Man kan säga att upptäckten av penicillin i början av förra seklet var en revolutionerande händelse. Under andra världskriget räddade det första antibiotikumet miljontals skadade soldater från sepsis. Penicillin har blivit ett effektivt och samtidigt billigt läkemedel mot många allvarliga infektioner med allvarliga frakturer, purulenta sår. Med tiden syntetiserades andra klasser av antibiotika.
Allmänna egenskaper
Idag finns det redan ett stort antal läkemedel som tillhör antibiotikans stora värld - ämnen av naturligt eller halvsyntetiskt ursprung som har förmågan att förstöra vissa grupper av patogener eller förhindra deras tillväxt eller reproduktion. Mekanismer, verkningsspektra för antibiotika kan vara olika. Med tiden dyker nya typer och modifieringar av antibiotika upp. Deras mångfald kräver systematisering. I vår tid accepteras klassificeringen av antibiotika enligt mekanismen och verkningsspektrumet, såväl som enligt den kemiska strukturen. Enligt verkningsmekanismen är de indelade i:
- bakteriostatisk, tillväxthämmande ellerreproduktion av patogena mikroorganismer;
- bakteriedödande, som hjälper till att döda bakterier.
Grundläggande verkningsmekanismer för antibiotika:
- kränkning av bakteriecellväggen;
- undertryckning av proteinsyntes i en mikrobiell cell;
- kränkning av det cytoplasmatiska membranets permeabilitet;
- inhibering av RNA-syntes.
Beta-laktamer - penicilliner
Genom kemisk struktur klassificeras dessa föreningar enligt följande.
Beta-laktamantibiotika. Verkningsmekanismen för laktamantibiotika bestäms av förmågan hos denna funktionella grupp att binda enzymer som är involverade i syntesen av peptidoglykan, grunden för det yttre membranet av mikroorganismceller. Således undertrycks bildandet av dess cellvägg, vilket hjälper till att stoppa tillväxten eller reproduktionen av bakterier. Beta-laktamer har låg toxicitet och samtidigt god bakteriedödande verkan. De representerar den största gruppen och är indelade i undergrupper som har en liknande kemisk struktur.
Penicilliner är en grupp ämnen som isoleras från en viss koloni av mögel och verkar bakteriedödande. Verkningsmekanismen för antibiotika i penicillinserien beror på det faktum att de förstör cellväggen hos mikroorganismer och förstör dem. Penicilliner är av naturligt och halvsyntetiskt ursprung och är bredspektrumföreningar - de kan användas vid behandling av många sjukdomar orsakade av streptokocker och stafylokocker. Förutom,de har egenskapen selektivitet, verkar endast på mikroorganismer, utan att påverka makroorganismen. Penicilliner har sina nackdelar, som inkluderar uppkomsten av bakteriell resistens mot det. Av de naturliga är de vanligaste bensylpenicillin, fenoximetylpenicillin, som används för att bekämpa meningokock- och streptokockinfektioner på grund av låg toxicitet och låg kostnad. Men med långvarig användning kan kroppens immunitet mot läkemedlet uppstå, vilket kommer att leda till en minskning av dess effektivitet. Halvsyntetiska penicilliner erhålls vanligtvis från naturliga penicilliner genom kemisk modifiering för att ge dem de önskade egenskaperna - amoxicillin, ampicillin. Dessa läkemedel är mer aktiva mot bakterier som är resistenta mot biopenicilliner.
Andra beta-laktamer
Cefalosporiner erhålls från svampar med samma namn, och deras struktur liknar strukturen hos penicilliner, vilket förklarar samma negativa reaktioner. Cefalosporiner utgör fyra generationer. Första generationens läkemedel används oftare vid behandling av milda infektioner orsakade av stafylokocker eller streptokocker. Andra och tredje generationens cefalosporiner är mer aktiva mot gramnegativa bakterier, och fjärde generationens substanser är de mest kraftfulla läkemedlen som används för att behandla allvarliga infektioner.
Karbapenemer är effektiva mot grampositiva, gramnegativa och anaeroba bakterier. Deras fördel är frånvaronbakteriers resistens mot läkemedlet även efter långvarig användning.
Monobaktamer tillhör också betalaktamer och har en liknande verkningsmekanism som antibiotika, som består i att påverka bakteriers cellväggar. De används för att behandla en mängd olika infektioner.
