Man kan si at oppdagelsen av penicillin på begynnelsen av forrige århundre var en revolusjonerende begivenhet. Under andre verdenskrig reddet det første antibiotikumet millioner av sårede soldater fra sepsis. Penicillin er blitt et effektivt og samtidig billig medikament mot mange alvorlige infeksjoner med alvorlige brudd, purulente sår. Over tid ble andre klasser av antibiotika syntetisert.
Generelle egenskaper
I dag finnes det allerede et stort antall medikamenter som tilhører den enorme verden av antibiotika - stoffer av naturlig eller semisyntetisk opprinnelse som har evnen til å ødelegge visse grupper av patogener eller forhindre deres vekst eller reproduksjon. Mekanismer, virkningsspektra for antibiotika kan være forskjellige. Over tid dukker det opp nye typer og modifikasjoner av antibiotika. Mangfoldet deres krever systematisering. I vår tid er klassifiseringen av antibiotika akseptert i henhold til mekanismen og spekteret av virkning, så vel som i henhold til den kjemiske strukturen. I henhold til virkningsmekanismen er de delt inn i:
- bakteriostatisk, veksthemmende ellerreproduksjon av patogene mikroorganismer;
- bakteriedrepende, som hjelper til med å drepe bakterier.
Grunnleggende virkningsmekanismer for antibiotika:
- brudd på bakteriecelleveggen;
- undertrykkelse av proteinsyntese i en mikrobiell celle;
- brudd på permeabiliteten til den cytoplasmatiske membranen;
- hemming av RNA-syntese.
Beta-laktamer - penicilliner
Etter kjemisk struktur er disse forbindelsene klassifisert som følger.
Beta-laktam-antibiotika. Virkningsmekanismen til laktamantibiotika bestemmes av denne funksjonelle gruppens evne til å binde enzymer involvert i syntesen av peptidoglykan, grunnlaget for den ytre membranen til mikroorganismeceller. Dermed undertrykkes dannelsen av celleveggen, noe som bidrar til å stoppe veksten eller reproduksjonen av bakterier. Beta-laktamer har lav toksisitet og samtidig god bakteriedrepende virkning. De representerer den største gruppen og er delt inn i undergrupper som har en lignende kjemisk struktur.
Penicilliner er en gruppe stoffer som er isolert fra en bestemt koloni av muggsopp og virker bakteriedrepende. Virkningsmekanismen til antibiotika i penicillin-serien skyldes det faktum at de ødelegger celleveggen til mikroorganismer. Penicilliner er av naturlig og semisyntetisk opprinnelse og er bredspektrede forbindelser - de kan brukes i behandlingen av mange sykdommer forårsaket av streptokokker og stafylokokker. I tillegg,de har egenskapen til selektivitet, virker bare på mikroorganismer, uten å påvirke makroorganismen. Penicilliner har sine ulemper, som inkluderer fremveksten av bakteriell motstand mot det. Av de naturlige er de vanligste benzylpenicillin, fenoksymetylpenicillin, som brukes til å bekjempe meningokokk- og streptokokkinfeksjoner på grunn av lav toksisitet og lave kostnader. Ved langvarig bruk kan imidlertid kroppens immunitet mot stoffet oppstå, noe som vil føre til en reduksjon i effektiviteten. Halvsyntetiske penicilliner oppnås vanligvis fra naturlige ved kjemisk modifikasjon for å gi dem de ønskede egenskapene - amoxicillin, ampicillin. Disse legemidlene er mer aktive mot bakterier som er resistente mot biopenicilliner.
Andre beta-laktamer
Cefalosporiner er hentet fra sopp med samme navn, og deres struktur ligner strukturen til penicilliner, noe som forklarer de samme negative reaksjonene. Cefalosporiner utgjør fire generasjoner. Førstegenerasjonsmedisiner brukes oftere i behandlingen av milde infeksjoner forårsaket av stafylokokker eller streptokokker. Andre og tredje generasjons cefalosporiner er mer aktive mot gramnegative bakterier, og fjerde generasjons substanser er de kraftigste legemidlene som brukes til å behandle alvorlige infeksjoner.
Karbapenemer er effektive mot Gram-positive, Gram-negative og anaerobe bakterier. Fordelen deres er fraværetresistens av bakterier mot stoffet selv etter langvarig bruk.
Monobaktamer tilhører også betalaktamer og har en lignende virkningsmekanisme av antibiotika, som består i å påvirke celleveggene til bakterier. De brukes til å behandle en lang rekke infeksjoner.
