Mehanizem delovanja antibiotikov: podroben opis

Povedano je bilo, da je bil revolucionarni dogodek odkritje penicilina na začetku prejšnjega stoletja. Med drugo svetovno vojno je prvi antibiotik rešil milijone ranjenih vojakov iz sepse. Penicilin je postal učinkovit in hkrati poceni zdravilo za mnoge resne okužbe z resnimi zlomi, gnojnimi ranami. Sčasoma so sintetizirali druge vrste antibiotikov.

Splošne značilnosti

Danes obstaja veliko število izdelkov, ki spadajo v veliki svet antibiotikov - snovi naravnega ali pol-sintetičnega izvora, ki imajo sposobnost, da uniči določene skupine patogenih mikroorganizmov ali zavirajo njihovo rast ali razmnoževanje. Mehanizmi so lahko spekter antibiotikov različni. Sčasoma se pojavljajo nove vrste in spremembe antibiotikov. Takšna raznolikost zahteva sistematizacijo. V našem času je bila sprejeta klasifikacija antibiotikov glede na mehanizem in spekter delovanja ter kemijska struktura. Z njihov mehanizem delovanja je razdeljena na:

• bakteriostatično, ki inhibirajo rast ali razmnoževanje patogenov;
• baktericidne, ki prispevajo k uničenju bakterij.

Osnovni mehanizmi delovanja antibiotikov:

• kršitev bakterijske celične stene;
• supresija sinteze beljakovin v mikrobni celici;
• kršitev prepustnosti citoplazemske membrane;
• inhibicija sinteze RNA.

Beta-laktami - penicilini

Po kemijski strukturi so te spojine razdeljene na naslednji način.

Beta-laktamski antibiotiki. Mehanizem delovanja laktamske antibiotike odvisna od sposobnosti funkcionalne skupine zavezujoč encimov, ki sodelujejo pri sintezi peptidoglikana - osnove zunanje membrane mikroorganizma celic. Tako se zavira nastanek njegove celične stene, ki pomaga ustaviti rast ali razmnoževanje bakterij. Beta-laktami imajo nizko toksičnost in hkrati dober baktericidni učinek. Predstavljajo največjo skupino in so razdeljeni v podskupine s podobno kemično strukturo.

Penicilini so skupina snovi, sproščenih iz določene kolonije kalupov in aktivnih baktericidnih. Mehanizem delovanja antibiotika penicilina zaradi dejstva, da jih uničuje celično steno mikroorganizmov, jih uniči. Penicilini so naravni ali polsintetično izvor in so spojine s širokim spektrom delovanja - jih lahko uporabimo pri zdravljenju številnih bolezni, ki jih streptokokov in stafilokoki povzročajo. Poleg tega imajo lastnosti selektivnosti, ki delujejo le na mikroorganizmih, ne da bi vplivali na makroorganizem. Penicilini imajo pomanjkljivosti, ki vključujejo nastanek odpornosti na bakterije. Naravno najpogostejši so benzilpenicilin, fenoksimetilpenicilin, ki se uporabljajo za boj proti meningokoknim in streptokoknim okužbam zaradi nizke toksičnosti in nizkih stroškov. Vendar pa z dolgotrajnim sprejemom lahko pride do imunosti organizma, kar bo privedlo do zmanjšanja njegove učinkovitosti. Semisintetični penicilini običajno pridobivamo iz naravnih s kemično modifikacijo, da dobimo prave lastnosti - amoksicilin, ampicilin. Ta zdravila so bolj aktivna proti bakterijam, ki so odporne na bio-peniciline.

druge betalaktame cefalosporin

pridobljeni iz gliv z istim imenom, in njihova struktura je podobna strukturi penicilinov, ki pojasnjuje isto neželen učinek. Cefalosporini so stari štiri generacije. Zdravila prve generacije se pogosteje uporabljajo pri zdravljenju blagih oblik okužb, ki jih povzročajo stafilokoki ali streptokoki. Druga in tretja generacija cefalosporinov sta bolj aktivna proti gram-negativnim bakterijam, snovi s četrte generacije pa so najmočnejša zdravila, ki vplivajo na hude okužbe.

Karbapenemi učinkovito delujejo na gram-pozitivne, gram-negativne in anaerobne bakterije. Njihova pozitivna lastnost je pomanjkanje bakterijske odpornosti na zdravilo tudi po daljšem obdobju uporabe. Monobaktam

spadata tudi v beta-laktame in imata podoben mehanizem delovanja antibiotikov, ki vsebuje učinek na celične stene bakterij. Uporabljajo se za zdravljenje različnih okužb.

