Често на пациентите се предписват антибиотици с широк спектър на действие. Антимикробното им действие е насочено към бактерии, вируси, гъбички и протозои. Днес лекарите имат на разположение огромен брой антибиотици. Те имат различен произход, химичен състав, механизъм на антимикробно действие, антимикробен спектър и честота на развитие на лекарствена резистентност. Класификацията на антибиотиците е претърпяла много промени след употребата им в клиничната практика.
Има различни групи антибиотици. Всички те обаче имат сходни характеристики:
Те не проявяват забележим токсичен ефект върху тялото.
Имат изразен селективен ефект върху микроорганизмите.
Формиране на лекарствена резистентност.
Терминът "антибиотик" е въведен в лексикона на медицинската практика след получаването и въвеждането на пеницилина в медицинската практика през 1942 г.
Първият антибиотик е открит през 1929 г. от учения Александър Флеминг. Английският биохимик Ернст Чейн е първият, който получава антибиотик в чист вид. Тогава започна тяхното производство. И от 1940 г. антибиотиците вече се използват активно за лечение.
Днес се произвеждат повече от 30 групи антимикробни лекарства. Всички те имат свой собствен микробен спектър и имат различна степен на ефективност и безопасност.
Ориз. 1. През 1945 г. Флеминг, Флори и Чейн са удостоени с Нобелова награда за физиология или медицина „за откриването на пеницилина и неговите лечебни ефекти при различни инфекциозни заболявания“.
Ориз. 2. Снимката показва „Спасителната плесен“ на пеницилина.
„Когато се събудих призори на 28 септември 1928 г., със сигурност не планирах да направя революция в медицината с моето откритие на първия в света антибиотик или бактерия убиец“, пише в дневника си Александър Флеминг, човекът, изобретил пеницилина.
Кой произвежда антибиотици?
Антибиотиците са способни да произвеждат някои щамове бактерии, гъбички и актиномицети.
Бактерии
Щамове Bacillus subtilis образуват бацитрацин и субтилин.
Pseudomonas aeruginosa има способността да образува някои видове пиосъединения (пиоциназа, пиоцианин и др.).
Bacillus brevis образува грамицидин и тиротрицин.
Bacillus subtilis образува някои полипептидни антибиотици.
Bacillus polimixa образува полимиксин (аероспорин).
Актиномицети
Актиномицетите са гъбични бактерии. Повече от 200 антимикробни съединения с антибактериални, антивирусни и противогъбични свойства са получени от актиномицети.Най-известните от тях: стрептомицин, тетрациклинин, еритромицин, неомицин и др.
Streptomyces rimosus секретират окситетрациклин и римоцидин.
Streptomyces aureofaciens секретират хлортетрациклин и тетрациклин.
Streptomyces griseus образува стрептомицин, манозидострептомицин, циклохексимид и стрептоцин.
гъбички
Най-важните производители на антибиотици. Гъбите произвеждат цефалоспорин,
гризеофулвин, микофенолова и пеницилова киселина и др.
Penicillium notatum И Penicillium chrysogenum образуват пеницилин.
Aspergillus flavus образува пеницилин и аспергилова киселина.
Aspergillus fumigatus образува фумигатин, спинулозин, фумигацин (гелволова киселина) и глиотоксин.
Ориз. 3. Снимката показва колония от Bacillus subtilis, почвена бактерия. Bacillus subtilis произвежда някои полипептидни антибиотици.
Ориз. 4. На снимката щамовете Penicillium notatum и Penicillium chrysogenum образуват пеницилин.
Боядисването на бактериалните клетки в различни цветове в зависимост от дебелината на клетката е изобретено през 1884 г. от датския бактериолог Ханс Кристиан Йоахим Грам. Неговият метод на оцветяване изигра основна роля в разработването на класификацията на бактериите.
Ориз. 6. Снимката показва структурата на бактериалната стена на грам-положителните (вдясно) и грам-отрицателните (вляво) бактерии.
