Mondhatni, hogy a penicillin felfedezése a múlt század elején forradalmi esemény volt. A második világháború idején az első antibiotikum sebesült katonák millióit mentette meg a szepszistől. A penicillin hatékony és egyben olcsó gyógyszer lett számos súlyos fertőzés esetén, súlyos törésekkel, gennyes sebekkel. Idővel más típusú antibiotikumokat is szintetizáltak.
Általános jellemzők
Ma már nagyszámú gyógyszer tartozik az antibiotikumok hatalmas világához – olyan természetes vagy félszintetikus eredetű anyagokhoz, amelyek képesek elpusztítani a kórokozók bizonyos csoportjait, illetve megakadályozzák azok növekedését vagy szaporodását. Az antibiotikumok hatásmechanizmusa, hatásspektruma eltérő lehet. Idővel az antibiotikumok új típusai és módosításai jelennek meg. Sokszínűségük rendszerezést igényel. Korunkban az antibiotikumok osztályozását a hatásmechanizmus és a hatásspektrum, valamint a kémiai szerkezet szerint fogadják el. A hatásmechanizmus szerint a következőkre oszthatók:
- bakteriosztatikus, növekedést gátló, illpatogén mikroorganizmusok szaporodása;
- baktericid, amely segít elpusztítani a baktériumokat.
Az antibiotikumok alapvető hatásmechanizmusai:
- baktériumi sejtfal megsértése;
- fehérjeszintézis elnyomása mikrobiális sejtben;
- a citoplazma membrán permeabilitásának megsértése;
- RNS-szintézis gátlása.
Béta-laktámok – penicillinek
Kémiai szerkezetük szerint ezek a vegyületek a következőképpen osztályozhatók.
Béta-laktám antibiotikumok. A laktám antibiotikumok hatásmechanizmusát e funkciós csoport azon képessége határozza meg, hogy megkösse a mikroorganizmussejtek külső membránjának alapját képező peptidoglikán szintézisében részt vevő enzimeket. Így sejtfalának kialakulása elnyomódik, ami segít megállítani a baktériumok szaporodását vagy szaporodását. A béta-laktámok alacsony toxicitásúak és ugyanakkor jó baktericid hatásúak. Ők képviselik a legnagyobb csoportot, és alcsoportokra vannak osztva, amelyek hasonló kémiai szerkezettel rendelkeznek.
A penicillinek egy bizonyos penésztelepből izolált és baktériumölő hatású anyagok csoportja. A penicillin sorozat antibiotikumainak hatásmechanizmusa annak a ténynek köszönhető, hogy a mikroorganizmusok sejtfalát elpusztítva elpusztítják azokat. A penicillinek természetes és félszintetikus eredetűek, széles spektrumú vegyületek – számos streptococcus és staphylococcus által okozott betegség kezelésében alkalmazhatók. Kívül,szelektivitási tulajdonságuk van, csak a mikroorganizmusokra hatnak, anélkül, hogy a makroorganizmust befolyásolnák. A penicillinek megvannak a hátrányai, amelyek közé tartozik a baktériumokkal szembeni rezisztencia kialakulása. A természetes anyagok közül a legelterjedtebb a benzilpenicillin, a fenoximetilpenicillin, amelyeket alacsony toxicitásuk és alacsony költségük miatt meningococcus és streptococcus fertőzések leküzdésére használnak. Hosszú távú használat esetén azonban a szervezet immunitása kialakulhat a gyógyszerrel szemben, ami a hatékonyság csökkenéséhez vezet. A félszintetikus penicillinek általában a természetes penicillinekből nyerik kémiai módosítással a kívánt tulajdonságok elérése érdekében - amoxicillin, ampicillin. Ezek a gyógyszerek aktívabbak a biopenicillinekkel szemben rezisztens baktériumokkal szemben.
