Mehanizam djelovanja antibiotika: detaljan opis

Može se reći da je revolucionarni događaj otkriće penicilina početkom prošlog stoljeća. Tijekom Drugog svjetskog rata, prvi antibiotik spasio je milijune ranjenih vojnika iz sepsi. Penicilin je postao učinkovit i istodobno jeftin lijek za mnoge ozbiljne infekcije s ozbiljnim lomovima, gnusnim ranom. S vremenom su sintetizirane druge klase antibiotika.

Opće značajke

Danas postoji velik broj proizvoda koji pripadaju velikom svijetu antibiotika - tvari prirodnog ili polu-sintetičkog porijekla koji imaju sposobnost da uništi određene skupine patogenih mikroorganizama ili inhibira njihov rast ili razmnožavanje. Mehanizmi, spektri antibiotika mogu biti različiti. S vremenom se pojavljuju nove vrste i modifikacije antibiotika. Takva raznolikost zahtijeva sistematizaciju. U naše vrijeme usvojena je klasifikacija antibiotika prema mehanizmu i spektru djelovanja, kao i kemijskoj strukturi. Mehanizmom djelovanja podijeljeni su na:

• bakteriostatički, inhibirajući rast ili množenje patogenih mikroorganizama;
• baktericidni, koji doprinose uništavanju bakterija.

Glavni mehanizmi djelovanja antibiotika:

• kršenje bakterijske stanične stijenke;
• supresija sinteze proteina u mikrobnoj stanici;
• oštećena propusnost citoplazmatske membrane;
• inhibicija sinteze RNA.

Beta-laktami - penicilini

Kemičnom strukturom, ovi spojevi su podijeljeni kako slijedi.

Beta-laktamski antibiotici. Mehanizam djelovanja laktamskih antibiotika određen je sposobnošću ove funkcionalne skupine da veže enzime uključene u sintezu peptidoglikana - osnove vanjske membrane mikroorganizama. Stoga je stvaranje stanične stijenke inhibirano, što pomaže da se zaustavi rast ili množenje bakterija. Beta-laktami imaju nisku toksičnost i istodobno dobar baktericidni učinak. Oni predstavljaju najveću skupinu i dijele se u podskupine slične kemijske strukture.

Penicilini - skupina tvari oslobođenih iz određene kolonije plijesni i baktericidno aktivnih. Mehanizam djelovanja antibiotici serije penicilina je zbog činjenice da uništavajući stanični zid mikroorganizama, oni ih uništiti. Penicilini su prirodne ili polu-sintetičkog porijekla, a spojevi širokog spektra djelovanja - oni se mogu koristiti u liječenju mnogih bolesti uzrokovanih streptokokima i stafilokoki. Osim toga, oni imaju svojstvo selektivnosti, djelujući samo na mikroorganizme, bez utjecaja na makroorganizam. Penicilini imaju svoje nedostatke, što uključuje pojavu otpornosti na bakterije. Od najčešćih prirodnih penicilina G, penicilina koji se koriste u borbi protiv meningokokonih i streptokokne infekcije zbog svoje niske toksičnosti i niske cijene. Međutim, s dugoročnim prijemom, može postojati imunitet organizma na lijek, što će dovesti do smanjenja njegove učinkovitosti. Poluvodički penicilini obično dobivene iz prirodnih kemijskih modifikacija kako bi im pružile prave osobine - amoksicilin, ampicilin. Ovi lijekovi su više aktivni protiv bakterija koje su otporne na bio-peniciline.

Ostali beta-laktami

Cefalosporini se dobivaju od gljiva istog naziva, a njihova je struktura slična strukturi penicilina, što objašnjava iste negativne reakcije. Cefalosporini su stari četiri generacije. Lijekovi prve generacije češće se koriste u liječenju blagih oblika infekcija uzrokovanih stafilokokima ili streptokokama. Druga i treća generacija cefalosporina djelotvornija su od gram-negativnih bakterija, a tvari četvrte generacije najjače su lijekove koji utječu na teške infekcije.

Karbapenemi učinkovito djeluju na gram-pozitivne, gram-negativne i anaerobne bakterije. Njihova pozitivna svojstva su nedostatak otpornosti na lijek protiv bakterija čak i nakon dugog razdoblja uporabe.