Macrolides
Dette er den andre gruppen. Makrolider er naturlige antibiotika med en kompleks syklisk struktur. De er en flerleddet laktonring med vedlagte karbohydratrester. Egenskapene til stoffet avhenger av antall karbonatomer i ringen. Det er 14-, 15- og 16-leddede forbindelser. Spekteret av deres virkning på mikrober er ganske bredt. Virkningsmekanismen til antibiotika på den mikrobielle cellen består i deres interaksjon med ribosomer og derved forstyrre syntesen av proteiner i cellen til mikroorganismen ved å undertrykke reaksjonene ved å legge til nye monomerer til peptidkjeden. Akkumulerer i cellene i immunsystemet, makrolider utfører også intracellulær ødeleggelse av mikrober.
Makrolider er de sikreste og minst giftige blant kjente antibiotika og er effektive mot ikke bare grampositive, men også gramnegative bakterier. Ved bruk av dem observeres ikke uønskede bivirkninger. Disse antibiotika er preget av en bakteriostatisk effekt, men ved høye konsentrasjoner kan de ha en bakteriedrepende effekt på pneumokokker og enkelte andre mikroorganismer. I henhold til fremstillingsmetoden deles makrolider inn i naturlige og halvsyntetiske.
Det første stoffet fraEn klasse av naturlige makrolider var erytromycin, oppnådd i midten av forrige århundre og vellykket brukt mot gram-positive bakterier som er resistente mot penicilliner. En ny generasjon medikamenter i denne gruppen dukket opp på 70-tallet av det 20. århundre og brukes fortsatt aktivt.
Makrolider inkluderer også semisyntetiske antibiotika - azolider og ketolider. I azolidmolekylet er et nitrogenatom inkludert i laktonringen mellom det niende og tiende karbonatomet. Representanten for azolider er azitromycin med et bredt spekter av virkning og aktivitet i retning av gram-positive og gram-negative bakterier, noen anaerobe. Det er mye mer stabilt i et surt miljø enn erytromycin, og kan samle seg i det. Azitromycin brukes mot en rekke sykdommer i luftveiene, kjønnsorganene, tarmene, huden og andre.
Ketolider oppnås ved å legge til en ketogruppe til det tredje atomet i laktonringen. De utmerker seg ved mindre tilvenning av bakterier sammenlignet med makrolider.
Tetracykliner
Tetracykliner tilhører klassen polyketider. Dette er bredspektrede antibiotika med bakteriostatisk effekt. Deres første representant, klortetracyklin, ble isolert i midten av forrige århundre fra en av kulturene til actinomycetes, de kalles også strålende sopp. Noen år senere ble oksytetracyklin hentet fra en koloni av de samme soppene. Den tredje representanten for denne gruppen er tetracyklin, som først ble opprettet ved kjemisk modifisering av klorderivatet, og et år senere også isolert fra actinomycetes. Annenmedikamenter fra tetracyklingruppen er semisyntetiske derivater av disse forbindelsene.
Alle disse stoffene er like i kjemisk struktur og egenskaper, i aktivitet mot mange former for gram-positive og gram-negative bakterier, noen virus og protozoer. De er også motstandsdyktige mot tilvenning av mikroorganismer. Virkningsmekanismen til antibiotika på en bakteriecelle er å undertrykke prosessene med proteinbiosyntese i den. Når medikamentmolekylene virker på gramnegative bakterier, passerer de inn i cellen ved enkel diffusjon. Mekanismen for penetrering av antibiotiske partikler inn i grampositive bakterier er ennå ikke tilstrekkelig studert, men det er en antagelse om at tetracyklinmolekyler interagerer med visse metallioner som er i bakterieceller for å danne komplekse forbindelser. I dette tilfellet brytes kjeden i prosessen med dannelse av proteinet som er nødvendig for bakteriecellen. Eksperimenter har vist at bakteriostatiske konsentrasjoner av klortetracyklin er tilstrekkelige til å undertrykke proteinsyntesen, men høye konsentrasjoner av stoffet kreves for å hemme syntesen av nukleinsyrer.
