鏈黴素

鏈黴素（INN:streptomycin）是一種抗生素，用於治療多種病原細菌感染，例如結核病、鳥型分枝桿菌複合群、心內膜炎、布魯氏菌病、伯克氏菌屬感染、鼠疫、土拉熱及鼠咬熱。針對活動性結核病，通常會與異菸肼、利福平及吡嗪醯胺合併使用。.

此藥物經由靜脈或是肌肉注射給藥。

使用後常見的副作用有眩暈、嘔吐、臉部麻木、發燒及皮疹。個體於懷孕期間使用可能導致胎兒永久性耳聾。個體於母乳哺育期間使用，對於嬰兒似乎安全。不建議患有重症肌無力或其他神經肌肉疾患的患者使用此藥。鏈黴素屬於胺基糖苷類抗生素，其作用機制是藉由阻斷細菌30S核醣體亞基合成蛋白質的能力，而導致其死亡。

美國學者及微生物學家阿爾伯特·沙茨於1943年於羅格斯大學土壤微生物學系（Department of Soil Microbiology）服務期間，首先從灰色鏈黴菌中分離出鏈黴素。此藥物已名列世界衛生組織基本藥物標準清單中。世界衛生組織（WHO）將其歸類為對人類醫學不可或缺的藥物。

## 用途

### 醫療用途

- 感染性心內膜炎：由腸球菌屬引起的內膜感染，當病原體對慶大黴素不敏感時用來取代。
- 結核病：與其他抗生素聯合使用。針對活動性結核病，通常與異菸肼、利福平及吡嗪醯胺併用。鏈黴素並非一線治療藥物，除非是在醫療資源匱乏、難以負擔昂貴療程的地區。鏈黴素在確認對其他藥物產生抗藥性的病例中，可能具有療效。
- 鼠疫 (鼠疫耶爾森菌感染)：史上一直作為一線治療藥物。鏈黴素僅在美國食品藥物管理局（FDA）獲得批准用於此用途。
- 土拉熱：主要使用鏈黴素治療此種感染.

### 獸醫用途

鏈黴素在獸醫學中是對抗大型動物（如馬、牛、羊等）革蘭氏陰性菌的一線抗生素。它通常與普魯卡因苄青黴素結合，透過肌肉注射給藥。

### 給藥途徑

傳統上，鏈黴素經由肌肉注射給藥。在許多國家，法規僅許可其進行肌肉注射。但該藥物在某些地區亦可經由靜脈注射給藥。

### 農藥用途

鏈黴素亦被當作農藥使用，以對抗細菌生長。鏈黴素能防治特定水果、蔬菜、種子及觀賞作物的細菌性疾病，其中一項主要用途是防治蘋果與梨樹的火疫病。廣泛使用可能導致抗藥性菌株出現,與醫學應用的結果相同。此外，鏈黴素具備控製觀賞池塘與水族箱中藍綠菌滋生的潛力。雖然部分抗生素會抑制特定的真菌等真核生物，但鏈黴素對這些生物則不具明顯抑制作用，尤其是在抗真菌活性方面更是如此。

### 細胞培養

鏈黴素常與青黴素（盤尼西林）在細胞培養中聯用，作為標準的"抗生素雞尾酒"，用以預防細菌感染。

### 蛋白質純化

從生物萃取物中純化蛋白質時，有時會加入硫酸鏈黴素作為去除核酸與核糖核蛋白的手段。由於它能與核糖體結合並從溶液中產生沉澱，因此可用於移除rRNA、mRNA，若萃取物來自原核生物，甚至能用來移除DNA。

## 副作用

鏈黴素最令人擔憂的副作用為腎毒性與耳毒性，與其他胺基糖苷類抗生素相同。而可能導致暫時性或永久性耳聾。此外，第八對腦神經（前庭耳蝸神經）的前庭部分可能受損，引發耳鳴、眩暈、運動失調及腎毒性，甚至可能幹擾腎功能障礙的診斷。

常見的副作用有眩暈、嘔吐、臉部麻木、發燒與皮疹，其中發燒與皮疹通常與長期用藥有關。

在用藥禁忌方面，不建議個體於懷孕期間使用。已有報導指出，母親在孕期接受奇黴素治療，可能導致嬰兒先天性耳聾。然而個體於哺乳期間使用似乎對嬰兒安全。

此外，患有重症肌無力的患者亦不建議使用此藥物。

## 作用機制

鏈黴素是一種蛋白質合成抑制劑。它能不可逆地結合在細菌30S核糖體亞基的16SrRNA上，進而干擾甲醯甲硫氨醯-tRNA（fMet-tRNA）與30S亞基的結合。這種結合會導致遺傳密碼誤讀並抑制蛋白質合成，最終透過尚未完全明瞭的機制導致細胞死亡。

目前的推測是該分子與30S亞基的結合，會干擾其與mRNA鏈的締合，導致核糖體-mRNA複合物變得不穩定，使蛋白質合成提早終止，並引發細胞死亡。由於人類與細菌同樣具備核糖體，因此鏈黴素對人體具有顯著的副作用。但低濃度的鏈黴素能選擇性地僅抑制細菌生長。

鏈黴素可抑制革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌,因此是一種極具價值的廣效性抗生素。

## 歷史

在羅格斯大學生物化學家和微生物學家賽爾曼·瓦克斯曼教授主持的實驗室中，一位名為阿爾伯特·沙茨的博士生於1943年10月19日在默克藥廠資助的研究計畫中首次分離出鏈黴素。

