Pacjentom często przepisuje się antybiotyki o szerokim spektrum działania. Ich działanie antybakteryjne jest skierowane przeciwko bakteriom, wirusom, grzybom i pierwotniakom. Dziś lekarze mają do dyspozycji ogromną liczbę antybiotyków. Mają różne pochodzenie, skład chemiczny, mechanizm działania przeciwdrobnoustrojowego, spektrum przeciwdrobnoustrojowe i częstotliwość rozwoju lekooporności. Klasyfikacja antybiotyków uległa wielu zmianom od czasu ich zastosowania w praktyce klinicznej.
Istnieją różne grupy antybiotyków. Jednak wszystkie mają podobne cechy:
Nie wykazują zauważalnego działania toksycznego na organizm.
Mają wyraźny selektywny wpływ na mikroorganizmy.
Kształtowanie się lekooporności.
Termin „antybiotyk” został wprowadzony do leksykonu praktyki lekarskiej od czasu otrzymania i wprowadzenia penicyliny do praktyki lekarskiej w 1942 roku.
Pierwszy antybiotyk odkrył w 1929 roku naukowiec Alexander Fleming. Angielski biochemik Ernst Chain jako pierwszy uzyskał antybiotyk w czystej postaci. Potem rozpoczęła się ich produkcja. A od 1940 roku w leczeniu aktywnie stosuje się antybiotyki.
Obecnie produkowanych jest ponad 30 grup leków przeciwdrobnoustrojowych. Wszystkie mają własne spektrum mikrobiologiczne i różnią się stopniem skuteczności i bezpieczeństwa.
Ryż. 1. W 1945 roku Fleming, Florey i Chain otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny „za odkrycie penicyliny i jej działania leczniczego w różnych chorobach zakaźnych”.
Ryż. 2. Zdjęcie przedstawia „Oszczędzającą pleśń” penicyliny.
„Kiedy obudziłem się o świcie 28 września 1928 roku, z pewnością nie planowałem zrewolucjonizować medycyny poprzez odkrycie pierwszego na świecie antybiotyku lub bakterii zabójczej” – napisał w swoim pamiętniku Alexander Fleming, twórca penicyliny.
Kto produkuje antybiotyki?
Antybiotyki są zdolne do wytwarzania niektórych szczepów bakterii, grzybów i promieniowców.
Bakteria
Szczepy Bacillus subtilis tworzą bacytracynę i subtylinę.
Pseudomonas aeruginosa ma zdolność tworzenia niektórych rodzajów piozwiązków (piocynaza, pirocyjanina itp.).
Bacillus krótki tworzy gramicydynę i tyrotrycynę.
Bacillus subtilis tworzy niektóre antybiotyki polipeptydowe.
Bacillus polimixa tworzy polimyksynę (aerosporynę).
Promieniowce
Promieniowce to bakterie grzybopodobne. Z promieniowców uzyskano ponad 200 związków przeciwdrobnoustrojowych o właściwościach przeciwbakteryjnych, przeciwwirusowych i przeciwgrzybiczych.Najbardziej znane z nich: streptomycyna, tetracyklina, erytromycyna, neomycyna itp.
Streptomyces rimosus wydzielają oksytetracyklinę i rimicydynę.
Streptomyces aureofaciens wydzielają chlorotetracyklinę i tetracyklinę.
Streptomyces griseus tworzy streptomycynę, mannozydostreptomycynę, cykloheksymid i streptocynę.
Malowanie komórek bakteryjnych na różne kolory w zależności od grubości komórki zostało wynalezione w 1884 roku przez duńskiego bakteriologa Hansa Christiana Joachima Grama. Jego metoda barwienia odegrała główną rolę w opracowaniu klasyfikacji bakterii.
Ryż. 6. Zdjęcie przedstawia strukturę ściany bakteryjnej bakterii Gram-dodatnich (po prawej) i Gram-ujemnych (po lewej).
Bakterie Gram-ujemne
Bakterie, które po zabarwieniu Gram-ujemnymi wydają się czerwone lub różowe, mają grubą, wielowarstwową ścianę komórkową. Zewnętrzna błona bakterii Gram-ujemnych służy jako ochrona przed niektórymi antybiotykami - lizozymem i penicyliną.Ponadto część lipidowa zewnętrznego liścia błony tych bakterii działa jak endotoksyny, które dostając się do krwioobiegu podczas infekcji, powodują ciężkie zatrucie i wstrząs toksyczny.