Monobactami također pripadaju beta-laktamima i imaju sličan mehanizam djelovanja antibiotika, koji se sastoji od utjecaja na stanične stijenke bakterija. Koristi se za liječenje raznih infekcija.

makrolidi

Ovo je druga grupa. Makrolidi su prirodni antibiotici koji imaju složenu cikličku strukturu. Oni su polinomi laktonski prsten s priloženim ugljikohidratnim ostacima. Svojstva lijeka ovise o količini ugljikovih atoma u prstenu. Postoje 14-, 15- i 16-člani spojevi. Spektar njihovog djelovanja na mikroorganizmima je dovoljno širok. Mehanizam djelovanja antibiotika na mikrobnu stanicu sastoji se u njihovoj interakciji s ribosomima i time lomljenjem sinteza proteina u stanici mikroorganizma suprimiranjem reakcija dodavanja novih monomera u peptidni lanac. Akumulirajući se u stanicama imunološkog sustava, makrolidi također provode intracelularno uništavanje mikroba.

Makrolidi su najsigurniji i manje toksični među poznatim antibioticima i djelotvorni su protiv gram-pozitivnih, ali i gram-negativnih bakterija. Kada se koriste, nepoželjne reakcije nisu promatrane. Ovi antibiotici karakterizirani su bakteriostatskim djelovanjem, ali kod visokih koncentracija mogu imati baktericidni učinak na pneumokokne i neke druge mikroorganizme. Metodom proizvodnje makrolidi su podijeljeni u prirodne i polusintetičke.

Prvi lijek iz klase prirodnih makrolida bio je eritromicin, dobiven sredinom prošlog stoljeća i uspješno korišten protiv Gram-pozitivnih bakterija, otpornih na peniciline. Nova generacija lijekova ove skupine pojavila se 70-ih godina 20. stoljeća i aktivno se koristi do sada.

Makrolidi također uključuju polu-sintetske antibiotike - azolide i ketolide. U molekuli azolida, dušikov atom je uključen u lakton prsten između devetog i desetog atoma ugljika. Predstavnik azolidata je azitromicin širokog spektra djelovanja i aktivnosti u smjeru gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija, neki anaerobni. To je puno stabilnije u kiselom mediju, u usporedbi s eritromicinom, i može se akumulirati u njemu. Azitromicin se koristi za različite bolesti dišnih puteva, urogenitalnog sustava, crijeva, kože i drugih.

Ketolidi se dobivaju spajanjem keto skupine na treći atom laktonskog prstena. Oni se razlikuju po manje ovisnim bakterijama, u usporedbi s makrolidima.

tetraciklini

Tetracikline pripadaju klasi poliketida. Oni su antibiotici širokog spektra djelovanja, posjedujući bakteriostatski utjecaj. Prvi njihov predstavnik - klortetraciklin, izoliran je sredinom prošlog stoljeća iz jedne od kultura aktinomiceta, one se nazivaju i zračene gljive. Nekoliko godina kasnije oksitetraciklin je dobiven iz kolonije iste gljivice. Treći predstavnik ove skupine je tetraciklin, koji je prvi put stvoren kemijskom modifikacijom kloro derivata, a godinu dana kasnije također izoliran iz aktinomiceta. Svi ostali pripravci tetraciklin grupe su polusintetički derivati ​​ovih spojeva.

Sve ove tvari su slične kemijskoj strukturi i svojstvima, u aktivnosti protiv mnogih oblika gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija, određenih virusa i protozoa. Oni su također otporni na ovisnost o mikrobima. Mehanizam djelovanja antibiotika na bakterijsku stanicu je suzbijanje procesa biosinteze proteina u njemu. Pod djelovanjem molekula lijeka na gram-negativnih bakterija oni prolaze kroz stanicu kroz jednostavnu difuziju. Mehanizam prodiranja antibiotskih čestica u gram-pozitivnih bakterija i dalje slabo razumije, ali ima pretpostavki da se molekule tetraciklin interakciju s ionima pojedinih metala koji se nalaze u stanicama bakterije da se dobije kompleksnih spojeva. To razbija lanac tijekom stvaranja proteina, potrebnih za bakterijsku stanicu. Pokusi su pokazali da je bakteriostatsko klortetraciklin koncentracijama dovoljnim da inhibira sintezu proteina, a za inhibiciju sinteze nukleinske kiseline zahtijeva visoke koncentracije lijeka.