Macrolides

To je druga skupina. Makrolidi so naravni antibiotiki, ki imajo kompleksno ciklično strukturo. So polinomski laktonski obroč z vezanimi ostanki ogljikovih hidratov. Lastnosti zdravila so odvisne od količine ogljikovih atomov v obroču. Obstajajo 14, 15 in 16 členi spojine. Spekter njihovega delovanja na mikrobi je dovolj širok. Mehanizem delovanja antibiotikov na mikrobni celici je v njihovi interakciji z ribosomi in s tem prekiniti sintezo proteinov v celici mikroorganizma s preprečevanjem reakcij vezave novih monomerov na peptidno verigo. Akumulirajo v celicah imunskega sistema, makrolidi tudi izvajajo znotrajcelično uničenje mikrobov.

Makrolidi so najvarnejši in manj strupeni med znanimi antibiotiki in so učinkoviti proti ne samo gram-pozitivnim, temveč tudi gram-negativnim bakterijam. Ko se uporabljajo, neželene stranske reakcije niso opažene. Za te antibiotike je značilno bakteriostatično delovanje, vendar imajo lahko pri visokih koncentracijah baktericidni učinek na pnevmokoke in nekatere druge mikroorganizme. Po proizvodni metodi se makrolidi delijo na naravno in polsintetično.

Prva droga iz razreda naravnih makrolidov je bila eritromicin, pridobljena sredi prejšnjega stoletja in uspešno uporabljena proti gram-pozitivnim bakterijam, odpornim proti penicilinom. Nova generacija drog te skupine se je pojavila v sedemdesetih letih 20. stoletja in se doslej aktivno uporablja.

Makrolidi vsebujejo tudi polsintetične antibiotike - azolid in ketolid. V molekuli azolida je atom dušika vključen v laktonski obroč med devetim in desetim atomom ogljika. Predstavnik azolida je azitromicin širokega spektra delovanja in aktivnosti v smeri gram-pozitivnih in gram-negativnih bakterij, nekateri anaerobi. V kislem mediju je veliko stabilnejša v primerjavi z eritromicinom in se lahko kopiči v njej. Azitromicin se uporablja za različne bolezni dihalnega trakta, urogenitalnega sistema, črevesja, kože in drugih.

Ketolidi dobimo s tem, da na tretji atom pritrdimo laktonski obroč keto skupine. Odlikujejo jih manj zasvojene bakterije v primerjavi z makrolidi.

Tetraciklini

Tetraciklini spadajo v razred poliketidov. So antibiotiki s širokim spektrom delovanja, ki imajo bakteriostatični vpliv. Prvi predstavnik od njih - klorotetraciklin, je bil izoliran sredi prejšnjega stoletja iz ene od kultur aktinomicetov, jih imenujemo tudi sijoče glive. Nekaj ​​let kasneje je bil oksitetraciklin pridobljen iz kolonije istih gliv. Tretji predstavnik te skupine je tetraciklin, ki je bil najprej ustvarjen s kemično modifikacijo njenega klorovodika, leto kasneje pa tudi izoliran iz aktinomicetov. Vsi drugi pripravki iz skupine tetraciklinov so polsintetski derivati ​​teh spojin.

Vse te snovi so podobne v kemični strukturi in lastnostih, v dejavnosti proti številnim oblikam gram-pozitivnih in gram-negativnih bakterij, določenih virusov in protozoa. Odporni so tudi na mikrobiološko odvisnost. Mehanizem delovanja antibiotikov na bakterijski celici je za preprečitev procesov biosinteze proteinov v njem. Ko molekule zdravila delujejo na gram-negativne bakterije, jih preidejo v celico z enostavno difuzijo. Mehanizem penetracije antibiotičnih delcev v gram-pozitivne bakterije ni bil zadostno raziskan, vendar je predlagano, da molekule tetraciklina sodelujejo z ionom določenih kovin, ki so v bakterijskih celicah, da tvorijo kompleksne spojine. To zlomi verigo med nastajanjem beljakovin, ki so potrebne za bakterijsko celico. Poskusi so pokazali, da bakteriostatične koncentracije klorotetraciklina zadoščajo za zatiranje sinteze proteinov, vendar so za preprečevanje sinteze nukleinskih kislin potrebne velike koncentracije zdravila.

Tetracikline se uporabljajo v boju proti bolezni ledvic, različnim okužbam na koži, dihalih in številnih drugih boleznih.Če je potrebno, nadomestijo penicilin, vendar se je v zadnjih letih uporaba tetraciklinov znatno zmanjšala, kar je povezano z pojavom odpornosti mikroorganizmov na to skupino antibiotikov. Negativna vloga, ki jo ima uporaba tega antibiotika kot dodatek k živalski krmi, ki je privedla do zmanjšanja zdravilnih lastnosti zdravila zaradi nastanka odpornosti proti njej. Da bi ga premagali, so predpisane kombinacije z različnimi zdravili z drugačnim mehanizmom protimikrobnega delovanja antibiotikov. Na primer, terapevtski učinek je okrepljen s hkratno uporabo tetraciklina in streptomicina.

