Антибиотики

 

Введение

 

Антибиотики занимают особое место в современной  медицине. Они являются объектом изучения различных биологических и химических дисциплин. Наука об антибиотиках развивается  бурно. Это развитие началось с микробиологии, в настоящие время антибиотики изучают не только микробиологии, но и фармакологи, биохимики, химики, радиобиологи, врачи всех специальностей.

Антибиотики пришли в нашу жизнь  как избавление от инфекций, мучивших человечество тысячи лет. Однако после  появления новых мощных препаратов о них заговорили как об «оружии  массового поражения, убивающем  все живое». Научная дискуссия  об антибиотиках в самом разгаре, а нам уже сегодня важно  знать, какая антимикробная терапия  поможет организму справиться с  недугом, причинив минимум вреда.

Давнее знакомство с антибиотиками  не мешает применять их неразумно  и бессистемно. По оценкам американских ученых, в каждом втором случае антибиотики  принимаются неоправданно или без  рекомендации врача.

Результаты такого «перебора» известны. Антибиотики, подавляющие не только патогенную, но и полезную микрофлору пищеварительного тракта, способствуют появлению дисбактериоза кишечника  и аллергии. Ведь нарушенное равновесие в среде микроорганизмов приводит к ослаблению иммунитета и чрезмерному  размножению не совсем безобидных одноклеточных  грибов. Особенно это характерно для  антибиотиков широкого спектра действия.

К тому же, болезнетворные микробы  оказались на редкость живучими. В  процессе совершенствования препаратов выяснилось, что лекарство убивает  лишь чувствительных к нему бактерий. Самые сильные из них выживают, причем в их клетках происходит мутация. Получается, что каждый день пополняется  армия супермикробов, устойчивых к антибиотикам. Это заставляет ученых создавать все новые препараты, рассчитанные на новые штаммы.

 

 

 

 

 

 

Антибиотики – химиотерапевтические препараты природного (микробного, грибкового, животного, растительного и т.д.), полусинтетического или синтетического происхождения, которые в малых концентрациях вызывают торможение размножения и/или гибель чувствительных к ним микроорганизмов и опухолевых клеток  во внутренней среде макроорганизма.

 

Медицина предъявляет  следующие основные требования к  антимикробным антибиотикам:

 

- высокая избирательность антимикробного  эффекта в дозах, нетоксичных  для организма;

 

- отсутствие или медленное развитие  резистентности возбудителей к  препарату в процессе его применения;

 

- сохранение антимикробного эффекта  в жидкостях организма и тканях,

отсутствие или низкий уровень  инактивации белками сыворотки крови, тканевыми энзимами;

 

- хорошее всасывание, распределение  и выведение препарата, обеспечивающие терапевтические концентрации в крови, тканях и жидкостях организма, которые должны быстро достигаться и поддерживаться в течении длительного периода; при этом особое значение имеет создание высоких концентраций в моче, желчи, кале, очагах поражения.

 

- предупреждение развития эндотоксического шока при инфекциях, вызванных грам(-) микроорганизмами.

 

- должен быть длительный период  полураспада.

 

- удобная лекарственная форма  для различных возрастных групп  и локализации процесса, обеспечивающая максимальный эффект и стабильность в обычных условиях хранения.

 

- низкая стоимость на курс  терапии и высокая эффективность. 

 

Классификация антибиотиков

 

По способу  получения их делят на:

 

  - природные;

  - синтетические;

  - полусинтетические (на начальном этапе получают естественным путем, затем синтез ведут искусственно).

 

По химическому  строению антибиотики делятся на:

 

  - Бета-лактамные антибиотики - основу из молекулы составляет бета-лактамное кольцо. К ним относятся:

 

         - пенициллины  - это группа природных и полусинтетических  антибиотиков, молекула которых  содержит 6-аминопенициллановую кислоту,  состоящую из двух колец - тиазолидонового и бета-лактамного. Среди них выделяют:

 

         - биосинтетические (пенициллин G - бензилпенициллин),

 

         - аминопенициллины (амоксициллин, ампициллин, бекампициллин),

 

         - полусинтетические  "антистафилококковые" пенициллины  (оксациллин, метициллин, клоксациллин, диклоксациллин, флуклоксациллин), основное преимущество которых - устойчивость к микробным бета-лактамазам, в первую очередь, стафилококковым;

 

  - цефалоспорины - это природные  и полусинтетические антибиотики,  полученные на основе 7-аминоцефалоспориновой  кислоты и содержащие цефемовое (также бета-лактамное) кольцо, т.е. по структуре они близки к пенициллинам. Они делятся на цефалоспорины:

 

         - 1-го поколения:  цепорин, цефалотин, цефалексин;

         - 2-го поколения:- цефазолин (кефзол), цефамезин, цефамандол (мандол);

         - 3-го поколения:- цефуроксим (кетоцеф), цефотаксим (клафоран), цефуроксим аксетил (зиннат), цефтриаксон (лонгацеф), цефтазидим (фортум);

         - 4-го поколения:- цефепим, цефпиром (цефром, кейтен) и другие.