瓦克斯曼實驗室隨後發現多種抗生素，包括放線菌素、展青黴素、鏈絲菌素、灰色鏈黴素（grisein）、新黴素、弗氏菌素（fradicin）坎地菌素等。其中，鏈黴素與新黴素在傳染病治療的應用最廣。鏈黴素更是首個能治癒結核病（TB）的抗生素。瓦克斯曼因"發現首種對結核病有效的抗生素-鏈黴素"，而於1952年獲頒諾貝爾生理學或醫學獎。

然而這項榮譽伴隨著爭議。瓦克斯曼被指控刻意淡化實際操作者沙茨的角色，並聲稱另一位研究員伊莉莎白·布吉（Elizabeth Bugie）的貢獻更為重要。沙茨隨後控告瓦克斯曼與羅格斯研究與捐贈基金會，要求獲得共同發現者的身分及專利權利金。最終達成的和解協議規定，瓦克斯曼獲得10%的權利金，沙茨獲得3%及補償金，其餘7%由實驗室同仁分享，其中布吉獲得0.2%。

布吉當時正在瓦克斯曼實驗室攻讀碩士，此前於紐澤西女子學院（New Jersey College for Women）取得微生物學士學位。雖然她是關於鏈黴素的重要論文《實驗生物學學報》（Proceedings of the Society for Experimental Biology）的名列第二作者，卻未被列入專利申請中。布吉對微生物學貢獻卓越，她除鏈黴素外，也參與開發其他抗菌物質、發表同儕審查論文，並研究植物病原體的抗藥性。

羅格斯團隊於1944年1月在醫學文獻正式發表鏈黴素。隨後與妙佑醫療國際的醫師合作，規劃結核病的人體臨床試驗。初期碰到的困境是無法大規模量產此藥物，實驗室的小批產量難以支撐試驗需求。研究團隊先利用僅有的10克珍貴藥物在幾隻天竺鼠身上進行動物實驗，成功證明其存活率，這才促使默克藥廠將資源從剛起步的青黴素（盤尼西林）計畫轉向生產鏈黴素。

美國陸軍於二戰末期在密西根州巴特爾克里克的軍醫院嘗試以鏈黴素治療致命感染。首位受試者未能倖存，第二位雖存活但因副作用導致失明。1946年3月，第三位受試者-即後來成為美國參議院多數黨領袖及總統候選人的鮑勃·杜爾在用藥後迅速康復。

英國醫學研究委員會（MRC）結核病研究小組於1946年至1948年間在傑弗里·馬歇爾醫師主持下，進行首個針對肺結核的隨機對照試驗。該試驗雖非雙盲亦無安慰劑對照，但被廣泛視為史上首個隨機臨床治療試驗。結果證實鏈黴素對結核病具備療效，但也顯現出輕微毒性以及細菌對該藥產生抗藥性的問題。

### 紐澤西州

由於鏈黴素是從紐澤西州土壤中發現的微生物中分離出來，且因其具有對抗結核病與革蘭氏陰性菌的活性，為表彰該微生物與抗生素在紐澤西州歷史上的地位，灰色鏈黴菌 (S. griseus) 被提名為紐澤西州官方州微生物 (Official New Jersey state microbe)。法案草案由參議員Sam Thompson (R-12) 於2017年5月以S3190號法案提交，並由眾議員Annette Quijano (D-20) 於2017年6月以A31900號法案提交。該法案於2018年1月8日通過，正式將灰色鏈黴菌定為紐澤西州州微生物"New Jersey State Microbe" (New Jersey Senate Bill 3190 (2017))。州長菲爾·墨菲於2019年簽署，使法案正式生效。

## 延伸閱讀

- Greenwood, David. Antimicrobial Drugs: Chronicle of a twentieth century medical triumph (Oxford University Press, 2008) summary
- . The history behind the discovery of streptomycin.

## 基本資料

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- DailyMedID：Streptomycin
- 給藥途徑：肌肉注射, 靜脈注射
- ATC碼：A07
- ATC碼：AA04
- ATC碼：J01 A07 J04
- 合法狀態：S4
- legal_UK：POM
- legal_US：Rx-only
- 生物利用度：84%-88% （肌肉注射，估計） 0%（口服）
- 生物半衰期：5-6小時
- 排泄途徑：腎臟
- PDB配體ID：作為鹽類形式
- CAS號：57-92-1
- PubChem：19649
- 藥物銀行資料庫：DB01082
- ChemSpiderID：18508
- UNII：Y45QSO73OB
- KEGG：D08531
- KEGG2：D01350
- ChEBI：17076
- ChEMBL：1201194
- NIAID_ChemDB：07346
- PDB配體ID：SRY
- 異名：S/STR/STS
- IUPAC_name：5-(2,4-diguanidino-、3,5,6-trihydroxy-cyclohexoxy)- 4-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)、-3-methylamino-tetrahydropyran-2-yl oxy-3-hydroxy-2-methyl、-tetrahydrofuran-3-carbaldehyde
- C：21
- H：39
- N：7
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- 3D模型（JSmol）：CC1C(C(C(O1)OC2C(C(C(C(C2O)O)N=C(N)N)O)N=C(N)N)OC3C(C(C(C(O3)CO)O)O)NC)(C=O)O
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- StdInChIKey：UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N
- 熔點：12