Egyéb béta-laktámok
A cefalosporinokat az azonos nevű gombákból nyerik, és szerkezetük hasonló a penicillinek szerkezetéhez, ami ugyanazokat a negatív reakciókat magyarázza. A cefalosporinok négy generációt alkotnak. Az első generációs gyógyszereket gyakrabban használják staphylococcusok vagy streptococcusok által okozott enyhe fertőzések kezelésére. A második és harmadik generációs cefalosporinok aktívabbak a Gram-negatív baktériumokkal szemben, a negyedik generációs anyagok pedig a legerősebb gyógyszerek a súlyos fertőzések kezelésére.
A karbapenemek hatékonyak a Gram-pozitív, Gram-negatív és anaerob baktériumok ellen. Előnyük a hiánya baktériumok rezisztenciája a gyógyszerrel szemben még hosszan tartó használat után is.
A monobaktámok szintén a béta-laktámokhoz tartoznak, és az antibiotikumokhoz hasonló hatásmechanizmussal rendelkeznek, ami abból áll, hogy befolyásolják a baktériumok sejtfalát. Sokféle fertőzés kezelésére használják.
Makrolidok
Ez a második csoport. A makrolidok összetett ciklikus szerkezetű természetes antibiotikumok. Ezek egy többtagú laktongyűrű, hozzákapcsolódó szénhidrátmaradékokkal. A gyógyszer tulajdonságai a gyűrűben lévő szénatomok számától függenek. Vannak 14-, 15- és 16-tagú vegyületek. A mikrobákra gyakorolt hatásuk spektruma meglehetősen széles. Az antibiotikumok mikrobasejtre gyakorolt hatásmechanizmusa a riboszómákkal való kölcsönhatásban áll, és ezáltal megzavarják a fehérjék szintézisét a mikroorganizmus sejtjében azáltal, hogy elnyomják az új monomerek peptidlánchoz való hozzáadásának reakcióit. Az immunrendszer sejtjeiben felhalmozódó makrolidok a mikrobák intracelluláris elpusztítását is végzik.
A makrolidok a legbiztonságosabb és legkevésbé toxikusak az ismert antibiotikumok között, és nemcsak a Gram-pozitív, hanem a Gram-negatív baktériumok ellen is hatékonyak. Használatuk során nem figyelhetők meg nemkívánatos mellékhatások. Ezeket az antibiotikumokat bakteriosztatikus hatás jellemzi, de nagy koncentrációban baktericid hatást fejthetnek ki a pneumococcusokra és néhány más mikroorganizmusra. Az előállítás módja szerint a makrolidokat természetes és félszintetikusra osztják.
Az első gyógyszer innenA természetes makrolidok egy osztálya az eritromicin volt, amelyet a múlt század közepén szereztek, és sikeresen alkalmazták a penicillinekkel szemben rezisztens gram-pozitív baktériumok ellen. Az ebbe a csoportba tartozó gyógyszerek új generációja a 20. század 70-es éveiben jelent meg, és még mindig aktívan használják.
A makrolidok közé tartoznak a félszintetikus antibiotikumok is – az azolidok és ketolidok. Az azolid molekulában egy nitrogénatom a laktongyűrűben található a kilencedik és a tizedik szénatom között. Az azolidok képviselője az azitromicin, amely széles hatásspektrummal és aktivitással rendelkezik a gram-pozitív és gram-negatív baktériumok, egyes anaerobok irányában. Savas környezetben sokkal stabilabb, mint az eritromicin, és felhalmozódhat benne. Az azitromicint a légutak, a húgyúti rendszer, a belek, a bőr és más betegségek különféle betegségeinél alkalmazzák.
A ketolidokat úgy állítják elő, hogy a laktongyűrű harmadik atomjához ketocsoportot adnak. A makrolidokhoz képest kevésbé szokott baktériumok jellemzik őket.
