Se poate spune că descoperirea penicilinei la începutul secolului trecut a fost un eveniment revoluționar. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, primul antibiotic a salvat milioane de soldați răniți de sepsis. Penicilina a devenit un medicament eficient și în același timp ieftin pentru multe infecții grave cu fracturi grave, răni purulente. De-a lungul timpului, au fost sintetizate și alte clase de antibiotice.
Caracteristici generale
Astăzi există deja un număr mare de medicamente aparținând vastei lumi a antibioticelor - substanțe de origine naturală sau semisintetică care au capacitatea de a distruge anumite grupe de agenți patogeni sau de a împiedica creșterea sau reproducerea acestora. Mecanismele, spectrele de acțiune ale antibioticelor pot fi diferite. În timp, apar noi tipuri și modificări de antibiotice. Diversitatea lor necesită sistematizare. În epoca noastră, clasificarea antibioticelor este acceptată în funcție de mecanismul și spectrul de acțiune, precum și în funcție de structura chimică. După mecanismul de acțiune, acestea sunt împărțite în:
- bacteriostatic, inhibitor de creștere saureproducerea microorganismelor patogene;
- bactericid, care ajută la uciderea bacteriilor.
Mecanisme de bază de acțiune ale antibioticelor:
- încălcarea peretelui celular bacterian;
- suprimarea sintezei proteinelor într-o celulă microbiană;
- încălcarea permeabilității membranei citoplasmatice;
- inhibarea sintezei ARN.
Beta-lactamine - peniciline
După structura chimică, acești compuși sunt clasificați după cum urmează.
Antibiotice beta-lactamice. Mecanismul de acțiune al antibioticelor lactamice este determinat de capacitatea acestui grup funcțional de a lega enzimele implicate în sinteza peptidoglicanului, baza membranei exterioare a celulelor microorganismelor. Astfel, formarea peretelui său celular este suprimată, ceea ce ajută la oprirea creșterii sau reproducerii bacteriilor. Beta-lactamele au toxicitate scăzută și în același timp acțiune bactericidă bună. Ele reprezintă cel mai mare grup și sunt împărțite în subgrupuri care au o structură chimică similară.
Penicilinele sunt un grup de substanțe izolate dintr-o anumită colonie de mucegaiuri și cu acțiune bactericidă. Mecanismul de acțiune al antibioticelor din seria penicilinei se datorează faptului că, distrugând peretele celular al microorganismelor, acestea le distrug. Penicilinele sunt de origine naturală și semisintetică și sunt compuși cu spectru larg - pot fi utilizate în tratamentul multor boli cauzate de streptococi și stafilococi. În afară de,au proprietatea selectivitatii, actionand numai asupra microorganismelor, fara a afecta macroorganismul. Penicilinele au dezavantajele lor, care includ apariția rezistenței bacteriene la aceasta. Dintre cele naturale, cele mai frecvente sunt benzilpenicilina, fenoximetilpenicilina, care sunt folosite pentru combaterea infectiilor meningococice si streptococice datorita toxicitatii reduse si a costurilor reduse. Cu toate acestea, cu utilizarea pe termen lung, poate apărea imunitatea organismului la medicament, ceea ce va duce la o scădere a eficacității acestuia. Penicilinele semisintetice se obțin de obicei din cele naturale prin modificare chimică pentru a le conferi proprietățile dorite - amoxicilină, ampicilină. Aceste medicamente sunt mai active împotriva bacteriilor rezistente la biopeniciline.
Alte beta-lactamine
Cefalosporinele sunt obținute din ciupercile cu același nume, iar structura lor este similară cu cea a penicilinelor, ceea ce explică aceleași reacții negative. Cefalosporinele formează patru generații. Medicamentele de prima generație sunt utilizate mai des în tratamentul infecțiilor ușoare cauzate de stafilococi sau streptococi. Cefalosporinele din a doua și a treia generație sunt mai active împotriva bacteriilor gram-negative, iar substanțele de generația a patra sunt cele mai puternice medicamente utilizate pentru tratarea infecțiilor severe.
Carbapenemele sunt eficiente împotriva bacteriilor Gram-pozitive, Gram-negative și anaerobe. Avantajul lor este absențarezistența bacteriilor la medicament chiar și după utilizarea prelungită.
Monobactams aparțin și ei beta-lactamelor și au un mecanism similar de acțiune al antibioticelor, care constă în influențarea pereților celulari ai bacteriilor. Sunt folosite pentru a trata o mare varietate de infecții.
