Антибиотики — соединения, применяемые для блокирования развития или полного уничтожения опасных для человека микроорганизмов. Разнообразие антибиотиков пока еще позволяет подбирать эффективное лечение для большинства заболеваний, вызванных патогенными микробами. Но бактериальная чувствительность к антибиотикам падает, что заставляет ученых искать новые виды антибактериальных препаратов.
Что такое антибиотики?
Само название «антибиотики» было предложено в свое время Луи Пастером, который говорил о «жизни — против жизни» — ситуации, когда один организм подавляет другой. А позднее микробиолог из США Зельман Ваксман предложил использовать термин «антибиотики» для химических соединений, которые одни микроорганизмы вырабатывают для уничтожения или блокирования развития других. Сейчас многие антибиотики представляют собой не природные, а синтетические соединения или их смешанную форму. Но это не мешает им оставаться антибиотиками — веществами, убивающими бактерий.
Группы антибиотиков
Антибиотики бывают разные. Препараты одной группы антибиотиков имеют сходную молекулярную структуру, а также используют один и тот же механизм уничтожения бактерий.
- Пенициллины.
Это одна из самых больших групп антибиотиков, которые вырабатываются различными видами плесеней, относящихся к роду Penicillium. У всех веществ из этой группы имеется бета-лактамное кольцо, что роднит их с другими видами антибиотиков из бета-лактамов — цефалоспоринами, монобактамами и карбапенемами.
Самый известный представитель группы — пенициллин — был открыт в 1928 году А. Флемингом, а уже с 1949 года одна из разновидностей этого соединения стала доступна для клинического использования. И этот момент стал началом эры антибиотиков, которая пока все еще не закончилась.
Пенициллины, как и все остальные бета-лактамы, прерывают синтез бактериальных клеточных стенок, блокируя работу одного из ферментов. В итоге клетки бактерий разрушаются.
Пенициллины эффективны против большинства грамположительных и некоторых грамотрицательных бактерий.
- Цефалоспорины.
Группа антибиотиков, строение которых базируется на 7-аминоцефалоспориновой кислоте. Внутри группы существует деление цефалоспоринов в зависимости от их устойчивости к действию бета-лактамаз — ферментов, при помощи которых бактерии защищаются от бета-лактамных антибиотиков. Соответственно, по степени устойчивости к этим ферментам говорят о четырех поколениях цефалоспоринов: от I — самого «слабого» с узким спектром действия, до IV — самого эффективного.
Цефалоспорины блокируют работу некоторых бактериальных ферментов, что приводит к повреждению клеточной стенки и разрушению бактериальных клеток.
Они эффективны против широкого спектра бактерий, как грамположительных, так и грамотрицательных, обладающих бета-лактамазной активностью.
- Карбапенемы.
Еще одна категория препаратов, которые относятся к бета-лактамам. В отличие от предыдущих групп антибиотиков, они устойчивы к бактериальным ферментам цефалоспориназам и пенициллиназам, которые эффективно защищают бактерий от антибиотиков предыдущих двух групп.
Карбапенемы связывают определенные белки клеточной стенки бактерий и тем самым блокируют синтез пептидогликана — ее ключевого элемента. Это, соответственно, приводит к разрушению (лизису) патогенных микроорганизмов.
- Монобактамы.
У препаратов из этой группы антибиотиков нет ароматического кольца, конденсированного с бета-лактамным. Они умеют противостоять ферментам бактерий, разрушающим цефалоспорины, карбапенемы и пенициллины.
В основном, монобактамы эффективны против грамотрицательных аэробных бактерий. Они образуют комплекс с одним из белков клеточной стенки микроорганизмов, что также приводит к ее разрушению.
Особенность антибиотиков данной группы в том, что они не приводят к перекрестной аллергии — в отличие от других препаратов, относящихся к бета-лактамам.
- Аминогликозиды.
Полностью название этой группы звучит, как «аминогликозидные аминоциклитолы», потому, что в их состав входят аминосахариды, соединенные гликозидной связью с гексозой (аминоциклитолом).
Стрептомицин — первый аминогликозид, который обнаружило человечество, он также был одним из первых антибиотиков. Ученые выделили его в 1943 году. И он же стал первым антибактериальным препаратом, успешно примененным для лечения туберкулеза.
