全 文 ：文章编号 :100028551 (2000) 0320151206
重离子辐照乙酰甲喹对生物活性的影响
梁剑平1 3 　卫增泉1 　张　力2
周丽霞2 　周学挥2 　李文建1 　周光明1
(11 中国科学院近代物理研究所1 ,甘肃 兰州　730000 ;
21 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所2 ,甘肃 兰州　730050)
摘 　要 :本文研究了重离子12C6 + 、16O8 +对乙酰甲喹 (MAQO)的作用。结果表明 :重离子
16O8 +可使其结构改变 14 %以上。382nm、262nm、240nm 特征峰随其含量的下降而变低
平 ,并生成多种辐射产物 ,辐照后其抗菌作用明显增强 ,而毒性基本未发生变化。
关键词 :重离子 ;乙酰甲喹 ;辐照
收稿日期 :1998210202
基金项目 :甘肃省自然科学基金项目
作者简介 :梁剑平 (1963 —) ,男 ,山西平遥人 ,博士。中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所 ,从事兽用药物的研究。3 现地址 :中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所
自 1965 年黎巴嫩的 Haddadin 和 Issidorides 发表Beirut 反应第一篇文章[1 ]以来 ,已有上百
种应用以上反应合成的专利问世及合成了 1000 多种新的喹恶啉类化合物。乙酰甲喹
(MAQO)作为我国研制的喹恶啉类抗菌药已广泛应用于畜牧与养殖业中 ,并取得了巨大的经
济 效益。随着科学技术的进步 ,人们发现其毒性较大。因此 ,利用Beirut 反应即以BFO
N
N
O
O 为反应物通过与不同的原料合成一系列喹恶啉类衍生物 ,以筛选新兽药及饲料添加
剂成了一个热门课题 ,但结果往往是毒性降低、效果也大大下降。
中能重离子束在抗生素菌种诱变、提高其单位效价方面已取得了进展。其特点
为在一定范围内可准确定位。质能效应使分子中结合力弱的化学键发生断裂、重排、
聚合 ,导致生物活性改变。笔者应用12 C6 + 和16 O8 + 2 种重离子在国家实验室兰州重离子加速
器 ( HIRFL)上 ,对乙酰甲喹进行结构改造及对生物活性影响的研究 ,本文试图在这方面做些
探索。
1 　材料与方法
111 　材料
11111 　MAQO 含量为 9916 % ,购于中国兽药监察所 (对照品级) 。精密称取 117g ,压成密度
为 1128g/ cm3 ,厚度为 112cm 的药片。
11112 　菌种 　共 18 种 ,其中绿脓杆菌、克雷伯、变形杆菌、金葡萄球菌结核杆菌购自北京生物
药品鉴定所 ,其它菌种均购自中国兽药监察所。
151　核 农 学 报　2000 ,14 (3) :151～156Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
11113 　培养基 　杯碟法用普通琼脂培养基。各培养基 p H 为 712～714 ;二倍稀释法均用一般
营养肉汤 ,p H 为 710。
11114 　实验动物 　昆明系小白鼠 ,体重 18～20g ,购于卫生部兰州生物制品研究所。伊维茵
鸡 ,体重 015kg 左右 ,购于兰州正大公司。
112 　方法
11211 　将试验材料分成两份 ,一份作对照 ,另一份接收电离辐照。然后将试验品与对照品在
相同条件下按中国兽药规范 (1990 年版)乙酰甲喹项下进行检验。
11212 　体外抑菌试验 　用杯碟法比较12 C6 + 与16O8 + 重离子辐照 MAQO 后抑菌作用的变化 ;
用二倍稀释法测定最低抑菌浓度。37 ℃培养 24h 观察抑菌情况。
11213 　体内抗菌活性试验 　健康小白鼠 50 只 ,体重 18～20g ,分成 5 组 ,每组 10 只 ,即健康
对照组 ,感染组 ,12C6 + 、16O8 + 辐照 MAQO 及 MAQO 给药组。感染菌用大肠杆菌 24h 培养物 ,
每只小白鼠腹腔注射约 115 亿活菌液。分别于感染前 1h ,感染后 1h、2h 口服 40mg/ kg ,观察
2d。
11214 　毒性试验 　小白鼠的急性毒性 :体重 18～21g 健康小白鼠 ,雌雄各半 ,每组 10 只分 5
个剂量组进行测定 ,腹腔注射比较辐射前后 LD50的变化。
鸡的急性毒性 :20d 龄健康鸡体重 015kg 左右 ,腹腔注射辐照前后的 MAQO ,观察其毒性。
恶急性毒性 :体重 22～25g 的小白鼠 20 只 ,雌雄各半 ,腹腔注射16 O8 +2MAQO 水溶液
30mg/ kg ,观察其毒性。