Macrolide
Acesta este al doilea grup. Macrolidele sunt antibiotice naturale cu o structură ciclică complexă. Sunt un inel de lactonă cu mai mulți membri cu reziduuri de carbohidrați atașate. Proprietățile medicamentului depind de numărul de atomi de carbon din inel. Există compuși cu 14, 15 și 16 membri. Spectrul de acțiune a acestora asupra microbilor este destul de larg. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra celulei microbiene constă în interacțiunea acestora cu ribozomii și astfel perturbând sinteza proteinelor în celula microorganismului prin suprimarea reacțiilor de adăugare de noi monomeri la lanțul peptidic. Acumulând în celulele sistemului imunitar, macrolidele efectuează și distrugerea intracelulară a microbilor.
Macrolidele sunt cele mai sigure și mai puțin toxice dintre antibioticele cunoscute și sunt eficiente nu numai împotriva bacteriilor Gram-pozitive, ci și împotriva bacteriilor Gram-negative. La utilizarea lor, nu se observă reacții secundare nedorite. Aceste antibiotice se caracterizează printr-un efect bacteriostatic, dar la concentrații mari pot avea un efect bactericid asupra pneumococilor și a altor microorganisme. Conform metodei de preparare, macrolidele sunt împărțite în naturale și semisintetice.
Primul medicament de laO clasă de macrolide naturale a fost eritromicina, obținută la mijlocul secolului trecut și folosită 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 încă folosită activ.
Macrolidele includ și antibiotice semisintetice - azolide și cetolide. În molecula de azolid, un atom de azot este inclus în inelul de lactonă între al nouălea și al zecelea atom de carbon. Reprezentantul azolidelor este azitromicina cu un spectru larg de acțiune și activitate în direcția bacteriilor gram-pozitive și gram-negative, unele anaerobe. Este mult mai stabil într-un mediu acid decât eritromicina și se poate acumula în acesta. Azitromicina este utilizată pentru o varietate de boli ale tractului respirator, sistemului genito-urinar, intestinelor, pielii și altele.
Ketolidele sunt obținute prin adăugarea unei grupări ceto la al treilea atom al inelului lactonic. Se disting printr-o obișnuire mai mică a bacteriilor în comparație cu macrolidele.
Tetracicline
Tetracicline aparțin clasei de policetide. Acestea sunt antibiotice cu spectru larg, cu efect bacteriostatic. Primul lor reprezentant, clortetraciclina, a fost izolat la mijlocul secolului trecut dintr-una din culturile de actinomicete, ele fiind numite și ciuperci radiante. Câțiva ani mai târziu, oxitetraciclină a fost obținută dintr-o colonie a acelorași ciuperci. Al treilea reprezentant al acestui grup este tetraciclina, care a fost creată pentru prima dată prin modificarea chimică a derivatului său de clor, iar un an mai târziu, de asemenea, izolată din actinomicete. Altemedicamentele din grupa tetraciclinei sunt derivați semisintetici ai acestor compuși.
Toate aceste substanțe sunt similare ca structură chimică și proprietăți, ca activitate împotriva multor forme de bacterii gram-pozitive și gram-negative, a unor virusuri și protozoare. Ele sunt, de asemenea, rezistente la obișnuirea microorganismelor. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra unei celule bacteriene este de a suprima procesele de biosinteză a proteinelor din aceasta. Când moleculele medicamentului acționează asupra bacteriilor gram-negative, acestea trec în celulă prin difuzie simplă. Mecanismul de penetrare a particulelor de antibiotic în bacteriile Gram-pozitive nu a fost încă suficient studiat, totuși, există o presupunere că moleculele de tetraciclină interacționează cu anumiți ioni metalici care se află în celulele bacteriene pentru a forma compuși complecși. În acest caz, lanțul este rupt în procesul de formare a proteinei necesare celulei bacteriene. Experimentele au arătat că concentrațiile bacteriostatice de clortetraciclină sunt suficiente pentru a suprima sinteza proteinelor, totuși, sunt necesare concentrații mari de medicament pentru a inhiba sinteza acizilor nucleici.