Macrolides
Detta är den andra gruppen. Makrolider är naturliga antibiotika med en komplex cyklisk struktur. De är en flerledad laktonring med bifogade kolhydratrester. Läkemedlets egenskaper beror på antalet kolatomer i ringen. Det finns 14-, 15- och 16-ledade föreningar. Spektrumet av deras verkan på mikrober är ganska brett. Verkningsmekanismen för antibiotika på den mikrobiella cellen består i deras interaktion med ribosomer och därigenom stör syntesen av proteiner i mikroorganismens cell genom att undertrycka reaktionerna med att lägga till nya monomerer till peptidkedjan. Makrolider ackumuleras i immunsystemets celler och utför också intracellulär förstörelse av mikrober.
Makrolider är de säkraste och minst giftiga bland kända antibiotika och är effektiva mot inte bara grampositiva utan även gramnegativa bakterier. Vid användning av dem observeras inte oönskade bireaktioner. Dessa antibiotika kännetecknas av en bakteriostatisk effekt, men vid höga koncentrationer kan de ha en bakteriedödande effekt på pneumokocker och vissa andra mikroorganismer. Enligt beredningsmetoden delas makrolider in i naturliga och halvsyntetiska.
Den första drogen frånEn klass av naturliga makrolider var erytromycin, som erhölls i mitten av förra seklet och som framgångsrikt användes mot grampositiva bakterier som är resistenta mot penicilliner. En ny generation av droger i denna grupp dök upp på 70-talet av 1900-talet och används fortfarande aktivt.
Makrolider inkluderar även semisyntetiska antibiotika - azolider och ketolider. I azolidmolekylen ingår en kväveatom i laktonringen mellan den nionde och tionde kolatomen. Representanten för azolider är azitromycin med ett brett spektrum av verkan och aktivitet i riktning mot grampositiva och gramnegativa bakterier, vissa anaeroba. Det är mycket mer stabilt i en sur miljö än erytromycin och kan ackumuleras i det. Azitromycin används för en mängd olika sjukdomar i luftvägarna, genitourinary system, tarmar, hud och andra.
Ketolider erhålls genom att lägga till en ketogrupp till den tredje atomen i laktonringen. De kännetecknas av mindre tillvänjning av bakterier jämfört med makrolider.
Tetracykliner
Tetracykliner tillhör klassen polyketider. Dessa är bredspektrumantibiotika med bakteriostatisk effekt. Deras första representant, klortetracyklin, isolerades i mitten av förra seklet från en av kulturerna av actinomycetes, de kallas också strålande svampar. Några år senare erhölls oxytetracyklin från en koloni av samma svampar. Den tredje representanten för denna grupp är tetracyklin, som först skapades genom kemisk modifiering av dess klorderivat och ett år senare också isolerades från aktinomyceter. Övrigläkemedel av tetracyklingruppen är halvsyntetiska derivat av dessa föreningar.
Alla dessa ämnen är lika i kemisk struktur och egenskaper, i aktivitet mot många former av grampositiva och gramnegativa bakterier, vissa virus och protozoer. De är också resistenta mot tillvänjning av mikroorganismer. Verkningsmekanismen för antibiotika på en bakteriecell är att undertrycka processerna för proteinbiosyntes i den. När läkemedelsmolekylerna verkar på gramnegativa bakterier passerar de in i cellen genom enkel diffusion. Mekanismen för penetration av antibiotikapartiklar i grampositiva bakterier har ännu inte studerats tillräckligt, men det finns ett antagande om att tetracyklinmolekyler interagerar med vissa metalljoner som finns i bakterieceller för att bilda komplexa föreningar. I detta fall bryts kedjan i processen för bildandet av det protein som är nödvändigt för bakteriecellen. Experiment har visat att bakteriostatiska koncentrationer av klortetracyklin är tillräckliga för att undertrycka proteinsyntesen, men höga koncentrationer av läkemedlet krävs för att hämma syntesen av nukleinsyror.
