Virkemekanismen for antibiotika: en detaljert beskrivelse

Det kan sies at den revolusjonerende hendelsen var oppdagelsen av penicillin i begynnelsen av forrige århundre. Under andre verdenskrig reddet det første antibiotikumet millioner av sårede soldater fra sepsis. Penicillin har blitt effektive og samtidig et billig stoff for mange alvorlige infeksjoner med alvorlige brudd, purulente sår. Over tid ble andre klasser av antibiotika syntetisert.

Generelle egenskaper

Det finnes i dag et stort antall produkter som tilhører den store verden av antibiotika - substanser av naturlig eller halvsyntetisk opprinnelse som har evne til å ødelegge visse grupper av patogene mikroorganismer eller hemme deres vekst eller reproduksjon. Mekanismer, spektra av antibiotika kan være forskjellige. Over tid kommer nye typer og modifikasjoner av antibiotika fram. Et slikt mangfold krever systematisering. I vår tid er klassifiseringen av antibiotika i henhold til mekanismen og handlingsspekteret, så vel som den kjemiske strukturen, blitt vedtatt. Ved deres virkningsmekanisme er oppdelt i:

• bakteriostatisk som hemmer veksten eller formeringen av patogener;
• bakteriedrepende, som bidrar til ødeleggelse av bakterier.

Grunnleggende virkemekanismer for antibiotika:

• brudd på bakteriell cellevegg;
• -undertrykkelse av proteinsyntese i en mikrobiell celle;
• brudd på permeabiliteten til cytoplasmisk membran;
• -inhibering av RNA-syntese.

Betaktaktammer - penicilliner

Ved kjemisk struktur er disse forbindelsene oppdelt som følger.

Beta-laktam antibiotika. Virkningsmekanismen laktam antibiotika avhenger av evnen av den funksjonelle gruppe for å binde enzymer som er involvert i syntesen av peptidoglykan - baser av den ytre membran av mikroorganismecellene. Dermed er dannelsen av sin cellevegg hemmet, noe som bidrar til å stoppe veksten eller multiplikasjonen av bakterier. Betaktaktam har lav toksisitet og samtidig en god bakteriedrepende effekt. De representerer den største gruppen og er delt inn i undergrupper med en lignende kjemisk struktur.

Penicilliner er en gruppe stoffer som er frigjort fra en bestemt kolon av mugg og aktiv bakteriedrepende. Mekanismen for virkningen av antibiotika penicillin på grunn av det faktum at ved å ødelegge celleveggen til mikroorganismer, de ødelegger dem. Penicilliner er naturlige eller halvsyntetiske opprinnelse og er forbindelser med et bredt virkningsspektrum - de kan anvendes ved behandling av mange sykdommer forårsaket av streptokokker og stafylokokker. I tillegg har de egenskapen selektivitet, som kun virker på mikroorganismer, uten å påvirke makroorganismen. Penicilliner har sine ulemper, som inkluderer fremveksten av resistens mot bakterier. Av den vanligste naturlige penicillin G, penicillin som brukes til å bekjempe meningokokk og streptokokkinfeksjoner på grunn av sin lave toksisitet og lav kostnad. Men med langvarig opptak kan det være en organismes immunitet mot stoffet, noe som vil føre til en reduksjon i effektiviteten. Semisyntetiske penisilliner oppnås vanligvis fra naturlig ved kjemisk modifikasjon for å gi dem de riktige egenskapene - amoksicillin, ampicillin. Disse stoffene er mer aktive mot bakterier som er motstandsdyktige mot bio-penicilliner.

andre beta-laktamer cefalosporin

oppnådd fra sopp av samme navn, og deres struktur er lik strukturen av penicilliner som forklarer den samme negative reaksjoner. Cefalosporiner er fire generasjoner gamle. Første generasjons legemidler brukes hyppigere i behandlingen av milde former for infeksjoner forårsaket av stafylokokker eller streptokokker. Den andre og tredje generasjons cefalosporin mer aktive mot Gram-negative bakterier, og den fjerde generasjon av substansen - de mest kraftfulle legemidler som brukes til å påvirke den alvorlige infeksjoner.

karbapenem virke effektivt på gram-positive, gram-negative og anaerobe bakterier. Deres positive egenskap er mangelen på bakteriell motstand mot stoffet selv etter en lang brukstid.

monobaktamer gjelder også for beta-laktamer og har en lignende virkningsmekanisme av antibiotika, er det innflytelse på celleveggene til bakterier. De er vant til å behandle en rekke infeksjoner.

