3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Механизм действия антибиотика

Антибиотики. Принципы классификации антибиотиков. Механизмы антимикробного действия

Антибиотики – высокоактивные метаболические продукты микроорганизмов, избирательно подавляющие рост различных бактерий. По механизму антимикробного действия антибиотики в значительной мере отличаются друг от друга. «Мишенью» для их ингибирующего действия служит одна или несколько биохимических реакций, необходимых для синтеза и функционирования определённых морфологических компонентов или органоидов микробной клетки.

Классификация:

1. Антибиотики, подавляющие синтез бактериальной клеточной стенки.

Пенициллины – продуцируются грибами рода Penicillium, блокируют последнюю стадию синтеза муреина, антибактериальный спектр бензилпенициллина (фермент бактерий пенициллиназа, или β-лактамаза, гидролизует его β-лактамное кольцо и лишает активности) включает патогенные кокки, спирохеты и некоторые грамположительные бактерии (дифтерия, сибирская язва, анаэробной инфекции),полусинтетические пенициллины (ампициллин) эффективны также против ряда грамотрицательных бактерий (кишечная палочка, сальмонеллы, шигеллы, клебсиеллы).

Цефалоспорины – продуцируются грибами рода Cephalosporium, механизм действия тот же, полусинтетический аналог цефалоспорина – цефалоридин =ампициллин.

2. Антибиотики, нарушающие функции ЦПМ микроорганизмов.

Полиеновые антибиотики (нистатин, леворин) – продуцируются актиномицетами, к ним чувствительны патогенные грибы, в том числе рода Candida, микоплазмы и некоторые простейшие, механизм действия связан с их адсорбцией на ЦПМ и взаимодействием с её стерольным компонентом → потеря водорастворимых веществ и гибель клетки.

Грамицидин – продуцируется палочкой B. Brevis, угнетает энергетические реакцииклетки, наиболее чувствительны к нему стафилококки, стрептококки, клостридии, токсичен (применяется только местно).

Полимиксин – продуцируется Bacillus polymyxa, нарушает жизненно важные функции ЦПМ бактерий, эффективен против грамотрицательных бактерий (энтеробактерии, синегнойная палочка и др.).

3. Антибиотики, ингибирующие синтез белка на рибосомах бактериальных клеток. Продуцентами являются актиномицеты.

Аминогликозиды – блокируют синтезбелка путём воздействия на 30S субъединицу рибосомы, а также нарушаютсчитывание генетического кода, стрептомицин эффективен против микобактерий туберкулёза и многих грамотрицательных бактерий (энтеробактерии, бруцеллы, бактерии чумы, туляремии, холерный вибрион и др.), канамицин и неомицин эффективны против многих грамположительных бактерий, гентамицин более эффективен в отношении синегнойной и кишечной палочек, протеев и стафилококков.

Тетрациклины – нарушают связывание аминоацил-тРНК с рибосомально-матричным, а также подавление окисления глутаминовой кислоты у риккетсий Провацека, антибактериальный спектр включает многие грамположительные и грамотрицательные бактерии, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Левомицетин – подавление пептидилтрансферазной реакции с 50S субъединицей рибосомы, то же + пневмококки, гонококки. Макролиды (эритромицин, олеандомицин) – блокируют синтез белка путём воздействия на 50S субъединицу рибосомы, активны в отношении патогенных кокков, некоторых грамположительных бактерий, риккетсий и хламидий; антибиотики«резерва».

4. Антибиотики, подавляющие синтез белка на уровне транскрипции.

Рифамицины – подавляют активность ДНК-зависимой РНК-полимеразы, эффективны в отношении грамположительных бактерий и микобактерий туберкулёза.

5. Антибиотики, подавляющие репликацию ДНК.

Новобиоцин – угнетает ДНК-полимеразу, а также блокирует синтез РНК и клеточной стенки бактерий, антибактериальный спектр включает стафилококки, стрептококки, менингококки, гонококки, палочки инфлюэнцы, дифтерийные бактерии и др.; антибиотик «резерва».

Механизм действия антибиотиков – это изменения в структуре и обмене веществ и энергии микроорганизмов, которые ведут к гибели микроорганизмов, приостановке его роста и размножения:

1. Нарушение синтеза клеточной стенки бактерий (пенициллин, цефалоспорины)

2. Тормозят синтез белка в клетке (стрептомицин, тетрациклин, левомицетин)

3. Угнетают синтез нуклеиновых кислот в микробной клетке (рифампицилин)

4. Угнетают ферментные системы (грамицидин)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10923 — | 7417 — или читать все.

95.47.253.202 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Под действием бактерицидных антибиотиков бактерии убивают себя сами

Рис. 1. Общий механизм действия бактерицидных антибиотиков. Действие трех разных видов бактерицидных антибиотиков — аминогликозидов, β‑лактамов и фторхинолонов на соответствующие мишени в клетке приводит к повышенному уровню окисления NADH в дыхательной цепи. При гиперактивации дыхательной цепи образуются активные формы кислорода, например, супероксид, повреждающие железосодержащие белки. Высвобождение иона железа приводит к каталитическому образованию гидроксил-радикалов, повреждающих все основные структуры клетки — липиды, ДНК и белки. Изображение из обзора Kohanski et al. в Nat Rev Microbiol

Стал известен общий механизм, лежащий в основе бактерицидного действия большинства применяемых в настоящее время антибиотиков. Стимулируемое антибиотиками образование свободных радикалов приводит к накоплению критического количества поврежденных гуаниновых оснований в составе ДНК и РНК; попытка клетки исправить причиненный урон приводит к гибели.

