Mehanizem delovanja antibiotikov: podroben opis

Lahko rečemo, 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 že obstaja veliko zdravil, povezanih z velikim svetom antibiotikov - snovi naravnega ali polsintetičnega izvora, ki lahko ubijejo določene skupine patogenov ali ovirajo 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 mehanizmom delovanja so razdeljeni na:

• bakteriostatična, zavira rast ali množenje patogenih mikroorganizmov;
• baktericidne, ki prispevajo k uničenju bakterij.

Glavni mehanizmi delovanja antibiotikov:

• kršitev bakterijske celične stene;
• zatiranje sinteze beljakovin v mikrobni celici;
• okvarjena prepustnost citoplazemske membrane;
• inhibicija sinteze RNK.

Beta-laktam - penicilini

S kemično strukturo 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 - skupina snovi, sproščenih iz določene kolonije kalupov in baktericidnih aktivnih snovi. Mehanizem delovanja antibiotike serije penicilina je posledica dejstva, da z uničevanjem celične stene mikroorganizmov uničijo. Penicilini so naravnega in polsintetičnega izvora in so spojine s širokim spektrom delovanja - jih je mogoče uporabiti pri zdravljenju številnih bolezni, ki jih povzročajo streptokoki in stafilokoki. 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 pridobljeni iz naravnih s kemično modifikacijo, da dobijo prave lastnosti - amoksicilin, ampicilin. Ta zdravila so bolj aktivna proti bakterijam, ki so odporne na bio-peniciline.

Drugi beta-laktam

Cefalosporini se pridobivajo iz glivic istega imena, njihova struktura pa je podobna strukturi penicilinov, kar pojasnjuje enake negativne reakcije. Cefalosporini so stari štiri generacije. Zdravila prve generacije se pogosteje uporabljajo pri zdravljenju blagih oblik okužb, ki jih povzročajo stafilokoki ali streptokoki. Drugo in tretje generacije cefalosporine več aktivnih proti Gram-negativne bakterije in četrta generacija snovi - najbolj močna zdravila, ki se uporabljajo za vplivanje 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 imajo podoben mehanizem delovanja antibiotikov, kar vpliva 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 prekinitvijo sintezo beljakovin v celici mikroorganizmi s preprečevanjem reakcij dodajanja novih monomerov v 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. Ti antibiotiki so značilni bakteriostatično učinek, vendar pri visokih koncentracijah, lahko ima baktericidni učinek na pnevmokokov in nekatere druge mikroorganizme. Po proizvodni metodi se makrolidi delijo na naravno in polsintetično.

Prvo zdravilo iz razreda naravnih makrolidov je bilo eritromicin, pridobljen sredi prejšnjega stoletja in uspešno uporabljen 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.

Macrolides vsebujejo tudi polsintetične antibiotike - azolide in ketolide. V molekuli azolida je atom dušika vključen v laktonski obroč med devetim in desetim atomom ogljika. Predstavnik azolides azitromicin je širok spekter delovanja in aktivnosti proti gram-pozitivne in gram-negativne bakterije, nekaterih anaerobov. 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.

Ketolide dobimo s pritrditvijo keto skupine na tretji atom laktonskega obroča. 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 izmed njih - klortetraciklin, je bil izoliran v sredini prejšnjega stoletja ena izmed kultur aktinomicete, imenovan tudi sevalne gobe. Nekaj ​​let kasneje je bil oksitetraciklin pridobljen iz kolonije istih gliv. Tretji član te skupine je tetraciklin, ki je s kemično modifikacijo njenega kloro derivata prvi povzročajo, in leto kasneje tudi izoliramo iz aktinomicete. 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 virusih in protozoa. Odporni so tudi na mikrobiološko odvisnost. Mehanizem delovanja antibiotikov na bakterijski celici je za preprečitev procesov biosinteze proteinov v njem. Pod delovanjem molekul droge naprej gram-negativne bakterije skozi preprosto difuzijo v celico preidejo. Mehanizem prodiranja antibiotika delcev v gram-pozitivnih bakterij, ki je še vedno slabo razumemo, vendar je špekulacije, da Tetracikline Molekule vzajemno delujejo z ioni nekaterih kovin, ki so v celicah bakterije, da se tvori kompleksne spojine. To zlomi verigo med nastajanjem beljakovin, ki so potrebne za bakterijsko celico. Poskusi so pokazali, da je bakteriostatično klortetraciklin tolikšni meri, da inhibirajo sintezo beljakovin, toda za inhibicijo sinteze nukleinske kisline zahteva visoke koncentracije zdravila.

Tetraciklini se uporabljajo v boju proti bolezni ledvic, raznim okužbam na koži, dihalih in številnih drugih boleznih. Če je potrebno, jih zamenjajte penicilin, vendar v zadnjih letih, je uporaba tetraciklinov bistveno zmanjšal, zaradi pojava odpornosti mikroorganizmov na to skupino antibiotikov. Negativno vlogo z uporabo antibiotika kot dodatek k živalski krmi, ki povzročijo zmanjšanje terapevtske lastnosti zdravila Datum zaradi pojava 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 antibiotika - 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 je streptomicin uporablja predvsem v kombinaciji z drugimi najnovejšo generacijo zdravil za zdravljenje tuberkuloze ali takšnih, danes redke okužbe, kot 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.

Levomicetin

Kloramfenikol ali kloramfenikol, je naravni antibiotik s širokim spektrom delovanja, dejavna na številnih Gram-pozitivnih in Gram-negativnih organizmov, veliko pomembnih virusov. Na kemijska sestava pridobljena nitrofenilalkilaminov, smo najprej pridobljen iz kulture aktinomicete sredi 20. stoletja, dve leti kasneje sintetizirane tudi 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.

Glikopeptidi in lipopeptidi

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 mikroorganizmov lahko pojasnimo s tvorbo vezi z amino kislinami in celične stene peptidoglikana, s čimer zatirati njihovo sintezo.

Prvi glikopeptid, vankomicin, smo pridobili iz aktinomicetov, vzetih iz tal 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 alergije 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 - oblik 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.

Kar se upoštevanju daptomicina mogoče opaziti znatno stopnjo baktericidno aktivnost in najpomembneje - pomanjkanje navzkrižne odpornosti ali vsaj zelo počasi njeno postavitev posledica dejstva, da popolnoma nov mehanizem delovanja antibiotikov, vgrajene v strukturo snovi.

Polyenas

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 polienske antibiotike je posledica nastanka kemijskih vezi s steroli celičnih membran v glivici. 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 tla. 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

Actinomicine proizvajajo nekatere sevalne glivice, imajo citostatični učinek. 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 njihovega delovanja je posledica nastanka dovolj stabilnih vezi peptidnih verig priprave z dvojno vijačnico DNA mikroorganizma in blokiranja zaradi te sinteze RNK.

Daktinomicin, pridobljen v šestdesetih letih 20. stoletja, je postal prvo protimumorično zdravilo, ki se nahaja v onkološkem zdravljenju. Vendar se zaradi velikega števila neželenih učinkov ta zdravilo redko uporablja. Zdaj je bilo pridobljenih aktivnejših antitumorskih zdravil.

Antraciklini so izredno močne antitumorske snovi, izolirane iz streptomicetov. Mehanizem delovanja antibiotikov je povezan s tvorbo trojnih kompleksov s prameni DNA in zlomom teh verig. Drugi mehanizem antimikrobnega delovanja je možen zaradi nastajanja prostih radikalov, ki oksidirajo rakave celice.

Med naravnimi antraciklini, daunorubicinom in doksorubicinom je mogoče omeniti. 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.