Patienten werden häufig Breitbandantibiotika verschrieben. Ihre antimikrobielle Wirkung richtet sich gegen Bakterien, Viren, Pilze und Protozoen. Den Ärzten steht heute eine riesige Menge an Antibiotika zur Verfügung. Sie haben unterschiedliche Ursprünge, chemische Zusammensetzungen, Mechanismen der antimikrobiellen Wirkung, antimikrobielles Spektrum und Häufigkeit der Entwicklung von Arzneimittelresistenzen. Die Klassifizierung von Antibiotika hat seit ihrem Einsatz in der klinischen Praxis viele Veränderungen erfahren.
Es gibt verschiedene Gruppen von Antibiotika. Sie haben jedoch alle ähnliche Eigenschaften:
Sie üben keine spürbare toxische Wirkung auf den Körper aus.
Sie haben eine ausgeprägte selektive Wirkung auf Mikroorganismen.
Bildung von Arzneimittelresistenzen.
Der Begriff „Antibiotikum“ ist seit der Einführung von Penicillin in der medizinischen Praxis im Jahr 1942 in das Lexikon der medizinischen Praxis eingeführt worden.
Das erste Antibiotikum wurde bereits 1929 vom Wissenschaftler Alexander Fleming entdeckt. Der englische Biochemiker Ernst Chain war der erste, der ein Antibiotikum in reiner Form erhielt. Dann begann ihre Produktion. Und bereits seit 1940 werden Antibiotika aktiv zur Behandlung eingesetzt.
Heute werden mehr als 30 Gruppen antimikrobieller Medikamente hergestellt. Sie alle haben ihr eigenes mikrobielles Spektrum und sind unterschiedlich wirksam und sicher.
Reis. 1. Im Jahr 1945 erhielten Fleming, Florey und Chain den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin „für die Entdeckung des Penicillins und seiner heilenden Wirkung bei verschiedenen Infektionskrankheiten“.
Reis. 2. Das Foto zeigt die „Sparform“ von Penicillin.
„Als ich am 28. September 1928 im Morgengrauen aufwachte, hatte ich sicherlich nicht vor, die Medizin mit meiner Entdeckung des weltweit ersten Antibiotikums oder Killerbakteriums zu revolutionieren“, schrieb Alexander Fleming, der Erfinder des Penicillins, in sein Tagebuch.
Wer stellt Antibiotika her?
Antibiotika können bestimmte Bakterien-, Pilz- und Actinomycetenstämme produzieren.
Bakterien
Stämme Bacillus subtilis bilden Bacitracin und Subtilin.
Pseudomonas aeruginosa hat die Fähigkeit, einige Arten von Pyoverbindungen (Pyocinase, Pyocyanin usw.) zu bilden.
Bacillus brevis bildet Gramicidin und Tyrothricin.
Bacillus subtilis bildet einige Polypeptidantibiotika.
Bacillus polimixa bildet Polymyxin (Aerosporin).
Actinomyceten
Actinomyceten sind pilzähnliche Bakterien. Aus Actinomyceten wurden mehr als 200 antimikrobielle Verbindungen mit antibakteriellen, antiviralen und antimykotischen Eigenschaften gewonnen.Die bekanntesten davon: Streptomycin, Tetracyclinin, Erythromycin, Neomycin usw.
Streptomyces rimosus sezernieren Oxytetracyclin und Rimocidin.
Streptomyces aureofaciens sezernieren Chlortetracyclin und Tetracyclin.
Streptomyces griseus bildet Streptomycin, Mannosidostreptomycin, Cycloheximid und Streptocin.
Pilze
Die wichtigsten Hersteller von Antibiotika. Pilze produzieren Cephalosporin,
Griseofulvin, Mycophenol- und Penicillinsäure usw.
Penicillium notatum Und Penicillium chrysogenum bilden Penicillin.
Aspergillus flavus bildet Penicillin und Aspergillisäure.
Aspergillus fumigatus bildet Fumigatin, Spinulosin, Fumigacin (Gelvolsäure) und Gliotoxin.