Вот уже больше 50 лет человечество применяет антибиотики, благодаря чему практически избавлено от былой опасности бактериальных инфекций. Антибактериальные препараты делятся на два класса: бактерицидные, которые активно убивают бактерий с почти 100% эффективностью, и бактериостатические, которые просто останавливают рост культур.

К бактерицидным антибиотикам относятся β‑лактамы (пенициллин, амоксициллин и др.), блокирующие синтез пептидогликана — основного компонента бактериальной клеточной стенки; фторхинолоны (ципрофлоксацин), блокирующие бактериальную топоизомеразу II в процессе работы и тем самым вызывающие невосстановимые двухцепочечные разрывы в ДНК; аминогликозиды (канамицин), связывающиеся с 30S субъединицей бактериальной рибосомы и ингибирующие трансляцию.

Большинство других ингибиторов трансляции (хлорамфеникол, спектиномицин, тетрациклин и др.) оказывает бактериостатическое действие.

Большинство антибиотиков делают одно их трех: либо нарушают трансляцию белка, либо ингибируют процессы синтеза и поддержания структуры клеточной стенки, либо нарушают репликацию и репарацию ДНК. Благодаря отличиям физиологических процессов и структуры конкретных белков у прокариот и у эукариот антибиотики являются сравнительно нетоксичными для человека. Взаимодействия антибиотиков и их мишеней в деталях изучены, и положение молекулы лекарства в активном центре фермента известно вплоть до отдельного атома. Казалось бы, что осталось непонятного? Тем не менее, за годы изучения и применения антибиотиков накопилось множество разных фактов, свидетельствующих о том, что мы примитивно представляем себе процесс гибели клетки. Например, оказалось, что бактерицидное действие фторхинолонов требует активного синтеза АТФ и наличия синтеза белка. Мутации в системе SOS-ответа (ответа на повреждения ДНК) повышают бактериальную чувствительность к фторхинолонам, и, что уж совсем странно, к пенициллинам. Наконец, оставалось непонятным, почему одни ингибиторы трансляции (аминогликозиды) приводят к быстрой смерти бактерий, в то время как другие (хлорамфеникол, спектиномицин) просто останавливают рост клеток.

В 2007 году ученые из Бостона под руководством Джеймса Коллинза (James Collins) поставили перед собой амбициозную задачу выяснить, как, собственно, ингибирование клеточных ферментов приводит к гибели клеток. Для этого изучалось изменение транскрипции всех генов Escherichia coli в ответ на действие антибиотиков. Неожиданно для всех оказалось, что действие всех трех классов бактерицидных антибиотиков (фторхинолоны, аминогликозиды, β‑лактамы) приводит к активации одних и тех же групп генов: ответственных за метаболизм железа, борьбу с окислительным стрессом и репарацию ДНК. Исследователи предположили, что повреждение железо-серных кластеров в составе ферментов дыхательной цепи и высвобождение свободных ионов железа провоцирует радикальную реакцию с участием пероксида водорода, в ходе которой лавинообразно увеличивается количество гидроксил-радикалов OH·, повреждающих ДНК, белки и мембраны клетки.

Железо-серные кластеры — это комплексы связанных дисульфидными связями атомов железа, которые содержатся в активных центрах многих ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции в клетке, например, аконитазы, NADH-дегидрогеназы, нитроредуктазы.

В Фентоновской реакции, описывающей взаимодействие ионов железа и пероксида водорода, суммарная степень окисления железа не меняется, таким образом, оно является катализатором образования свободных радикалов:

Перекись водорода, участвующая в реакции, постоянно образуется в клетке в процессе аэробного дыхания.

Действительно, применение веществ — захватчиков радикалов, таких как тиомочевина, позволило значительно снизить гибель клеток под действием антибиотиков; аналогичные результаты были достигнуты, когда с помощью мутаций была нарушена способность клеток синтезировать потенциально опасные железо-серные кластеры. Дальнейшие исследования показали, что дестабилизация железо-серных белков в свою очередь вызывается супероксид-анионом O2 − , который выделяется в ходе гиперактивации дыхательной цепи. По-видимому, попытки клетки компенсировать первичное действие антибиотиков приводят к резко увеличенной выработке АТФ, что и вызывает окислительно-восстановительный дисбаланс, оказывающийся в конечном счете для нее смертельным (более подробная схема изображена на рис. 1).

В этом апреле в журнале Science вышла статья биологов из Массачусетского технологического института (MIT) под руководством Грэма Уокера (Graham Walker), продолжающая и дополняющая работы Коллинза, что подтвердилось участием последнего в публикации.

Группа Уокера занимается изучением ДНК-полимеразы E. coli DinB (про более раннюю их работу уже выходила статья на «Элементах», см. Объяснен механизм копирования сбойных блоков в ДНК, «Элементы», 19.01.2006). DinB — это полимераза транслезионного синтеза (см. translesion synthesis), способная работать на поврежденных ДНК-матрицах (например, содержащих окисленные нуклеотиды, или тиминовые димеры (см. thymine dimer), являющиеся непреодолимым препятствием для основной ДНК-полимеразы E. coli — ДНК-полимеразы III). dinB является жизненно важным для клетки геном, позволяющим переживать стресс. Тем не менее, искусственное увеличение числа копий DinB («сверхэкспрессия») является смертельным для бактерии. Уокер и его коллеги решили проверить, не является ли гибель клетки и в этом случае зависящей от гидроксил-радикалов. Для этого они проводили сверхэкспрессию DinB либо в присутствии «захватчика» свободных радикалов, тиомочевины, либо в присутствии хелатора ионов железа 2,2’‑дипиридила, либо в анаэробных условиях. Оказалось, что любое из этих ухищрений способно полностью предотвратить гибель клеток.