20 日龄伊维茵鸡 ,体重 013～015kg ,雌雄兼有 ,随机分组 ,共 9 组 ,每组 5 只 ,分别伺喂含
16O8 +2MAQO 为 200、150、125、100、80、70、60、50、40ppm 的混合饲料 ,连续饲喂和观察 1 个
月 ,并测定有关生化指标。
11215 　辐照剂量 　初始能 : 75MeV/ u 12 C6 + ,能量沉积 : 11656 ×104 Gy ;初始能 : 75MeV/ u
16C8 + ,能量沉积 :11586 10 ×107 Gy
11216 　检验用仪器 HP 8452A 型紫外分光光度计。
2 　结 　果
211 　重离子辐照后 MAQO 含量的变化
见表 1。
212 　外观变化
见表 2。
表 1 　重离子辐照 MAQO前后的含量
Table 1 　Irradiation dose and content of
irradiated drugs MAQO
重离子
heavy ion
辐射剂量
irradiation
dose ( Gy)
鉴　别
identification
S382/ I382
含　量
content
( %)
12C6 + 11656 ×104 018541 85106
16O8 + 11586 10 ×107 018301 82161 表 2 　重离子辐照 MAQO后在氯仿中的外观Table 2 　Appearance of MAQO inchloroform after heavy ion irradiation药　品drugs 溶　质solute(mg) 溶　剂solution(ml) 外　观appearenceMAQO 75 25 澄清 clear16C6 + MAQO 75 25 混浊 sediment16O8 + MAQO 75 25 混浊 muddy
251 核　农　学　报 14 卷
213 　重离子辐照后 MAQO 液的紫外吸收曲线
取本品 500mg ,精密称定 ,置 250ml 棕色容量瓶中 ,加入二甲替甲酰胺 10ml ,摇匀 ,再加入
盐酸 (011mol/ L) 30ml ,完全溶解后 ,用水稀释至刻度 ,摇匀 ;精密量取 5ml ,置 100ml 棕色瓶中 ,
用甲醇稀释至刻度 ,在 382 ±1nm 的波长处测定其吸收度 ,同时取 MAQO 对照品按同法操作 ,
根据对照品与供试品吸收度的比值 ,计算 ,即得 ,结果见图 1。
214 　TLC
选用 10 ×20 ×013cm 玻璃板 ,用蒸馏水冲洗干净 ,凉干 ,待用。称硅胶 GF254约 8g 左右 ,
加 2～215 倍蒸馏水 ,顺时针搅成糊状 ,制成 3～5mm ,在 110 ℃活化 ,放于干燥器中 2h 后使用 ,
结果见图 2。
图 1 　乙酰甲喹辐照前后的紫外吸收曲线
Fig. 1 　UV spectra of MAQO
sample with and without heavy
ion irradiation
溶剂系统 (乙酰乙酯∶丙酮∶乙醇)
Solvent system(acetate∶acetone∶alcohol)
50∶40∶5 50∶40∶10 50∶40∶15 50∶40∶20
点样量 amount of drop point (μg)
10 10 10 10
①
②②②
①①
②②②
③③
④
①
②②②
③③
④④
　
②②②
③③
a b c a b c a b c a b c
　　a :16O8 +2MAQO ,b : 12C6 +2MAQO ,c :MAQO
图 2 　MAQO 与辐照后 MAQO 的 TLC
Fig. 2 TCL of MAQO and Irradiated MAQO
irradiation products
2 :MAQO ,1 ,3 ,4 :辐照产物。
2 :MAQO ;1 ,3 ,4 :irradiation products
215 　体外抑菌试验
见表 3 和表 4。
216 　体内抗菌试验
(a)健康对照组 :不感染 ,不给药 ,与实验组在同样条件下饲养结果全部健活。
(b)感染组 :用大肠杆菌进行腹腔感染但不给药 ,一般于 24h 内明显发病 ,腹泻沉郁 ,内全
部死亡。
(c)给药组 :12C6 + 辐照 MAQO ,存活 18 只 ,精神正常。16O8 + 辐照 MAQO ,全部存活 ,精神
正常。
(d)药物对照组 :以上相同剂量 MAQO ,存活 15 只 ,精神正常。
217 　急性毒性
小白鼠急性毒性 :体重 18～20g 健康小白鼠 ,雌雄均有 ,分 5 个剂量组测定 ,每组 8 只 ,腹
腔注射12C6 + 、16O8 + 辐照 MAQO 水溶液 ;观察 2d ,按寇氏法求 LD50 ,结果为 013362 ±010281