 

  - монобактамы - азтреонам (азактам, небактам);

 

  - карбопенемы - меропенем (меронем) и имипинем. Причем имипинем применяют только в комбинации со специфическим ингибитором почечной дегидропептидазы циластатином - имипинем/циластатин (тиенам);

 

  - Аминогликозиды - они содержат аминосахара, соединенные гликозидной связью с остальной частью (агликоновым фрагментом) молекулы. К ним относятся: стрептомицин, гентамицин (гарамицин), канамицин, неомицин, мономицин, сизомицин, тобрамицин (тобра) и полусинтетические аминогликозиды - спектиномицин, амикацин (амикин), нетилмицин (нетиллин);

 

  - Тетрациклины - основу молекулы  составляет полифункциональное  гидронафтаценовое соединение с родовым название тетрациклин. Среди них имеются природные тетрациклины - тетрациклин, окситетрациклин (клинимицин) и полусинтетические тетрациклины - метациклин, хлортетрин, доксициклин (вибрамицин), миноциклин, ролитетрациклин;

 

  - Макролиды - препараты этой группы содержат в своей молекуле макроциклическое лактоновое кольцо, связанное с одним или несколькими углеводными остатками. К ним относятся: эритромицин, олеандомицин, рокситромицин (рулид) азитромицин (сумамед), кларитромицин (клацид), спирамицин, диритромицин;

 

  - Линкозамиды - к ним относятся: линкомицин и клиндамицин. Фармакологические и биологические свойства этих антибиотиков очень близки к макролидам, и, хотя в химическом отношении это совершенно иные препараты, некоторые медицинские источники и фармацевтические фирмы - производители химиопрепаратов, например, делацина С, относят линкозамины к группе макролидов;

  - Гликопептиды - препараты этой группы в своей молекуле содержат замещенные пептидные соединения. К ним относятся: ванкомицин (ванкацин, диатрацин), тейкопланин (таргоцид), даптомицин;

 

  - Полипептиды - препараты этой  группы в своей молекуле содержат  остатки полипептидных соединений, к ним относятся: грамицидин, полимиксины М и В, бацитрацин, колистин;

 

  - Полиены - препараты этой группы в своей молекуле содержат несколько сопряженных двойных связей. К ним относятся: амфотерицин В, нистатин, леворин, натамицин;

 

  - Антрациклинновые антибиотики - к ним относятся противоопухолевые антибиотики - доксорубицин, карминомицин, рубомицин, акларубицин.

 

По характеру противобактериального действия:

 

- бактерицидные антибиотики (вызывают  гибель бактерий)

-  бактериостатически (препятствуют росту и размножению бактерий).

 

К антибиотикам, которые действуют  в основном бактерицидно, относят, в  частности, пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, полимиксины. Преимущественно бактериостатически действуют тетрациклины, хлорамфеникол, макролиды, линкозамиды. Один и тот же антибиотик может действовать бактерицидно на одни бактерии и бактериостатически — на другие.

 

 

По спектру  действия (числу видов микроорганизмов, на которые действуют антибиотики) они делятся на:

 

  - препараты широкого спектра  действия (цефалоспорины 3-го поколения,  макролиды);

  - препараты узкого спектра  действия (циклосерин, линкомицин, бензилпенициллин, клиндамицин).

 

Узкий спектр предполагает, например, преобладающее влияние на грамположительные  и грамотрицательные кокки или  только на грамотрицательные палочки (полимиксины), есть антибиотики, избирательно действующие на грибы (нистатин, гризеофульвин). Антибиотики широкого спектра действуют на многие грамположительные и грамотрицательные кокки и палочки, а также на спирохеты, риккетсии, хламидии и других возбудителей .

 

По направленности ингибирующего действия:

 

- противобактериальные;

- противогрибковые;

- противовирусные;

- противопротозойные;

- противоопухолевые.

По механизму  действия:

 

      - ингибиторы синтеза  клеточной стенки микроорганизмов  – пенициллины, цефалоспорины,  карбопинемы, циклосерин, фосфомицин;

   - ингибиторы синтеза белка  на рибосомах аминогликозиды, тетрациклины, группа левомицетина;

   - нарушающие молекулярную  организацию и функцию одноклеточных  мембран – полимиксины, полиеновые антибиотики (нистатин, леворин, амфотерицин);

   - нарушающие синтез нуклеиновых  кислот (ингибиторы РНК) – полимеразы  – рифампицин.

 

Механизм и характер антимикробного действия антибиотиков.