Одной из важных потенциальных мишеней активных форм кислорода является азотистое основание гуанин. Окисленный гуаниновый нуклеотид, 8‑оксо-дезоксигуанидин (8‑oxo‑dG), является источником мутаций: он способен образовывать комплементарные пары как с С (цитозином), так и с А (аденином) (неповрежденный нуклеотид G в нормальных условиях образует пары только с С). В свою очередь, полимераза DinB, обладая пониженной точностью копирования, способна использовать окисленный 8‑оксо-дезоксигуанидинтрифосфат (8‑oxo‑dGTP) в качестве субстрата, вставляя его напротив А или напротив С. Может быть, при сверхэкспрессии DinB включает чересчур много 8‑oxo‑dG в состав ДНК, и клетка погибает от слишком большого числа мутаций? Ученые создали искусственную форму DinB, в которой замена одной аминокислоты значительно снижает возможность использования 8‑oxo‑dGTP в качестве субстрата. Как и предполагалось, сверхэкспрессия такой полимеразы безопасна для клеток.

Читать еще:  Негормональные препараты при климаксе от приливов

Тем не менее, непосредственное мутагенное действие не может объяснить наблюдаемой скорости гибели клеток: DinB синтезирует ДНК очень медленно, и шанс, что достаточное количество клеток получит летальную мутацию за время эксперимента, продолжающегося несколько часов, очень невелик. Скорее всего, причина не в самих мутациях, а в попытках клетки их исправить: виновата система эксцизионной репарации (см. base excision repair), ответственная за распознавание и удаление поврежденных оснований. Если два окисленных гуаниновых нуклеотида расположены рядом друг с другом, действие ферментов-гликозилаз MutM и MutY может привести к образованию двухцепочечного разрыва ДНК (рис. 2). Действительно, оказалось, что удаление этих двух генов помогает клеткам выживать при сверхэкспрессии DinB. Другим способом почти полностью защитить клетки от гибели было одновременно с DinB сверхэкспрессировать фермент MutT, способный узнавать поврежденный 8‑oxo‑dGTP еще до того, как он встроится в ДНК, и гидролизовать его.

Рис. 2. Полимераза DinB (Pol) способна включать окисленные гуаниновые нуклеотиды (GO) в состав ДНК. Если они встроятся на небольшом расстоянии друг от друга, последующее действие ферментов репарации MutM и MutY приведет к образованию потенциально летального двухцепочечного разрыва ДНК. Ситуация на картинке справа возникает, когда DinB включает 8‑oxo‑dG напротив уже существующего повреждения на другой цепи. Изображение из сопроводительных материалов (PDF, 877 КБ) к обсуждаемой статье Foti et al., в Science

Какая же связь между этими открытиями и бактерицидным действием антибиотиков? Оказывается, токсичное действие ·OH‑радикалов, образующихся при действии антибиотиков, в основном связано именно с окислением гуанина. Так, сверхэкспрессия MutT способна на несколько порядков увеличить выживаемость клеток, подвергшихся действию фторхинолона, норфлоксацина, пенициллина или канамицина. К схожим результатам приводит «выбивание» генов двух полимераз, способных включать в состав ДНК 8‑oxo‑dG (DinB и UmuDC) или генов гликозилаз MutM и MutY, репарирующих поврежденное основание. Таким образом, долгий путь к установлению истинных причин гибели клеток под действием антибиотиков почти пройден; практическое применение полученных знаний позволит, как надеются ученые, значительно усилить потенциал существующих антибиотиков и преодолеть возникающую у микроорганизмов резистентность.

Источник: James J. Foti, Babho Devadoss, Jonathan A. Winkler, James J. Collins, Graham C. Walker. Oxidation of the guanine nucleotide pool underlies cell death by bactericidal antibiotics // Science. 2012. V. 336. Pp. 315–319.

См. также:
1) Daniel D. Dwyer, Michael A. Kohanski, Boris Hayete, James J. Collins. Gyrase inhibitors induce an oxidative damage cellular death pathway in Escherichia coli // Mol Syst Biol. 2007 V. 3. P. 91.
2) Michael A. Kohanski, Daniel J. Dwyer, Boris Hayete, Carolyn A. Lawrence, James J. Collins. A common mechanism of cellular death induced by bactericidal antibiotics // Cell. 2007. V. 130. Pp. 797–810.
3) Michael A. Kohanski, Daniel D. Dwyer, James J. Collins. How antibiotics kill bacteria: from targets to networks // Nat Rev Microbiol. 2010. V. 8. Pp. 423–435.

Механизмы действия антибиотиков

Андрей Коневега о механизме действия рибосом, аппарате биосинтеза белка и устойчивости штаммов бактерий к антибиотикам

Эукариотическая клетка

Антибиотики — это небольшие молекулы природного, полусинтетического или синтетического происхождения, которые подавляют рост бактерий. Массовое производство и применение антибиотиков началось во время Второй мировой войны, в 1943 году. Большинство известных антибиотиков продуцируется грибами или бактериями, которые сами обладают устойчивостью к антибиотику и обеспечивают себе конкурентное преимущество по отношению к другим бактериям. Открытие антибиотиков стало революцией в медицине и обеспечило человечеству несколько десятилетий относительно безопасного существования.

Механизмы действия антибиотиков

Определенные типы антибиотиков действуют как ингибиторы аппарата биосинтеза белка и центральной его части — рибосомы. Рибосома — это своеобразная фабрика, большая молекулярная машина массой более 2,5 мегадальтон и диаметром около 200 ангстрем, на которой собираются белки в клетках всех живых организмов. Рибосомы изучают с 1950-х годов, однако на сегодняшний день это поле исследований переживает новое рождение. Интерес к изучению аппарата биосинтеза белка прокариотических (бактериальных) клеток обусловлен тем, что именно бактериальные рибосомы являются мишенью для многих типов антибиотиков, которые используются в терапии.