Reis. 3. Das Foto zeigt eine Kolonie von Bacillus subtilis, einem Bodenbakterium. Bacillus subtilis produziert einige Polypeptidantibiotika.
Reis. 4. Auf dem Foto bilden die Stämme Penicillium notatum und Penicillium chrysogenum Penicillin.
Reis. 5. Das Foto zeigt eine Kolonie von Actinomyceten.
Die Bemalung von Bakterienzellen in unterschiedlichen Farben je nach Zelldicke wurde 1884 vom dänischen Bakteriologen Hans Christian Joachim Gram erfunden. Seine Färbemethode spielte eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Klassifizierung von Bakterien.
Reis. 6. Das Foto zeigt den Aufbau der Bakterienwand von grampositiven (rechts) und gramnegativen (links) Bakterien.
Gramnegative Bakterien
Bakterien, die bei Gram-Färbung (Gram-negativ) rot oder rosa erscheinen, haben eine dicke, mehrschichtige Zellwand. Die äußere Membran gramnegativer Bakterien dient als Schutz gegen bestimmte Antibiotika – Lysozym und Penicillin.Darüber hinaus wirkt der Lipidanteil des äußeren Membranblatts dieser Bakterien als Endotoxine, die, wenn sie während einer Infektion in den Blutkreislauf gelangen, schwere Vergiftungen und einen toxischen Schock verursachen.
Grampositive Bakterien
Bakterienzellen, die bei der Gram-Färbung violett erscheinen (Gram-positiv), haben eine dünne Zellwand. Der äußeren Schicht ihrer Membran fehlt eine Lipidschicht – Schutz vor widrigen Bedingungen. Solche Bakterien werden durch Antibiotika mit bakteriostatischer Wirkung und Antiseptika leicht geschädigt.
Reis. 7. Das Foto zeigt einen Gram-verfärbten Ausstrich. Es sind blaue grampositive Kokken und rosa gramnegative Bazillen sichtbar.
Gruppen von Antibiotika synthetischen Ursprungs (chemische Arzneimittel)
Substanzen, die das Wachstum und die Vermehrung von Bakterien synthetischen Ursprungs unterdrücken, werden zu Recht nicht als Antibiotika, sondern als Chemotherapeutika bezeichnet. Heute gibt es 14 Gruppen. Antimikrobielle chemische Verbindungen wurden seit Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt. Allerdings haben Wissenschaftler seit dem Erfolg der synthetischen Chemie auf diesem Gebiet große Erfolge erzielt. Die erste Chemikalie wurde 1907 von Paul Ehrlich synthetisiert. Es war ein Medikament zur Behandlung von Syphilis Salvarsan.
Heute sind 90 % aller in Apotheken verkauften Medikamente synthetischen Ursprungs.
Reis. 8. Auf dem Foto ist Salvarsan oder „Drug 606“ zu sehen.Das Medikament wurde im 606. Versuch von Paul Ehrlich entwickelt. 605 Experimente zur Entwicklung eines chemischen Medikaments zur Behandlung von Syphilis blieben erfolglos.
Sulfonamide
Diese Gruppe von Chemotherapeutika wird vertreten durch Norsulfazol, Sulfazin, Sulfadimezin, Sulfapyridazin, Sulfamono- und Sulfadimethoxine. Urosulfan weit verbreitet in der urologischen Praxis. Biseptol ist ein Kombinationspräparat, das Sulfamethoxazol und Trimethoprim enthält.
Medikamente aus der Sulfonamidgruppe blockieren die Bildung von Wachstumsfaktoren in der Zelle – speziellen Chemikalien, die an Stoffwechselprozessen beteiligt sind. Der Einsatz von Sulfonamiden ist aufgrund ihrer gleichzeitigen Wirkung auf menschliche Zellen begrenzt.
Analoga von Isonicotinsäure und stickstoffhaltigen Basen
Analoga von Isonikotinsäure und stickstoffhaltigen Basen werden häufig bei der Behandlung von Tuberkulose eingesetzt. Medikamente dieser Gruppe: Phtivazid, Isoniazd, Metazid, Ethionamid, Prothionamid und PAS.
