Galima sakyti, kad penicilino atradimas praėjusio amžiaus pradžioje buvo revoliucinis įvykis. Antrojo pasaulinio karo metais pirmasis antibiotikas išgelbėjo milijonus sužeistų karių nuo sepsio. Penicilinas tapo efektyviu ir kartu pigiu vaistu nuo daugelio rimtų infekcijų su sunkiais lūžiais, pūlingomis žaizdomis. Laikui bėgant buvo susintetinti kitų klasių antibiotikai.
Bendrosios charakteristikos
Šiandien jau yra daugybė vaistų, priklausančių didžiuliam antibiotikų pasauliui – natūralios ar pusiau sintetinės kilmės medžiagų, kurios turi savybę sunaikinti tam tikras ligų sukėlėjų grupes arba užkirsti kelią jų augimui ar dauginimuisi. Antibiotikų veikimo mechanizmai, spektrai gali būti skirtingi. Laikui bėgant atsiranda naujų antibiotikų tipų ir modifikacijų. Jų įvairovė reikalauja sisteminimo. Mūsų laikais antibiotikų klasifikacija priimta pagal veikimo mechanizmą ir spektrą, taip pat pagal cheminę struktūrą. Pagal veikimo mechanizmą jie skirstomi į:
- bakteriostatinis, augimą stabdantis arbapatogeninių mikroorganizmų dauginimasis;
- baktericidinis, padedantis naikinti bakterijas.
Pagrindiniai antibiotikų veikimo mechanizmai:
- bakterijų ląstelės sienelės pažeidimas;
- b altymų sintezės slopinimas mikrobų ląstelėje;
- citoplazminės membranos pralaidumo pažeidimas;
- RNR sintezės slopinimas.
Beta laktamai – penicilinai
Pagal cheminę struktūrą šie junginiai klasifikuojami taip.
Beta laktaminiai antibiotikai. Laktaminių antibiotikų veikimo mechanizmą lemia šios funkcinės grupės gebėjimas surišti fermentus, dalyvaujančius peptidoglikano, mikroorganizmų ląstelių išorinės membranos pagrindo, sintezėje. Taigi slopinamas jo ląstelės sienelės formavimasis, o tai padeda sustabdyti bakterijų augimą ar dauginimąsi. Beta laktamai pasižymi mažu toksiškumu ir tuo pačiu geru baktericidiniu poveikiu. Jie atstovauja didžiausiai grupei ir yra suskirstyti į pogrupius, kurių cheminė struktūra panaši.
Penicilinai – tai grupė medžiagų, išskirtų iš tam tikros pelėsių kolonijos ir veikiančių baktericidiškai. Penicilino serijos antibiotikų veikimo mechanizmas yra susijęs su tuo, kad, sunaikindami mikroorganizmų ląstelių sieneles, jie sunaikina juos. Penicilinai yra natūralios ir pusiau sintetinės kilmės ir yra plataus veikimo spektro junginiai – jie gali būti naudojami daugelio streptokokų ir stafilokokų sukeltų ligų gydymui. Be to,jie turi selektyvumo savybę, veikia tik mikroorganizmus, nepaveikdami makroorganizmo. Penicilinai turi savo trūkumų, tarp kurių yra bakterijų atsparumo jiems atsiradimas. Iš natūralių labiausiai paplitę yra benzilpenicilinas, fenoksimetilpenicilinas, kurie dėl mažo toksiškumo ir pigumo naudojami kovojant su meningokokinėmis ir streptokokinėmis infekcijomis. Tačiau ilgai vartojant, gali atsirasti organizmo imunitetas vaistui, todėl jo veiksmingumas sumažės. Pusiau sintetiniai penicilinai dažniausiai gaunami iš natūralių chemiškai modifikuojant, kad suteiktų norimas savybes – amoksicilinas, ampicilinas. Šie vaistai yra aktyvesni prieš biopenicilinams atsparias bakterijas.