Антибиотики связываются с рибосомой и ингибируют, то есть замедляют или предотвращают отдельные реакции, которые катализируются рибосомой. Они могут конкурировать с сайтом связывания для естественного лиганда или блокировать определенную конформацию рибосомы. Отдельные структурные элементы рибосомы обладают конформационной подвижностью, которая позволяет ей взаимодействовать с нативными субстратами и обеспечивать сложный процесс биосинтеза белка. Но отдельные антибиотики могут ингибировать те или иные реакции. За счет этого синтез белка останавливается или начинает происходить с ошибками. В результате продуцируются неправильные белки, и это ведет к гибели бактериальной клетки.

Ученым удалось далеко продвинуться в исследованиях биосинтеза белка именно потому, что на данный момент известно большое количество ингибиторов. Ингибируя отдельные реакции, можно получать новую информацию о молекулярном механизме действия рибосом. С другой стороны, можно выяснить молекулярный механизм ингибирования. Для некоторых антибиотиков, например, предложен молекулярный механизм, который исследовался in vitro. Этот механизм оказывал ингибирующее влияние при концентрациях, на несколько порядков превышающих реально используемые в терапии. В результате экспериментов удалось обнаружить еще одну реакцию, которую и ингибирует антибиотик в низких концентрациях. Если у нас есть множество стадий, понятно, что на одну из них антибиотик действует. Но поскольку все реакции проверить сложно, трудно обнаружить, где именно антибиотик оказывает свое губительное действие. Проверка всех реакций требует значительного времени и ресурсов на исследования. Есть несколько уровней, на которых можно исследовать действия антибиотиков. Самый простой — вырастить бактериальные клетки, добавить в них антибиотик и посмотреть, как эти клетки умерли. Но при таком подходе остается неизвестным, как это произошло.

Аппарат биосинтеза белка

Есть целый ряд подходов, позволяющих разделить процессы, которые были затронуты в клетке. Как правило, это процессы, связанные с репликацией ДНК, транскрипцией или трансляцией. Если выясняется, что это процессы, связанные с трансляцией, то можно задействовать тот арсенал методов, которые уже разработаны, — методы in vitro, когда мы используем очищенные компоненты белоксинтезирующей системы, то есть рибосомы, транспортные РНК, белковые элонгационные факторы. В этом случае в систему добавляются только известные компоненты, и мы знаем точно, что происходит в такой системе. И тогда мы можем добавить ингибитор и проанализировать реакцию, которую он затрагивает.

Спектр методов довольно широк. Недавний бум исследований в области биосинтеза белка случился в 2000-х годах, когда появились первые полные пространственные структуры рибосом, которые были получены методом рентгеновской кристаллографии. За эти исследования в 2009 году была присуждена Нобелевская премия по химии. В этот момент исследователи поделились на два лагеря. Одна группа считала, что невыясненных вопросов не осталось и можно сворачивать свои исследования и начинать заниматься чем-то другим. А другая группа ученых считала, что все только начинается, потому что неясен молекулярный механизм. До получения пространственных структур функциональные исследования напоминали изучение черного ящика. Мы брали рибосому, добавляли в нее субстраты, матричную РНК (носитель информации), транспортную РНК, а на выходе получали полипептид. Что происходило в середине этого процесса — непонятно. С появлением структурной информации ученые впервые получили возможность делать эксперименты более направленно. Теперь мы знаем, где какой белок расположен, где какой нуклеотид. Значит, мы можем предположить, как действует тот или иной функциональный центр, сделать направленный мутагенез и проверить, как это будет влиять на определенные реакции.

Немедленно после возникновения первых пространственных структур появились структуры, в которых рибосома была в комплексе с антибиотиками. И тогда родилось первое понимание того, где этот антибиотик связан, в каком центре, на что он может влиять. Тогда эти биохимические, биофизические исследования обрели новую жизнь. Структурные методы, которые развивались, оказали колоссальное влияние на изучение рибосом. Позже появились методы криоэлектронной микроскопии, которые теперь также позволяют получать пространственную структуру таких больших, макромолекулярных комплексов с очень высоким разрешением — порядка 2,5–3 ангстрем. Методы криоэлектронной микроскопии постепенно вытесняют кристаллографию, по ряду параметров они ее уже превзошли. Теперь мы можем собрать функциональный комплекс, посмотреть, в каком месте связан антибиотик, и сделать предположения о его молекулярном механизме действия. Важно, что сейчас получение структурной информации занимает дни и недели, а не годы, как это было раньше. Это, безусловно, колоссальный научный и технологический прогресс.

Устойчивость бактерий к антибиотикам

Согласно опубликованному в 2014 году отчету Всемирной организации здравоохранения, около 23 000 смертей в Соединенных Штатах (и около 25 000 в Европейском союзе) ежегодно связаны с инфекциями, вызываемыми бактериальными штаммами, обладающими устойчивостью к антибиотикам. Инфекции наносят значительный экономический ущерб (прямой и косвенный), исчисляющийся миллиардами долларов.

Читать еще:  Лечебные свойства пихтового масла

Первые антибиотики в клинике были применены в 40-х годах прошлого столетия. Позже появлялись новые классы антибиотиков, и спустя несколько лет обнаруживались бактериальные штаммы, устойчивые к антибиотику.

Эта устойчивость имеет ряд причин. Во-первых, бактерии способны мутировать. Мутации возникают в рибосомальной РНК или в каком-то белковом факторе и меняют свойства этого лиганда. При этом ингибитор, то есть антибиотик, который связывается в данном или соседнем месте, просто перестает оказывать такое существенное влияние. После этого мутантный штамм получает конкурентное преимущество и начинает размножаться.