Tetraciclinele sunt folosite în lupta împotriva bolilor de rinichi, diferitelor infecții ale pielii, tractului respirator și multe alte boli. Dacă este necesar, înlocuiesc penicilina, dar în ultimii ani utilizarea tetraciclinelor a scăzut semnificativ, ceea ce este asociat cu apariția rezistenței microbiene la acest grup de antibiotice. Utilizarea acestuiantibiotic ca aditiv la hrana animalelor, ceea ce a condus la o scădere a proprietăților medicinale ale medicamentului din cauza apariției rezistenței la acesta. Pentru a o depăși, sunt prescrise combinații cu diferite medicamente care au un mecanism diferit de acțiune antimicrobiană a antibioticelor. De exemplu, efectul terapeutic este sporit de utilizarea simultană a tetraciclinei și a streptomicinei.
Aminoglicozide
Aminoglicozidele sunt antibiotice naturale și semisintetice cu un spectru de acțiune extrem de larg, care conțin reziduuri de aminozaharide în moleculă. Primul aminoglicozid a fost streptomicina, izolată dintr-o colonie de ciuperci radiante deja la mijlocul secolului trecut și folosită activ în tratamentul multor infecții. Fiind bactericide, antibioticele din grupa menționată sunt eficiente chiar și cu imunitate redusă sever. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra unei celule microbiene este formarea de legături covalente puternice cu proteinele ribozomilor microorganismului și distrugerea reacțiilor de sinteză a proteinelor din celula bacteriană. Mecanismul efectului bactericid al aminoglicozidelor nu a fost studiat pe deplin, spre deosebire de efectul bacteriostatic al tetraciclinelor și macrolidelor, care perturbă, de asemenea, sinteza proteinelor în celulele bacteriene. Cu toate acestea, se știe că aminoglicozidele sunt active numai în condiții aerobe, așa că nu sunt foarte eficiente în țesuturile cu aport slab de sânge.
După apariția primelor antibiotice - penicilina și streptomicina, acestea au început să fie atât de utilizate în tratamentul oricăror boli, încât foarte curând a apărut problema obișnuirii microorganismelor cu aceste medicamente. În prezentStreptomicina este utilizată în principal în combinație cu alte medicamente de generație mai nouă pentru a trata tuberculoza sau infecții rare, cum ar fi ciuma. În alte cazuri, se prescrie kanamicina, care este și un antibiotic aminoglicozidic de prima generație. Cu toate acestea, din cauza toxicității ridicate a kanamicinei, gentamicina, un medicament din a doua generație, este acum preferată, iar medicamentul aminoglicozidic din a treia generație este amikacina, care este rareori folosită pentru a preveni dependența de microorganisme a acestuia.
Levomycetin
Levomicetina, sau cloramfenicolul, este un antibiotic natural cu cel mai larg spectru de activitate, activ împotriva unui număr semnificativ de microorganisme gram-pozitive și gram-negative, a multor virusuri mari. Conform structurii chimice, acest derivat al nitrofenilalchilaminelor a fost obținut pentru prima dată dintr-o cultură de actinomicete la mijlocul secolului al XX-lea, iar doi ani mai târziu a fost sintetizat și chimic.
Levomicetina are un efect bacteriostatic asupra microorganismelor. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra unei celule bacteriene este de a suprima activitatea catalizatorilor pentru formarea legăturilor peptidice în ribozomi în timpul sintezei proteinelor. Rezistența bacteriană la levomicetină se dezvoltă foarte lent. Medicamentul este utilizat pentru febra tifoidă sau dizenterie.
Glicopeptide și lipopeptide
Glicopeptidele sunt compuși peptidici ciclici care sunt antibiotice naturale sau semi-sintetice cu o substanță îngustă.spectrul de acţiune asupra anumitor tulpini de microorganisme. Ele au un efect bactericid asupra bacteriilor gram-pozitive și, de asemenea, pot înlocui penicilina în cazul rezistenței la aceasta. Mecanismul de acțiune al antibioticelor asupra microorganismelor poate fi explicat prin formarea de legături cu aminoacizii peptidoglicanului din peretele celular și, astfel, prin suprimarea sintezei acestora.
Prima glicopeptidă, vancomicina, a fost obținută din actinomicete luate din sol din India. Este un antibiotic natural care acționează activ asupra microorganismelor chiar și în timpul sezonului de reproducere. Inițial, vancomicina a fost folosită ca înlocuitor al penicilinei în cazurile de alergie la aceasta în tratamentul infecțiilor. Cu toate acestea, creșterea rezistenței la medicamente a devenit o problemă serioasă. În anii 1980 s-a obținut teicoplanina, un antibiotic din grupul glicopeptidelor. Este prescris pentru aceleași infecții și, în combinație cu gentamicina, dă rezultate bune.