Kiti beta laktamai
Cefalosporinai gaunami iš to paties pavadinimo grybų, o jų struktūra panaši į penicilinų struktūrą, o tai paaiškina tas pačias neigiamas reakcijas. Cefalosporinai sudaro keturias kartas. Pirmos kartos vaistai dažniau naudojami gydant lengvas stafilokokų ar streptokokų sukeltas infekcijas. Antros ir trečios kartos cefalosporinai yra aktyvesni prieš gramneigiamas bakterijas, o ketvirtos kartos medžiagos yra galingiausi vaistai, naudojami sunkioms infekcijoms gydyti.
Karbapenemai yra veiksmingi prieš gramteigiamas, gramneigiamas ir anaerobines bakterijas. Jų pranašumas yra nebuvimasbakterijų atsparumas vaistui net po ilgo vartojimo.
Monobaktamai taip pat priklauso beta laktamams ir turi panašų antibiotikų veikimo mechanizmą, ty veikiant bakterijų ląstelių sieneles. Jie naudojami įvairioms infekcijoms gydyti.
Makrolidai
Tai antroji grupė. Makrolidai yra natūralūs antibiotikai, turintys sudėtingą ciklinę struktūrą. Jie yra daugianaris laktono žiedas su angliavandenių likučiais. Vaisto savybės priklauso nuo anglies atomų skaičiaus žiede. Yra 14, 15 ir 16 narių junginiai. Jų veikimo spektras mikrobams yra gana platus. Antibiotikų veikimo mechanizmas mikrobų ląstelėje susideda iš jų sąveikos su ribosomomis ir tokiu būdu sutrikdant b altymų sintezę mikroorganizmo ląstelėje, slopinant naujų monomerų įtraukimo į peptidinę grandinę reakcijas. Makrolidai, kaupdamiesi imuninės sistemos ląstelėse, taip pat naikina mikrobus tarpląstelėje.
Makrolidai yra saugiausi ir mažiausiai toksiški tarp žinomų antibiotikų ir yra veiksmingi ne tik gramteigiamas, bet ir gramneigiamas bakterijas. Naudojant juos, nepageidaujamų šalutinių reakcijų nepastebėta. Šie antibiotikai pasižymi bakteriostatiniu poveikiu, tačiau didelėmis koncentracijomis jie gali turėti baktericidinį poveikį pneumokokams ir kai kuriems kitiems mikroorganizmams. Pagal paruošimo būdą makrolidai skirstomi į natūralius ir pusiau sintetinius.
Pirmasis vaistas nuoNatūralių makrolidų klasė buvo eritromicinas, gautas praėjusio amžiaus viduryje ir sėkmingai naudojamas prieš penicilinams atsparias gramteigiamas bakterijas. Naujos kartos šios grupės vaistai pasirodė XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje ir vis dar aktyviai vartojami.
Makrolidams taip pat priskiriami pusiau sintetiniai antibiotikai – azolidai ir ketolidai. Azolido molekulėje azoto atomas yra įtrauktas į laktono žiedą tarp devinto ir dešimto anglies atomų. Azolidų atstovas yra azitromicinas, turintis platų veikimo ir aktyvumo spektrą gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų, kai kurių anaerobų, kryptimi. Jis yra daug stabilesnis rūgščioje aplinkoje nei eritromicinas ir gali joje kauptis. Azitromicinas vartojamas nuo įvairių kvėpavimo takų, urogenitalinės sistemos, žarnyno, odos ir kitų ligų.
Ketolidai gaunami prie trečiojo laktono žiedo atomo pridedant keto grupę. Palyginti su makrolidais, jie pasižymi mažesniu bakterijų pripratimu.
