Антибиотики

     Антибио́тики (от др.-греч. ἀντί — anti — против, βίος — bios — жизнь) — вещества природного или полусинтетического происхождения, подавляющие рост живых клеток, чаще всего прокариотических или простейших.

     Описано более 6 тыс. прир. антибиотиков, однако широко применяются только ок. 50. При определении эффективности антибиотиков учитывают их антимикробную активность в организме, скорость развития устойчивости у микроорганизмов в ходе лечения, степень проникновения в очаги поражения, возможность создания терапевтич. концентраций в тканях и жидкостях больного и продолжительность их поддержания, сохранение действия в разл. условиях.

     Антибиотики природного происхождения чаще всего  продуцируются актиномицетами, реже — немицелиальными бактериями.

     Некоторые антибиотики оказывают сильное  подавляющее действие на рост и размножение  бактерий и при этом относительно мало повреждают или вовсе не повреждают клетки макроорганизма, и поэтому применяются в качестве лекарственных средств;

     Некоторые антибиотики используются в качестве цитостатических (противоопухолевых) препаратов при лечении онкологических заболеваний.

     Антибиотики не воздействуют на вирусы, и поэтому  бесполезны при лечении заболеваний, вызываемых вирусами (например, грипп, гепатиты А, В, С, ветряная оспа, герпес, краснуха, корь).

     Большинство антибиотиков получают в промышленности микробиол. синтезом - в ферментерах на спец. питательных средах. Синтезированные микроорганизмами антибиотики извлекают и подвергают хим. очистке с использованием разл. методов. Осн. продуценты антибиотиков представляют собой почвенные микроорганизмы - лучистые грибы (актиномицеты), плесневые грибы и бактерии. Молекулы прир. антибиотиков не всегда обладают удовлетворит. химиотерапевтич. и фармакологич. св-вами. Кроме того, широкое распространение получили резистентные формы микроорганизмов, обладающие способностью разрушать антибиотики, гл. обр. путем воздействия на них своими ферментами. Поэтому осн. направление создания новых антибиотиков - хим. и микробиол. модификации прир. антибиотиков и получение т. наз. полусинтетич. антибиотиков. Описано ок. 100 тыс. полусинтетич. антибиотиков, однако лишь нек-рые обладают ценными для медицины св-вами. Ряд прир. антибиотиков, особенно бензилпенициллин, цефалоспорин, сифамицин, используют гл. обр. для получения полусинте.ич. производных.

     Антибиотики принадлежат к самым разл. классам хим. соединений - аминосахарам, антрахинонам, гликозидам, лактонам, феназинам, пиперазинам, пиридинам, хинонам, терпеноидам и др. наиб. значение имеютлактамные антибиотики (пенициллины и цефалоспорины), макролидные антибиотики (см. Макролиды), анзамицины, аминогликозидные антибиотики, тетрациклины, пептидные антибиотики, антраиик-лины.

Классификация

     Огромное  разнообразие антибиотиков и видов  их воздействия на организм человека явилось причиной классифицирования  и разделения антибиотиков на группы. По характеру воздействия на бактериальную  клетку антибиотики можно разделить  на три группы:

     -бактериостатические (бактерии живы, но не в состоянии размножаться),

     -бактерициды (бактерии умертвляются, но физически продолжают присутствовать в среде),

     -бактериолитические (бактерии умертвляются, и бактериальные клеточные стенки разрушаются).

     Классификация по химической структуре, которую широко используют в медицинской среде, состоит из следующих групп:

     Бета-лактамные антибиотики, делящиеся на две подгруппы:

     Пенициллины-вырабатываются колониями плесневого грибка Penicillinum;

     Цефалоспорины-обладают схожей структурой с пенициллинами. Используются по отношению к пенициллинустойчивым бактериям.

     Макролиды - антибиотики со сложной циклической структурой. Действие - бактериостатическое.

     Тетрациклины - используются для лечения инфекций дыхательных и мочевыводящих путей, лечения тяжелых инфекций типа сибирской язвы, туляремии, бруцеллёза. Действие - бактериостатическое.