Грам-отрицателни бактерии
Бактериите, които изглеждат червени или розови при оцветяване по Грам (грам-отрицателни), имат дебела, многослойна клетъчна стена. Външната мембрана на грам-отрицателните бактерии служи като защита срещу някои антибиотици - лизозим и пеницилин.В допълнение, липидната част на външния лист на мембраната на тези бактерии действа като ендотоксини, които, когато попаднат в кръвта по време на инфекция, причиняват тежка интоксикация и токсичен шок.
Грам-положителни бактерии
Бактериалните клетки, които изглеждат лилави при оцветяване по Грам (Грам-положителни), имат тънка клетъчна стена. На външния лист на мембраната им липсва липиден слой - защита от неблагоприятни условия. Такива бактерии лесно се увреждат от антибиотици с бактериостатично действие и антисептици.
Ориз. 7. Снимката показва цитонамазка, оцветена по Грам. Виждат се сини грам-положителни коки и розови грам-отрицателни бацили.
Групи антибиотици от синтетичен произход (химически лекарства)
Веществата, които потискат растежа и размножаването на бактерии от синтетичен произход, правилно се наричат не антибиотици, а лекарства за химиотерапия. Днес има 14 групи. Антимикробни химически съединения са създадени от началото на 20 век. Въпреки това учените са постигнали голям успех в тази област след успеха на синтетичната химия. Първият химикал е синтезиран от Пол Ерлих през 1907 г. Това беше лекарство за лечение на сифилис Салварсан.
Днес 90% от всички лекарства, продавани в аптеките, са със синтетичен произход.
Ориз. 8. На снимката е Salvarsan или "Наркотикът 606".Лекарството е създадено от Пол Ерлих при 606-ия опит. 605 експеримента за създаване на химическо лекарство за лечение на сифилис са били неуспешни.
Сулфонамиди
Тази група химиотерапевтични лекарства е представена от Норсулфазол, сулфазин, сулфадимезин, сулфапиридазин, сулфамоно- и сулфадиметоксини. Уросулфан широко използвани в урологичната практика. Бисептол е комбинирано лекарство, което съдържа сулфаметоксазол и триметоприм.
Лекарствата от групата на сулфонамидите блокират образуването на растежни фактори в клетката - специални химикали, които участват в метаболитните процеси. Използването на сулфонамиди е ограничено поради едновременното им въздействие върху човешките клетки.
Аналози на изоникотинова киселина и азотни основи
Аналозите на изоникотинова киселина и азотни основи се използват широко при лечението на туберкулоза. Лекарства в тази група: Фтивазид, Изониазд, Метазид, Етионамид, Протионамид и PAS.
Производни на нитрофуран
Производните на нитрофуран имат антимикробна активност срещу грам-отрицателни и грам-отрицателни бактерии, хламидия и трихомонада. Представени са лекарства от тази група Фурацилин, Фуразолидон и други, както и нитро-имидазолови производни - Метронидазол и Тинидазол. Те блокират процесите на синтез на дъщерни ДНК молекули.
Група хинолони/флуорохиноли
Лекарствата от тази група са активни срещу грам-отрицателни бактерии. Представени са налидиксова киселина, производни хинолон трикарбоксилна киселина и хиноксалинови производни. Тъй като тези лекарства бяха въведени в клиничната практика, те бяха разделени на 4 поколения.Високата антимикробна активност на флуорохинолите дава повод за разработването на лекарствени форми за локално приложение - капки за уши и очи.
Имидазолови производни
Имидазоловите производни (клотримазол, кетоконазол, миконазол и др.) имат силно действие срещу паразитни протозои и гъбички. Широко използван при трихомониаза, амебиаза и гъбични инфекции. Метронидазол показва активност срещу причинителя на стомашна язва и язва на дванадесетопръстника Helicobacter pylori.
Хидроксихинолинови производни
Лекарствата от тази група са активни срещу грам-положителни и грам-отрицателни бактерии, включително щамове, които са устойчиви на антибиотици. Някои от тях са активни срещу протозои (Хиниофор), други - по отношение на дрождеподобни гъбички от рода Candida (Нитроксолин).