Аминогликозиды попадают внутрь клеток бактерий сквозь поры в их оболочке и угнетающе действуют на синтез белка бактериальными рибосомами. В результате либо белки не образуются, либо получаются дефектными. Их встраивание в стенку бактерии приводит к ее разрушению.
- Тетрациклины.
Первый представитель этой группы был выделен в 1945 году. Уже через несколько лет тетрациклины заняли свое место в арсенале врачей.
Данные антибиотики обладают четырехциклической системой «тетрациклин».
Они также подавляют синтез бактериальных белков и эффективны против многих микроорганизмов, поэтому являются антибиотиками широкого спектра действия.
- Амфениколы.
Главным веществом данной группы антибактериальных препаратов является левомицетин (он же хлорамфеникол). Его структура основана на диоксиаминофенилпропане, причем антибактериальные свойства проявляет только левовращающий стереоизомер соединения.
Препарат действует на аминокислоты, которые связаны с РНК бактерий. В результате работы левомицетина развивается нарушение синтеза белка бактерий и последующая ее гибель.
- Макролиды и азалиды.
Не все макролиды являются антибиотиками. Например, в эту же группу входит препарат, относящийся к иммунодепрессантам. В целом, это группа лекарств, в основе которых лежит макроциклическое лактонное кольцо из 14 или 16 звеньев. Азалиды имеют 15-членную структуру за счет включения в кольцо атома азота.
Механизм действия препаратов из этой группы — нарушение синтеза белка внутри бактериальной клетки.
Основное преимущество антибиотиков из группы макролидов — их минимальная токсичность по сравнению с другими антибактериальными препаратами, то есть прием таких препаратов максимально безопасен для здоровья. Самый популярный препарат из этой группы — эритромицин, открытый еще в 1952 году. Они активны против таких распространенных грамоположительных бактерий, как стафилококки, стрептококки и ряда «популярных» внутриклеточных микроорганизмов (легионеллы, хламидии, микоплазмы).
- Ансамицины.
В состав препаратов из этой группы входит 17-членная «анса-цепь», благодаря которой они и получили свое название.
Антибиотики этой группы обладают широким спектром действия. Ансамицины проникают внутрь бактериальных клеток и запускают механизм подавления синтеза РНК, формируя комплекс с ключевым ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. На фоне приема других антибиотиков эффект усиливается.
- Гликопептидные антибиотики.
В состав данной группы антибиотиков входят гликозилированные циклические или полициклическаие нерибосомные пептиды.
Как и карбапенемы, они блокируют синтез пептидогликана, что нарушает синтез клеточной стенки.
Гликопептиды эффективны против многих грамположительных бактерий, включая стрептококков, стафилококков, энтерококков, клостридий и др. Но они бесполезны при борьбе с грамотрицательными микроорганизмами.
- Линкозамиды.
Линкозамиды подавляют синтез белка рибосомами в клетках бактерий. В основном их используют для борьбы с грамположительными кокками и часто сочетают с препаратами, убивающими грамотрицательные микроорганизмы, так как в отношении последних они не эффективны.
Чувствительность к антибиотикам и здоровье человека
Со временем бактерии, против которых широко применялись те или иные антибиотики, учатся сопротивляться, противостоять им. То есть, вырабатывают устойчивость (резистентность) к антибиотикам.
От степени резистентности патогенных микроорганизмов, в частности, зависит их чувствительность к антибиотикам. Чувствительность определяется, как минимальная концентрация лекарства в мкг/мл, которая необходима для подавления роста бактерий в стандартных условиях.
Соответственно, по степени чувствительности к антибиотикам можно разделить патогенные микроорганизмы на три категории:
- чувствительные — для подавления их роста и размножения достаточно обычной дозы конкретного препарата;
- умеренно-устойчивые — необходимо использование максимальных доз;
- устойчивые — выбранный препарат вообще никак не подавляет рост и размножение данного микроорганизма.
С каждым годом число резистентных к антибиотикам микроорганизмов стремительно растет. Все чаще встречаются случаи, когда даже при правильном выборе препарата и дозировки конкретный штамм возбудителя оказывается нечувствительным к лекарству, что негативно сказывается на здоровье пациента. В результате, чтобы подобрать пациенту эффективный препарат, назначаются анализы на чувствительность к антибиотикам. Ученым же остается искать новые методы борьбы с бактериальными инфекциями.