Aminoglikozidi

Aminoglikozidi so naravni in polsintetični antibiotiki z izredno širokim spektrom delovanja, ki v molekuli vsebujejo ostanke amino sladkorjev. Prvi aminoglikozid je bil streptomicin, izoliran iz kolonije sijočih glivic že sredi prejšnjega stoletja in se je aktivno uporabljal pri zdravljenju različnih okužb. Ker so baktericidne, so antibiotiki te skupine ucinkoviti tudi ob znatno zmanjšani imunosti. Mehanizem delovanja antibiotikov na mikrobno celico je tvorba močnimi kovalentne vezi z uničenjem proteini in ribosomi mikroorganizmov sinteze proteina v reakcijah bakterijskih celic. Ni povsem jasen mehanizem aminoglikozidnih baktericidni učinek, za razliko od bakteriostatično delovanje tetraciklinov in makrolidi tudi krši sintezo proteina v bakterijskih celicah. Vendar je znano, da so aminoglikozidi aktivni le pod aerobnimi pogoji, zato kažejo na nizko učinkovitost tkiv s šibkim krvnim obtokom.

Po prvem antibiotiki - penicilin in streptomicin, so začeli tako pogosto uporablja pri zdravljenju katerekoli bolezni, ki zelo kmalu pa je bil problem že uporabljajo mikroorganizmi teh zdravil. Trenutno se streptomicin uporablja v glavnem v kombinaciji z drugimi zdravili nove generacije za zdravljenje tuberkuloze ali takih, do zdaj redkih okužb, kot je kuga. V drugih primerih je predpisan kanamicin, ki je tudi antibiotik prve generacije aminoglikozidov. Vendar je zaradi visoke toksičnosti kanamicin trenutno prednostni gentamicin - pripravo druge generacije, tretje generacije in pripravo amikacina je aminoglikozid - se redko uporablja za preprečevanje odvisnosti vanj mikroorganizmov.

Kloramfenikol Kloramfenikol ali kloramfenikol, je naravni antibiotik s širokim spektrom delovanja, dejavna na številnih Gram-pozitivnih in Gram-negativnih organizmov, veliko pomembnih virusov. Po kemijski strukturi je bil ta derivat nitrofenilalkilaminov najprej pridobljen iz kulture aktinomicetov sredi 20. stoletja, dve leti kasneje pa je bil tudi sintetiziran kemično.

Levomicetin ima bakteriostatski učinek na mikroorganizme. Mehanizem delovanja antibiotikov na bakterijski celici je za preprečevanje aktivnosti katalizatorjev nastajanja peptidnih vezi v ribosomih med sintezo proteinov. Odpornost na levomicetin pri bakterijah se razvija zelo počasi. Zdravilo se uporablja za tifusno zvišano telesno temperaturo ali dysenterijo.

glikopeptidov in lipopeptidov

glikopeptidov - Ciklični peptid spojine, ki so naravni ali pol antibiotik z ozkim spektrom delovanja nekaterih sevov mikroorganizmov. Imajo baktericiden ucinek na gram-pozitivne bakterije in lahko tudi nadomestijo penicilin v primeru odpornosti na njega. Mehanizem delovanja antibiotikov na mikroorganizme lahko razložimo z oblikovanjem vezi s peptidoglikanskimi aminokislinami v celični steni in s tem z zatiranjem njihove sinteze.

Prvi glikopeptid, vankomicin, je bil pridobljen iz aktinomicetov, vzetih iz zemlje v Indiji. Je naravni antibiotik, ki aktivno deluje tudi na mikroorganizme tudi v času vzreje. Na začetku je bil vankomicin uporabljen kot nadomestek za penicilin v primerih alergij na zdravljenje okužb. Vendar je povečanje odpornosti proti zdravilu postalo resen problem. V 80. letih smo dobili teikoplanin, antibiotik iz glikopeptidne skupine. Predpisuje ga za enake okužbe in v kombinaciji z gentamicinom daje dobre rezultate.