Bakterie Gram-dodatnie
Komórki bakteryjne, które po barwieniu Gram-dodatnim wydają się fioletowe (Gram-dodatnie), mają cienką ścianę komórkową. Zewnętrznej warstwie ich membrany brakuje warstwy lipidowej - ochrony przed niekorzystnymi warunkami. Takie bakterie są łatwo uszkadzane przez antybiotyki o działaniu bakteriostatycznym i środki antyseptyczne.
Ryż. 7. Na zdjęciu rozmaz barwiony metodą Grama. Widoczne są niebieskie ziarniaki Gram-dodatnie i różowe pałeczki Gram-ujemne.
Grupy antybiotyków pochodzenia syntetycznego (leki chemiczne)
Substancje hamujące wzrost i reprodukcję bakterii pochodzenia syntetycznego słusznie nazywa się nie antybiotykami, ale lekami stosowanymi w chemioterapii. Dziś jest 14 grup. Od początku XX wieku powstają antybakteryjne związki chemiczne. Jednak naukowcy osiągnęli w tej dziedzinie wielki sukces od czasu sukcesu chemii syntetycznej. Pierwszą substancję chemiczną zsyntetyzował Paul Ehrlich w 1907 roku. Był to lek na kiłę Salwarsan.
Obecnie 90% wszystkich leków sprzedawanych w aptekach jest pochodzenia syntetycznego.
Ryż. 8. Na zdjęciu Salvarsan lub „Drug 606”.Lek został stworzony przez Paula Ehrlicha przy 606. próbie. 605 eksperymentów mających na celu stworzenie leku chemicznego do leczenia kiły zakończyło się niepowodzeniem.
Sulfonamidy
Ta grupa leków stosowanych w chemioterapii jest reprezentowana przez Norsulfazol, Sulfazyna, Sulfadimezyna, Sulfapirydazyna, Sulfamono- i Sulfadimetoksyny. Urosulfan szeroko stosowany w praktyce urologicznej. Biseptol to lek złożony zawierający sulfametoksazol i trimetoprim.
Leki z grupy sulfonamidów blokują powstawanie w komórce czynników wzrostu – specjalnych substancji chemicznych biorących udział w procesach metabolicznych. Stosowanie sulfonamidów jest ograniczone ze względu na ich równoczesny wpływ na komórki ludzkie.
Analogi kwasu izonikotynowego i zasad azotowych
Analogi kwasu izonikotynowego i zasad azotowych są szeroko stosowane w leczeniu gruźlicy. Leki z tej grupy: Ftivazyd, izoniazd, metazyd, etionamid, protionamid i PAS.
Pochodne nitrofuranu
Pochodne nitrofuranu wykazują działanie przeciwbakteryjne wobec bakterii Gram-ujemnych i Gram-ujemnych, chlamydii i rzęsistków. Przedstawiono leki z tej grupy Furacylina, Furazolidon i inne, a także pochodne nitroimidazolu - Metronidazol i tynidazol. Blokują procesy syntezy cząsteczek potomnego DNA.
Grupa chinolonów/fluorochinoli
Leki z tej grupy działają przeciwko bakteriom Gram-ujemnym. Są prezentowane kwas nalidyksowy, pochodne Kwas chinolonotrikarboksylowy i pochodne chinoksaliny. W miarę wprowadzania tych leków do praktyki klinicznej podzielono je na 4 generacje.Wysoka aktywność przeciwdrobnoustrojowa fluorochinoli doprowadziła do opracowania postaci dawkowania do stosowania miejscowego - kropli do uszu i oczu.
Pochodne imidazolu
Pochodne imidazolu (klotrimazol, ketokonazol, mikonazol itp.) wykazują silne działanie przeciwko pasożytniczym pierwotniakom i grzybom. Szeroko stosowany w leczeniu rzęsistkowicy, pełzakowicy i infekcji grzybiczych. Metronidazol wykazuje działanie przeciwko czynnikowi wywołującemu wrzód żołądka i dwunastnicy Helicobacter pylori.
Pochodne hydroksychinoliny
Leki z tej grupy działają przeciwko bakteriom Gram-dodatnim i Gram-ujemnym, w tym także szczepom opornym na antybiotyki. Niektóre z nich działają przeciwko pierwotniakom (Hiniofor), inne – w odniesieniu do grzybów drożdżopodobnych z rodzaju Candida (Nitroksolina).
Grupy antybiotyków ze względu na mechanizm działania hamującego na różne struktury komórkowe
Antybiotyki mają szkodliwy wpływ na komórkę drobnoustroju. Ich „celami” są ściana komórkowa, błona cytoplazmatyczna, rybosomy i nukleotydy.