Tetracykliner brukes i kampen mot nyresykdom, ulike infeksjoner i hud, luftveier og mange andre sykdommer. Om nødvendig erstatter de penicillin, men de siste årene har bruken av tetracykliner redusert markant, noe som er assosiert med fremveksten av mikrobiell resistens mot denne gruppen antibiotika. Bruken av detteantibiotika som et tilsetningsstoff til dyrefôr, noe som førte til en reduksjon i de medisinske egenskapene til stoffet på grunn av fremveksten av resistens mot det. For å overvinne det, er kombinasjoner med forskjellige legemidler som har en annen mekanisme for antimikrobiell virkning av antibiotika foreskrevet. For eksempel forsterkes den terapeutiske effekten ved samtidig bruk av tetracyklin og streptomycin.
Aminoglykosider
Aminoglykosider er naturlige og semisyntetiske antibiotika med et ekstremt bredt virkningsspektrum, som inneholder aminosakkaridrester i molekylet. Det første aminoglykosidet var streptomycin, isolert fra en koloni av strålende sopp allerede i midten av forrige århundre og aktivt brukt i behandlingen av mange infeksjoner. Siden de er bakteriedrepende, er antibiotika i den nevnte gruppen effektive selv med sterkt redusert immunitet. Virkningsmekanismen for antibiotika på en mikrobiell celle er dannelsen av sterke kovalente bindinger med proteinene i mikroorganismens ribosomer og ødeleggelsen av proteinsyntesereaksjoner i bakteriecellen. Mekanismen for den bakteriedrepende effekten av aminoglykosider er ikke fullt ut studert, i motsetning til den bakteriostatiske effekten av tetracykliner og makrolider, som også forstyrrer proteinsyntesen i bakterieceller. Aminoglykosider er imidlertid kjent for å være aktive bare under aerobe forhold, så de er ikke særlig effektive i vev med dårlig blodtilførsel.
Etter at de første antibiotika - penicillin og streptomycin dukket opp, begynte de å bli så mye brukt i behandlingen av sykdommer at veldig snart oppsto problemet med at mikroorganismer ble vant til disse stoffene. For tidenstreptomycin brukes hovedsakelig i kombinasjon med andre nyere generasjons legemidler for å behandle tuberkulose eller sjeldne infeksjoner som pest. I andre tilfeller er kanamycin foreskrevet, som også er et førstegenerasjons aminoglykosid-antibiotikum. Men på grunn av den høye toksisiteten til kanamycin, foretrekkes nå gentamicin, et andregenerasjonsmedikament, og tredjegenerasjons aminoglykosidstoffet er amikacin, som sjelden brukes for å hindre mikroorganismer i å bli avhengige av det.
Levomycetin
Levomycetin, eller kloramfenikol, er et naturlig antibiotikum med det bredeste aktivitetsspekteret, aktivt mot et betydelig antall gram-positive og gram-negative mikroorganismer, mange store virus. I henhold til den kjemiske strukturen ble dette derivatet av nitrofenylalkylaminer først hentet fra en kultur av aktinomyceter på midten av 1900-tallet, og to år senere ble det også syntetisert kjemisk.
Levomycetin har en bakteriostatisk effekt på mikroorganismer. Virkningsmekanismen til antibiotika på en bakteriecelle er å undertrykke aktiviteten til katalysatorer for dannelse av peptidbindinger i ribosomer under proteinsyntese. Bakteriell resistens mot levomycetin utvikler seg veldig sakte. Legemidlet brukes mot tyfoidfeber eller dysenteri.
Glykopeptider og lipopeptider
Glykopeptider er sykliske peptidforbindelser som er naturlige eller semisyntetiske antibiotika med en smalspekter av virkning på visse stammer av mikroorganismer. De virker bakteriedrepende på gram-positive bakterier, og kan også erstatte penicillin ved resistens mot det. Virkningsmekanismen til antibiotika på mikroorganismer kan forklares ved dannelsen av bindinger med aminosyrene til peptidoglykanen i celleveggen og dermed undertrykkelsen av deres syntese.
Det første glykopeptidet, vankomycin, ble hentet fra actinomycetes tatt fra jord i India. Det er et naturlig antibiotikum som aktivt virker på mikroorganismer selv i hekkesesongen. Opprinnelig ble vankomycin brukt som erstatning for penicillin i tilfeller av allergi mot det i behandlingen av infeksjoner. Imidlertid har økningen av stoffresistens blitt et alvorlig problem. På 1980-tallet ble teikoplanin, et antibiotikum fra gruppen av glykopeptider, oppnådd. Det er foreskrevet for de samme infeksjonene, og i kombinasjon med gentamicin gir det gode resultater.