Tetraciklinek
A tetraciklinek a poliketidek osztályába tartoznak. Ezek széles spektrumú, bakteriosztatikus hatású antibiotikumok. Első képviselőjüket, a klórtetraciklint a múlt század közepén izolálták az aktinomyceták egyik tenyészetéből, ezeket sugárzó gombáknak is nevezik. Néhány évvel később az oxitetraciklint ugyanazon gombák kolóniájából nyerték. E csoport harmadik képviselője a tetraciklin, amelyet először klórszármazékának kémiai módosításával hoztak létre, majd egy évvel később aktinomycetákból is izoláltak. Egyéba tetraciklin csoportba tartozó gyógyszerek e vegyületek félszintetikus származékai.
Ezek az anyagok hasonlóak kémiai szerkezetükben és tulajdonságaiban, valamint a Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumok számos formája, egyes vírusok és protozoonok elleni aktivitásban. Ellenállóak a mikroorganizmusok megszokásával szemben is. Az antibiotikumok baktériumsejtre gyakorolt hatásmechanizmusa az, hogy elnyomja a fehérje bioszintézis folyamatait. Amikor a gyógyszermolekulák Gram-negatív baktériumokra hatnak, egyszerű diffúzióval jutnak be a sejtbe. Az antibiotikum-részecskék Gram-pozitív baktériumokba való behatolásának mechanizmusát még nem vizsgálták kellőképpen, azonban feltételezhető, hogy a tetraciklin molekulák kölcsönhatásba lépnek bizonyos fémionokkal, amelyek a baktériumsejtekben vannak, és komplex vegyületeket képeznek. Ebben az esetben a lánc megszakad a baktériumsejt számára szükséges fehérje képződésének folyamatában. Kísérletek kimutatták, hogy a klórtetraciklin bakteriosztatikus koncentrációja elegendő a fehérjeszintézis visszaszorításához, azonban a nukleinsavak szintézisének gátlásához magas gyógyszerkoncentrációra van szükség.
A tetraciklineket a vesebetegségek, a bőr- és légúti fertőzések és sok más betegség elleni küzdelemben használják. Ha szükséges, helyettesítik a penicillint, de az elmúlt években a tetraciklinek alkalmazása jelentősen csökkent, ami az antibiotikum-csoporttal szembeni mikrobiális rezisztencia kialakulásával függ össze. Ennek felhasználásaantibiotikum az állati takarmány adalékanyagaként, ami a gyógyszer gyógyászati tulajdonságainak csökkenéséhez vezetett a vele szembeni rezisztencia megjelenése miatt. Ennek leküzdésére különböző gyógyszerekkel kombinációkat írnak elő, amelyek az antibiotikumok antimikrobiális hatásának eltérő mechanizmusával rendelkeznek. Például a terápiás hatást fokozza a tetraciklin és a sztreptomicin egyidejű alkalmazása.
Aminoglikozidok
Az aminoglikozidok rendkívül széles hatásspektrumú természetes és félszintetikus antibiotikumok, amelyek aminoszacharid-maradékokat tartalmaznak a molekulában. Az első aminoglikozid a sztreptomicin volt, amelyet már a múlt század közepén izoláltak egy sugárzó gombák kolóniájából, és aktívan alkalmazták számos fertőzés kezelésében. Baktériumölő hatásuk miatt az említett csoportba tartozó antibiotikumok még erősen csökkent immunitás mellett is hatásosak. Az antibiotikumok mikrobasejtre gyakorolt hatásmechanizmusa erős kovalens kötések kialakítása a mikroorganizmus riboszómáinak fehérjéivel és a fehérjeszintézis reakcióinak megsemmisítése a baktériumsejtben. Az aminoglikozidok baktericid hatásának mechanizmusát nem vizsgálták teljesen, ellentétben a tetraciklinek és makrolidok bakteriosztatikus hatásával, amelyek szintén megzavarják a fehérjeszintézist a baktériumsejtekben. Az aminoglikozidokról azonban ismert, hogy csak aerob körülmények között hatásosak, ezért nem túl hatékonyak a rossz vérellátású szövetekben.