Механизм действия	Антибиотики	Преимущественный характер антимикробного действия
Нарушение синтеза клеточной  стенки	β-локтамиды Гликопептидные антибиотики Циклосерин Бацитрацин	Бактерицидный - - -
Нарушение проницаемости цитоплазмы мембран	Полимиксины Полиеновые антибиотики	Бактерицидный -
Нарушение внутриклеточного синтеза белка	Макролиды Тетрациклины Линкозамиды Левомицетин Аминогликозиды	Бактериостатический - - - Бактерицидный
Нарушение синтеза РНК	Рифампицин	Бактерицидный

 

Механизмы действия антибиотиков

За последние  годы были достигнуты большие успехи в изучении механизма действия антибиотиков на молекулярном уровне. Пенициллин, ристомицин (ристоцетин), ванкомицин, новобиоцин, D-циклосерин нарушают синтез клеточной стенки бактерий, то есть эти антибиотики действуют лишь на развивающиеся бактерии и практически неактивны в отношении покоящихся микробов. Конечным результатом действия этих антибиотиков является угнетение синтеза муреина, который наряду с тейхоевыми кислотами является одним из основных полимерных компонентов клеточной стенки бактериальной клетки. Под воздействием этих антибиотиков вновь образующиеся клетки, лишенные клеточной стенки, разрушаются. Если осмотическое давление окружающей жидкости повысить, например внесением в среду сахарозы, то лишенные клеточной стенки бактерии не лизируются, а превращаются в сферопласты или протопласты (см. Протопласты бактериальные), которые в соответствующих условиях способны размножаться подобно L-формам бактерий. После удаления антибиотика микробная клетка, если она не погибла,  вновь становится способной образовывать клеточную стенку и превращаться в нормальную бактериальную клетку. Между этими антибиотиками не существует перекрестной устойчивости, потому что точки приложения их в процессе биосинтеза муреина различны. Так как все вышеперечисленные антибиотики поражают лишь делящиеся клетки, то бактериостатические антибиотики (тетрациклины, левомицетин), останавливающие деление клеток, снижают активность бактерицидных антибиотиков, а потому их совместное применение не оправдано.

 

Механизм  действия других антибактериальных  антибиотиков – левомицетина, макролидов, тетрациклинов – заключается в нарушении синтеза белка бактериальной клетки на уровне рибосом. Как и антибиотики, подавляющие образование муреина, антибиотики, угнетающие синтез белка, действуют на различных этапах этого процесса и поэтому не имеют перекрестной устойчивости между собой.

Механизм  действия антибиотиков аминогликозидов, например стрептомицинов, заключается в первую очередь в подавлении синтеза белка в микробной клетке за счет воздействия на 30 S-рибосомальную субъединицу, а также нарушения считывания генетического кода в процессе трансляции.

Противогрибковые  антибиотики полиены нарушают целостность цитоплазматической мембраны у грибковой клетки, в результате чего эта мембрана теряет свойства барьера между содержимым клетки и внешней средой, обеспечивающего избирательную проницаемость. В отличии от пенициллина, полиены активны и в отношении покоящихся клеток грибков. Противогрибковое действие полиеновых антибиотиков обуславливается связыванием их со стеринами, содержащимися в цитоплазматической мембране клеток грибков. Устойчивость бактерий к полиеновым антибиотикам объясняется отсутствием в их цитоплазматической мембране стеринов, связывающихся с полиенами.

Противоопухолевые антибиотики, в отличие от антибактериальных, нарушают синтез нуклеиновых кислот в бактериальных и животных клетках. Антибиотики актиномицины и производные  ауреоловой кислоты подавляют синтез  ДНК-зависимой РНК, связываясь с ДНК ,служащей матрицей для синтеза РНК. Антибиотик митамицин С оказывает алкилирующее действие на ДНК, образуя прочные ковалентные поперечные связи между двумя комплементарными спиралями ДНК, нарушая при этом ее репликацию. Антибиотик брунеомицин приводит к резкому угнетению синтеза ДНК и ее разрушению. Подавляющее действие на синтез ДНК оказывает и рубомицин. Все эти реакции являются, вероятно, первичными и основными в действии антибиотика на клетку, так как они наблюдаются уже при очень слабых концентрациях препаратов. Антибиотики в больших концентрациях нарушают многие другие биохимические процессы, протекающие в клетке, но, по-видимому, это влияние антибиотиков имеет второстепенное значение в механизме их действия.

 

 

Заключение

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.

При применении антибиотиков необходимо учитывать индивидуальные особенности  больного. Игнорирование этого важнейшего правила  в  большинстве случаев  приводит к не желательным последствиям, связанны с тяжёлыми побочными проявлениями (аллергические реакции, нарушения  со стороны желудочно-кишечного  тракта, дисбактериоз кишечника, токсические поражения почек и печени, неврологические нарушения).