Konec 20. stoletja se je pojavila nova skupina antibiotikov - lipopeptidi, izolirani iz streptomicetov. Glede na njihovo kemijsko strukturo so to ciklični lipopeptidi. Ta antibiotik z ozkim spektrom delovanja, ki kaže baktericidno učinek proti gram-pozitivnih bakterij in stafilokoki, ki so odporni proti beta-laktamski drog in glikopeptidi.

mehanizem delovanja antibiotikov se znatno razlikujejo od tistih, ki so že znani - Obrazce lipopeptid v prisotnosti kalcijevih ionov močne vezi s celično membrano bakterije, ki vodi do depolarizacije in njene zaviranjem sinteze proteinov, tako da zlonamerne celica umre. Prvi predstavnik razreda lipopeptida je daptomicin.

Glede daptomicin je mogoče opaziti znatno stopnjo baktericidne aktivnosti, in kar je najpomembnejše - pomanjkanje navzkrižne odpornosti ali vsaj zelo počasna njeno postavitev posledica dejstva, da popolnoma nov mehanizem delovanja antibiotikov, vgrajene v strukturo snovi.

Polyenes

Naslednja skupina so polienski antibiotiki. Danes je ogromen porast glivičnih bolezni, ki jih je težko zdraviti. Za boj proti njim so protiglivna sredstva namenjena naravnim ali polsintetičnim poliinim antibiotikom. Prvo protiglivično zdravilo sredi zadnjega stoletja je bil nistatin, ki je bil izoliran iz kulture streptomicetov. V tem obdobju so bili v medicinsko prakso vključeni mnogi polienski antibiotiki, pridobljeni iz različnih glivičnih kultur - griseofulvin, levorin in drugi. Zdaj so bile uporabljene poliene četrte generacije. Imajo splošno ime zaradi prisotnosti več dvojnih vezi v molekulah.

mehanizem delovanja polienska antibiotikov zaradi tvorbe kemijskih vezi s celično membrano sterolov v gliv na. Polienskih molekula tako vgrajen v celično membrano in tvori ion žični kanal, skozi katerega komponente se razprostirata navzven celic, kar vodi do njegovega izločanja. V majhnih odmerkih so polieni fungistični in v velikih odmerkih fungicidni. Vendar se njihova dejavnost ne razteza na bakterije in viruse. Polimiksini

- naravni antibiotiki, proizvajajo bakterije, ki tvorijo spore. V terapiji so našli aplikacijo v 40. letih prejšnjega stoletja. Za ta zdravila je značilno baktericidno delovanje, ki ga povzroča poškodba citoplazemske membrane celice mikroorganizma, ki povzroči njegovo smrt. Polimiksini so učinkoviti proti gram-negativnim bakterijam in redko povzročajo zasvojenost mikroorganizmov. Vendar previsoka toksičnost omejuje njihovo uporabo pri zdravljenju. Spojine te skupine - polimiksin B sulfat in polimiksin M sulfat se redko uporabljajo in le kot rezervna priprava.

Antineoplastični antibiotiki

Actinomicini proizvajajo nekatere sevalne glivice, ki izvajajo citostatično delovanje. Naravni aktinomicini v strukturi so kromopeptidi, ki se v aminokislinah razlikujejo v peptidnih verigah in določajo njihovo biološko aktivnost. Aktinomicini pritegnejo pozornost strokovnjakov kot protitumorske antibiotike. Mehanizem delovanja zaradi tvorbe dovolj stabilne vezi peptidnih verig zdravila z dvojno spiralno DNA mikroorganizma in s tem blokirajo sintezo RNA.

Daktinomicin, pridobljen v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, je postal prvo protimumotično zdravilo, ki ga najdemo v onkološki terapiji. Vendar se zaradi velikega števila neželenih učinkov ta zdravilo redko uporablja. Zdaj je bilo pridobljenih aktivnejših antitumorskih zdravil.

Antracikline so izredno močne antitumorske snovi, izolirane iz streptomicetov. Mehanizem delovanja antibiotikov je povezan s tvorbo trojnih kompleksov s prameni DNA in zlomom teh verig. Možen je tudi drugi mehanizem protimikrobnega delovanja, ki je posledica nastajanja prostih radikalov, ki oksidirajo rakave celice.

Med naravnimi antraciklinami je mogoče omeniti daunorubicin in doksorubicin. Klasifikacija antibiotikov glede na mehanizem delovanja na bakterije jih razvrsti kot baktericidno. Vendar pa je njihova visoka toksičnost povzročila, da iščejo nove spojine, ki so bile pridobljene sintetično. Mnogo jih je uspešno uporabljeno v onkologiji.

Antibiotiki že dolgo sodelujejo v medicinski praksi in človeškem življenju. Zahvaljujoč njih so bile poražene številne bolezni, ki so se že več stoletij štele za neozdravljive. Trenutno obstaja takšna raznolikost teh spojin, da ne zahteva samo razvrstitve antibiotikov glede na mehanizem in spekter delovanja, temveč tudi v številnih drugih lastnostih.