Antybiotyki wpływające na ścianę komórkową
Przedstawiono tę grupę leków penicyliny, cefalosporyny i cykloseryna.
Penicyliny zabijają komórki drobnoustrojów poprzez hamowanie syntezy peptydoglikanu (mureiny), głównego składnika ich błon komórkowych. Enzym ten jest wytwarzany wyłącznie przez rosnące komórki.
Antybiotyki hamujące syntezę białek rybosomalnych
Największa grupa antybiotyków wytwarzanych przez promieniowce. Jest przedstawiona aminoglikozydy, grupa tetracyklinowa, chloramfenikol, makrolidy itd.
Streptomycyna (grupa aminoglikozydów) działa antybakteryjnie poprzez blokowanie podjednostki rybosomu 30S i zakłócanie odczytu kodonów genetycznych, w wyniku czego powstają niepotrzebne dla drobnoustroju polipeptydy.
Tetracykliny zakłócają wiązanie aminoacylo-tRNA z kompleksem rybosom-macierz, w wyniku czego hamowana jest synteza białek przez rybosomy.
U małych bakterii, pasożytów wewnątrzkomórkowych, tetracykliny hamują utlenianie kwasu glutaminowego, produktu wyjściowego w reakcjach metabolizmu energetycznego. Lewomycetyna, linkomycyna i makrolidy hamują reakcję transferazy peptydylowej z podjednostką rybosomu 50S, co prowadzi do zaprzestania syntezy białka przez komórkę bakteryjną.
Antybiotyki zakłócające funkcję błony cytoplazmatycznej
Błona cytoplazmatyczna znajduje się pod ścianą komórkową i jest lipoproteiną (do 30% lipidów i do 70% białek). Leki przeciwbakteryjne zakłócające funkcję błony cytoplazmatycznej są reprezentowane przez antybiotyki polienowe (Nystatyna, Leworyna i Amfoterycyna B) I Polimyksyna. Antybiotyki polienowe są adsorbowane na błonie cytoplazmatycznej grzybów i wiążą się z jej substancją ergosterolem. W wyniku tego procesu błona komórkowa traci makrocząsteczki, co prowadzi do odwodnienia i śmierci komórki.
Antybiotyki hamujące polimerazę RNA
Grupę tę reprezentują ryfampicyny produkowane przez promieniowce. Ryfampina hamuje aktywność zależnej od DNA polimerazy RNA, co prowadzi do blokowania syntezy białek podczas przenoszenia informacji z DNA do RNA.
Ryż. 10. Uszkodzenie błony komórki bakteryjnej przez antybiotyki prowadzi do jej śmierci (modelowanie komputerowe).
Ryż. jedenaście.Na zdjęciu moment syntezy białek z aminokwasów przez rybosom (po lewej) oraz trójwymiarowy model rybosomu bakterii Haloarcula marismortui (po prawej). To właśnie rybosomy często stają się „celem” wielu leków przeciwbakteryjnych.
Ryż. 12. Zdjęcie pokazuje u góry moment podwojenia DNA, a u dołu cząsteczki RNA. Ryfampina hamuje aktywność zależnej od DNA polimerazy RNA, co prowadzi do blokowania syntezy białek podczas przenoszenia informacji z DNA do RNA.
Klasyfikacja antybiotyków ze względu na ich wpływ na komórkę drobnoustroju
Antybiotyki mają różny wpływ na bakterie. Niektóre z nich hamują rozwój bakterii (bakteriostatyki), inne zabijają (działanie bakteriobójcze).
Antybiotyki o działaniu bakteriobójczym
Leki z tej grupy zabijają komórki bakteryjne. Obejmują one benzylopenicylina, jej półsyntetyczne pochodne, cefalosporyny, fluorochinolony, aminoglikozydy, ryfampicyny.
Antybiotyki o działaniu bakteriostatycznym
Leki z tej grupy hamują rozwój drobnoustrojów. Bakterie, które nie osiągnęły określonej wielkości, nie są zdolne do rozmnażania się i szybko giną, dlatego działanie bakteriostatyczne jest równe działaniu bakteriobójczemu. Do tej grupy zaliczają się antybiotyki tetracykliny, makrolidy i aminoglikozydy.
Ryż. 13. Alergia może rozwinąć się zarówno na antybiotyki, jak i na inne leki. Zdjęcie pokazuje różne objawy alergii (postać skórna).
Antybiotyki o wąskim i szerokim spektrum działania
Ze względu na wpływ na drobnoustroje antybiotyki dzieli się na dwie grupy: o szerokim spektrum (większość leków przeciwdrobnoustrojowych) i o wąskim spektrum działania.