Nitrofuran-Derivate
Nitrofuran-Derivate wirken antimikrobiell gegen gramnegative und gramnegative Bakterien, Chlamydien und Trichomonaden. Medikamente dieser Gruppe werden vorgestellt Furacillin, Furazolidon und andere sowie Nitroimidazol-Derivate - Metronidazol und Tinidazol. Sie blockieren die Syntheseprozesse von Tochter-DNA-Molekülen.
Chinolon/Fluorchinol-Gruppe
Medikamente dieser Gruppe wirken gegen gramnegative Bakterien. Sie werden vorgestellt Nalidixinsäure, Derivate Chinolontricarbonsäure und Chinoxalinderivate. Als diese Arzneimittel in die klinische Praxis eingeführt wurden, wurden sie in vier Generationen eingeteilt.Die hohe antimikrobielle Wirkung von Fluorchinolen führte zur Entwicklung von Darreichungsformen zur topischen Anwendung – Ohren- und Augentropfen.
Imidazol-Derivate
Imidazol-Derivate (Clotrimazol, Ketoconazol, Miconazol usw.) haben eine starke Wirkung gegen parasitäre Protozoen und Pilze. Wird häufig bei Trichomoniasis, Amöbiasis und Pilzinfektionen eingesetzt. Metronidazol zeigt Aktivität gegen den Erreger von Magengeschwüren und Zwölffingerdarmgeschwüren Helicobacter pylori.
Hydroxychinolin-Derivate
Medikamente dieser Gruppe wirken gegen grampositive und gramnegative Bakterien, einschließlich antibiotikaresistenter Stämme. Einige von ihnen wirken gegen Protozoen (Hiniofor), andere - in Bezug auf hefeähnliche Pilze der Gattung Candida (Nitroxolin).
Gruppen von Antibiotika nach dem Mechanismus der Hemmwirkung auf verschiedene Zellstrukturen
Antibiotika wirken sich schädlich auf die mikrobielle Zelle aus. Ihre „Ziele“ sind die Zellwand, die Zytoplasmamembran, Ribosomen und Nukleotide.
Antibiotika, die die Zellwand beeinflussen
Diese Medikamentengruppe wird vorgestellt Penicilline, Cephalosporine und Cycloserin.
Penicilline töten mikrobielle Zellen, indem sie die Synthese von Peptidoglycan (Murein), dem Hauptbestandteil ihrer Zellmembranen, hemmen. Dieses Enzym wird nur von wachsenden Zellen produziert.
Antibiotika, die die Synthese ribosomaler Proteine hemmen
Die größte Gruppe von Antibiotika, die von Actinomyceten produziert werden. Sie wird vorgestellt Aminoglykoside, Tetracyclingruppe, Chloramphenicol, Makrolide usw.
Streptomycin (eine Gruppe von Aminoglykosiden) hat eine antibakterielle Wirkung, indem es die ribosomale 30S-Untereinheit blockiert und das Ablesen genetischer Codons stört, was zur Bildung von für die Mikrobe unnötigen Polypeptiden führt.
Tetracycline stören die Bindung von Aminoacyl-tRNA an den Ribosomen-Matrix-Komplex, wodurch die Proteinsynthese durch Ribosomen unterdrückt wird.
Bei kleinen Bakterien, intrazellulären Parasiten, unterdrücken Tetracycline die Oxidation von Glutaminsäure, dem Ausgangsprodukt bei Energiestoffwechselreaktionen. Levomycetin, Lincomycin und Makrolide unterdrücken die Peptidyltransferase-Reaktion mit der 50 S-ribosomalen Untereinheit, was zur Einstellung der Proteinsynthese durch die Bakterienzelle führt.
Antibiotika, die die Funktion der Zytoplasmamembran stören
Die Zytoplasmamembran befindet sich unter der Zellwand und ist ein Lipoprotein (bis zu 30 % Lipide und bis zu 70 % Proteine). Antibakterielle Medikamente, die die Funktion der Zytoplasmamembran stören, sind Polyenantibiotika (Nystatin, Levorin und Amphotericin B) Und Polymyxin. Polyen-Antibiotika werden an der Zytoplasmamembran von Pilzen adsorbiert und binden an deren Substanz Ergosterol. Als Folge dieses Prozesses verliert die Zellmembran Makromoleküle, was zur Austrocknung und zum Tod der Zelle führt.