Групи антибиотици според механизма на инхибиращо действие върху различни клетъчни структури
Антибиотиците имат пагубен ефект върху микробната клетка. Техните „мишени“ са клетъчната стена, цитоплазмената мембрана, рибозомите и нуклеотидите.
Антибиотици, които засягат клетъчната стена
Тази група лекарства е представена пеницилини, цефалоспорини и циклосерин.
Пеницилините убиват микробните клетки чрез инхибиране на синтеза на пептидогликан (муреин), основният компонент на техните клетъчни мембрани. Този ензим се произвежда само от растящи клетки.
Антибиотици, които инхибират синтеза на рибозомни протеини
Най-голямата група антибиотици, които се произвеждат от актиномицети. Тя е представена аминогликозиди, тетрациклинова група, хлорамфеникол, макролиди и т.н.
Стрептомицин (група аминогликозиди) има антибактериален ефект, като блокира 30S рибозомната субединица и нарушава четенето на генетични кодони, което води до образуването на ненужни за микроба полипептиди.
Тетрациклини нарушават свързването на аминоацил-тРНК към комплекса рибозома-матрикс, в резултат на което протеиновият синтез от рибозомите се потиска.
При малки бактерии, вътреклетъчни паразити, тетрациклините потискат окислението на глутаминовата киселина, изходния продукт в реакциите на енергийния метаболизъм. Левомицетин, линкомицин и макролиди потискат реакцията на пептидил трансфераза с 50 S рибозомна субединица, което води до спиране на протеиновия синтез от бактериалната клетка.
Антибиотици, които нарушават функцията на цитоплазмената мембрана
Цитоплазмената мембрана е разположена под клетъчната стена и представлява липопротеин (до 30% липиди и до 70% протеини). Антибактериалните лекарства, които нарушават функцията на цитоплазмената мембрана, са представени от полиенови антибиотици (Нистатин, Леворин и Амфотерицин В) И Полимиксин. Полиеновите антибиотици се адсорбират върху цитоплазмената мембрана на гъбичките и се свързват с нейното вещество ергостерол. В резултат на този процес клетъчната мембрана губи макромолекули, което води до дехидратация и смърт на клетките.
Антибиотици, които инхибират РНК полимеразата
Тази група е представена от рифампицини, които се произвеждат от актиномицети. Рифампин инхибира активността на ДНК-зависимата РНК полимераза, което води до блокиране на протеиновия синтез при прехвърляне на информация от ДНК към РНК.
Ориз. 10. Увреждането на мембраната на бактериална клетка от антибиотици води до нейната смърт (компютърно моделиране).
Ориз. единадесет.Снимката показва момента на протеинов синтез от аминокиселини от рибозомата (вляво) и триизмерен модел на рибозомата на бактерията Haloarcula marismortui (вдясно). Това са рибозомите, които често стават „мишена“ за много антибактериални лекарства.
Ориз. 12. Снимката показва момента на удвояване на ДНК отгоре и молекулата на РНК отдолу. Рифампин инхибира активността на ДНК-зависимата РНК полимераза, което води до блокиране на протеиновия синтез при прехвърляне на информация от ДНК към РНК.
Класификация на антибиотиците според ефекта им върху микробната клетка
Антибиотиците имат различен ефект върху бактериите. Някои от тях спират растежа на бактериите (бактериостатици), други убиват (бактериоцидно действие).
Антибиотици с бактерицидно действие
Лекарствата от тази група убиват бактериалните клетки. Те включват бензилпеницилин, неговите полусинтетични производни, цефалоспорини, флуорохинолони, аминогликозиди, рифампицини.
Антибиотици с бактериостатичен ефект
Лекарствата от тази група спират развитието на микробите. Бактериите, които не са достигнали определен размер, не са способни да се размножават и умират бързо, поради което бактериостатичният ефект е равен по сила на бактериоцидния ефект. Антибиотиците в тази група включват тетрациклини, макролиди и аминогликозиди.