Tetraciklini se koriste u borbi protiv bubrežnih bolesti, različitih infekcija kože, dišnih puteva i mnogih drugih bolesti. Ako je potrebno, oni zamijeniti penicilin, ali u posljednjih nekoliko godina, upotreba tetraciklina znatno smanjena zbog pojave otpornosti mikroorganizama na ovu skupinu antibiotika. Negativna uloga koju je koristila uporaba tog antibiotika kao aditiva u hrani za životinje, što je dovelo do smanjenja ljekovitih svojstava lijeka zbog pojave otpora na njega. Da bi se prevladalo, propisane su kombinacije različitih lijekova s ​​različitim mehanizmom antimikrobnog djelovanja antibiotika. Na primjer, terapeutski učinak je poboljšan istodobnom primjenom tetraciklina i streptomicina.

aminoglikozidi

Aminoglikozidi su prirodni i polusintetski antibiotici s ekstremno širokim spektrom djelovanja, koji u molekuli sadrže ostatke amino šećera. Prvi aminoglikozid bio je streptomicin, izoliran iz kolonije zračenja gljivica već sredinom prošlog stoljeća i aktivno se koristio u liječenju raznih infekcija. Budući da je baktericidno, antibiotici ove skupine su učinkoviti čak i sa znatno smanjenim imunitetom. Mehanizam djelovanja antibiotika na stanice mikroba je nastajanje snažne kovalentne veze s proteinima i ribosoma mikroorganizama uništavanje sinteze proteina u reakcijama bakterijskih stanica. Nije u potpunosti razumio mehanizam aminoglikozid baktericidni učinak, za razliku od bakteriostatične djelovanja tetraciklina i makrolida također krše sintezu proteina u bakterijskim stanicama. Međutim, poznato je da su aminoglikozidi aktivni samo pod aerobnim uvjetima, stoga oni pokazuju nisku učinkovitost u tkivima s slabom opskrbom krvi.

Nakon pojave prvog antibiotika - penicilina i streptomicina, bili su toliko široko korišteni u liječenju bilo koje bolesti koja je ubrzo nastala problem mikroorganizama koji se koriste ovim lijekovima. Trenutno se koristi streptomicin, uglavnom u kombinaciji s drugim lijekovima nove generacije za liječenje tuberkuloze ili takvih, do danas, rijetkih infekcija poput kuga. U drugim slučajevima propisuje se kanamicin, koji je također antibiotik prve generacije aminoglikozida. Međutim, zbog visoke toksičnosti kanamicin trenutno poželjnoj gentamicin - priprema druge generacije, treća generacija i pripremu amikacina je aminoglikozidom - to se rijetko koristi za sprječavanje ovisnosti o istima mikroorganizama.

kloramfenikol

Kloramfenikol ili kloramfenikol, je prirodni antibiotik sa širokim spektrom djelovanja, djeluju na veliki broj Gram-pozitivnih i gram-negativnih organizama, mnogi od glavnih virusa. Na kemijska struktura je izvedena nitrofenilalkilaminov, najprije se dobiva iz kulture aktinomiceta u sredini 20. stoljeća, a dvije godine kasnije i sintetizirati kemijski.

Levomicetin ima bakteriostatički učinak na mikroorganizme. Mehanizam djelovanja antibiotika na bakterijsku stanicu je potisnuti aktivnost procesa formiranja katalizatora peptidne veze u sintezi proteina, kada ribosoma. Otpornost na levomicetin u bakterijama razvija vrlo sporo. Lijek se koristi za tifusnu groznicu ili dizenterije.

Glikopeptidi i lipopeptidi

Glikopeptidi su ciklički peptidni spojevi koji su prirodni ili polusintetički antibiotici sa uskim spektrom djelovanja na određenim vrstama mikroorganizama. Oni imaju baktericidni učinak na Gram-pozitivne bakterije, a također mogu zamijeniti penicilin u slučaju otpora na njega. Mehanizam djelovanja antibiotika na mikroorganizme može se objasniti formiranjem veza s aminokiselinama peptidoglikana stanične stijenke i, prema tome, supresijom njihove sinteze.

Prvi glikopeptid, vankomicin, dobiven je iz aktinomiceta koje su uzete iz tla u Indiji. To je prirodni antibiotik koji aktivno djeluje na mikroorganizme čak i tijekom sezone uzgoja. U početku, vankomicin je bio korišten kao zamjena za penicilin u slučajevima alergije na njega u liječenju infekcija. Međutim, povećanje otpornosti na lijek postaje ozbiljan problem. U 80-ima je dobiven teikoplanin, antibiotik iz glikopeptidne skupine. Propisan je za iste infekcije, a u kombinaciji s gentamicinom daje dobre rezultate.

Krajem 20. stoljeća pojavila se nova skupina antibiotika - lipopeptidi, izolirani iz streptomiceta. Prema njihovoj kemijskoj strukturi, oni su ciklički lipopeptidi. Ovaj antibiotik s uskim spektrom djelovanja, koje imaju baktericidno djelovanje protiv gram-pozitivnih bakterija i stafilokoka, koji su otporni na beta-laktamski droge i glikopeptida.