Antibiotika, die die RNA-Polymerase hemmen
Diese Gruppe wird durch Rifampicine repräsentiert, die von Actinomyceten produziert werden. Rifampin hemmt die Aktivität der DNA-abhängigen RNA-Polymerase, was zur Blockierung der Proteinsynthese bei der Übertragung von Informationen von DNA auf RNA führt.
Reis. 10. Eine Schädigung der Membran einer Bakterienzelle durch Antibiotika führt zu deren Tod (Computermodellierung).
Reis. elf.Das Foto zeigt den Moment der Proteinsynthese aus Aminosäuren durch das Ribosom (links) und ein dreidimensionales Modell des Ribosoms des Bakteriums Haloarcula marismortui (rechts). Es sind Ribosomen, die oft zum „Ziel“ vieler antibakterieller Medikamente werden.
Reis. 12. Das Foto zeigt oben den Moment der DNA-Verdoppelung und unten das RNA-Molekül. Rifampin hemmt die Aktivität der DNA-abhängigen RNA-Polymerase, was zur Blockierung der Proteinsynthese bei der Übertragung von Informationen von DNA auf RNA führt.
Klassifizierung von Antibiotika nach ihrer Wirkung auf die mikrobielle Zelle
Antibiotika haben unterschiedliche Wirkungen auf Bakterien. Einige von ihnen stoppen das Wachstum von Bakterien (Bakteriostatika), andere töten (bakterizide Wirkung).
Antibiotika mit bakterizider Wirkung
Medikamente dieser Gruppe töten Bakterienzellen ab. Diese beinhalten Benzylpenicillin, seine halbsynthetischen Derivate, Cephalosporine, Fluorchinolone, Aminoglykoside, Rifampicine.
Antibiotika mit bakteriostatischer Wirkung
Medikamente dieser Gruppe stoppen das Wachstum von Mikroben. Bakterien, die eine bestimmte Größe nicht erreicht haben, sind nicht vermehrungsfähig und sterben schnell ab, daher ist die bakteriostatische Wirkung genauso stark wie die bakterizide Wirkung. Zu den Antibiotika dieser Gruppe gehören: Tetracycline, Makrolide und Aminoglykoside.
Reis. 13. Gegen Antibiotika und andere Medikamente können sich Allergien entwickeln. Das Foto zeigt verschiedene Erscheinungsformen von Allergien (Hautform).
Antibiotika mit schmalem und breitem Wirkungsspektrum
Aufgrund ihrer Wirkung auf Mikroben werden Antibiotika in zwei Gruppen eingeteilt: Breitbandantibiotika (der Großteil der antimikrobiellen Arzneimittel) und Schmalbandantibiotika.
Schmalspektrum-Antibiotika
A) Benzylpenicillin wirkt gegen pyogene Kokken, grampositive Bakterien und Spirochäten.
b) Antimykotika natürlichen Ursprungs Nystatin, Levorin und Amphotericin B. Sie wirken gegen Pilze und Protozoen.
Breitbandantibiotika
Breitbandantibiotika wirken gegen eine Reihe gramnegativer und grampositiver Bakterien. Einige von ihnen wirken sich nachteilig auf intrazelluläre Parasiten aus – Rickettsien, Chlamydien und Mykoplasmen. Es werden Breitbandantibiotika vorgestellt Cephalosporine der dritten Generation, Tetracycline, Chloramphenicol, Aminoglykoside, Makrolide und Rifampicin.
Reis. 14. Tablettenformen, Suspensionen und Sirupe werden häufig für Kinder verwendet. Für Jugendliche - Tabletten und Kapseln.
Natürlich vorkommende Penicilline gelten als Schmalspektrum-Antibiotika. Benzylpenicillin und Phenoxypenicillin werden in der medizinischen Praxis am aktivsten eingesetzt. Die Medikamente wirken gegen grampositive Bakterien und Kokken.