På slutten av 1900-tallet dukket det opp en ny gruppe antibiotika - lipopeptider isolert fra streptomyceter. I henhold til deres kjemiske struktur er de sykliske lipopeptider. Dette er smalspektrede antibiotika med bakteriedrepende effekt mot gram-positive bakterier, samt stafylokokker som er resistente mot betalaktammedisiner og glykopeptider.
Antibiotikas virkningsmekanisme er vesentlig forskjellig fra de som allerede er kjent - i nærvær av kalsiumioner danner lipopeptid sterke bindinger med bakteriecellemembranen, noe som fører til depolarisering og forstyrrelse av proteinsyntesen, som et resultat hvorav den skadelige cellen dør. Førstet medlem av lipopeptidklassen er daptomycin.
daptomycin
Polyenes
Neste gruppe er polyenantibiotika. I dag er det en enorm bølge av soppsykdommer som er vanskelige å behandle. For å bekjempe dem er soppdrepende stoffer ment - naturlige eller semisyntetiske polyenantibiotika. Det første soppdrepende stoffet i midten av forrige århundre var nystatin, som ble isolert fra en kultur av streptomyceter. I løpet av denne perioden ble mange polyenantibiotika hentet fra forskjellige soppkulturer - griseofulvin, levorin og andre - inkludert i medisinsk praksis. Nå har fjerde generasjons polyener allerede blitt brukt. De fikk sitt vanlige navn på grunn av tilstedeværelsen av flere dobbeltbindinger i molekylene.
Virkningsmekanismen til polyenantibiotika skyldes dannelsen av kjemiske bindinger med steroler av cellemembraner i soppen. Polyenmolekylet er dermed integrert i cellemembranen og danner en ionisk trådkanal som cellens komponenter passerer til utsiden, noe som fører til dens eliminering. Polyener er soppdrepende ved lave doser og soppdrepende ved høye doser. Aktiviteten deres omfatter imidlertid ikke bakterier og virus.
Polymyksiner er naturlige antibiotika produsert av jordsporedannende bakterier. I terapi fant de anvendelse på 40-tallet av forrige århundre. Disse stoffene er preget av bakteriedrepende virkning, som er forårsaket av skade på den cytoplasmatiske membranen til mikroorganismens celle, som forårsaker dens død. Polymyksiner er effektive mot gramnegative bakterier og er sjelden vanedannende. Imidlertid begrenser for høy toksisitet deres bruk i terapi. Forbindelser av denne gruppen - polymyxin B-sulfat og polymyxin M-sulfat brukes sjelden og kun som reservemedisiner.
Antineoplastiske antibiotika
Actinomyciner produseres av noen strålende sopp og har en cytostatisk effekt. Naturlige aktinomyciner er kromopeptider i struktur, forskjellig i aminosyrer i peptidkjeder, som bestemmer deres biologiske aktivitet. Aktinomyciner tiltrekker seg stor oppmerksomhet fra spesialister som antitumorantibiotika. Virkningsmekanismen deres skyldes dannelsen av tilstrekkelig stabile bindinger av peptidkjedene til medikamentet med den doble helixen til mikroorganismens DNA og blokkering av RNA-syntese som et resultat.
Daktinomycin, oppnådd på 60-tallet av 1900-tallet, var det første antitumorlegemidlet som ble brukt i onkologisk terapi. Men på grunn av det store antallet bivirkninger, brukes dette stoffet sjelden. Flere aktive legemidler mot kreft er nå anskaffet.
Antracykliner er ekstremt sterke antitumorstoffer isolert fra streptomyceter. Virkningsmekanismen til antibiotika er assosiert med dannelsen av trippelkomplekser med DNA-kjeder og brudd av disse kjedene. En annen mekanisme for antimikrobiell virkning er også mulig, på grunn av produksjonen av frie radikaler som oksiderer kreftceller.
Av de naturlige antracyklinene kan daunorubicin og doksorubicin nevnes. Klassifiseringen av antibiotika i henhold til virkningsmekanismen på bakterier klassifiserer dem som bakteriedrepende. Imidlertid tvang deres høye toksisitet søket etter nye forbindelser som ble oppnådd syntetisk. Mange av dem er vellykket brukt i onkologi.
Antibiotika har lenge gått inn i medisinsk praksis og menneskeliv. Takket være dem ble mange sykdommer beseiret, som i mange århundrer ble ansett som uhelbredelige. For tiden er det et så stort utvalg av disse forbindelsene at det ikke bare kreves klassifisering av antibiotika i henhold til mekanismen og virkningsspekteret, men også i henhold til mange andre egenskaper.