Tetracykliner används i kampen mot njursjukdomar, olika infektioner i huden, luftvägarna och många andra sjukdomar. Vid behov ersätter de penicillin, men de senaste åren har användningen av tetracykliner minskat markant, vilket är förknippat med uppkomsten av mikrobiell resistens mot denna grupp antibiotika. Användningen av dettaantibiotika som tillsats till djurfoder, vilket ledde till en minskning av läkemedlets medicinska egenskaper på grund av uppkomsten av resistens mot det. För att övervinna det ordineras kombinationer med olika läkemedel som har en annan mekanism för antimikrobiell verkan av antibiotika. Den terapeutiska effekten förstärks till exempel genom samtidig användning av tetracyklin och streptomycin.
Aminoglykosider
Aminoglykosider är naturliga och halvsyntetiska antibiotika med ett extremt brett verkningsspektrum, som innehåller aminosackaridrester i molekylen. Den första aminoglykosiden var streptomycin, isolerad från en koloni av strålande svampar redan i mitten av förra seklet och aktivt använd vid behandling av många infektioner. Eftersom de är bakteriedödande, är antibiotika i den nämnda gruppen effektiva även med kraftigt nedsatt immunitet. Verkningsmekanismen för antibiotika på en mikrobiell cell är bildandet av starka kovalenta bindningar med proteinerna i mikroorganismens ribosomer och förstörelsen av proteinsyntesreaktioner i bakteriecellen. Mekanismen för den bakteriedödande effekten av aminoglykosider har inte studerats fullständigt, till skillnad från den bakteriostatiska effekten av tetracykliner och makrolider, som också stör proteinsyntesen i bakterieceller. Aminoglykosider är dock kända för att endast vara aktiva under aeroba förhållanden, så de är inte särskilt effektiva i vävnader med dålig blodtillförsel.
Efter uppkomsten av de första antibiotika - penicillin och streptomycin, började de användas så flitigt vid behandling av alla sjukdomar att mycket snart problemet med att mikroorganismer vände sig vid dessa droger uppstod. För närvarandestreptomycin används främst i kombination med andra nyare generationens läkemedel för att behandla tuberkulos eller sällsynta infektioner som pest. I andra fall ordineras kanamycin, vilket också är ett första generationens aminoglykosidantibiotikum. Men på grund av kanamycins höga toxicitet föredras nu gentamicin, ett andra generationens läkemedel, och tredje generationens aminoglykosidläkemedel är amikacin, som sällan används för att förhindra att mikroorganismer blir beroende av det.
Levomycetin
Levomycetin, eller kloramfenikol, är ett naturligt antibiotikum med det bredaste spektrumet av aktivitet, aktivt mot ett betydande antal gram-positiva och gram-negativa mikroorganismer, många stora virus. Enligt den kemiska strukturen erhölls detta derivat av nitrofenylalkylaminer först från en kultur av aktinomyceter i mitten av 1900-talet, och två år senare syntetiserades det också kemiskt.
Levomycetin har en bakteriostatisk effekt på mikroorganismer. Verkningsmekanismen för antibiotika på en bakteriecell är att undertrycka aktiviteten hos katalysatorer för bildandet av peptidbindningar i ribosomer under proteinsyntes. Bakteriell resistens mot levomycetin utvecklas mycket långsamt. Läkemedlet används mot tyfoidfeber eller dysenteri.
Glykopeptider och lipopeptider
Glykopeptider är cykliska peptidföreningar som är naturliga eller halvsyntetiska antibiotika med en smalverkningsspektrum på vissa stammar av mikroorganismer. De har en bakteriedödande effekt på grampositiva bakterier, och kan även ersätta penicillin vid resistens mot det. Verkningsmekanismen för antibiotika på mikroorganismer kan förklaras av bildandet av bindningar med aminosyrorna i peptidoglykanen i cellväggen och därmed undertryckandet av deras syntes.
Den första glykopeptiden, vankomycin, erhölls från aktinomyceter tagna från jord i Indien. Det är ett naturligt antibiotikum som aktivt verkar på mikroorganismer även under häckningssäsongen. Inledningsvis användes vankomycin som ersättning för penicillin i fall av allergi mot det vid behandling av infektioner. Men ökningen av läkemedelsresistens har blivit ett allvarligt problem. På 1980-talet erhölls teikoplanin, ett antibiotikum från gruppen glykopeptider. Det skrivs ut mot samma infektioner och i kombination med gentamicin ger det bra resultat.