Tetraciklinai
Tetraciklinai priklauso poliketidų klasei. Tai plataus veikimo spektro antibiotikai, turintys bakteriostatinį poveikį. Pirmasis jų atstovas chlortetraciklinas buvo išskirtas praėjusio amžiaus viduryje iš vienos aktinomicetų kultūros, jie dar vadinami spinduliuojančiais grybais. Po kelerių metų oksitetraciklinas buvo gautas iš tų pačių grybų kolonijos. Trečiasis šios grupės atstovas – tetraciklinas, kuris pirmą kartą buvo sukurtas cheminiu būdu modifikuojant jo chloro darinį, o po metų ir išskirtas iš aktinomicetų. Kitatetraciklinų grupės vaistai yra pusiau sintetiniai šių junginių dariniai.
Visos šios medžiagos yra panašios savo chemine struktūra ir savybėmis, veikia prieš daugelį gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų, kai kurių virusų ir pirmuonių. Jie taip pat yra atsparūs mikroorganizmų pripratimui. Antibiotikų veikimo mechanizmas bakterijų ląstelėje yra slopinti b altymų biosintezės procesus joje. Kai vaistų molekulės veikia gramneigiamas bakterijas, jos į ląstelę patenka paprastos difuzijos būdu. Antibiotikų dalelių įsiskverbimo į gramteigiamas bakterijas mechanizmas dar nėra pakankamai ištirtas, tačiau yra prielaida, kad tetraciklino molekulės sąveikauja su tam tikrais metalų jonais, esančiais bakterijų ląstelėse, sudarydamos sudėtingus junginius. Tokiu atveju grandinė nutrūksta bakterinei ląstelei būtino b altymo susidarymo procese. Eksperimentai parodė, kad b altymų sintezei slopinti pakanka bakteriostatinės chlortetraciklino koncentracijos, tačiau norint slopinti nukleorūgščių sintezę, reikalinga didelė vaisto koncentracija.
Tetraciklinai naudojami kovojant su inkstų ligomis, įvairiomis odos, kvėpavimo takų infekcijomis ir daugeliu kitų ligų. Jei reikia, jie pakeičia peniciliną, tačiau pastaraisiais metais tetraciklinų vartojimas pastebimai sumažėjo, o tai siejama su mikrobų atsparumo šios grupės antibiotikams atsiradimu. Šio panaudojimasantibiotikas kaip pašarų priedas, dėl kurio sumažėjo vaisto gydomosios savybės dėl atsparumo jam atsiradimo. Norėdami jį įveikti, skiriami deriniai su skirtingais vaistais, kurie turi skirtingą antibiotikų antimikrobinio veikimo mechanizmą. Pavyzdžiui, terapinis poveikis sustiprinamas tuo pačiu metu vartojant tetracikliną ir streptomiciną.
Aminoglikozidai
Aminoglikozidai yra natūralūs ir pusiau sintetiniai antibiotikai, turintys itin platų veikimo spektrą, kurių molekulėje yra aminosacharidų likučių. Pirmasis aminoglikozidas buvo streptomicinas, išskirtas iš spindinčių grybų kolonijos jau praėjusio amžiaus viduryje ir aktyviai naudojamas daugelio infekcijų gydymui. Minėtos grupės antibiotikai, būdami baktericidiniai, veiksmingi net ir esant stipriai susilpnėjusiam imunitetui. Antibiotikų veikimo mechanizmas mikrobų ląstelėje yra stiprių kovalentinių ryšių su mikroorganizmo ribosomų b altymais susidarymas ir b altymų sintezės reakcijų sunaikinimas bakterijų ląstelėje. Baktericidinio aminoglikozidų poveikio mechanizmas nėra iki galo ištirtas, priešingai nei bakteriostatinis tetraciklinų ir makrolidų poveikis, kurie taip pat sutrikdo b altymų sintezę bakterijų ląstelėse. Tačiau žinoma, kad aminoglikozidai yra aktyvūs tik aerobinėmis sąlygomis, todėl jie nėra labai veiksmingi audiniuose, kurių kraujo tiekimas prastas.