Macrolides

Dette er den andre gruppen. Makrolider er naturlige antibiotika som har en kompleks syklisk struktur. De er en polynom laktonring med tilknyttede karbohydratrester. Egenskapene til stoffet avhenger av mengden karbonatomer i ringen. Det er 14-, 15- og 16-leddforbindelser. Spekteret av deres handling på mikrober er bred nok. Mekanismen for virkningen av antibiotika på den mikrobielle celle er ved å omsette dem med ribosomer og derved brudd av proteinsyntese i mikroorganismen cellen ved å undertrykke nye monomer addisjonsreaksjoner til peptidkjeden. Akkumulerer i cellene i immunsystemet, utfører makrolider også intracellulær destruksjon av mikrober.

Makrolider er mest sikker og mindre toksiske og blant de kjente antibiotikum som er effektiv mot ikke bare Gram-positive, men negative bakterier. Når de brukes, observeres ikke uønskede bivirkninger. Disse antibiotika er karakterisert ved bakteriostatisk virkning, men ved høye konsentrasjoner, kan ha en bakteriedrepende virkning på pneumokokker og andre mikroorganismer. Ved produksjonsmetoden er makrolider delt inn i naturlig og halvsyntetisk.

første stoffet fra klassen av naturlige makrolider erythromycin ble oppnådd i midten av det forrige århundre og er blitt brukt med hell mot gram-positive bakterier resistente mot penicillin. En ny generasjon medikamenter fra denne gruppen dukket opp på 70-tallet av det 20. århundre og brukes aktivt til nå.

Macrolides inkluderer også halvsyntetiske antibiotika - azolid og ketolid. I azolidmolekylet inngår et nitrogenatom i laktonringen mellom niende og tiende karbonatomer. Representative azolider azitromycin er et bredt virkningsspektrum og aktivitet overfor gram-positive og gram-negative bakterier, noen anaerobe bakterier. Det er mye mer stabilt i surt medium, sammenlignet med erytromycin, og kan akkumulere i det. Azitromycin brukes til en rekke sykdommer i luftveiene, urogenitalt system, tarm, hud og andre.

Ketolider oppnås ved å feste til et tredje atom en laktonring av ketogruppen. De er preget av mindre vanedannende bakterier, sammenlignet med makrolider.

Tetracyclines

Tetracyclines tilhører klassen polyketider. De er antibiotika av et bredt spekter av handlinger, som har bakteriostatisk innflytelse. Den første er representative for dem - klortetracyklin, ble isolert i midten av det forrige århundre en av kulturer av actinomyceter, også kalt strålende sopp. Noen få år senere ble oksytetracyklin oppnådd fra en koloni av samme sopp. Den tredje medlem av denne gruppe er tetracyklin, som først ble opprettet ved en kjemisk modifikasjon av dets klorerte derivat, og et år senere også isolert fra actinomyceter. Alle andre preparater av tetracyklingruppen er semisyntetiske derivater av disse forbindelsene.

Alle disse stoffene mot mange former har lignende kjemisk struktur og egenskaper til aktiviteten av Gram-positive og Gram-negative bakterier, noen virus og protozoer. De er også resistente mot mikrobiell avhengighet. Virkemekanismen for antibiotika på bakteriecellen er å undertrykke proteinbiosynteseprosessene i den. Når molekylene av stoffet virker på gram-negative bakterier, passerer de inn i cellen ved enkel diffusjon. Mekanismen for gjennomtrengning av de antibiotiske partiklene i gram-positive bakterier er fremdeles dårlig forstått, men det er spekulasjoner om at tetracyklin-molekyler samvirke med ioner av visse metaller som er i celler av bakterier under dannelse av komplekse forbindelser. Dette bryter kjeden under dannelsen av protein, som er nødvendig for bakteriecellen. Eksperimenter viste at den bakteriostatiske klortetracyclin konsentrasjoner som er tilstrekkelige til å hemme proteinsyntese, men for inhibering av nukleinsyre-syntese krever høye konsentrasjoner av medikamentet.

Tetracykliner brukes i kampen mot nyresykdom, ulike infeksjoner i huden, luftveiene og mange andre sykdommer. Om nødvendig erstatter de penicillin, men i de senere år har bruk av tetracykliner blitt redusert markant, noe som er forbundet med fremveksten av resistens av mikroorganismer til denne gruppen av antibiotika. Den negative rollen ved bruk av dette antibiotika som et tilsetningsstoff for dyrefoder, som førte til en reduksjon i medisinske egenskaper av legemidlet på grunn av fremveksten av resistens mot den. For å overvinne det, er kombinasjoner med forskjellige stoffer med en annen mekanisme for antimikrobiell virkning av antibiotika foreskrevet. For eksempel forbedres den terapeutiske effekten ved samtidig bruk av tetracyklin og streptomycin.