I slutet av 1900-talet dök en ny grupp antibiotika upp - lipopeptider isolerade från streptomyceter. Enligt deras kemiska struktur är de cykliska lipopeptider. Dessa är smalspektrumantibiotika med bakteriedödande effekt mot grampositiva bakterier, samt stafylokocker som är resistenta mot betalaktamläkemedel och glykopeptider.
Antibiotikas verkningsmekanism skiljer sig markant från de som redan är kända - i närvaro av kalciumjoner bildar lipopeptid starka bindningar med bakteriecellmembranet, vilket leder till dess depolarisering och störning av proteinsyntesen, som ett resultat varav den skadliga cellen dör. Försten medlem av lipopeptidklassen är daptomycin.
daptomycin
Polyenes
Nästa grupp är polyenantibiotika. Idag finns det en enorm ökning av svampsjukdomar som är svåra att behandla. För att bekämpa dem är svampdödande ämnen avsedda - naturliga eller halvsyntetiska polyenantibiotika. Det första svampdödande läkemedlet i mitten av förra seklet var nystatin, som isolerades från en kultur av streptomyceter. Under denna period inkluderades många polyenantibiotika erhållna från olika svampkulturer - griseofulvin, levorin och andra - i medicinsk praxis. Nu har fjärde generationens polyener redan använts. De fick sitt vanliga namn på grund av närvaron av flera dubbelbindningar i molekylerna.
Verkningsmekanismen för polyenantibiotika beror på bildandet av kemiska bindningar med steroler från cellmembran i svampen. Polyenmolekylen är således integrerad i cellmembranet och bildar en jonisk trådkanal genom vilken cellens komponenter passerar utåt, vilket leder till att den elimineras. Polyener är fungistatiska vid låga doser och svampdödande vid höga doser. Deras aktivitet omfattar dock inte bakterier och virus.
Polymyxiner är naturliga antibiotika som produceras av jordsporbildande bakterier. I terapi fann de tillämpning på 40-talet av förra seklet. Dessa läkemedel kännetecknas av bakteriedödande verkan, som orsakas av skada på det cytoplasmatiska membranet i mikroorganismens cell, vilket orsakar dess död. Polymyxiner är effektiva mot gramnegativa bakterier och är sällan vanebildande. Men för hög toxicitet begränsar deras användning i terapi. Föreningar i denna grupp - polymyxin B-sulfat och polymyxin M-sulfat används sällan och endast som reservläkemedel.
Antineoplastiska antibiotika
Actinomyciner produceras av vissa strålande svampar och har en cytostatisk effekt. Naturliga aktinomyciner är kromopeptider i struktur, som skiljer sig i aminosyror i peptidkedjor, som bestämmer deras biologiska aktivitet. Aktinomyciner lockar stor uppmärksamhet av specialister som antitumörantibiotika. Deras verkningsmekanism beror på bildandet av tillräckligt stabila bindningar av läkemedlets peptidkedjor med dubbelspiralen i mikroorganismens DNA och blockering av RNA-syntes som ett resultat.
Daktinomycin, erhållet på 60-talet av 1900-talet, var det första antitumörläkemedlet som användes i onkologisk terapi. Men på grund av det stora antalet biverkningar används detta läkemedel sällan. Fler aktiva läkemedel mot cancer har nu erhållits.
Antracykliner är extremt starka antitumörämnen isolerade från streptomyceter. Verkningsmekanismen för antibiotika är associerad med bildandet av trippelkomplex med DNA-kedjor och brytningen av dessa kedjor. En andra mekanism för antimikrobiell verkan är också möjlig, på grund av produktionen av fria radikaler som oxiderar cancerceller.
Av de naturliga antracyklinerna kan nämnas daunorubicin och doxorubicin. Klassificeringen av antibiotika enligt verkningsmekanismen på bakterier klassificerar dem som bakteriedödande. Men deras höga toxicitet tvingade fram sökandet efter nya föreningar som erhölls syntetiskt. Många av dem används framgångsrikt inom onkologi.
Antibiotika har länge kommit in i medicinsk verksamhet och mänskligt liv. Tack vare dem besegrades många sjukdomar, som i många århundraden ansågs obotliga. För närvarande finns det en sådan variation av dessa föreningar att inte bara klassificeringen av antibiotika enligt mekanismen och verkningsspektrumet, utan även enligt många andra egenskaper krävs.