Бактерии, как эволюционно древние организмы, научились приспосабливаться к сложным условиям обитания. У них есть эффективные методы выработки устойчивости к антибактериальным агентам, к антибиотикам, поэтому, как только антибиотик появляется в терапии, через какое-то время мы должны ожидать, что появится устойчивый штамм и эти антибиотики перестанут действовать.

Антибиотики. Механизмы действия на бактериальную клетку.

Антибиотики — вещества биологического происхождения, действие которых является бактерицидным, или бактериостатическим, избирательным и олигодинамическим.

Природные антибиотики получают из культуральной жидкости микробов-продуцентов.

Полусинтетические антибиотики (АБ) получают путем химической модификации природных АБ.

Синтетические АБ путем химического синтеза.

Классификация

По способу получения

Полусинтетические (химическая модификация естественных антибиотиков для изменения фармакокинетики, спектра действия, преодоления лекарственной устойчивости)

Синтетические (синтезированные химическим способом препараты, имеющие природный прототип)

· Продуцируемые плесневыми грибами (β-лактамы — пенициллины, цефалоспорины)

· Продуцируемые бактериями (полимиксины)

· Продуцируемые актиномицетами (синтомицин, тетрациклины)

· Факторы иммунитета (лизоцим, интерфероны)

· Фитонциды (чеснок, сосна, кедр, лук)

По чувствительным микроорганизмам

По широте спектра

По конечному эффекту

· Нарушающие синтез клеточной стенки (пептидогликана)

· Нарушающие функции цитоплазматической мембраны

· Нарушающие синтез белка на рибосомах

· Нарушающие синтез нуклеиновых кислот

Механизм действия антибиотиков.

1) Бактерицидный механизм — полное подавление роста бактерий посредством действия на жизненно важные клеточные структуры микроорганизмов, следовательно, вызывают их необратимую гибель. Их называют бактерицидными, они уничтожают микробов. Таким образом могут действовать, к примеру, пенициллин, цефалексин, гентамицин. Эффект от бактерицидного препарата наступит быстрее.

2) Бактериостатический механизм — препятствие размножения бактерий, тормозится рост колоний микробов, а губительное действие на них оказывает уже сам организм, точнее, клетки иммунной системы — лейкоциты. Так действует эритромицин, тетрациклин, левомицетин. Если не выдержать полный курс лечения и рано прекратить прием бактериостатического антибиотика, симптомы заболевания вернутся.

Молекула антибиотика связывается со специфическим участком макромолекулы-мишени, образуя нефункциональный молекулярный комплекс.

Чтобы определить механизм действия антибиотика, нужно выявить макромолекулу-мишень и установить ее функции.

Некоторые антибиотики представляют собой антиметаболиты, действующие по типу конкурентных ингибиторов. По структуре они близки к нормальным метаболитам, таким как аминокислоты или коферменты и, связываясь с ферментом, для которого нормальный метаболит является субстратом или кофактором, инактивируют его.

Избирательность действия антибиотиков и, следовательно, причина подавления роста только определенных типов клеток обычно связаны с механизмом их действия.

Лекарственная устойчивость микроорганизмов. Генетические механизмы резистентности. Биохимические механизмы резистентности. Предупреждение формирования и преодоление резистентности.

Механизмы резистентности (устойчивости) микроорганизмов

Главным образом они связаны со следующими процессами:

· превращением активной формы антибиотика в неактивную форму путем ферментативной инактивации и модификации;

· утратой проницаемости клеточной стенки для определенного химиотерапевтического препарата;

· нарушениями в системе специфического транспорта данного препарата в бактериальную клетку;

· возникновением у микроорганизмов альтернативного (обходного) пути образования жизненно важного метаболита (продукта метаболизма), заменяющего основной путь, блокированный препаратом.

Дата добавления: 2019-02-26 ; просмотров: 421 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Антибиотики

1. Антибиотики — группа соединений природного происхождения или их полусинтетических и синтетических аналогов, обладаю­щих антимикробным или противоопухолевым действием.

К настоящему времени известно несколько сотен подобных ве­ществ, но лишь немногие из них нашли применение в медицине.

2. В основу классификации антибиотиков также положено не­сколько разных принципов.

По способу получения их делят:

  • на природные;
  • синтетические;
  • полусинтетические (на начальном этапе получают естествен­ным путем, затем синтез ведут искусственно).
  • по преимуществу актиномицеты и плесневые грибы;
  • бактерии (полимиксины);
  • высшие растения (фитонциды);
  • ткани животных и рыб (эритрин, эктерицид).
  • антибактериальные;
  • противогрибковые;
  • противоопухолевые.

По спектру действия числу видов микроорганизмов, на кото­рые действуют антибиотики:

  • препараты широкого спектра действия (цефалоспорины 3-го поколения, макролиды);
  • препараты узкого спектра действия (циклосерин, линкомицин, бензилпенициллин, клиндамицин). В некоторых случаях могут быть предпочтительнее, так как не подавляют нормальную микрофлору.