与 013378 ±010313 (g/ kg) (见表 5～表 7) 。鸡的急性毒性实验结果 ,见表 8～表 10。
218 　亚急性毒性
21811 　小白鼠 　体重22～25g ,雌雄各半 ,20 只 ,腹腔注射16O8 + MAQO水溶液30mg/ kg体
351　3 期 重离子辐照乙酰甲喹对生物活性的影响
表 3 　重离子辐照前后 MAQO的抑菌圈变化
Table 3 　Antibacterial rings of MAQO with
and without heavy ion irradiation (mm)
菌　种
strains
药　品　drugs
MAQO
12C6 +2MAQO 16C8 +2MAQO
金黄色葡萄球菌
staphylococcus
aureus 84184
1215 1310 1510
变形杆菌
proteus 1345 2011 2210 2115
大肠杆菌
escherichia
coli C8321 1710 2515 2715
氯脓杆菌
pseudomonas
qeruginosa 1014
1418 2215 2015
鸡白痢
sal monlla C7926 1015 1210 1215
克雷伯
klebsialla 219 1715 1815 1910 表 4 　重离子辐照前后 MAQO最小抑菌浓度Table 4 　M IC of MAQO with and withoutheavy ion irradiation (Mg/ ml)菌　种strains 药　品　drugsMAQO 12C6 +2MAQO 16C8 +2MAQO金黄色葡萄球菌staphylococcusaureus 84184 3112 3112 1516变形杆菌proteus 1345 718 319 319大肠杆菌escherichiacoli C8321 319 019 014氯脓杆菌pseudomonasqeruginosa 1014 1516 718 718鸡白痢sal monlla C7926 718 319 718克雷伯klebsialla 219 1516 1516 718
表 5 　MAQO在小鼠体内的急性毒性
Table 5 　Acute toxicity of
MAQO in the mouse
组号
group
No.
剂量
dose
(mg/ kg)
死亡数
amount
of death
死亡率
rate of
death
(p)
存活率
rate of
survival
(q)
1 250 0 010 110
2 285 2 013 018
3 325 4 014 016
4 370 9 019 011
5 423 10 110 010
　　注 :95 %可信限 :LD50 = 32515 ±2414mg/ kg
Note :95 % credibility limit :LD50 = 325 ±2414mg/ kg 表 6 　12O6 + 2MAQO在小鼠体内的急性毒性Table 6 　Acute toxicity of 12C6 +2MAQOin the mouse组号groupNo. 剂量dose(mg/ kg) 死亡数amountof death 死亡率rate ofdeath(p) 存活率rate ofsurvival(q)1 250 0 010 1102 285 1 011 0193 325 4 014 0164 370 7 017 0135 423 10 110 010　　注 :95 %可信限 :LD50 = 360 ±2517mg/ kgNote :95 % credibility limit :LD50 = 360 ±2517mg/ kg
重 ,第 1d 给药 3 次 ,第 2d 给 2 次 ,以后每天 1 次 ,连续 1 周 ,动物精神正常 ,无明显异常表现。
剖检后未见内脏出现实质性病变 ,注射部位药物吸收良好。
21812 　伊维茵鸡 　半月龄 ,体重 013～015kg ,雌雄兼有 ,随机分组 ,共分 9 组 ,每组 5 只 ,分别
饲喂含16O8 + MAQO 为 200、150、125、100、80、70、60、50、40ppm 的混合饲料 ,连续饲喂和观察
1 个月 ,其结果如下 :
连续饲喂含 200ppm 饲料的鸡 ,19d 后多数 (4/ 5)出现明显的中毒反应 ,甚至死亡。中毒症
状为紫鸡冠 ,精神沉郁 ,不食或少食。剖检可见心脏变小 ,心肌无弹力 ,显灰褐色 ;肝显暗紫色 ,
451 核　农　学　报 14 卷
胆囊肿大变暗 ;肾脏发黑质地如泥 ;小肠轻度充血。
表 7 　16O8 + 2MAQO在小鼠体内的急性毒性
Table 7 　Acute toxicity of 16O8 +2MAQO in the mouse
组号
group
No.
