิตราซิน และพอลีมัยซินบี และ/หรือเจนตามัยซิน หรือกรามิซิดีน เชื้อแบคทีเรียแกรมลบสำคัญทางการแพทย์ที่ตอบสนองต่อการรักษาด้วยนีโอมัยซินได้ดี ได้แก่ Enterobacter cloacae, Escherichia coli และ Proteus vulgaris ซึ่งมีค่าความเข้มข้นของยาในระดับต่ำสุด (ในหลอดทดลอง) ที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียได้ (Minimum Inhibitory Concentration; MIC) คือ >16μg/ml, 1μg/ml, และ 0.25μg/ml ตามลำดับ

 ส่วนประกอบ 
นีโอมัยซินสูตรที่ได้มาตรฐานนั้นจะประกอบไปด้วยสารประกอบที่เกี่ยวเนื่องหลายชนิด ได้แก่ นีโอมัยซินเอ (หรือนีเอมีน – Neamine), นีโอมัยซินบี (หรือฟรามัยซีติน – framycetin), นีโอมันซินซี, และสารประกอบอื่นอีกหลายชนิดในสัดส่วนที่ค่อนข้างน้อย โดยในสารประกอบทั้งหมดที่เป็นส่วนผสมของนีโอมัยซินนี้พบว่า นีโอมัยซินบี เป็นสารที่มีปริมาณมากที่สุด รองลงมาคือ นีโอมัยซินเอ  โดยนีโอมัยซินเอเป็นสารที่ไม่ออกฤทธิ์ที่เกิดจากการเสื่อมสลาย (inactive degradation product) ของนีโอมัยซินซี และบีไอโซเมอร์Cammack, R. Attwood, T. K. Campbell, P. N. Parish, J. H. Smith, A. D. Stirling, J. L.  Vella, F. (2006). "Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology (2nd Edition) – neomycin." Oxford University Press. (2006) : 453. Knovel.com. Web. 18 Nov. 2014.  จำนวนและสัดส่วนของสารที่เป็นส่วนประกอบของนีโอมัยซินจะมีความแตกต่างกันในแต่ละรอบของการผลิตขึ้นอยู่กับผู้ผลิตและกระบวนการที่ใช้ในการผลิต

 ความปลอดภัย 
ในปีค.ศ.2005–2006 นีโอมัยซินเป็นยาลำดับที่ 5 ที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาการแพ้ได้มากที่สุดในการทำแพ็ทเทสต์ (ร้อยละ10.0) อาการไม่พึงประสงค์อื่นของนีโอมัยซินอาจเกิดขึ้นได้นั้นไม่แตกต่างไปจากยาปฏิชีวนะชนิดอื่นที่อยู่ในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ โดยนีโอมัยซินสามารถก่อให้เกิดพิษต่อระบบการได้ยิน (ototoxicity) ทำให้เกิดเสียงดังในหูที่ผิดปกติ (tinnitus), สูญเสียการได้ยิน, และเกิดความผิดปกติของ Vestibular system แต่อาการไม่พึงประสงค์ดังข้างต้นที่กล่าวมานั้นเกิดได้ค่อนข้างน้อย ผู้ป่วยที่มีเสียงดังในหูผิดปกติ หรือมีภาวะประสาทหูเสื่อม (sensorineural hearing loss) อยู่ก่อนแล้ว ควรแจ้งแพทย์ให้ทราบก่อนการใช้ยานี้

 ประวัติการค้นพบ 
นีโอมัยซินถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1949 โดยนักชีวเคมีและนักจุลชีววิทยาชาวอเมริกันเชื้อสายยิวชื่อ เซลมัน แวกส์มัน และ ฮิวเบิร์ต เลเชอวาลิเออร์ (Hubert Lechevalier) ในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยรัทเกอร์ (Rutgers University) ทั้งนี้ นีโอมัยซินนั้นถูกสร้างขึ้นได้ตามธรรมชาติโดยเชื้อแบคทีเรีย Streptomyces fradiae โดยกระบวนการการสังเคราะห์จำเป็นอาศัยอาหารเพาะเลี้ยงเชื้อที่จำเพาะและในอยู่สภาวะไร้ออกซิเจน"Neomycin." Pharmaceutical Manufacturing Encyclopedia (3rd edition) Volume 3. (2007) : 2415–2416. Knovel.com. Web. 18 Nov. 2014.

 กลไกการออกฤทธิ์ 
เป็นที่รู้กันดีว่ายาปฏิชีวนะในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์อย่างนีโอมัยซินนั้นมีความสามารถจับกับอาร์เอ็นเอสายคู่ได้ด้วยความจำเพาะที่ค่อนข้างสูง โดยค่าคงที่การแตกตัว (dissociationconstant,Kd) ของนีโอมัยซินต่อตำแหน่ง A-site บนอาร์เอ็นเออยู่ที่ช่วงประมาณ109M−1 อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่มีการค้นพบนีโอมัยซินมาเป็นระยะเวลามากกว่า50ปี กลไกการจับกับดีเอ็นเอของนีโอมัยซินนั้นก็ยังไม่สามารถทราบได้แน่ชัดเท่าใดนัก โดยพบว่านีโอมัยซินนั้นมีผลเพิ่มการคงสภาพทางความร้อนของTriple-stranded DNA  โดยไม่มีผลหรือมีผลบ้างเล็กน้อยต่อการคงสภาพของ B-DNA duplex นอกจากนี้นีโอมัยซินยังมีความสามารถจับกับโครงสร้างอื่นที่คล้ายกับโครงสร้างA-DNAได้ ซึ่ง triplex DNA ก็เป็นหนึ่งในโครงสร้างเหล่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น นีโอมัยซินยังสามารถเข้าจับเป็นสารประกอบเชิงซ้อนกับสารพันธุกรรมระหว่างการก่อตัวสายผสมสามสายของDNAและRNA (DNA:RNA hybrid triplex formation) ได้

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:อะมิโนไกลโคไซด์
หมวดหมู่:ยาปฏิชีวนะ
หมวดหมู่:ยาปฏิชีวนะที่ออกฤทธิ์ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน
หมวดหมู่:โสตวิทยา