其作用机制与红霉素相同，主要是与细菌50S核糖体亚基结合，通过阻断转肽作用和mRNA移位而抑制细菌蛋白质的合成，从而起抗菌作用。甲基红霉素与红霉素相比，具有口服吸收好、达峰时间快、血药浓度高、半衰期长、个体差异小的特点。甲基红霉素对甲氧西西林敏感的葡萄球菌和链球菌属的抗菌作用比红霉素略强。
对流感杆菌的抗菌活性比红霉素强2～4倍（其体内代谢产物14-羟甲基红霉素与甲基红霉素对流感杆菌具协同抗菌作用）。对嗜肺军团菌、沙眼衣原衣原体及溶脲支原体的作用也比红霉素强。甲基红霉素对金黄色葡萄球菌和链球菌起抑菌作用；对肺炎球菌和流感杆菌起杀菌作用。
甲基红霉素对金黄色葡萄球菌、链球菌、流感嗜血杆菌、军团菌、淋球菌、卡他布兰汉菌、幽门螺杆菌有较强的抗菌活性；对鸟分枝杆菌、?分枝杆菌、麻风杆菌亦有抗菌作用；此外，对肺炎支原体、沙眼衣原衣原体、溶脲支原体也有效。对红霉素敏感菌如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、化脓性链球菌、肺炎双球菌的作用明显优于红霉素，对粪链球菌和流感嗜血杆菌的抗菌作用和红霉素相同，与红霉素有交叉耐药性。
耐药菌可产生一种使RNA甲基化的酶，使核糖体的结合部位甲基化，从而使药物不能与核糖体结合。体内抗菌试验，甲基红霉素对金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌、肺炎双球菌、流感嗜血杆菌的抗菌作用较红霉素强2～10倍。
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