热原/细菌内毒素

发布时间：2025-06-18 15:38:07 阅读量：2 作者：生物检测中心

热原与细菌内毒素：药品安全的隐形挑战

**热原（Pyrogens）**是能引起恒温动物体温异常升高的物质总称。其本质并非单一物质，而是一类具有致热活性的化合物统称。

细菌内毒素（Bacterial Endotoxin）是热原中最重要、最常见的一类。它本质上是革兰氏阴性菌细胞壁外膜的组成部分——脂多糖（LPS， Lipopolysaccharide）。当细菌死亡、溶解或细胞分裂时，内毒素释放到周围环境中。其化学结构包含：

  1. O-特异性多糖链： 具有菌株特异性，是血清型分类的基础。
  2. 核心多糖： 结构相对保守，连接多糖链和脂质A。
  3. 脂质A： 致热活性和毒性的核心结构，结构高度保守，是激活宿主免疫反应的关键。

热原的来源远不止细菌内毒素：

  • 革兰氏阳性菌： 产生外毒素（如肠毒素）和肽聚糖片段也具有热原活性。
  • 真菌/酵母： 细胞壁成分（如葡聚糖、甘露聚糖）是潜在热原。
  • 病毒： 病毒颗粒本身或其诱导产生的内源性热原（如干扰素、IL-1）可引起发热。
  • 非微生物来源： 某些类固醇、药物成分、化学杂质、生产过程中引入的微粒等也可能具有热原性（有时称为“化学热原”）。
  • 内源性热原： 机体免疫细胞（巨噬细胞、单核细胞等）在受到刺激（感染、炎症、组织损伤等）后释放的细胞因子，如白细胞介素-1 (IL-1)、白细胞介素-6 (IL-6)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 等。

细菌内毒素的致病机制与危害：

  1. 激活免疫通路： 脂质A被宿主免疫细胞（如单核细胞、巨噬细胞）表面的模式识别受体（主要是TLR4/MD-2复合体）识别。
  2. 级联反应： 受体激活触发细胞内信号通路（如MyD88依赖途径），激活核因子κB (NF-κB) 等转录因子。
  3. 释放内源性热原： 导致免疫细胞大量合成和释放内源性热原细胞因子（IL-1, IL-6, TNF-α等）。
  4. 作用于下丘脑： 这些细胞因子作用于下丘脑体温调节中枢。
  5. 体温升高： 下丘脑合成并释放前列腺素E2 (PGE2)，上调体温调定点，引发发热反应（体温升高）。
  6. 其他严重反应： 高剂量内毒素可引发更严重的全身炎症反应综合征 (SIRS)，包括寒战、白细胞数量变化、低血压、弥散性血管内凝血 (DIC)、休克甚至多器官衰竭，称为内毒素休克。

药品中热原/内毒素的来源：

  • 生产用水： 纯化水、注射用水（WFI）是主要风险点。管道污染、储存不当、系统缺陷可导致微生物滋生和内毒素累积。
  • 原辅料： 化学原料、药用辅料（尤其天然来源的）。
  • 生产设备与容器： 管道、反应罐、储罐、滤膜、塞子、容器内表面若清洁灭菌不彻底，残留微生物或其代谢产物。
  • 生产环境与人员： 洁净室环境控制失效（悬浮粒子、微生物超标），人员操作引入微生物污染。
  • 包装材料： 接触药品的包装容器（如安瓿瓶、西林瓶、胶塞）若处理不当可能带入热原。
  • 工艺过程： 灭菌工艺（如湿热灭菌）能杀灭微生物但无法完全消除已存在的耐热内毒素。某些工艺步骤（如过滤、离心）处理不当反而可能浓缩内毒素。

热原/内毒素的风险控制：

  1. 源头控制（最根本）：
    • 严格的水系统管理： 定期监测、维护与消毒注射用水系统，确保水质符合药典要求（如低内毒素含量）。
    • 原辅料质量控制： 选择低内毒素风险的供应商，对关键物料进行严格的微生物和内毒素检测。
    • 设备与环境验证： 生产设备需经过严格的清洁验证（CIP）和灭菌验证（SIP），证明能有效去除/杀灭微生物和内毒素。洁净室环境需持续监控达标。
    • 工艺设计优化： 采用能有效去除/灭活内毒素的工艺步骤（如超滤、反渗透、蒸馏、层析、干热灭菌≥250℃）。
  2. 过程控制：
    • 良好生产规范 (GMP)： 严格执行药品生产质量管理规范，涵盖人员卫生、清洁消毒、无菌操作、环境监控、物料流转等所有环节。
    • 过程监控： 关键工艺步骤进行中间控制，可能包括微生物限度或内毒素的快速筛查。
  3. 最终产品控制（放行依据）：
    • 细菌内毒素检查（BET）： 利用鲎试剂（由海洋节肢动物鲎的血液变形细胞溶解物制成）进行检测，是药典规定的强制性放行检测项目。常用方法：
      • 凝胶法： 定性或半定量，依据凝胶形成判断结果。
      • 光度测定法： 定量检测，包括终点显色法、终点浊度法、动态显色法、动态浊度法，能得出具体的内毒素含量（EU/mL或EU/mg）。
    • 热原检查（家兔法）： 药典传统方法，将样品静脉注射入家兔体内，监测体温变化。但此法灵敏度和特异性低于BET，且涉及动物使用，目前主要用于无法应用BET的情况（如某些放射性药品、血液制品、粘稠溶液或具有干扰性的样品）。新版药典倾向于首选BET。
    • 干扰试验： 进行BET前必须验证样品对实验无干扰（抑制或增强作用），否则需进行稀释、调节pH、去除干扰物等处理消除干扰。

结论：

热原，尤其是来源于革兰氏阴性菌的内毒素（LPS），是注射剂、透析液、植入性医疗器械等无菌产品面临的重大质量与安全挑战。其极强的致热性和在极低剂量下引发严重临床反应（发热、休克）的能力，要求制药和医疗器械行业必须实施多层次、全链条的严格防控措施。从源头（原材料、水系统、环境设备）控制污染，到生产过程严格执行GMP规范，再到最终产品采用灵敏可靠的检测方法（主要是高度特异的细菌内毒素检查法）把关，缺一不可。深刻理解热原和内毒素的本质、来源、危害途径及有效控制策略，是确保患者用药安全、维护公众健康的基石。持续改进生产工艺和质量控制技术，对于对抗这一“看不见的威胁”至关重要。