Pasirodžius pirmiesiems antibiotikams – penicilinui ir streptomicinui, jie buvo pradėti taip plačiai naudoti gydant bet kokias ligas, kad labai greitai iškilo mikroorganizmų pripratimo prie šių vaistų problema. Šiuo metustreptomicinas daugiausia naudojamas kartu su kitais naujesnės kartos vaistais tuberkuliozei arba retoms infekcijoms, tokioms kaip maras, gydyti. Kitais atvejais skiriamas kanamicinas, kuris taip pat yra pirmos kartos aminoglikozidų grupės antibiotikas. Tačiau dėl didelio kanamicino toksiškumo dabar pirmenybė teikiama antrosios kartos vaistui gentamicinui, o trečios kartos aminoglikozidams yra amikacinas, kuris retai naudojamas siekiant užkirsti kelią mikroorganizmams nuo jo tapti priklausomiems.
Levomicetinas
Levomicetinas arba chloramfenikolis yra natūralus plačiausio veikimo spektro antibiotikas, veikiantis prieš daugybę gramteigiamų ir gramneigiamų mikroorganizmų, daugelį didelių virusų. Pagal cheminę struktūrą šis nitrofenilalkilaminų darinys pirmą kartą buvo gautas iš aktinomicetų kultūros XX amžiaus viduryje, o po dvejų metų taip pat buvo susintetintas chemiškai.
Levomicetinas turi bakteriostatinį poveikį mikroorganizmams. Antibiotikų veikimo mechanizmas bakterijų ląstelėje yra slopinti katalizatorių aktyvumą peptidiniams ryšiams susidaryti ribosomose b altymų sintezės metu. Bakterijų atsparumas levomicetinui vystosi labai lėtai. Vaistas vartojamas sergant vidurių šiltine arba dizenterija.
Glikopeptidai ir lipopeptidai
Glikopeptidai yra cikliniai peptidiniai junginiai, kurie yra natūralūs arba pusiau sintetiniai antibiotikai, turintys siaurąveikimo spektras tam tikroms mikroorganizmų padermėms. Jie baktericidiškai veikia gramteigiamas bakterijas, taip pat gali pakeisti peniciliną, esant atsparumui jam. Antibiotikų veikimo mikroorganizmams mechanizmas gali būti paaiškintas jungčių su ląstelės sienelės peptidoglikano aminorūgštimis susidarymu, taigi ir jų sintezės slopinimu.
Pirmasis glikopeptidas, vankomicinas, buvo gautas iš aktinomicetų, paimtų iš dirvožemio Indijoje. Tai natūralus antibiotikas, aktyviai veikiantis mikroorganizmus net ir veisimosi sezono metu. Iš pradžių vankomicinas buvo naudojamas kaip penicilino pakaitalas alergijos jam atvejais gydant infekcijas. Tačiau didėjantis atsparumas vaistams tapo rimta problema. Devintajame dešimtmetyje buvo gautas teikoplaninas – antibiotikas iš glikopeptidų grupės. Jis skiriamas nuo tų pačių infekcijų, o kartu su gentamicinu duoda gerų rezultatų.
XX amžiaus pabaigoje atsirado nauja antibiotikų grupė – lipopeptidai, išskirti iš streptomicetų. Pagal savo cheminę struktūrą jie yra cikliniai lipopeptidai. Tai siauro veikimo spektro antibiotikai, turintys baktericidinį poveikį prieš gramteigiamas bakterijas, taip pat stafilokokus, atsparius beta laktaminiams vaistams ir glikopeptidams.
Antibiotikų veikimo mechanizmas gerokai skiriasi nuo jau žinomų – esant kalcio jonams, lipopeptidas suformuoja stiprius ryšius su bakterijų ląstelės membrana, dėl to jos depoliarizacija ir b altymų sintezės sutrikimas. kurių kenksmingoji ląstelė miršta. Pirmaslipopeptidų klasės narys yra daptomicinas.
daptomicinas
Polienai
Kita grupė – polieniniai antibiotikai. Šiandien yra didžiulis grybelinių ligų, kurias sunku gydyti, antplūdis. Kovai su jais skirtos priešgrybelinės medžiagos – natūralūs arba pusiau sintetiniai polieno antibiotikai. Pirmasis priešgrybelinis vaistas praėjusio amžiaus viduryje buvo nistatinas, išskirtas iš streptomicetų kultūros. Šiuo laikotarpiu į medicinos praktiką buvo įtraukta daug polieninių antibiotikų, gautų iš įvairių grybų kultūrų – grizeofulvino, levorino ir kitų. Dabar jau panaudoti ketvirtos kartos polienai. Įprastą pavadinimą jie gavo dėl kelių dvigubų jungčių molekulėse.