Aminoglycosider Aminoglycosider - naturlige og halvsyntetiske antibiotika med et meget bredt spektrum av aktivitet, som i molekylet inneholder rester aminosaharidov. Det første aminoglykosidet var streptomycin, isolert fra en koloni av strålende sopp allerede i midten av forrige århundre og ble aktivt brukt til behandling av en rekke infeksjoner.Å være bakteriedrepende, er antibiotika i denne gruppen effektiv selv med sterkt redusert immunitet. Virkemekanismen for antibiotika på den mikrobielle cellen består i dannelsen av sterke kovalente bindinger med ribosomproteinene i mikroorganismen og ødeleggelsen av proteinsyntesereaksjonene i bakteriecellen. Er ikke fullt ut forstått mekanisme aminoglykosider bakteriedrepende effekt, i motsetning til bakteriostatiske virkning av tetracykliner og makrolider, bryter også proteinsyntese i bakterieceller. Imidlertid er det kjent at aminoglykosider bare er aktive under aerobiske forhold, derfor viser de lav effektivitet i vev med svakt blodtilførsel.

Etter den første antibiotika - penicillin og streptomycin, begynte de å bli så mye brukt i behandling av enhver sykdom som snart var det et problem å få brukt mikroorganismer til disse stoffene. For tiden brukes streptomycin, hovedsakelig i kombinasjon med andre legemidler av den nye generasjonen for behandling av tuberkulose eller så langt, sjeldne infeksjoner som pesten. I andre tilfeller er kanamycin foreskrevet, som også er et antibiotikum av den første generasjonen aminoglykosider. Men på grunn av den høye toksisitet av kanamycin for tiden foretrukket gentamicin - fremstilling av andre generasjon, tredje generasjon og fremstillingen av amikacin er et aminoglykosid - det er sjelden brukes for å forhindre avhengighet dertil mikroorganismer.

Chloramphenicol kloramfenikol eller kloramfenikol, er en naturlig antibiotika med et bredt virkningsspektrum, aktiv på et stort antall Gram-positive og Gram-negative organismer, mange av de store virus. Ifølge den kjemiske strukturen ble dette derivatet av nitrofenylalkylaminer først oppnådd fra kulturen av actinomycetene i midten av det 20. århundre, og to år senere ble det også syntetisert kjemisk.

Levomycetin har en bakteriostatisk effekt på mikroorganismer. Virkemekanismen for antibiotika på bakteriecellen er å undertrykke aktiviteten til katalysatorene av dannelsen av peptidbindinger i ribosomene under proteinsyntese. Resistens mot levomycetin i bakterier utvikler seg veldig sakte. Legemidlet brukes til tyfoidfeber eller dysenteri.

Glykopeptider og lipopeptider

Glykopeptider - et syklisk peptid-forbindelser som er naturlige eller halvsyntetiske antibiotika med et smalt spektrum av aktivitet av visse stammer av mikroorganismer. De har en bakteriedrepende effekt på Gram-positive bakterier, og kan også erstatte penicillin i tilfelle motstand mot det. Virkemekanismen for antibiotika på mikroorganismer kan forklares ved dannelse av bindinger med peptidoglykanaminosyrer i celleveggen og dermed undertrykkelse av deres syntese.

Det første glykopeptidet, vankomycin, ble avledet fra actinomycetene tatt fra jord i India. Det er et naturlig antibiotikum som aktivt virker på mikroorganismer selv i avlssesongen. Vanomycin ble i utgangspunktet brukt som erstatning for penicillin i tilfeller av allergier mot det ved behandling av infeksjoner.Økningen i resistens mot stoffet har imidlertid blitt et alvorlig problem. På 80-tallet ble teikoplanin, et antibiotikum fra glykopeptidgruppen, oppnådd. Han er foreskrevet for de samme infeksjonene, og i kombinasjon med gentamicin gir han gode resultater.