Az első antibiotikumok – a penicillin és a sztreptomicin – megjelenése után olyan széles körben kezdték alkalmazni őket bármilyen betegség kezelésében, hogy hamarosan felmerült a mikroorganizmusok hozzászokásának problémája ezekhez a gyógyszerekhez. JelenlegA sztreptomicint főként más, újabb generációs gyógyszerekkel kombinálva alkalmazzák tuberkulózis vagy ritka fertőzések, például pestis kezelésére. Más esetekben kanamicint írnak fel, amely szintén egy első generációs aminoglikozid antibiotikum. A kanamicin magas toxicitása miatt azonban a gentamicint, a második generációs gyógyszert részesítik előnyben, a harmadik generációs aminoglikozid gyógyszer pedig az amikacin, amelyet ritkán használnak a mikroorganizmusok függővé válásának megelőzésére.
Levomycetin
A levomicetin vagy kloramfenikol a legszélesebb hatásspektrumú természetes antibiotikum, amely jelentős számú gram-pozitív és gram-negatív mikroorganizmus, valamint számos nagy vírus ellen aktív. A nitro-fenil-alkil-aminok e származékát a kémiai szerkezet szerint először a 20. század közepén egy aktinomycetes-tenyészetből nyerték ki, majd két évvel később kémiai úton is szintetizálták.
A levomicetin bakteriosztatikus hatással van a mikroorganizmusokra. Az antibiotikumok baktériumsejtre kifejtett hatásmechanizmusa az, hogy a fehérjeszintézis során elnyomják a riboszómákban a peptidkötéseket képző katalizátorok aktivitását. A levomicetinnel szembeni bakteriális rezisztencia nagyon lassan alakul ki. A gyógyszert tífusz vagy vérhas kezelésére használják.
Glikopeptidek és lipopeptidek
A glikopeptidek ciklikus peptidvegyületek, amelyek természetes vagy félszintetikus antibiotikumok szűkHatásspektruma bizonyos mikroorganizmus-törzsekre. Baktériumölő hatással bírnak a Gram-pozitív baktériumokra, és a penicillint is helyettesíthetik vele szembeni rezisztencia esetén. Az antibiotikumok mikroorganizmusokra kifejtett hatásmechanizmusa azzal magyarázható, hogy a sejtfal peptidoglikánjának aminosavaival kötések alakulnak ki, és így szintézisük gátolja.
Az első glikopeptidet, a vankomicint indiai talajból vett aktinomicétákból nyerték. Ez egy természetes antibiotikum, amely még a szaporodási időszakban is aktívan hat a mikroorganizmusokra. Kezdetben a vankomicint a penicillin helyettesítésére használták a fertőzések kezelésében az arra való allergia esetén. A gyógyszerrezisztencia növekedése azonban komoly problémává vált. Az 1980-as években előállították a teikoplanint, a glikopeptidek csoportjába tartozó antibiotikumot. Ugyanazon fertőzésekre írják fel, és gentamicinnel kombinálva jó eredményeket ad.
A 20. század végén megjelent az antibiotikumok egy új csoportja – a streptomycetákból izolált lipopeptidek. Kémiai szerkezetük szerint ciklikus lipopeptidek. Ezek szűk spektrumú antibiotikumok, amelyek baktericid hatással rendelkeznek a gram-pozitív baktériumok, valamint a béta-laktám gyógyszerekre és glikopeptidekre rezisztens staphylococcusokra.
Az antibiotikumok hatásmechanizmusa jelentősen eltér a már ismertektől – kalciumionok jelenlétében a lipopeptid erős kötéseket hoz létre a baktériumsejt membránjával, ami ennek következtében annak depolarizációjához és a fehérjeszintézis megzavarásához vezet. amelyből a káros sejt elhal. Elsőa lipopeptid osztály egyik tagja a daptomicin.
daptomicin
poliének
A következő csoport a polién antibiotikumok. Napjainkban a nehezen kezelhető gombás megbetegedések hatalmas rohama van. Leküzdésére gombaellenes anyagokat szánnak - természetes vagy félszintetikus polién antibiotikumokat. Az első gombaellenes gyógyszer a múlt század közepén a nystatin volt, amelyet streptomycetes tenyészetből izoláltak. Ebben az időszakban számos különböző gombakultúrából nyert polién antibiotikum - griseofulvin, levorin és mások - bekerült az orvosi gyakorlatba. Most már a negyedik generációs poliéneket is használják. Közös nevüket a molekulákban található több kettős kötés miatt kapták.