3. По химическому строению антибиотики делятся:

Основу молекулы бета-лактамных антибиотиков составляет бета-лактамное кольцо. К ним относятся:

группа природных и полусинтетических анти­биотиков, молекула которых содержит 6-аминопенициллано-вую кислоту, состоящую из 2 колец — тиазолидонового и бета-лактамного. Среди них выделяют:

  • биосинтетические (пенициллин G — бензилпенициллин);
  • аминопенициллины (амоксициллин, ампициллин, бекампи-циллин);
  • 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 иефалоспорины:

    • 1-го поколения — цепорин, цефалотин, цефалексин;
    • 2-го поколения — цефазолин (кефзол), цефамезин, цефаман-дол (мандол);
    • 3-го поколения — цефуроксим (кетоцеф), цефотаксим (кла-форан), цефуроксим аксетил (зиннат), цефтриаксон (лонга-цеф), цефтазидим (фортум);
    • 4-го поколения — цефепим, цефпиром (цефром, кейтен) и др.;
    • монобактамы — азтреонам (азактам, небактам);
    • карбопенемы — меропенем (меронем) и имипинем, применяе­мый только в комбинации со специфическим ингибитором почечной дегидропептидазы циластатином — имипинем/цилас-татин (тиенам).

    Аминогликозиды содержат аминосахара, соединенные глико-зидной связью с остальной частью (агликоновым фрагментом) молекулы. К ним относятся:

    • синтетические аминогликозиды — стрептомицин, гентамицин (гарамицин), канамицин, неомицин, мономицин, сизомицин, тобрамицин (тобра);
    • полусинтетические аминогликозиды — спектиномицин, амика-цин (амикин), нетилмицин (нетиллин).

    Основу молекулы тетрациклинов составляет полифункцио­нальное гидронафтаценовое соединение с родовым названием тетрациклин.Среди них имеются:

    • природные тетрациклины — тетрациклин, окситетрациклин (клинимицин);
    • полусинтетические тетрациклины — метациклин, хлортетрин, доксициклин (вибрамицин), миноциклин, ролитетрациклин. Препараты группы макролидвсодержат в своей молекуле мак-роциклическое лактоновое кольцо, связанное с одним или не­сколькими углеводными остатками. К ним относятся:
    • эритромицин;
    • олеандомицин;
    • рокситромицин (рулид);
    • азитромицин (сумамед);
    • кларитромицин (клацид);
    • спирамицин;
    • диритромицин.

    К линкозамидам 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 хими-опрепаратов, например делацина С, относят линкозамины к группе макролидов.

    Препараты группы гликопептидов в своей молекуле содержат замещенные пептидные соединения. К ним относятся:

    • ванкомицин (ванкацин, диатрацин);
    • тейкопланин (таргоцид);
    • даптомицин.

    Препараты группы полипептидов в своей молекуле содержат остатки полипептидных соединений, к ним относятся:

    • грамицидин;
    • полимиксины М и В;
    • бацитрацин;
    • колистин.

    Препараты группы поливное в своей молекуле содержат не­сколько сопряженных двойных связей. К ним относятся:

    К антрациклиновым антибиотикам относятся противоопухоле­вые антибиотики:

    • доксорубицин;
    • карминомицин;
    • рубомицин;
    • акларубицин.

    Есть еще несколько достаточно широко используемых в на­стоящее время в практике антибиотиков, не относящихся ни к одной из перечисленных групп: фосфомицин, фузидиевая ки­слота (фузидин), рифампицин.

    В основе антимикробного действия антибиотиков, как и дру­гих химиотерапевтических средств, лежит нарушение мгтабо-лизма микробных клеток.

    4. По механизму антимикробного действия антибиотики можно разделить на следующие группы:

    • ингибиторы синтеза клеточной стенки (муреина);
    • вызывающие повреждение цитоплазматической мембраны;
    • подавляющие белковый синтез;
    • ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот.

    К ингибиторам синтеза клеточной стенки относятся:

    • бета-лактамные антибиотики — пенициллины, цефалоспори-ны, монобактамы и карбопенемы;
    • гликопептиды— ванкомицин, клиндамицин.

    Механизм блокады синтеза бактериальной клеточной стенки ванкомицином. отличается от такового у пенициллинов и це-фалоспоринов и соответственно не конкурирует с ними за места связывания. Поскольку пептидогликана нет в стенках живот­ных клеток, то эти антибиотики обладают очень низкой ток­сичностью для макроорганизма, и их можно применять в вы­соких дозах (мегатерапия).

    К антибиотикам, вызывающим повреждение цитоплазматиче­ской мембраны (блокирование фосфолипидных или белковых компонентов, нарушение проницаемости клеточных мембран, изменение мембранного потенциала и т. д.), относятся:

    • полиеновые антибиотики — обладают ярко выраженной проти­вогрибковой активностью, изменяя проницаемость клеточной мембраны путем взаимодействия (блокирования) со стероид­ными компонентами, входящими в ее состав именно у грибов, а не у бактерий;
    • полипептидные антибиотики.

    Самая многочисленная группа антибиотиковподавляющие бел­ковый синтез. Нарушение синтеза белка может происходить на всех уровнях, начиная с процесса считывания информации с ДНК и кончая взаимодействием с рибосомами — блокирование связывания транспортной т-РНК с ЗОБ-субъединицами рибо­сом (аминогликозиды), с 508-субъединицами рибосом (макро-лиды) или с информационной и-РНК (на 308-субъединице ри­босом — тетрациклины). В эту группу входят:

    • аминогликозиды (например, аминогликозид гентамицин, угне­тая белковый синтез в бактериальной клетке, способен нару­шать синтез белковой оболочки вирусов и поэтому может об­ладать противовирусным действием);
    • макролиды;
    • тетрациклины;
    • хлорамфеникол (левомицетин), нарушающий синтез белка микробной клеткой на стадии переноса аминокислот на рибо­сомы.

    Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот обладают не только антимикробной, но и цитостатической активностью и поэтому используются как противоопухолевые средства. Один из анти­биотиков, относящихся к этой группе, — рифампицин — инги-бирует ДНК-зависимую РНК-полимеразу и тем самым блоки­рует синтез белка на уровне транскрипции.