I slutten av det 20. århundre oppstod en ny gruppe antibiotika - lipopeptider isolert fra streptomycetene. Ifølge deres kjemiske struktur er de sykliske lipopeptider. Dette antibiotikum med et snevert virkningsspektrum, som oppviser en bakteriedrepende effekt mot gram-positive bakterier, og stafylokokker som er resistente mot beta-laktam-medikamenter og glykopeptider.

virkningsmekanismen av antibiotika vesentlig forskjellig fra de som allerede er kjent - de lipo-former i nærvær av kalsiumioner sterke bindinger med cellemembranen av bakterier som fører til depolarisering og dets forstyrrelse av proteinsyntese, slik at skadelig celle dør. Den første representanten for lipopeptidklassen er daptomycin.

Med hensyn til Daptomycins kan bemerkes en betydelig hastighet på baktericid aktivitet, og aller viktigst - mangel på kryss-resistens, eller i det minste meget treg sin dannelse på grunn av det faktum at en helt ny virkningsmekanisme av antibiotika innlemmes i strukturen av stoffet.

Polyenes

Den neste gruppen er polyenantibiotika. I dag er det en stor bølge av soppsykdommer som er vanskelig å behandle. For å bekjempe dem, er antifungale midler ment - naturlige eller semi-syntetiske polyen antibiotika. Det første antifungale stoffet i midten av forrige århundre var nystatin, som ble isolert fra kulturen av streptomycetene. I løpet av denne perioden, medisinsk praksis inkluderte mange polyenantibiotika, avledet fra en rekke soppkulturer - griseofulvin, Levorinum og andre. Nå er fjerde generasjons polyener blitt brukt. De fikk generell navn på grunn av tilstedeværelsen av flere dobbeltbindinger i molekylene.

Virkemekanismen for polyenantibiotika skyldes dannelsen av kjemiske bindinger med steroler av cellemembraner i soppen. Polyenmolekylet er således innebygd i cellemembranen og danner en ionisk trådkanal, gjennom hvilken komponentene i cellen går ut, hvilket fører til eliminering. I små doser er polyener fungistatisk og i høye doser fungicidal. Men deres aktivitet strekker seg ikke til bakterier og virus.

Polymyxiner - naturlige antibiotika, produseres av jordspor-dannende bakterier. I terapi fant de søknad i 40-tallet i forrige århundre. Disse stoffene er preget av bakteriedrepende virkning, som skyldes skade på cytoplasmisk membran i mikroorganismen som forårsaker død. Polymyksiner er effektive mot gram-negative bakterier og forårsaker sjelden at mikroorganismer blir vanedannende. Imidlertid begrenser for høy toksisitet deres bruk i terapi. Forbindelsene i denne gruppen - polymyxin B-sulfat og polymyksin M-sulfat brukes sjelden og bare som reservepreparat.

antitumorantibiotikaene aktinomycin

produsert noen strålesopp, har en cytostatisk effekt. Naturlige aktinomyciner i struktur er kromopeptider, som er forskjellige i aminosyrer i peptidkjeder, og bestemmer deres biologiske aktivitet. Actinomyciner tiltrekker oppmerksomheten til spesialister som antitumor antibiotika. Virkningsmekanismen på grunn av dannelsen av en tilstrekkelig stabile bindinger av peptidkjeder av stoffet med dobbeltspiralen DNA fra mikroorganismen og dermed blokkerer syntesen av RNA.

Daktinomycin, oppnådd på 1960-tallet, ble det første antitumormedikamentet som ble funnet i onkologisk terapi. På grunn av det store antallet bivirkninger er dette stoffet sjelden brukt. Mer aktive antitumormedikamenter er nå oppnådd.

Anthracycliner er ekstremt sterke antitumorstoffer isolert fra streptomycetene. Virkemekanismen for antibiotika er forbundet med dannelsen av trippelkomplekser med DNA-tråder og brudd på disse kjedene. En annen mekanisme for antimikrobiell virkning er også mulig på grunn av produksjonen av frie radikaler som oksyderer kreftceller.

Blant naturlige antracykliner kan daunorubicin og doxorubicin nevnes. Klassifiseringen av antibiotika i henhold til virkningsmekanismen på bakterier klassifiserer dem som bakteriedrepende. Men deres høye toksisitet førte dem til å lete etter nye forbindelser som ble oppnådd syntetisk. Mange av dem er vellykket brukt i onkologi.

Antibiotika har lenge vært involvert i medisinsk praksis og menneskeliv. Takket være dem ble mange sykdommer beseiret, som i mange århundrer ble ansett å være uhelbredelige. For tiden er det slik en rekke av disse forbindelsene at det ikke bare er nødvendig å klassifisere antibiotika i henhold til mekanismen og spekteret av virkningen, men også i mange andre egenskaper.