A polién antibiotikumok hatásmechanizmusa annak köszönhető, hogy a gombában kémiai kötések képződnek a sejtmembránok szteroljaival. A poliénmolekula így beépül a sejtmembránba, és egy ionos huzalcsatornát képez, amelyen keresztül a sejt komponensei kifelé haladnak, ami annak eliminációjához vezet. A poliének kis dózisokban fungisztatikusak, nagy dózisokban gombaölő hatásúak. Tevékenységük azonban nem terjed ki a baktériumokra és vírusokra.
A polimixinek természetes antibiotikumok, amelyeket a talajban spóraképző baktériumok termelnek. A terápiában a múlt század 40-es éveiben találtak alkalmazást. Ezeket a gyógyszereket baktericid hatás jellemzi, amelyet a mikroorganizmus sejtje citoplazmatikus membránjának károsodása okoz, ami annak halálát okozza. A polimixinek hatékonyak a Gram-negatív baktériumok ellen, és ritkán alakítanak ki szokásokat. A túl magas toxicitás azonban korlátozza a terápiában való alkalmazásukat. Az ebbe a csoportba tartozó vegyületeket - a polimixin B-szulfátot és a polimixin-M-szulfátot - ritkán és csak tartalék gyógyszerként használják.
Antineoplasztikus antibiotikumok
Az aktinomicineket egyes sugárzó gombák termelik, és citosztatikus hatásúak. A természetes aktinomicinek szerkezetükben kromopeptidek, amelyek peptidláncaiban aminosavakban különböznek, amelyek meghatározzák biológiai aktivitásukat. Az aktinomicinek, mint daganatellenes antibiotikumok, vonzzák a szakemberek figyelmét. Hatásmechanizmusuk a gyógyszer peptidláncainak kellően stabil kötéseinek a mikroorganizmus DNS-ének kettős hélixével való kialakulásának köszönhető, és ennek eredményeként az RNS-szintézis blokkolása.
A 20. század 60-as éveiben előállított daktinomicin volt az első daganatellenes gyógyszer, amelyet onkológiai terápiában alkalmaztak. A mellékhatások nagy száma miatt azonban ezt a gyógyszert ritkán használják. Mostanra aktívabb rákellenes gyógyszereket szereztek be.
Az antraciklinek rendkívül erős, sztreptomicetákból izolált daganatellenes anyagok. Az antibiotikumok hatásmechanizmusa a DNS-láncokkal hármas komplexek képződésével és e láncok megszakadásával függ össze. Az antimikrobiális hatás egy második mechanizmusa is lehetséges, a rákos sejteket oxidáló szabad gyökök termelése miatt.
A természetes antraciklinek közül a daunorubicin és a doxorubicin említhető. Az antibiotikumok besorolása a baktériumokra kifejtett hatásmechanizmus szerint baktericidnek minősíti őket. Magas toxicitásuk azonban új, szintetikus úton előállított vegyületek keresését kényszerítette ki. Sokukat sikeresen alkalmazzák az onkológiában.
Az antibiotikumok régóta bekerültek az orvosi gyakorlatba és az emberi életbe. Nekik köszönhetően sok olyan betegséget sikerült legyőzni, amelyeket sok évszázadon át gyógyíthatatlannak tekintettek. Jelenleg ezeknek a vegyületeknek olyan sokfélesége van, hogy nemcsak a hatásmechanizmus és hatásspektrum szerinti osztályozásra van szükség, hanem sok más jellemző szerint is.