Isoxalpenicilline
80–90 % der Stämme von Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) sind gegen Penicillin resistent, da sie Enzyme (Penicillinasen) produzieren können, die einen der Bestandteile des Moleküls aller Penicilline zerstören – den Beta-Lactam-Ring. Seit 1957 begann die Entwicklung halbsynthetischer antibakterieller Medikamente. Wissenschaftler haben Antibiotika entwickelt, die gegen die Wirkung des Staphylokokken-Enzyms (Isoxalpenicilline) resistent sind.Die wichtigsten Antistaphylokokken-Medikamente sind Oxacillin und Naphthicillin, die häufig zur Behandlung von Staphylokokken-Infektionen eingesetzt werden.
Penicilline mit erweitertem Wirkungsspektrum
Zu den Penicillinen mit erweitertem Spektrum gehören:
Aminopenicilline (töten Pseudomonas aeruginosa nicht ab),
Carboxypenicilline (aktiv gegen Pseudomonas aeruginosa),
Ureidopenicilline (aktiv gegen Pseudomonas aeruginosa).
Aminopenicilline (Ampicillin und Amoxicillin)
Arzneimittel dieser Gruppe wirken gegen Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella spp., Shigella spp., Haemophilus influenzae, Listeria monocytogenes und
Streptococcus pneumoniae.
Die Medikamente werden häufig bei der Behandlung von Infektionen der oberen Atemwege, in der Praxis von HNO-Ärzten, bei Erkrankungen des Harnsystems und der Nieren sowie des Magen-Darm-Trakts eingesetzt, einschließlich bei der Behandlung von Magengeschwüren, die durch Helicobacter pylori und Meningitis verursacht werden.
Medikamente dieser Gruppe wirken wie Aminopenicilline gegen eine Reihe von Infektionen, darunter Pseudomonas aeruginosa und Klebsiella spp.
In der medizinischen Praxis wird es heute nur noch verwendet Azlocillin.
Carboxypenicilline und Ureidopenicilline werden durch Staphylokokken-Beta-Lactamase-Enzyme zerstört.
Verbindungen, die Beta-Lactamase-Hemmer sind (Clavulansäure, Sulbactam und Tazobactam), können Staphylokokken-Enzyme überwinden.Penicilline, die vor der zerstörerischen Wirkung des Staphylokokkenenzyms geschützt sind, werden als inhibitorgeschützt bezeichnet. Sie werden durch Amoxicillin/Clavulanat, Ampicillin/Sulbactam, Amoxicillin/Sulbactam, Piperacillin/Tazobactam, Ticarcillin/Clavulanat vertreten. Inhibitorgeschützte Penicilline werden häufig zur Behandlung von Infektionen verschiedener Lokalisationen und zur präoperativen Prophylaxe bei Bauchoperationen eingesetzt.
Cephalosporine
Die größte Gruppe von Antibiotika sind Cephalosporine. Sie decken ein breites antimikrobielles Spektrum ab, weisen eine hohe bakterizide Wirkung auf und weisen eine hohe Resistenz gegen Staphylokokken-Beta-Lactamasen auf. Cephalosporine werden in 4 Generationen eingeteilt. Cephalosporine der 3. und 4. Generation verfügen über ein breites antimikrobielles Wirkungsspektrum. Diese Einteilung basiert auf dem Spektrum der antimikrobiellen Aktivität und der Resistenz gegen Beta-Lactamasen. Cephalosporine töten mikrobielle Zellen, indem sie die Synthese von Peptidoglycan (Murein), dem Hauptbestandteil ihrer Zellmembranen, hemmen.
Es werden Cephalosporine der 3. Generation vorgestellt Cefixim, Cefotaxim, Ceftriaxon, Ceftazidim, Cefoperazon, Ceftibuten usw. Cephalosporine der 4. Generation — Cefepim und Cefpirom.
Die hohe Wirksamkeit von Cephalosporinen und die geringe toxische Wirkung haben diese Antibiotika zu einem der beliebtesten antimikrobiellen Arzneimittel im klinischen Einsatz gemacht.