Antybiotyki o wąskim spektrum działania
A) Benzylopenicylina wykazuje działanie przeciwko ziarniniakom ropotwórczym, bakteriom Gram-dodatnim i krętkom.
b) Leki przeciwgrzybicze pochodzenia naturalnego Nystatyna, Leworyna i Amfoterycyna B. Działają przeciwko grzybom i pierwotniakom.
Antybiotyki o szerokim spektrum działania
Antybiotyki o szerokim spektrum działania są aktywne wobec szeregu bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich. Niektóre z nich mają szkodliwy wpływ na pasożyty wewnątrzkomórkowe - riketsje, chlamydie i mykoplazmę. Przedstawiono antybiotyki o szerokim spektrum działania cefalosporyny trzeciej generacji, tetracykliny, chloramfenikol, aminoglikozydy, makrolidy i ryfampicyna.
Ryż. 14. Tabletki, zawiesiny i syropy są powszechnie stosowane u dzieci. Dla nastolatków - tabletki i kapsułki.
Antybiotyki o szerokim spektrum działania: krótki opis
Penicyliny
Naturalnie występujące penicyliny są uważane za antybiotyki o wąskim spektrum działania. W praktyce medycznej najaktywniej stosuje się benzylopenicylinę i fenoksypenicylinę. Leki działają przeciwko bakteriom Gram-dodatnim i ziarniakom.
Izoksalpenicyliny
80–90% szczepów Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) jest opornych na penicylinę, ponieważ są one zdolne do wytwarzania enzymów (penicylinaz), które niszczą jedną ze składników cząsteczki wszystkich penicylin - pierścień beta-laktamowy. Od 1957 roku rozpoczęto prace nad półsyntetycznymi lekami przeciwbakteryjnymi. Naukowcy opracowali antybiotyki odporne na działanie enzymu gronkowcowego (izoksalpenicyliny).Do głównych leków przeciwgronkowcowych należą oksacylina i naftycylina, które są szeroko stosowane w leczeniu zakażeń gronkowcowych.
Penicyliny o rozszerzonym spektrum działania
Penicyliny o rozszerzonym spektrum obejmują:
aminopenicyliny (nie zabijają Pseudomonas aeruginosa),
karboksypenicyliny (aktywne przeciwko Pseudomonas aeruginosa),
ureidopenicyliny (aktywne przeciwko Pseudomonas aeruginosa).
Aminopenicyliny (ampicylina i amoksycylina)
Leki z tej grupy wykazują działanie przeciwko Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella spp., Shigella spp., Haemophilus influenzae, Listeria monocytogenes i
Streptococcus pneumoniae.
Leki mają szerokie zastosowanie w leczeniu infekcji górnych dróg oddechowych, w praktyce lekarzy laryngologów, chorób układu moczowego i nerek, przewodu pokarmowego, m.in. w leczeniu wrzodów żołądka wywołanych przez Helicobacter pylori oraz zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych.
Podobnie jak aminopenicyliny, leki z tej grupy są skuteczne przeciwko wielu infekcjom, w tym Pseudomonas aeruginosa i Klebsiella spp.
W praktyce medycznej jest ona obecnie stosowana wyłącznie Azlocylina.
Karboksypenicyliny i ureidopenicyliny są niszczone przez enzymy beta-laktamazy gronkowców.
Związki będące inhibitorami beta-laktamazy (kwas klawulanowy, sulbaktam i tazobaktam) mogą pokonać enzymy gronkowcowe.Penicyliny chronione przed niszczycielskim działaniem enzymu gronkowcowego nazywane są chronionymi inhibitorami. Są one reprezentowane przez amoksycylinę z klawulanianem, ampicylinę z sulbaktamem, amoksycylinę z sulbaktamem, piperacylinę z tazobaktamem, tikarcylinę z klawulanianem. Penicyliny chronione inhibitorami są szeroko stosowane w leczeniu infekcji o różnej lokalizacji i są stosowane w profilaktyce przedoperacyjnej w chirurgii jamy brzusznej.
Cefalosporyny
Największą grupę antybiotyków stanowią cefalosporyny. Mają szerokie spektrum przeciwdrobnoustrojowe, mają wysoką aktywność bakteriobójczą i są wysoce oporne na beta-laktamazy gronkowcowe. Cefalosporyny dzielą się na 4 generacje. Cefalosporyny III i IV generacji charakteryzują się szerokim spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego. Podział ten opiera się na spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego i oporności na beta-laktamazy. Cefalosporyny zabijają komórki drobnoustrojów poprzez hamowanie syntezy peptydoglikanu (mureiny), głównego składnika ich błon komórkowych.
