Антагонизм микробов и антибиотики

Антибиотик из бактерий в химическом отношении  более однородны и в подавляющем большинстве случаев относятся к полипептидам. В медицине используют тиротрицин и грамицидин С из Bacillus brevis, бацитрацин из Bac. subtilis и полимиксин из Bac. polymyxa. Низин, образуемый стрептококками, не применяют в медицине, но употребляют в пищевой промышленности в качестве антисептика, например при изготовлении консервов.

Антибиотические вещества из животных тканей. Наиболее известны среди них: лизоцим, открытый английским учёным Антибиотик Флемингом (1922); это энзим -- полипептид сложного строения, который содержится в слезах, слюне, слизи носа, селезёнке, лёгких, яичном белке и др., подавляет рост сапрофитных бактерий, но слабо действует на болезнетворных микробов; интерферон -- также полипептид, играющий важную роль в защите организма от вирусных инфекций; образование его в организме можно повысить с помощью специальных веществ, называемых интерфероногенами. 

4. Классификация антибиотиков

Антибиотики могут  быть классифицированы не только по происхождению, но и разделены на ряд групп  на основе химического строения их молекул. Такая классификация была предложена советскими учёными М. М. Шемякиным и А. С. Хохловым: антибиотики ациклического строения (полиены нистатин и леворин); алициклического строения; антибиотики ароматического строения; антибиотики -- хиноны; антибиотики -- кислородсодержащие гетероциклические соединения (гризеофульвин); антибиотики -- макролиды (эритромицин, олеандомицин); антибиотики -- азотсодержащие гетероциклические соединения (пенициллин); антибиотики -- полипептиды или белки; антибиотики -- депсипептиды.

Третья возможная  классификация основана на различиях  в молекулярных механизмах действия антибиотиков. Например, пенициллин и  цефалоспорин избирательно подавляют  образование клеточной стенки у  бактерий. Ряд антибиотиков избирательно поражает на разных этапах биосинтез белка в бактериальной клетке; тетрациклины нарушают прикрепление транспортной рибонуклеиновой кислоты (РНК) к рибосомам бактерий; макролид эритромицин, как и линкомицин, выключает передвижение рибосомы по нити информационной РНК; хлорамфеникол повреждает функцию рибосомы на уровне фермента пептидилтранслоказы; стрептомицин и аминоглюкозидные антибиотики (неомицин, канамицин, мономицин и гентамицин) искажают "считывание" генетического кода на рибосомах бактерий. Другая группа антибиотиков избирательно поражает биосинтез нуклеиновых кислот в клетках также на различных этапах: актиномицин и оливомицин, вступая в связь с матрицей дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), выключают синтез информационной РНК; брунеомицин и митомицин реагируют с ДНК по типу алкилирующих соединений, а рубомицин -- путём интеркаляции. Наконец, некоторые антибиотики избирательно поражают биоэнергетические процессы: грамицидин С, например, выключает окислительное фосфорилирование. 

5. Основные группы антибиотиков

Пенициллины включает следующие лекарства: амоксициллин, ампициллин, ампициллин с сульбактамом, бензилпенициллин, клоксациллин, коамоксиклав (амоксициллин с клавулановой кислотой), флуклоксациллин, метициллин, оксациллин, феноксиметилпенициллин.

Цефалоспорины: цефаклор, цефадроксил, цефиксим, цефоперазон, цефотаксим, цефокситин, цефпиром, цефсулодин, цефтазидим, цефтизоксим, цефтриаксон, цефуроксим, цефалексин, цефалотин, цефамандол, цефазолин, цефрадин.

Пенициллины и  цефалоспорины - вместе с антибиотиками монобактамом и карбапенемнесколько более широкий спектр действия и подавляет жизнедеятельность не только грамположительных, но и некоторых грамотрицательных бактерий. Из "ядра" молекулы цефалоспорина (7-аминоцефалоспорановая кислота) были получены его полусинтетические производные (например, цефалоридин), которые нашли применение в медицинской практике. Антибиотик гризеофульвин был выделен из культур Penicillium griseofulvum и других плесеней. Он подавляет рост патогенных грибков и широко используется в медицине.