    Читать еще:  Полидекса что входит в состав и какая от нее польза
    Предыдущая статья:Классификация химиопрепаратов по химическому строению
    Следующая статья:Осложнения антимикробной терапии
    Лучшая по просмотрам статья:Антибиотики
    Последняя статья:Медленные инфекции человека с предполагаемой этиологией
    Другие статьи:Осложнения антимикробной терапии
    Лекарственная устойчивость
    Инфекционное заболевание
    Классификация химиопрепаратов по химическому строению
    Понятие о химиотерапии
    Лечение дисбактериозов

    Все размещенные на нашем ресурсе материалы получены из открытых источников сети Интернет и опубликованы исключительно в информационных целях. В случае получения соответствующей просьбы от правообладателей в письменном виде, материалы будут незамедлительно убраны из нашей базы. Все права на материалы принадлежат первоисточникам и/или их авторам.

    Особенности воздействия антибиотических препаратов на организм человека

    Название «антибиотик» происходит от греческого «анти»—против, «био»—жизнь. Лекарственные препараты этого типа состоят из природных или полусинтетических веществ, действие которых направлено на подавление роста или уничтожение микроорганизмов.

    В медицине антибиотики нашли свое применение в качестве противоопухолевых, антибактериальных и противогрибковых препаратов. Это медикаменты с сильным действием, без применения которых излечение многих заболеваний было бы невозможным.

    Действие антибиотика, как правило, направлено в первую очередь на патогенные бактерии, но есть отдельные виды этих препаратов, например, на основе тетрациклина, которые способны бороться и с вирусами.

    Антибактериальные препараты предназначены для орального, внутримышечного, внутривенного, ректального, вагинального и наружного применения. Лекарства такого типа могут назначаться как взрослым, так и детям. Рассмотрим в подробностях, что происходит в организме человека под воздействием этих веществ.

    Как работает антибиотическое средство?

    Механизм действия антибиотиков на организм различается по бактериостатическому и бактерицидному типу.

    Препараты с бактериостатическим действием препятствуют росту и размножению патогенных (вредоносных) бактерий, пагубно воздействуют на их развитие и ослабляют их, однако уничтожить полностью не способны. Функция уничтожения болезнетворных организмов лежит на клетках иммунной системы, а именно лейкоцитах. Вещество препарата в этом случае оказывает вспомогательное действие.

    Так работают антибиотики на основе эритромицина, тетрациклина и левомицетина. При применении таких препаратов важно, чтобы курс лечения был завершен, в противном случае это не гарантирует гибели всех патогенных организмов и заболевание может возобновиться.

    Принцип действия антибиотиков по бактерицидному типу заключается в полном подавлении развития и роста микроорганизмов за счет губительного воздействия на их клетки, что ведет к гибели вредоносных бактерий.

    Такие качества присущи пенициллиновым, цефалексиновым и гентамициновым препаратам. Медикаменты такого типа воздействуют на «патоген намного быстрее, нежели бактериостатические антибиотики, и избавление от признаков заболевания происходит значительно раньше.

    к оглавлению ↑

    Спектр действия препаратов

    Существует множество классификаций антибактериальных препаратов. К примеру, они имеют разный спектр действия: широкий и узконаправленный.

    Препараты с широким спектром действия назначаются тогда, когда невозможно установить возбудителя заболевания. Такой антибиотик обладает способностью к уничтожению многих разновидностей патогенов.

    Так действуют препараты на основе:

    • ампициллина;
    • аминогликозидов;
    • тетрациклина;
    • цефалоспоринов;
    • левомицетина;
    • макролидов и прочих.

    Очевидным минусом этих антибактериальных средств является то, что они способствуют уничтожению не только вредных, но и полезных микроорганизмов, без которых нормальное функционирование организма невозможно.

    Антибиотики узкого спектра действия могут быть направлены какой-либо отдельный вид инфекций. Например, на грибковые, бактериальные и стафилококковые инфекции действуют препараты из группы пенициллинов, линкомицинов, ванкомицинов и прочих.

    С грибково-бактериальными инфекциями, вроде кишечной палочки, могут бороться препараты группы цефалоспоринов третьего поколения, аминогликозиды и полимиксины.

    Кроме того, есть и другие группы препаратов с узконаправленным действием, например:

    • противотуберкулезная группа (на основе стрептомицина, рифампицина, флоримицина);
    • противогрибковый вид антибиотиков (с содержанием нистатина, леворина, амфотерицина и батрафена);
    • противоопухолевый тип препаратов (с действующими веществами из группы актиномицинов);
    • антибактериальные средства для борьбы с простейшими микроорганизмами (мономицины).

    Кроме того, препараты отличаются по скорости воздействия, одни начинают действовать быстро, но при этом необходим более частый (3-4 раза в день) их прием для достижения нужного эффекта, а есть медикаменты пролонгированного действия.

    Фармакологическое действие в зависимости от типа препарата

    В зависимости от типа микроорганизма, которым было вызвано заболевание, назначаются антибиотики определенной группы. Подбор необходимого препарата осуществляется путем лабораторных исследований, а именно делается проба, по результатам которой и назначается антибиотик того или иного типа.

    Рассмотрим, на какие виды бактерий способны воздействовать отдельные виды препаратов и как действуют антибиотики той или иной группы на различные заболевания.

    Пенициллиновая группа

    Эти антибиотики эффективно воздействуют на бактерии, когда они находятся в фазе роста. К микроорганизмам, против которых направлено действие такого препарата, относятся:

    • гонококки;
    • пневмококки;
    • спирохеты;
    • стафилококки;
    • анаэробные спорообразующие палочки.

    Эти организмы являются возбудителями таких заболеваний, как пневмония, бронхит, синусит, некоторые венерические болезни, а также гнойные инфекции.