Polieno antibiotikų veikimo mechanizmas yra dėl to, kad grybeliuose susidaro cheminiai ryšiai su ląstelių membranų steroliais. Taip polieno molekulė yra integruota į ląstelės membraną ir sudaro joninės vielos kanalą, per kurį ląstelės komponentai patenka į išorę, todėl ji pašalinama. Mažos dozės polienai yra fungistatiniai, o didelės – fungicidinis. Tačiau jų veikla neapima bakterijų ir virusų.
Polimiksinai yra natūralūs antibiotikai, kuriuos gamina dirvožemio sporas formuojančios bakterijos. Terapijoje jie buvo pritaikyti praėjusio amžiaus 40-aisiais. Šie vaistai pasižymi baktericidiniu poveikiu, kurį sukelia mikroorganizmo ląstelės citoplazminės membranos pažeidimas, sukeliantis jo mirtį. Polimiksinai yra veiksmingi prieš gramneigiamas bakterijas ir retai formuoja įpročius. Tačiau per didelis toksiškumas riboja jų naudojimą terapijoje. Šios grupės junginiai – polimiksino B sulfatas ir polimiksino M sulfatas naudojami retai ir tik kaip atsarginiai vaistai.
Antineoplastiniai antibiotikai
Aktinomicinus gamina kai kurie spinduliuojantys grybai ir jie turi citostatinį poveikį. Natūralūs aktinomicinai yra chromopeptidai, besiskiriantys aminorūgštimis peptidinėse grandinėse, kurios lemia jų biologinį aktyvumą. Aktinomicinai sulaukia didelio specialistų dėmesio kaip priešnavikiniai antibiotikai. Jų veikimo mechanizmas atsiranda dėl to, kad susidaro pakankamai stabilūs vaisto peptidinių grandinių ryšiai su mikroorganizmo DNR dviguba spirale ir dėl to blokuojama RNR sintezė.
Daktinomicinas, gautas XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje, buvo pirmasis priešnavikinis vaistas, pradėtas naudoti onkologinėje terapijoje. Tačiau dėl daugybės šalutinių poveikių šis vaistas vartojamas retai. Dabar gauta aktyvesnių vaistų nuo vėžio.
Antraciklinai yra ypač stiprios priešnavikinės medžiagos, išskirtos iš streptomicetų. Antibiotikų veikimo mechanizmas yra susijęs su trigubų kompleksų su DNR grandinėmis susidarymu ir šių grandinių nutrūkimu. Galimas ir antrasis antimikrobinio veikimo mechanizmas, nes susidaro laisvieji radikalai, kurie oksiduoja vėžines ląsteles.
Iš natūralių antraciklinų galima paminėti daunorubiciną ir doksorubiciną. Antibiotikų klasifikacija pagal veikimo mechanizmą bakterijoms priskiriama prie baktericidinių. Tačiau didelis jų toksiškumas privertė ieškoti naujų junginių, kurie buvo gauti sintetiniu būdu. Daugelis jų sėkmingai naudojami onkologijoje.
Antibiotikai jau seniai įsiliejo į medicinos praktiką ir žmonių gyvenimą. Jų dėka buvo įveikta daugybė ligų, kurios daugelį amžių buvo laikomos nepagydomomis. Šiuo metu šių junginių yra tokia įvairovė, kad reikia ne tik klasifikuoti antibiotikus pagal veikimo mechanizmą ir spektrą, bet ir pagal daugelį kitų savybių.