     Аминогликозиды - обладают высокой токсичностью. Используются для лечения тяжелых инфекций типа заражения крови или перитонитов.

     Левомицетины - Использование ограничено по причине повышенной опасности серьезных осложнений - поражении костного мозга, вырабатывающего клетки крови. Действие -бактерицидное.

     Гликопептиды антибиотики нарушают синтез клеточной стенки бактерий. Оказывают бактерицидное действие, однако в отношении энтерококков, некоторых стрептококков и стафилококков действуют бактериостатически.

     Линкозамиды оказывают бактериостатическое действие, которое обусловлено ингибированием синтеза белка рибосомами. В высоких концентрациях в отношении высокочувствительных микроорганизмов могут проявлять бактерицидный эффект.

     Противогрибковые  - разрушают мембрану клеток грибков и вызывают их гибель. Действие - литическое. Постепенно вытесняются высокоэффективными синтетическими противогрибковыми препаратами.

     По  молекулярному механизму действия различают след. группы антибиотиков: 1) ингибиторы синтеза клеточной  стенки микроорганизмов (пенициллины, циклосерин и др.); 2) ингибиторы ф-ций мембран и обладающие детергентными св-вами (полиены, новобиоцин и др.); 3) ингибиторы синтеза белка и ф-ций рибосом (тетрациклины, макролидные антибиотики и др.); 4) ингибиторы метаболизма РНК (напр., актиномицины, антрациклины) и ДНК (митомицин С, стрептонигрин). Знание механизма действия антибиотика позволяет судить не только о направленности химиотерапевтич. эффекта ("мишень" антибиотика), но и о степени его специфичности. Так,пактамные антибиотики воздействуют гл. обр. на пептидогликан - опорный полимер клеточной стенки бактерий, отсутствующий у животных и человека, что определяет высокую избирательность этих антибиотиков.

     По  направленности (спектру) действия различают  след. антибиотики: 1) активные в отношении грамположит. микроорганизмов - макролидные антибиотики, линкомицин, фузидин и др.; 2) широкого спектра действия, т.е. активные в отношении как грамположительных, так и грамотрицат. микроорганизмов, тетрациклины, аминогликозиды и др.; 3) противотуберкулезные-стрептомицин, канамицин, рифампицин, циклосерин и др.; 4) противогрибковые - гл. обр. полиены, напр. нистатин, леворин, гризеофульвин; все они действуют на цитоплазматич. мембрану патогенных грибов; эффективны при микозах разл. этиологии; 5) активные в отношении простейших-трихомицин, паромомицин; 6) противоопухолевые - актиномицины, антрациклины, блеомицины; ингибируют синтез нуклеиновых к-т; как правило, применяются в комплексе с др. препаратами (в т.ч. гормональными) наряду с лучевой терапией и оперативным лечением. Ряд антибиотиков, в частности производные рифамицина, обладают противовирусной активностью, но не используются при лечении заболеваний вирусной этиологии.

     Действие  антибиотиков.

     Антибиотики в отличие от антисептиков обладают антибактериальной активностью  не только при наружном применении, но и в биологических средах организма  при их системном (перорально, внутримышечно, внутривенно, ректально, вагинально и др.) применении.

Механизмы биологического действия

     Нарушение синтеза клеточной стенки посредством  ингибирования синтеза пептидогликана (пенициллин, цефалоспорин, монобактамы), образования димеров и их переноса к растущим цепям пептидогликана (ванкомицин, флавомицин) или синтеза хитина (никкомицин, туникамицин). Антибиотики, действующие по подобному механизму обладают бактерицидным действием, не убивают покоящиеся клетки и клетки, лишенные клеточной стенки.

     Нарушение функционирования мембран: нарушение  целостности мембраны, образование  ионных каналов, связывание ионов в  комплексы, растворимые в липидах, и их транспортировка. Подобным образом  действуют нистатин, грамицидины, полимиксины.