La sfârșitul secolului al XX-lea a apărut un nou grup de antibiotice - lipopeptide izolate din streptomicete. După structura lor chimică, acestea sunt lipopeptide ciclice. Acestea sunt antibiotice cu spectru îngust, cu efect bactericid împotriva bacteriilor gram-pozitive, precum și stafilococi rezistenți la medicamentele beta-lactamice și la glicopeptide.
Mecanismul de acțiune al antibioticelor este semnificativ diferit de cele deja cunoscute - în prezența ionilor de calciu, lipopeptida formează legături puternice cu membrana celulară bacteriană, ceea ce duce la depolarizarea acesteia și la perturbarea sintezei proteinelor, ca urmare din care moare celula dăunătoare. Primulun membru al clasei lipopeptidelor este daptomicina.
daptomicina
Polyenes
Următorul grup este antibioticele poliene. Astăzi există o creștere uriașă a bolilor fungice care sunt greu de tratat. Pentru combaterea lor sunt destinate substanțe antifungice - antibiotice poliene naturale sau semisintetice. Primul medicament antifungic de la mijlocul secolului trecut a fost nistatina, care a fost izolată dintr-o cultură de streptomicete. În această perioadă, în practica medicală au fost incluse multe antibiotice poliene obținute din diverse culturi fungice - griseofulvină, levorină și altele. Acum au fost deja folosite poliene de a patra generație. Au primit numele lor comun datorită prezenței mai multor legături duble în molecule.
Mecanismul de acțiune al antibioticelor poliene se datorează formării de legături chimice cu sterolii membranelor celulare din ciupercă. Molecula de polienă este astfel integrată în membrana celulară și formează un canal de sârmă ionică prin care componentele celulei trec în exterior, ducând la eliminarea acesteia. Polienele sunt fungistatice la doze mici și fungicide la doze mari. Cu toate acestea, activitatea lor nu se extinde la bacterii și viruși.
Polimixinele sunt antibiotice naturale produse de bacteriile care formează spori din sol. În terapie, au găsit aplicație în anii 40 ai secolului trecut. Aceste medicamente sunt caracterizate de acțiune bactericidă, care este cauzată de deteriorarea membranei citoplasmatice a celulei microorganismului, provocând moartea acestuia. Polimixinele sunt eficiente împotriva bacteriilor Gram-negative și rareori formează obiceiuri. Cu toate acestea, toxicitatea prea mare limitează utilizarea lor în terapie. Compușii din acest grup - sulfatul de polimixină B și sulfatul de polimixină M sunt utilizați rar și doar ca medicamente de rezervă.
antibiotice antineoplazice
Actinomicinele sunt produse de unele ciuperci radiante și au efect citostatic. Actinomicinele naturale sunt cromopeptide ca structură, care diferă prin aminoacizi din lanțurile peptidice, care determină activitatea lor biologică. Actinomicinele atrag atenția specialiștilor ca antibiotice antitumorale. Mecanismul lor de acțiune se datorează formării unor legături suficient de stabile ale lanțurilor peptidice ale medicamentului cu dubla helix a ADN-ului microorganismului și ca urmare blocării sintezei ARN-ului.
Dactinomicina, obținută în anii 60 ai secolului XX, a fost primul medicament antitumoral utilizat în terapia oncologică. Cu toate acestea, din cauza numărului mare de efecte secundare, acest medicament este rar utilizat. Au fost acum obținute mai multe medicamente anticancer active.
Antraciclinele sunt substanțe antitumorale extrem de puternice izolate din streptomicete. Mecanismul de acțiune al antibioticelor este asociat cu formarea de complexe triple cu lanțuri de ADN și ruperea acestor lanțuri. Este posibil și un al doilea mecanism de acțiune antimicrobiană, datorită producției de radicali liberi care oxidează celulele canceroase.
Dintre antraciclinele naturale, pot fi menționate daunorubicina și doxorubicina. Clasificarea antibioticelor în funcție de mecanismul de acțiune asupra bacteriilor le clasifică drept bactericide. Cu toate acestea, toxicitatea lor ridicată a forțat căutarea de noi compuși care au fost obținuți sintetic. Multe dintre ele sunt folosite cu succes în oncologie.
Antibioticele au intrat de mult în practica medicală și în viața umană. Datorită lor, au fost învinse multe boli, care timp de multe secole au fost considerate incurabile. În prezent, există o astfel de varietate a acestor compuși încât este necesară nu numai clasificarea antibioticelor în funcție de mecanismul și spectrul de acțiune, ci și în funcție de multe alte caracteristici.