剂量
dose
(mg/ kg)
死亡数
amount
of death
死亡率
rate of
death
(p)
存活率
rate of
survival
(q)
1 250 0 010 110
2 285 1 012 018
3 325 5 015 015
4 370 7 017 013
5 423 10 110 010
　　注 :95 %可信限 :LD50 = 32918 ±2418mg/ kg
Note :95 % Credibility limit :LD50 = 32918 ±2518mg/ kg 表 8 　MAQO在鸡体内的急性毒性Table 8 　Acute toxicity ofMAQO in the chick组号groupNo. 剂量dose(mg/ kg) 死亡数amountof death 死亡率rate ofdeath(p) 存活率rate ofsurvival(q)1 590 0 010 1102 671 3 013 0173 765 5 015 0154 872 8 018 0125 960 10 110 010　　注 :95 %可信限 :LD50 = 72919 ±2715mg/ kgNote :95 % Credibility limit :LD50 = 729 ±2715mg/ kg
表 9 　12C6 + 2MAQO在鸡体内的急性毒性
Table 9 　Acute toxicity of 12C6 +2MAQO in the chick
组号
group
No.
剂量
dose
(mg/ kg)
死亡数
amount
of death
死亡率
rate of
death
(p)
存活率
rate of
survival
(q)
1 590 0 010 110
2 671 2 012 018
3 765 4 014 016
4 872 7 017 013
5 960 10 110 010
　　注 :95 %可信限 :LD50 = 759 ±2718mg/ kg
Note :95 % Credibility limit :LD50 = 759 ±2718mg/ kg 表 10 　16O8 + 2MAQO在鸡体内的急性毒性Table 10 　Acute toxicity of 16O8 +2MAQO in the chick组号groupNo. 剂量dose(mg/ kg) 死亡数amountof death 死亡率rate ofdeath(p) 存活率rate ofsurvival(q)1 590 0 010 1102 671 2 012 0183 765 5 015 0154 872 8 018 0125 960 10 110 010　　注 :95 %可信限 :LD50 = 73813 ±2615mg/ kgNote :95 % Credibility limit :LD50 = 73813 ±2615mg/ kg
150ppm 组饲喂 22d 后 ,个别鸡 (1/ 5) 出现中毒反应并发生死亡 ,中毒症状同上。其余鸡
(4/ 5)连续饲喂 32d ,仍健活 ,无明显中毒症状。迫杀后仅见肝胆颜色稍变黄。
125ppm、100ppm 组连续饲喂 30 d ,未出现明显中毒反应。肝功能化验结果表明 ,连续饲
喂 125ppm 1 个月 ,对转氨酶 (谷2丙)无影响 (16O8 + MAQO ,与 MAQO 对照组相比、P > 0105) ,
红血球计数、血色素、肝功能、肾功能测定结果均无异常。
40、50、60ppm3 组体重增长情况与对照值 (不辐照药组) 基本一致。70、80ppm 两组鸡只
平均体重比对照有增加。
3 　讨 　论
自 80 年代以来 ,国外学者对 Carbadox ,Olaquindox 及 Cyadox 进行了较多的特殊毒理学方
面的实验 ,有报道以上 3 种化合物的致突变实验显阳性结果[6 ] ,应谨慎使用。我们在对乙酰甲
喹的特殊毒理学试验中 ,也得类似结果。重离子辐照后的 MAQO 经分离所得单体为 MAQO
的二聚体及扩环产物。初步实验表明其单体无致突变作用 ,现正在甘肃省防疫站进行复核试
验。有关重离子辐照 MAQO 的分离 ,单体的结构鉴定与三致试验结果将另文发表。
用杯碟法和二倍稀释法所进行的体外抑菌试验结果表明重离子辐射 MAQO 较未辐射组
551　3 期 重离子辐照乙酰甲喹对生物活性的影响
抗菌作用明显增强 ,特别是对大肠杆菌。
口服 (20mg/ kg) 16 O8 +2MAQO ,可保护感染大肠杆菌的小白鼠全部不发病 ,说明辐照后
MAQO 容易被机体吸收并可在体内产生良好的抗菌作用。