    Группа макролидов

    Эти препараты обладают практически тем же действием, что и пенициллины. Имеют способность поражать бактерии, которые вызывают следующие заболевания:

    • плеврит;
    • тонзиллит;
    • мастит;
    • фурункулез;
    • отит;
    • рожистые воспаления и прочие.

    Препараты такого типа хорошо зарекомендовали себя в виде мазей от пролежней, гнойников и язв.

    Тетрациклиновые препараты

    Лекарственные средства этой группы способствуют гибели бактерий, которые являются причиной следующего ряда болезней:

    • гнойный менингит;
    • коклюш;
    • сыпной тиф;
    • ангина;
    • холецистит;
    • скарлатина.

    Возможно и местное применение препарата в виде мази от ожогов, маститов и инфекционных заболеваний органов зрения.

    Левомицетиновая группа

    Антибиотики этой группы обладают широким спектром действия и способствуют гибели микроорганизмов различного происхождения.

    Эффективны при следующих заболеваниях:

    • хламидиоз;
    • генерализованная форма сальмонеллеза;
    • коклюш;
    • бруцеллез;
    • дизентерия;
    • туляремия и ряд других заболеваний.

    Наружно эти антибиотики могут применяться при незаживающих ожогах, глубоких гнойниковых поражениях, трещинах и язвах.

    Цефалоспориновая группа

    Препараты такого типа эффективны против различного рода стафиллококков. Применяются в острый и хронический периоды таких заболеваний:

    • инфекции дыхательной системы;
    • эндокардит;
    • нарушения в костях и суставах;
    • инфекционные заболевания органов слуха;
    • перитонит;
    • гонорея.

    Существует три поколения этой группы антибиотиков, препараты которых имеют отличия по скорости и силе действия.

    Группа нистатинов

    Лекарственные средства этой группы имеют разную активность и спектр действия. Одни начинают действовать сразу и эффект длиться непродолжительное время, другие же обладают более замедленным действием и продолжительностью эффективности.

    Вещества нистатиновых лекарств действуют против патогенных грибов из подвида Candida и эффективны против таких заболеваний, как кандидоз, поражающий слизистую оболочку во рту и влагалище, а также при заболеваниях внутренних органов и кожи.

    Рифампициновая группа

    Это полусинтетические лекарственные средства, которые применяются в лечении больных, страдающих туберкулезом или поражениями органов ЖКТ кишечной палочкой. Препараты на основе этого вещества, например, ристомицина сульфат, предназначены только для внутривенного введения при лечении следующих заболеваний:

    • септический эндокардит;
    • гематогенный остеомиелит;
    • гнойный менингит;
    • прочие инфекции коккового происхождения, против которых бессильны традиционные антибактериальные средства.

    Этот антибиотик имеет узконаправленное действие и эффективен только против определенных видов бактерий.

    Группа аминогликозидов

    Лекарства с содержанием подобных веществ имеют разные показатели по активности и периоду действия. Действие аминогликозидов направлено на борьбу с возбудителями следующих заболеваний:

    • гнойно-септические недуги (сепсис, перитонит, септический эндокардит);
    • поражения дыхательных органов (пневмония, абсцесс легких);
    • инфекционные заболевания, поражающие почки и мочевыводящие пути.

    Этот перечень разновидностей групп и видов антибактериальных средств далеко не полный, здесь приведены самые распространенные в современной медицине и фармацевтике лекарственные препараты.

    Совместимость антибактериальных средств с другими веществами

    При попадании алкоголя в организм человека, принимающего антибиотики, действие веществ препарата может быть менее активным, к тому же ускоряется процесс их выведения и расщепления.

    Иными словами, из-за алкоголя препарат не сможет в достаточной степени повлиять на патогенную флору, за счет чего снизится эффективность лечения.

    Однако это не самая большая неприятность при одновременном принятии антибиотика и алкоголя. Вещества вступают в сложные химические реакции, алгоритм развития которых предсказать невозможно, и они могут привести к более тяжелым последствиям, например:

    • тошнота;
    • рвота;
    • отдышка;
    • нарушение работы органов и систем;
    • отравление;
    • летальный исход.

    По этой причине прием алкогольных напитков категорически запрещен во время курса антибиотиков.

    Когда антибиотики не действуют?

    Существует ряд факторов, под воздействием которых действие антибиотиков значительно снижается или сводится к нулю.

    К снижению эффективности антибиотиков могут привести препараты, действие которых направлено на понижение кислотности желудка, а также медикаменты с высоким содержанием солей железа.

    Если во время лечения используются антибиотики из пенициллиновых или цефалоспориновых групп, а одновременно с ними больной принимает препараты из группы сульфаниламидов, это способствует значительному снижению результативности лечения и грозит появлением побочных эффектов.

    Свести на нет действие антибиотика способны вещества, содержащиеся в отваре зверобоя, а соки из цитрусовых стимулируют процесс поглощения препарата клетками организма человека, что может привести к передозировке.

    Кроме того, существует ряд заболеваний и состояний, при которых применение антибиотика является бессмысленным. К ним относятся:

    • заболевания, которые вызваны наличием паразитов в организме человека;
    • заболевания, вызванные вирусами (паротит, грипп, краснуха, ветряная оспа и прочие);
    • простудные заболевания;
    • состояния, сопровождающиеся повышением температуры тела (кроме заболеваний по причине инфекции);
    • аллергия, астма и прочие.

    Если пациент все же нуждается в приеме антибиотиков, то подобрать подходящее средство поможет проба, по результатам которой и назначается лекарство.

    При лечении антибиотиками следует строго соблюдать предписания врача по длительности курса и количеству приемов лекарства в день.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector