Mecanismul de acțiune al antibioticelor: o descriere detaliată

Se poate spune că evenimentul revoluționar a fost descoperirea penicilinei la începutul secolului trecut. În timpul celui de-al doilea război mondial, primul antibiotic a salvat milioane de soldați răniți de septicemie. Penicilina a devenit eficace și în același timp un medicament ieftin pentru multe infecții grave, cu fracturi serioase, răni purulente. În timp, s-au sintetizat alte clase de antibiotice.

Caracteristici generale

Astăzi, există un număr mare de produse care fac parte din lumea vasta de antibiotice - substanțe de origine naturală sau semi-sintetice, care au capacitatea de a distruge anumite grupuri de microorganisme patogene sau inhibă creșterea sau reproducerea lor. Mecanismele, spectrele antibioticelor pot fi diferite. În timp, apar noi tipuri și modificări ale antibioticelor. O asemenea diversitate necesită sistematizare. În prezent, a fost adoptată clasificarea antibioticelor în funcție de mecanism și de spectrul de acțiune, precum și de structura chimică. Prin mecanismul de acțiune se împart în:

• bacteriostatic, inhibând creșterea sau multiplicarea microorganismelor patogene;
• bactericide, care contribuie la distrugerea bacteriilor.

Principalele mecanisme de acțiune ale antibioticelor:

• încălcarea peretelui celular bacterian;
• suprimarea sintezei proteinelor într-o celulă microbiană;
• afectarea permeabilității membranei citoplasmatice;
• inhibarea sintezei ARN.

Beta-lactame - peniciline

Prin structura chimică, acești compuși sunt subdivizați după cum urmează.

Beta-lactam antibiotice. Mecanismul de acțiune lactamice depinde de abilitatea grupării funcționale de a lega enzimele implicate în sinteza peptidoglicanului - bazele membranei exterioare a celulelor de microorganisme. Astfel, formarea peretelui celular este inhibată, ceea ce ajută la stoparea creșterii sau multiplicării bacteriilor. Beta-lactamele au toxicitate scăzută și, în același timp, un efect bactericid bun. Ele reprezintă cel mai mare grup și sunt împărțite în subgrupe care au o structură chimică similară.

Peniciline - un grup de substanțe eliberate dintr-o colonie specială de mucegaiuri și bactericide active. Mecanism de acțiune antibiotice din seria de penicilină se datorează faptului că, distrugând peretele celular al microorganismelor, le distrug. Peniciline sunt de origine naturală sau semi-sintetice și sunt compuși cu un spectru larg de acțiune - ele pot fi utilizate în tratamentul multor boli cauzate de streptococi și stafilococi. În plus, ele au proprietatea selectivității, acționând doar asupra microorganismelor, fără a afecta macroorganismul. Penicilinele au dezavantajele lor, care includ apariția rezistenței la bacterii. Dintre cele mai frecvente penicilina naturală G, penicilina, care sunt utilizate pentru a lupta împotriva infecțiilor meningococice și streptococice datorită toxicității sale reduse și costuri reduse. Cu toate acestea, cu admiterea pe termen lung, poate exista o imunitate a organismului la medicament, ceea ce va duce la o scădere a eficacității sale. Peniciline semisintetice obtinute de la naturale prin modificari chimice pentru a le da proprietatile corecte - amoxicilina, ampicilina. Aceste medicamente sunt mai active împotriva bacteriilor rezistente la bio-peniciline.

Alte beta-lactame

Cefalosporinele sunt obținute din ciuperci cu același nume, iar structura lor este similară cu structura penicilinelor care explică aceeași reacție adversă. Cefalosporinele sunt vechi de patru generații. Medicamentele din prima generație sunt utilizate mai des în tratamentul formelor ușoare de infecții cauzate de stafilococi sau streptococi. A doua și a treia cefalosporinele generatie mai activi împotriva bacteriilor Gram-negative și a patra generație a substanței - cele mai puternice medicamente folosite pentru a influența infecțiile severe.

Carbapenemii acționează eficient asupra bacteriilor gram-pozitive, gram-negative și anaerobe. Proprietatea lor pozitivă este lipsa rezistenței bacteriene la medicament chiar după o perioadă îndelungată de utilizare.

Monobactamele aparțin de asemenea beta-lactamelor și au un mecanism similar de acțiune al antibioticelor, care constă în efectul asupra pereților celulari ai bacteriilor. Acestea sunt utilizate pentru a trata o varietate de infecții.

macrolide

Acesta este al doilea grup. Macrolidele sunt antibiotice naturale care au o structură ciclică complexă. Ele sunt un inel de lacton polinomial cu resturi de carbohidrați atașate. Proprietățile medicamentului depind de cantitatea de atomi de carbon din inel. Există compuși cu 14-, 15- și 16-membri. Spectrul acțiunii lor asupra microbilor este destul de larg. Mecanismul de acțiune al antibioticelor pe o celulă microbiană constă în interacțiunea lor cu ribozomii și astfel ruptura sinteza proteinelor într-o celulă microorganism prin suprimarea reacțiilor de adiție de noi monomeri la lanțul de peptide. Acumulând în celulele sistemului imunitar, macrolidele efectuează, de asemenea, distrugerea intracelulară a microbilor.

Macrolidele sunt cele mai sigure și mai puțin toxice dintre antibioticele cunoscute și sunt eficiente împotriva bacteriilor gram-pozitive, dar și gram-negative. Când sunt utilizate, nu se observă reacții adverse nedorite. Aceste antibiotice se caracterizează prin acțiunea bacteriostatică, dar la concentrații ridicate pot avea un efect bactericid asupra pneumococilor și asupra altor microorganisme. Prin metoda de producție, macrolidele sunt împărțite în substanțe naturale și semisintetice.

Primul medicament din clasa de macrolide naturale a fost eritromicina, obținută la mijlocul secolului trecut și utilizată cu succes împotriva bacteriilor gram-pozitive, rezistente la peniciline. O nouă generație de medicamente din acest grup a apărut în anii 70 ai secolului XX și este utilizată în mod activ până în prezent.

Macrolidele includ, de asemenea, antibiotice semisintetice - azolide și cetolide. În molecula de azolidă, un atom de azot este inclus în inelul de lactonă între al nouălea și al zecelea atom de carbon. Reprezentantul azolizilor este azitromicina cu un spectru larg de acțiune și activitate în direcția bacteriilor gram-pozitive și gram-negative, unele anaerobe. Este mult mai stabil în mediul acid, în comparație cu eritromicina, și se poate acumula în el. Azitromicina este utilizată pentru o varietate de afecțiuni ale tractului respirator, sistemului urogenital, intestinelor, pielii și altele.

Ketolidele sunt obținute prin atașarea unei grupări ceto la cel de-al treilea atom al inelului lactonă. Acestea se disting prin bacterii mai puțin dependente, în comparație cu macrolidele.

tetracicline

Tetraciclinele aparțin clasei de policitemi. Acestea sunt antibiotice cu un spectru larg de acțiune, care au influență bacteriostatică. Primul reprezentant al ei - clortetraciclinei, a fost izolat în mijlocul secolului trecut una dintre culturile de actinomicete, numit, de asemenea, ciuperci radiante. Câțiva ani mai târziu, oxitetraciclina a fost obținută dintr-o colonie a acelorași ciuperci. Al treilea membru al acestui grup este tetraciclina, care a fost creat pentru prima dată printr-o modificare chimică a derivatului său clor, și un an mai târziu, de asemenea izolat de la actinomicete. Toate celelalte preparate ale grupului tetraciclinic sunt derivați semisintetici ai acestor compuși.

Toate aceste substanțe sunt similare în structura chimică și proprietățile de activitate împotriva multor forme de bacterii gram-pozitive și gram-negative, unele virusuri și protozoare. Ele sunt, de asemenea, rezistente la dependența microbiană. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra celulei bacteriene este de a suprima procesele de biosinteză a proteinelor în ea. Sub acțiunea moleculelor de droguri pe bacterii gram-negative ele trec în celulă prin difuzie simplă. Mecanismul de penetrare a particulelor de antibiotice din bacterii gram-pozitive este încă puțin înțeleasă, dar există speculații că moleculele de tetraciclină interactioneaza cu ionii de anumite metale, care sunt în celulele de bacterii pentru a forma compuși complecși. Aceasta rupe lanțul în timpul formării de proteine ​​necesare celulei bacteriene. Experimentele au arătat că concentrațiile bacteriostatice ale clorotetraciclinei sunt suficiente pentru a suprima sinteza proteinelor, totuși concentrațiile mari de medicament sunt necesare pentru a inhiba sinteza acizilor nucleici.

Tetraciclinele sunt utilizate în lupta împotriva bolilor renale, a diferitelor infecții ale pielii, a tractului respirator și a multor alte boli. Dacă este necesar, care le înlocuiesc penicilina, dar în ultimii ani, utilizarea tetraciclinelor a scăzut în mod semnificativ, datorită apariției rezistenței microorganismelor la acest grup de antibiotice. Rolul negativ al utilizării acestui antibiotic ca aditiv la hrana animalelor, care a condus la o scădere a proprietăților medicamentoase ale medicamentului datorită apariției rezistenței la acesta. Pentru ao depăși, sunt prescrise combinații cu diferite medicamente cu un mecanism diferit de acțiune antimicrobiană a antibioticelor. De exemplu, efectul terapeutic este sporit prin utilizarea simultană de tetraciclină și streptomicină.

aminoglicozidele

Aminoglicozidele - antibiotice naturale și semi-sintetice cu un spectru foarte larg de activitate, care conțin în moleculă reziduurile aminosaharidov. El a devenit primul streptomicină aminoglicozid, izolat din colonii de ciuperci ray în mijlocul secolului trecut și utilizate în mod activ în tratamentul unei varietăți de infecții. Fiind bactericide, antibioticele acestui grup sunt eficiente chiar și cu imunitate redusă. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra celulei microbiene este formarea de legături covalente puternice cu distrugerea proteinelor și ribozomi microorganisme sintezei proteinelor în reacțiile celulelor bacteriene. nu este pe deplin înțeles mecanismul aminoglicozid efect bactericid, opus acțiunii bacteriostatică de tetracicline și macrolide încalcă de asemenea sinteza proteinelor în celulele bacteriene. Cu toate acestea, se știe că aminoglicozidele sunt active numai în condiții aerobe, prin urmare, ele prezintă o eficiență scăzută în țesuturile cu o alimentare slabă a sângelui.

După apariția primelor antibiotice - penicilină și streptomicină, ele au fost utilizate atât de mult în tratarea oricăror boli care au apărut foarte curând problema microorganismelor obișnuite cu aceste medicamente. În prezent, streptomicina este utilizată, în principal în combinație cu alte medicamente din noua generație pentru tratamentul tuberculozei sau altele asemenea, până în prezent, infecții rare precum ciuma. În alte cazuri, este prescris kanamicină, care este, de asemenea, un antibiotic din prima generație de aminoglicozide. Cu toate acestea, datorită toxicității ridicate a kanamicinei gentamicinei preferată în mod curent - pregătirea a doua generație, a treia generație și prepararea amikacina este un aminoglicozid - este rar utilizat pentru a preveni dependența acestora de microorganisme.

cloramfenicol

Levomycetin sau cloramfenicol este un antibiotic natural cu un spectru larg de acțiune, activ împotriva unui număr semnificativ de microorganisme gram-pozitive și gram-negative, mulți viruși mari. Pe structura chimică este derivată nitrofenilalkilaminov, a fost obținut mai întâi din cultura actinomicete în mijlocul secolului 20, iar doi ani mai târziu, de asemenea, sintetizate chimic.

Levomycetin are un efect bacteriostatic asupra microorganismelor. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra celulei bacteriene este de a suprima activitatea catalizatorilor formării legăturilor peptidice în ribozomi în timpul sintezei proteinelor. Rezistența la levomicetin în bacterii se dezvoltă foarte lent. Medicamentul este utilizat pentru febra tifoidă sau pentru dizenterie.

Glicopeptide și lipopeptide

Glicopeptidele sunt compuși peptidici ciclici care sunt antibiotice naturale sau semisintetice cu un spectru îngust de acțiune asupra anumitor tulpini de microorganisme. Acestea au un efect bactericidal asupra bacteriilor Gram-pozitive și pot înlocui penicilina, de asemenea, în caz de rezistență la aceasta. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra microorganismelor poate fi explicat prin formarea legăturilor cu aminoacizii peptidoglicanici ai peretelui celular și, prin urmare, suprimarea sintezei lor.

Prima glicopeptidă, vancomicină, a fost obținută din actinomicitele luate din sol în India. Este un antibiotic natural care acționează activ pe microorganisme chiar și în timpul sezonului de reproducere. Inițial, vancomicina a fost utilizată ca înlocuitor al penicilinei în cazurile de alergie la aceasta în tratamentul infecțiilor. Cu toate acestea, creșterea rezistenței la medicament a devenit o problemă serioasă. În anii `80, s-a obținut teicoplanina, un antibiotic din grupul glicopeptidic. El este prescris pentru aceleași infecții și, în asociere cu gentamicină, dă rezultate bune.

La sfârșitul secolului XX a apărut un nou grup de antibiotice - lipopeptide izolate de streptomycetes. Conform structurii lor chimice, ele sunt lipopeptide ciclice. Acestea sunt antibiotice cu un spectru îngust de acțiune, care prezintă un efect bactericid împotriva bacteriilor gram-pozitive, precum și stafilococi, rezistenți la medicamente beta-lactamice și glicopeptide.

Mecanismul de acțiune al antibioticelor în mod semnificativ diferite de cele deja cunoscute - formele lipopeptidici în prezența calciului ioni legături puternice cu membrana celulară a bacteriilor care duce la depolarizare și perturbarea sale sintezei proteinei, astfel încât celula virusare moare. Primul reprezentant al clasei de lipopeptide este daptomicina.

În ceea ce privește daptomycins poate fi observat o rată semnificativă a activității bactericide, și cel mai important - lipsa de rezistență încrucișată, sau cel puțin foarte lent formarea sa, datorită faptului că un complet nou mecanism de acțiune a antibioticelor încorporate în structura substanței.

poliene

Următorul grup este antibiotice polienice. Astăzi există o mare creștere a bolilor fungice care sunt dificil de tratat. Pentru combaterea lor, agenții antifungici sunt destinați - antibiotice polienice naturale sau semisintetice. Primul medicament antifungic la mijlocul secolului trecut a fost nystatinul, care a fost izolat din cultura streptomiacetelor. În această perioadă, multe antibiotice polienice obținute din diverse culturi fungice - griseofulvin, levorin și altele - au fost incluse în practica medicală. Acum s-au folosit polienele de a patra generație. Ei au primit numele general datorită prezenței mai multor duble legături în molecule.

Mecanismul de acțiune al antibioticelor polienice se datorează formării legăturilor chimice cu sterolii membranelor celulare din ciuperci. Molecula polienică este astfel încorporată în membrana celulară și formează un canal de sârmă ionică prin care ies componentele celulei, conducând la eliminarea ei. În doze mici, polienele sunt fungistatice, iar în doze mari fungicide. Cu toate acestea, activitatea lor nu se extinde la bacterii și viruși.

Polimyxin - antibiotice naturale produse de bacteriile din sol cu ​​spori. În terapie, acestea au fost folosite în anii `40 ai secolului trecut. Aceste formulări sunt diferite efect bactericid, care este cauzată de deteriorarea membranei citoplasmatică a celulelor de microorganisme care provoacă distrugerea ei. Polimyxin eficiente împotriva bacteriilor gram-negative și microorganisme sunt rareori dependenta. Cu toate acestea, toxicitatea prea mare limitează utilizarea lor în terapie. Compușii din acest grup - sulfat B polimixina și sulfat de polimixină M sunt utilizate rar și numai ca rezervă preparate.

Antibiotice antineoplazice

Actinomicinele sunt produse de niște ciuperci radiante, au un efect citostatic. Actinomicinele naturale în structură sunt cromopeptidele, care diferă în aminoacizii din lanțurile peptidice, determinând activitatea lor biologică. Actinomicinele atrag atenția specialiștilor ca antibiotice antitumorale. Mecanismul acțiunii lor se datorează formării unor legături suficient de stabile ale lanțurilor peptidice ale preparatului cu o dublă helix a ADN-ului microorganismului și blocarea datorată acestei sinteze a ARN.

Dactinomicina, obținută în anii 60 ai secolului XX, a devenit primul medicament antitumoral găsit în terapia oncologică. Cu toate acestea, datorită numărului mare de reacții adverse, acest medicament este rar utilizat. Au fost acum obținute medicamente antitumorale mai active.

Antracicline - un agent anti-tumoral extrem de puternic izolate din Streptomyces. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asociate cu formarea de complecși ternari cu lanțuri ADN și aceste lanțuri pauză. Și un al doilea posibil mecanism de acțiune antimicrobiană ca urmare a producerii de radicali liberi care oxida celulele canceroase.

Dintre antraciclinele naturale, daunorubicina și doxorubicina pot fi menționate. Clasificarea antibioticelor în funcție de mecanismul de acțiune asupra bacteriilor le clasifică ca bactericide. Totuși, toxicitatea lor ridicată ia determinat să caute noi compuși care au fost obținuți sintetic. Multe dintre ele sunt utilizate cu succes în oncologie.

Antibioticele s-au implicat mult timp în practica medicală și în viața umană. Mulțimea lor a fost înfrântă, multe secole fiind considerate incurabile. În prezent există o varietate de astfel de compuși care necesită nu numai clasificarea antibioticelor în funcție de mecanismul și spectrul acțiunii, ci și de multe alte caracteristici.