     Подавление  синтеза нуклеиновых кислот: связывание с ДНК и препятствование продвижению  РНК-полимеразы (актидин), сшивание цепей ДНК, что вызывает невозможность её расплетания (рубомицин), ингибирование ферментов.

     Нарушение синтеза пуринов и пиримидинов (азасерин, саркомицин).

     Нарушение синтеза белка: ингибирование активации  и переноса аминокислот, функций  рибосом (стрептомицин, тетрациклин, пуромицин).

     Ингибирование работы дыхательных ферментов (антимицины, олигомицины, ауровертин).

     Антибиотикорезистентность

     Под антибиотикорезистентностью понимают способность микроорганизма противостоять действию антибиотика.

     Антибиотикорезистентность возникает спонтанно вследствие мутаций и под воздействием антибиотика  закрепляется в популяции. Сам по себе антибиотик не является причиной появления резистентности.

     Механизмы резистентности.

     У микроорганизма может отсутствовать  структура на которую действует  антибиотик (например бактерии рода микоплазма (лат. Mycoplasma) нечувствительны к пенициллину, так как не имеют клеточной стенки);

     Микроорганизм непроницаем для антибиотика (большинство  грам-отрицательных бактерий невосприимчивы к пенициллину G, поскольку клеточная стенка защищена дополнительной мембраной);

     Микроорганизм в состоянии переводить антибиотик в неактивную форму (многие стафилококки (лат.  Staphylococcus) содержат фермент β-лактамазу, который разрушает β-лактамовое кольцо большинства пенициллинов)

     Вследствие  генных мутаций, обмен веществ микроорганизма может быть изменён таким образом, что блокируемые антибиотиком реакции  больше не являются критичными для  жизнедеятельности организма;

Микроорганизм в состоянии выкачивать антибиотик из клетки.

     Применение

Антибиотики используются для предотвращения и  лечения воспалительных процессов, вызванных бактериальной микрофлорой. По влиянию на бактериальные организмы  различают бактерицидные (убивающие  бактерий, например, за счёт разрушения их внешней мембраны) и бактериостатические (угнетающие размножение микроорганизма) антибиотики.

     Другие  области применения

     Некоторые антибиотики обладают также дополнительными  ценными свойствами, не связанными с их антибактериальной активностью, а имеющими отношение к их влиянию  на макроорганизм.

     Доксициклин и миноциклин, помимо их основных антибактериальных свойств, оказывают противовоспалительное действие при ревматоидном артрите и являются ингибиторами матриксных металлопротеиназ.

     Описано иммуномодулирующее (иммуносупрессивное или иммуностимулирующее) действие некоторых других антибиотиков.

Известны  противоопухолевые антибиотики.

     Роль  антибиотиков в естественных микробиоценозах.

     Не  ясно насколько велика роль антибиотиков в конкурентных отношениях между  микроорганизмами в естественных условиях. Зельман Ваксман полагал, что эта роль минимальна, антибиотики не образуются иначе как в чистых культурах на богатых средах. Впоследствии, однако, было обнаружено, что у многих продуцентов активность синтеза антибиотиков возрастает в присутствии других видов или же специфических продуктов их метаболизма. В 1978 Л. М. Полянская на примере гелиомицина S. olivocinereus, обладающего свечением при воздействии УФ излучения, показала возможность синтеза антибиотиков в почвах. Предположительно особенно важны антибиотики в конкуренции за ресурсы среды для медленнорастущих актиномицетов. Было экспериментально показано, что при внесении в почву культур актиномицетов плотность популяции вида актиномицета, подвергающегося действию антагониста, падает быстрее и стабилизируется на более низком уровне, чем другие популяции.

     При длит. применении нек-рые антибиотики могут оказывать токсич. действие на центр, нервную систему, слуховой нерв и т.п., подавлять иммунобиол. р-ции организма, вызывать аллергич. р-ции. По выраженности побочных явлений антибиотики не превосходят др. группы лек. ср-в.