Tetracycline
Der Einsatz von Arzneimitteln der Tetracyclin-Gruppe ist heute begrenzt. Der Grund dafür sind die Nebenwirkungen dieser Antibiotika und das Auftreten zahlreicher Fälle von Tetracyclin-resistenten Mikroorganismen. Natürliches Antibiotikum Tetracyclin und halbsynthetisches Antibiotikum Doxycyclin Heute werden sie bei Chlamydien, Rickettsiose, einigen vom Tier auf den Menschen übertragenen Krankheiten (Zoonosen) und schwerer Akne eingesetzt.
Aminoglykoside
Aminoglykoside führen zum Zelltod von Mikroben, indem sie die ribosomale 30S-Untereinheit blockieren und das Ablesen genetischer Codons stören, was zur Bildung von für die Mikrobe unnötigen Polypeptiden führt. Mit der Einführung von Aminoglykosiden in die medizinische Praxis werden 4 Generationen von Antibiotika dieser Gruppe unterschieden.
Die erste Generation wird durch Streptomycin, Neomycin, Kanamycin, Monomycin repräsentiert.
II. Generation - Gentamicin.
III. Generation - Tobramycin, Amikacin, Netilmicin, Sizomycin.
IV. Generation - Isepamycin.
Aminodikoside werden zur Behandlung schwerer Krankheiten wie Pest, Tuberkulose, Tularämie usw. eingesetzt. Sie haben gefährliche Nebenwirkungen und daher ist ihr Einsatz in der medizinischen Praxis begrenzt (Schädigung der Nieren, des Hör- und Zwerchfellnervs).
Makrolide
Makrolide sind die ungiftigsten Antibiotika. Sie weisen ein hohes Maß an Sicherheit auf und werden von den Patienten gut vertragen. Medikamente dieser Gruppe werden vorgestellt Erythromycin, Spiramycin, Josamycin und Midecamycin - natürliche Antibiotika und Clarithromycin, Azithromycin, Midecamycinacetat und Roxithromycin - halbsynthetischer Herkunft.
Makrolide werden hauptsächlich bei Infektionen verschrieben, die durch grampositive Kokken und intrazelluläre Parasiten – Mykoplasmen und Chlamydien sowie Legionellen – verursacht werden.
Rifampicine
Rifampicine sind halbsynthetische Derivate eines natürlichen Antibiotikums Rifamycin, das von Actinomyceten produziert wird. Antibiotika werden häufig zur Behandlung von Tuberkulose und Lepra eingesetzt.Rifampicine hemmen die Aktivität der DNA-abhängigen RNA-Polymerase, was zu einer Blockierung der Proteinsynthese während der Informationsübertragung von DNA zu RNA führt.
Reis. 15. Das Foto zeigt die Verwendung der Scheibendiffusionsmethode zur Bestimmung der Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegenüber Antibiotika.
Reis. 16. Das Diagramm zeigt Zonen, in denen das Wachstum von Mikroorganismen durch Antibiotika gehemmt wird.
Reis. 17. Auf dem Foto links zeigen Bakterienkolonien Resistenzen gegen Antibiotikatabletten. Rechts ist kein Bewuchs um die Tabletten zu erkennen, was bedeutet, dass die Bakterien empfindlich auf Antibiotika reagieren.
Reis. 18. In den letzten fünf Jahren hat sich der Antibiotikamarkt in der Russischen Föderation mehr als verdoppelt. Wie sie sagen: Es gibt Nachfrage – es gibt Angebot. Die Hausapotheken der Russen sind überfüllt mit antimikrobiellen Medikamenten. Mikroorganismen werden von Jahr zu Jahr resistenter, was zur Überwindung längere Behandlungszyklen und neue Antibiotika erfordert.
Breitbandantibiotika sind Universalsoldaten im Kampf gegen zahlreiche Krankheitserreger. Die Klassifizierung von Antibiotika hat seit ihrem Einsatz in der klinischen Praxis viele Veränderungen erfahren. Es gibt viele Gruppen von Antibiotika. Sie alle eint jedoch eine ausgeprägte selektive Wirkung auf Mikroorganismen und eine leichte toxische Wirkung auf den Makroorganismus.