急性毒性测定结果 :16O8 +2MAQO 小白鼠腹腔注射的LD50值为 32918 ±2418 (g/ kg) ,鸡的
为 73813 ±2615mg/ kg。3～4 月龄鸡饲喂 100ppm 以下的添加饲料 ,1 个月内是安全的 ;大于
此剂量时 ,长时间喂饲出现中毒反应 ,说明高剂量长时间连续喂饲 ,16O8 +2MAQO 在体内可能
产生一定的蓄积作用。
综上所述 ,16O8 +2MAQO、12C6 +2MAQO 与 MAQO 相比对多种病原菌有较强的体内外抗
菌作用 ,在一般剂量下可被很好的吸收 ,不会出现中毒反应。但剂量增大 3～5 倍或高剂量长
期应用时 ,也会出现中毒反应。因此 ,对该药化学成分的进一步研究 ,可能寻找出抗菌作用极
强的有效单体并为人工化学合成提供先导化合物 ,开拓寻找药物的新领域。这方面的工作有
待于进一步研究和探讨。
参考文献 :
[ 1 ] 　Haddadin M J , Issidorides C H. Benzofurazan oxide , Reactions with enolateanions. , Tetrahedron Lett . ,1965 ,3253
[ 2 ] 　Harsha N B , Jagir S. Base catalysed reaction of 22cyanomethyl21 ,32benzothiazole with benzofuroxanes. , Heterocycles ,1986 ,
(24) 18 :979
[ 3 ] 　Tohru T , Minoru H. A New synthesis of 2 ,32disubstituted quinoxaline 1 ,42dioxides catalyzed by molecular sieves. J Hetero2
cycles , 1997 ,24 ,529
[ 4 ] 　刘志邦. 电离辐射对维 B12的破坏作用. 药学学报 ,1981 ,16 (3) :225
[ 5 ] 　中华人民共和国农业部兽药典委员会. 中国兽药规定. 北京 :农业出版社 ,1990
[ 6 ] 　王树槐. 喹乙醇诱发 CHL 细胞染色体畸变试验 ,中国兽药杂志 ,1993 ,4 (27) :27
EFFECT OF HEAVY IONS IRRADIATION ON BIOACTIVITY OF MAQO
L IAN G Jian2ping1 ,WEI Zheng2quan1 ,ZHAN G Li2 　ZHOU Li2xia2 　ZHOU Xue2hui2
L I Wen2jian1 　ZHOU Guang2ming1
(11 Instit uted of Modern Physics , Chinese Academy of Science , Gansu Prov . L anz hou 　730000
21 Instit ut of A ni mal and Veterinary Medicine , Chinese Academy of A gricult ural
Science , Gansu Prov . L anz hou 　730050)
ABSTRACT:The effect of heavy ions 12 C6 + ( 11656 ×104) and 16 O8 + ( 11585 ×107 Gy) on 32
methyl222acety12quinoxal ine21 ,42dioxide( MAQO) was studied. The result indicated that 12C6 + ,
16O8 + irradiation changed more than 14 % of MAQO. The characteristic absorption peaks at
382 ,262 ,240nm become flat and lower as the MAQO content decreased and several products ap2
peared, the heavy ions irradiation enhanced MAQO′s antibacteria effect , however , did not
chage its toxicity.
Key words :heavy ion ; MAQO ; irradiation effect
651 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
2000 ,14 (3) :151～156