Mehanizam djelovanja antibiotika bitno razlikuju od onih koji su već poznati - oblika lipopeptida u prisutnosti iona kalcija jake veze s staničnoj membrani bakterije, što dovodi do depolarizacije i njegove prekida sintezu proteina, tako da zlonamjerne stanica umire. Prvi predstavnik klase lipopeptida je daptomicin.

S obzirom na daptomicina može se primijetiti značajnu stopu baktericidno djelovanje, i što je najvažnije - nedostatak križne otpornosti, ili barem vrlo sporo njenu tvorbu s obzirom na činjenicu da je potpuno novi mehanizam djelovanja antibiotika ugrađena u strukturu tvari.

polieni

Sljedeća skupina je polieni antibiotici. Danas postoji veliki val gljivičnih bolesti koje je teško liječiti. Za borbu protiv njih, antifungalna sredstva su namijenjena - prirodni ili polusintetički polieni antibiotici. Prvi antifungalni lijek sredinom prošlog stoljeća bio je nystatin, koji je izoliran iz kulture streptomiceta. Tijekom tog razdoblja u medicinskoj su praksi bili uključeni mnogi polieni antibiotici dobiveni iz različitih gljivičnih kultura - griseofulvin, levorin i drugi. Sada se koriste četvrte generacije polena. Imali su opće ime zbog prisutnosti nekoliko dvostrukih veza u molekulama.

Mehanizam djelovanja antibiotika poliena nastaje zbog stvaranja kemijskih veza s sterolima staničnih membrana u gljivicama. Molekula polena tako je ugrađena u staničnu membranu i tvori ionski žičani kanal kroz koji izlaze komponente stanice, što dovodi do eliminacije. U malim dozama poleni su fungistatični, a u visokim dozama fungicidni. Međutim, njihova se aktivnost ne proteže na bakterije i viruse.

Polimiksine - prirodni antibiotici, proizvode se bakterijama koje stvaraju spore tla. U terapiji su pronašli primjenu u 40-ima prošlog stoljeća. Ovi lijekovi su karakterizirani baktericidnim djelovanjem, što je uzrokovano oštećenjem citoplazmatske membrane mikroorganizmičke stanice koja uzrokuje njegovu smrt. Polimiksini su djelotvorni protiv gram-negativnih bakterija i rijetko uzrokuju da mikroorganizmi postanu ovisnici. Međutim, prevelika toksičnost ograničava njihovu upotrebu u terapiji. Spojevi ove skupine - polimiksin B sulfat i polimiksin M sulfat se rijetko upotrebljavaju i samo kao pripravna priprema.

Antineoplastični antibiotici

Actinomicini su proizvedeni od strane nekih zračenja gljiva, imaju citostatički učinak. Prirodni aktinomicini u strukturi su kromopeptidi, koji se razlikuju u aminokiselinama u peptidnim lancima, određujući njihovu biološku aktivnost. Actinomicini privlače pažnju stručnjaka kao antitumorski antibiotici. Mehanizam djelovanja s obzirom na formiranje dovoljno stabilnih veza peptidnih lanaca lijeka s DNA dvostruke spirale mikroorganizma i blokirajući sintezu RNA.

Dactinomycin, dobiven 60-ih godina 20. stoljeća, postao je prvi antitumorski lijek pronađen u onkološkoj terapiji. Međutim, zbog velikog broja nuspojava ovaj lijek se rijetko koristi. Sada su dobiveni aktivniji antitumorski lijekovi.

Antraciklini su izuzetno jake anti-tumorske tvari izolirane iz streptomiceta. Mehanizam djelovanja antibiotika povezan je s formiranjem trostrukih kompleksa s DNA trakama i raskidom tih lanaca. Drugi mehanizam antimikrobnog djelovanja je moguć zbog proizvodnje slobodnih radikala koji oksidiraju stanice raka.

Od prirodnih antraciklina, može se spomenuti daunorubicin i doksorubicin. Klasifikacija antibiotika prema mehanizmu djelovanja na bakterije ih klasificira kao baktericidni. Međutim, njihova visoka toksičnost uzrokovala ih je traženje novih spojeva koji su sintetski dobiveni. Mnogi od njih uspješno se koriste u onkologiji.

Antibiotici su odavno uključeni u medicinsku praksu i ljudski život. Zahvaljujući njima, mnoge bolesti su poražene, koje su već stoljećima smatrale neizlječivima. Trenutno, postoji raznolikost ovih spojeva, koja zahtijeva ne samo klasifikaciju antibiotika prema mehanizmu djelovanja i spektra, ali i na mnogim drugim karakteristikama.