Ориз. 13. Алергии могат да се развият към антибиотици, както и към други лекарства. Снимката показва различни прояви на алергии (кожна форма).
Въз основа на ефекта си върху микробите антибиотиците се разделят на две групи: широкоспектърни (по-голямата част от антимикробните лекарства) и тесни.
Антибиотици с тесен спектър
а) Бензилпеницилин има активност срещу пиогенни коки, грам-положителни бактерии и спирохети.
б) Противогъбични лекарства от естествен произход Нистатин, Леворин и Амфотерицин В. Те са активни срещу гъбички и протозои.
Широкоспектърни антибиотици
Антибиотиците с широк спектър на действие са активни срещу редица грам-отрицателни и грам-положителни бактерии. Някои от тях действат пагубно на вътреклетъчните паразити - рикетсии, хламидии и микоплазми. Представени са широкоспектърни антибиотици трето поколение цефалоспорини, тетрациклини, хлорамфеникол, аминогликозиди, макролиди и рифампицин.
Ориз. 14. Таблетни форми, суспензии и сиропи са широко използвани за деца. За тийнейджъри - таблетки и капсули.
Естествено срещащите се пеницилини се считат за тесноспектърни антибиотици. Най-активно в медицинската практика се използват бензилпеницилин и феноксипеницилин. Лекарствата са активни срещу грам-положителни бактерии и коки.
Изоксалпеницилини
80–90% от щамовете на Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) са резистентни към пеницилин, тъй като те са способни да произвеждат ензими (пеницилинази), които разрушават една от съставните части на молекулата на всички пеницилини - бета-лактамния пръстен. От 1957 г. започва разработването на полусинтетични антибактериални лекарства. Учените са разработили антибиотици, които са устойчиви на действието на стафилококовия ензим (изоксалпеницилини).Основните антистафилококови лекарства сред тях са оксацилин и нафтицилин, които се използват широко при лечението на стафилококови инфекции.
Пеницилини с разширен спектър на действие
Пеницилините с разширен спектър включват:
аминопеницилини (не убиват Pseudomonas aeruginosa),
карбоксипеницилини (активни срещу Pseudomonas aeruginosa),
уреидопеницилини (активни срещу Pseudomonas aeruginosa).
Аминопеницилини (ампицилин и амоксицилин)
Лекарствата от тази група са активни срещу Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella spp., Shigella spp., Haemophilus influenzae, Listeria monocytogenes и
Пневмокок.
Лекарствата се използват широко при лечение на инфекции на горните дихателни пътища, в практиката на УНГ лекарите, заболявания на отделителната система и бъбреците, стомашно-чревния тракт, включително при лечение на стомашни язви, причинени от Helicobacter pylori и менингит.
Подобно на аминопеницилините, лекарствата от тази група са ефективни срещу редица инфекции, включително Pseudomonas aeruginosa и Klebsiella spp.
В медицинската практика днес се използва само Азлоцилин.
Карбоксипеницилините и уреидопеницилините се разрушават от стафилококови бета-лактамазни ензими.
Съединенията, които са инхибитори на бета-лактамазата (клавуланова киселина, сулбактам и тазобактам), могат да преодолеят стафилококовите ензими.Пеницилините, защитени от разрушителното действие на стафилококовия ензим, се наричат инхибиторно защитени. Те са представени от амоксицилин/клавуланат, ампицилин/сулбактам, амоксицилин/сулбактам, пиперацилин/тазобактам, тикарцилин/клавуланат. Защитените от инхибитори пеницилини се използват широко за лечение на инфекции с различни локализации и се използват за предоперативна профилактика в коремната хирургия.
Цефалоспорини
Най-голямата група антибиотици са цефалоспорините. Те обхващат широк антимикробен спектър, имат висока бактерицидна активност и висока резистентност към стафилококови бета-лактамази. Цефалоспорините са разделени на 4 поколения. Цефалоспорините от 3-то и 4-то поколение имат широк спектър на антимикробно действие. Това разделение се основава на спектъра на антимикробна активност и резистентност към бета-лактамази. Цефалоспорините убиват микробните клетки чрез инхибиране на синтеза на пептидогликан (муреин), основният компонент на техните клетъчни мембрани.