Антибиотик из актиномицетов весьма разнообразны по химической природе, механизму действия и лечебным свойствам. Ещё в 1939 советские  микробиологи Н. А. Красильников и А. И. Кореняко описали антибиотик мицетин, образуемый одним из актиномицетов. Первым антибиотиком из актиномицетов, получившим применение в медицине, был стрептомицин, подавляющий наряду с грамположительными бактериями и грамотрицательными палочки туляремии, чумы, дизентерии, брюшного тифа, а также туберкулёзную палочку. Молекула стрептомицина состоит из стрептидина (дигуанидиновое производное мезоинозита), соединённого глюкозидной связью со стрептобиозамином (дисахаридом, содержащим стрентозу и метилглюкозамин). Стрептомицин относится к антибиотикам группы воднорастворимых органических оснований, к которой принадлежат также антибиотики аминоглюкозиды (неомицин, мономицин, канамицин и гентамицин), обладающие широким спектром действия. Часто используют в медицинской практике антибиотики группы тетрациклина, например хлортетрациклин (синонимы: ауреомицин, биомицин) и окситетрациклин (синоним: террамицин). Они обладают широким спектром действия и наряду с бактериями подавляют риккетсий (например, возбудителя сыпного тифа). Воздействуя на культуры актиномицетов, продуцентов этих антибиотиков, ионизирующей радиацией или многими химическими агентами, удалось получить мутанты, синтезирующие антибиотики с измененным строением молекулы (например, деметилхлортетрациклин). Антибиотик хлорамфеникол (синоним: левомицетин), обладающий широким спектром действия, в отличие от большинства других антибиотиков, производят в последние годы путём химического синтеза, а не биосинтеза. Другим таким исключением является противотуберкулёзный антибиотик циклосерин, который также можно получать промышленным синтезом. Остальные антибиотики производят биосинтезом. Некоторые из них (например, тетрациклин, пенициллин) могут быть получены в лаборатории химическим синтезом; однако этот путь настолько труден и нерентабелен, что не выдерживает конкуренции с биосинтезом. Значительный интерес представляют антибиотики макролиды (эритромицин, олеандомицин), подавляющие грамположительные бактерии, а также антибиотики полиены (нистатин, амфотерицин, леворин), обладающие противогрибковым действием. Известны антибиотики, образуемые актиномицетами, которые оказывают подавляющее действие на некоторые формы злокачественных новообразований и применяются в химиотерапии рака, например актиномицин (синонимы: хризомаллин, аурантин), оливомицин, брунеомицин, рубомицин С. Интересен также антибиотик гигромицин В, обладающий противогельминтным действием.

Антибиотик из бактерий в химическом отношении  более однородны и в подавляющем  большинстве случаев относятся  к полипептидам. В медицине используют тиротрицин и грамицидин С из Bacillus brevis, бацитрацин из Bac. subtilis и полимиксин из Bac. polymyxa. Низин, образуемый стрептококками, не применяют в медицине, но употребляют в пищевой промышленности в качестве антисептика, например при изготовлении консервов.Антибиотические вещества из животных тканей. Наиболее известны среди них: лизоцим, открытый английским учёным Антибиотик Флемингом (1922); это энзим -- полипептид сложного строения, который содержится в слезах, слюне, слизи носа, селезёнке, лёгких, яичном белке и др., подавляет рост сапрофитных бактерий, но слабо действует на болезнетворных микробов; интерферон -- также полипептид, играющий важную роль в защите организма от вирусных инфекций; образование его в организме можно повысить с помощью специальных веществ, называемых интерфероногенами. 
 

6. Как действуют  антибиотики

Антибиотики обычно описывают либо как бактерицидные (они убивают бактерии), либо как  бактериостатические (они замедляют  рост бактерий и позволяют иммунной системе уничтожить бактерии). Например, антибиотики группы бета-лактамов являются бактерицидными, поскольку они подавляют синтез клеточных оболочек бактерий. Без клеточных оболочек бактерии погибают. Другие антибиотики вмешиваются в химические процессы, происходящие внутри клетки, что в свою очередь ведет к смерти бактерий.

Новейший тип  антибиотиков - хинолоны - действуют на фермент внутри бактерий, который обеспечивает, чтобы длинные нити ДНК могли уместиться внутри маленькой бактериальной клетки. В результате ДНК бактерий разматываются, бактерии теряют способность делиться или вырабатывать ферменты, необходимые для нормальной жизнедеятельности, и впоследствии умирают. 

7. Принципы разумного  применения антибиотиков  в историческом, экологическом,  географическом, бытовом  и академическом  аспектах

Содержание понятия "разумное применение антибиотиков" включает в себя несколько аспектов (граней) и изменяется с течением времени. Например, в историческом плане применение пенициллина в 40-е годы было разумным для лечения всех больных пневмониями, поскольку пневмококки-- ключевые возбудители этого заболевания-- сохраняли высокую чувствительность к данному антибиотику. В настоящее время оно будет таковым только в случаях заболеваний, вызванных чувствительными к пенициллину штаммами пневмококков, как в связи со снижением этиологической значимости пневмококков, так и вследствие роста устойчивости этого микроорганизма к пенициллину.

"Географический" аспект разумного применения  антибиотиков обусловлен существенными  региональными различиями в резистентности  ключевых возбудителей многих  инфекций к антибиотикам. Указанные  различия диктуют необходимость разработки национальных, региональных и локальных протоколов по разумному применению антибиотиков при инфекциях разных локализаций.