Przedstawiono cefalosporyny III generacji Cefiksym, cefotaksym, ceftriakson, ceftazydym, cefoperazon, ceftibuten itp. Cefalosporyny IV generacji — Cefepim i Cefpirom.
Wysoka skuteczność cefalosporyn i niski efekt toksyczny sprawiły, że antybiotyki te są jednymi z najpopularniejszych wśród wszystkich leków przeciwdrobnoustrojowych stosowanych klinicznie.
Tetracykliny
Stosowanie leków z grupy tetracyklin jest obecnie ograniczone. Powodem tego są skutki uboczne tych antybiotyków i pojawienie się dużej liczby przypadków drobnoustrojów opornych na tetracykliny. Naturalny antybiotyk Tetracyklina i półsyntetyczny antybiotyk Doksycyklina Obecnie stosuje się je w leczeniu chlamydii, riketsjozy, niektórych chorób przenoszonych ze zwierząt na ludzi (zoonozy) i ciężkiego trądziku.
Aminoglikozydy
Aminoglikozydy prowadzą do śmierci komórek drobnoustrojów poprzez blokowanie podjednostki rybosomu 30S i zakłócanie odczytu kodonów genetycznych, w wyniku czego powstają polipeptydy niepotrzebne dla drobnoustroju. W miarę wprowadzania aminoglikozydów do praktyki medycznej wyróżnia się 4 generacje antybiotyków z tej grupy.
Pierwsza generacja jest reprezentowana przez streptomycynę, neomycynę, kanamycynę, monomycynę.
II generacja - Gentamycyna.
III generacja - Tobramycyna, amikacyna, netilmycyna, syzomycyna.
IV generacja - Isepamycyna.
Aminodykozydy stosuje się w leczeniu poważnych chorób, takich jak dżuma, gruźlica, tularemia itp. Mają niebezpieczne skutki uboczne, dlatego ich zastosowanie w praktyce lekarskiej jest ograniczone (uszkodzenie nerek, nerwów słuchowych i przeponowych).
Makrolidy
Makrolidy to najbardziej nietoksyczne antybiotyki. Charakteryzują się wysokim stopniem bezpieczeństwa i są dobrze tolerowane przez pacjentów. Przedstawiono leki z tej grupy Erytromycyna, spiramycyna, jozamycyna i midekamycyna - naturalne antybiotyki i Klarytromycyna, azytromycyna, octan midekamycyny i roksytromycyna - pochodzenie półsyntetyczne.
Makrolidy są przepisywane głównie w przypadku infekcji wywołanych przez ziarniaki Gram-dodatnie i pasożyty wewnątrzkomórkowe - mykoplazmy i chlamydie, a także Legionellę.
Ryfampicyny
Ryfampicyny są półsyntetycznymi pochodnymi naturalnego antybiotyku Ryfamycyna, który jest wytwarzany przez promieniowce. Antybiotyki są szeroko stosowane w leczeniu gruźlicy i trądu.Ryfampicyny hamują aktywność zależnej od DNA polimerazy RNA, co prowadzi do zablokowania syntezy białek podczas przenoszenia informacji z DNA na RNA.
Ryż. 15. Zdjęcie przedstawia zastosowanie metody dyfuzyjno-krążkowej do określania wrażliwości drobnoustrojów na antybiotyki.
Ryż. 16. Na diagramie przedstawiono strefy, w których antybiotyki hamują rozwój mikroorganizmów.
Ryż. 17. Na zdjęciu po lewej kolonie bakteryjne wykazują oporność na tabletki antybiotykowe. Po prawej stronie wokół tabletek nie widać narośli, co oznacza, że bakterie są wrażliwe na antybiotyki.
Ryż. 18. W ciągu ostatnich pięciu lat rynek antybiotyków w Federacji Rosyjskiej wzrósł ponad dwukrotnie. Jak to mówią, jest popyt - jest podaż. Domowe apteczki Rosjan są przepełnione lekami przeciwdrobnoustrojowymi. Mikroorganizmy z każdym rokiem stają się coraz bardziej oporne, co wymaga dłuższych cyklów leczenia i przezwyciężenia nowych antybiotyków.
Antybiotyki o szerokim spektrum działania to uniwersalni żołnierze w walce z licznymi patogenami. Klasyfikacja antybiotyków uległa wielu zmianom od czasu ich zastosowania w praktyce klinicznej. Istnieje wiele grup antybiotyków. Jednak wszystkie łączy wyraźny selektywny wpływ na mikroorganizmy i niewielki toksyczny wpływ na makroorganizm.