Представени са цефалоспорини от 3-то поколение Цефиксим, Цефотаксим, Цефтриаксон, Цефтазидим, Цефоперазон, Цефтибутен и др. Цефалоспорини от 4-то поколение — Цефепим и Цефпиром.
Високата ефективност на цефалоспорините и ниският токсичен ефект направиха тези антибиотици едни от най-популярните сред всички антимикробни лекарства в клиничната употреба.
Тетрациклини
Използването на лекарства от групата на тетрациклините днес е ограничено. Причината за това са страничните ефекти на тези антибиотици и появата на голям брой случаи на тетрациклин-резистентни микроорганизми. Естествен антибиотик Тетрациклин и полусинтетичен антибиотик Доксициклин Днес те се използват при хламидия, рикетсиоза, някои болести, предавани от животни на хора (зоонози) и тежко акне.
Аминогликозиди
Аминогликозидите водят до смърт на микробна клетка, като блокират 30S рибозомната субединица и нарушават разчитането на генетичните кодони, което води до образуването на полипептиди, ненужни за микроба. Тъй като аминогликозидите се въвеждат в медицинската практика, се разграничават 4 поколения антибиотици от тази група.
Първото поколение е представено от стрептомицин, неомицин, канамицин, мономицин.
II поколение - Гентамицин.
III поколение - Тобрамицин, Амикацин, Нетилмицин, Сизомицин.
IV поколение - Изепамицин.
Аминодикозидите се използват за лечение на сериозни заболявания като чума, туберкулоза, туларемия и др. Те имат опасни странични ефекти, поради което използването им в медицинската практика е ограничено (увреждане на бъбреците, слуховия и диафрагмалния нерв).
Макролиди
Макролидите са най-нетоксичните антибиотици. Те имат висока степен на безопасност и се понасят добре от пациентите. Представени са лекарства от тази група Еритромицин, спирамицин, йозамицин и мидекамицин - естествени антибиотици и Кларитромицин, Азитромицин, Мидекамицин ацетат и Рокситромицин - полусинтетичен произход.
Макролидите се предписват главно при инфекции, причинени от грам-положителни коки и вътреклетъчни паразити - микоплазми и хламидии, както и легионела.
Рифампицини
Рифампицините са полусинтетични производни на естествен антибиотик Рифамицин, който се произвежда от актиномицети. Антибиотиците се използват широко за лечение на туберкулоза и проказа.Рифампицините инхибират активността на ДНК-зависимата РНК полимераза, което води до блокиране на протеиновия синтез по време на трансфера на информация от ДНК към РНК.
Ориз. 15. На снимката е показано използването на дисковия дифузионен метод за определяне на чувствителността на микроорганизмите към антибиотици.
Ориз. 16. Диаграмата показва зони, в които растежът на микроорганизми се инхибира от антибиотици.
Ориз. 17. На снимката вляво бактериални колонии показват резистентност към антибиотични таблетки. Вдясно няма растеж около таблетките, което означава, че бактериите са чувствителни към антибиотици.
Ориз. 18. През последните пет години пазарът на антибиотици в Руската федерация се е увеличил повече от два пъти. Както се казва, има търсене - има предлагане. Домашните аптечки на руснаците са препълнени с антимикробни лекарства. Всяка година микроорганизмите стават все по-устойчиви, което изисква по-дълги курсове на лечение и нови антибиотици за преодоляване.
Широкоспектърните антибиотици са универсални войници в борбата с много патогени. Класификацията на антибиотиците е претърпяла много промени след употребата им в клиничната практика. Има много групи антибиотици. Всички те обаче са обединени от изразен селективен ефект върху микроорганизмите и лек токсичен ефект върху макроорганизма.