"Экологический"  аспект включает в себя множество  граней. На примере пенициллинопрофилактики  ревматизма продемонстрирована возможность эрадикации (истребления) ревматогенных штаммов S. pyogenes в отдельных популяциях. С другой стороны, антибиотики подавляют рост и размножение не только возбудителей заболеваний, но и всех чувствительных к ним микроорганизмов.

Нежелательные и негативные последствия этого  включают в себя:

1) изменение  этиологической структуры заболеваний;

2) появление  и распространение резистентных  к антибиотикам штаммов микроорганизмов;

3) появление  среди возбудителей заболеваний  ранее "нейтральных" (как правило, множественноустойчивых) и, возможно, новых микроорганизмов, например Acinetobacter spp. в 80-х годах и S. maltophilia в 90-х.

Использование антибиотиков в сельском и водном хозяйстве приводит к развитию резистентности у бактерий в экосистемах, подвергающихся подобному воздействию. Такая резистентность может передаваться различным видам микроорганизмов, включая, бактерии, вызывающие инфекционные заболевания у человека.

Бытовое восприятие разумного применения антибиотиков не совпадает с научным содержанием этого понятия, которое включает в себя:

1) излечение  пациента (как клиническое, так  и микробиологическое);

2) недопущение  формирования или всемерное ограничение  возникновения резистентности в  процессе лечения;

3) предупреждение  распространения резистентных штаммов в лечебных учреждениях и за их пределами.

Основные принципы разумного применения антибиотиков подразумевают:

1) назначение  антибиотиков при инфекциях бактериальной  этиологии;

2) своевременное  начало антибактериальной терапии;

3) выбор антибиотиков, активных в отношении предполагаемых  или установленных возбудителей  заболевания;

4) назначение  препаратов с доказанной клинической  эффективностью при инфекциях  данной локализации;

6) учет локальных  и региональных данных о резистентности возбудителей;

7) адекватное  дозирование;

8) оптимальную  длительность курса антибактериальной  терапии;

9) оптимальное  соотношение стоимость/эффективность;

10) использование  ресурсосберегающих технологий;

11) предварительную  оценку стартовой антибактериальной терапии через 48-72ч от начала лечения.

Воплощение этих принципов требует обязательного  учета особенностей пациента, заболевания, возбудителей и антибиотиков. Из особенностей пациента ключевое значение придается  возрасту, массе и площади поверхности тела, наличию беременности и/или лактации, иммунодефицитам, нейтропении, сопутствующим заболеваниям, особенностям личности и поведенческим стереотипам. Среди других факторов следует принимать в расчет условия возникновения, локализацию, клинические проявления, тяжесть, течение заболевания и условия его лечения, путь введения и лекарственную форму антибиотика, его безопасность, доступность, изменение активности в зависимости от pH, возможность межлекарственных взаимодействий. 

8. Факторы, ограничивающие эффективность антибактериальной терапии

К факторам, ограничивающим эффективность антибактериальной  терапии, относят неадекватное назначение антибиотиков, наличие у микроорганизмов  природной резистентности, формирование и распространение среди них  устойчивости. Одно из направлений сдерживания формирования устойчивости-- циклическая смена режимов терапии (ротация). Обоснование ее применения исходит из следующих предпосылок. Селекция микроорганизмов, обладающих детерминантами резистентности, происходит на фоне применения антибиотиков.

Однако дополнительная генетическая информация (детерминанты резистентности) снижает адаптивность бактерий. Соответственно, на фоне селективного прессинга в микробных сообществах  преобладают устойчивые бактерии, а  при его отсутствии устойчивые штаммы вытесняются. Смена антибиотиков дает различную направленность прессинга. При этом обязательным условием является назначение в медицинских учреждениях (отделениях) жестких режимов терапии с использованием препаратов, отличающихся по механизму действия. Длительность циклов определяется, исходя из локальных данных мониторинга потребления антибиотиков, этиологической структуры инфекционных заболеваний и антибиотикорезистентности. Так, по данным D.P.Raymond et al. (Crit Care Med, 2001), ежеквартальная ротация при лечении пневмонии по схеме: ципрофлоксацин+клиндамицин, пиперациллин/тазобактам, карбапенем, цефепим+клиндамицин привела к достоверному снижению частоты инфекций, вызванных резистентными грамположительными и грамотрицательными возбудителями, и летальности, связанной с инфекциями. Большинство других исследований также свидетельствуют о положительном эффекте внедрения этого подхода как в отношении улучшения клинических показателей, так и снижения частоты резистентности. Вместе с тем, проводимые исследования, как правило, краткосрочные, что не позволяет исключить естественную вариабельность в частоте резистентности, а положительный эффект терапии может быть связан с самим фактом стандартизации терапии.