Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Антибиотики

Антибиотики (от анти... и греч. bĺоs — жизнь), вещества биологического происхождения, синтезируемые микроорганизмами и подавляющие рост бактерий и других микробов, а также вирусов и клеток. Многие антибиотики способны убивать микробов. Иногда к антибиотикам относят также антибактериальные вещества, извлекаемые из растительных и животных тканей. Каждый антибиотик характеризуется специфическим избирательным действием только на определённые виды микробов. В связи с этим различают антибиотики с широким и узким спектром действия. Первые подавляют разнообразных микробов [например, тетрациклин действует как на окрашивающихся по методу Грама (грамположительных), так и на неокрашивающихся (грамотрицательных) бактерий, а также на риккетсий]; вторые — лишь микробов какой-либо одной группы (например, эритромицин и олеандомицин подавляют лишь грамположительные бактерии). В связи с избирательным характером действия некоторые антибиотики способны подавлять жизнедеятельность болезнетворных микроорганизмов в концентрациях, не повреждающих клеток организма хозяина, и поэтому их применяют для лечения различных инфекционных заболеваний человека, животных и растений. Микроорганизмы, образующие антибиотики, являются антагонистами окружающих их микробов-конкурентов, принадлежащих к другим видам, и при помощи антибиотиков подавляют их рост. Мысль об использовании явления антагонизма микробов для подавления болезнетворных бактерий принадлежит И. И. Мечникову, который предложил употреблять молочнокислые бактерии, обитающие в простокваше, для подавления вредных гнилостных бактерий, находящихся в кишечнике человека.

  До 40-х гг. 20 в. антибиотики, обладающие лечебным действием, не были выделены в чистом виде из культур микроорганизмов. Первым таким антибиотиками был тиротрицин, полученный американским учёным Р. Дюбо (1939) из культуры почвенной споровой аэробной палочки Bacillus brevis. Сильное лечебное действие тиротрицина было установлено в опытах на мышах, зараженных пневмококками. В 1940 английские учёные Х. Флори и Дж. Чейн, работая с пенициллином, образуемым плесневым грибом Penicillium notatuip, открытым английским бактериологом А. Флемингом в 1929, впервые выделили пенициллин в чистом виде и обнаружили его замечательные лечебные свойства. В 1942 советские учёные Г. Ф. Гаузе, М. Г. Бражцикова получили из культуры почвенных бактерий грамицидин С, а в 1944 американский учёный З. Ваксман получил стрептомицин из культуры актиномицета Streptomyces griseus. Описано около 2000 различных антибиотиков из культур микроорганизмов, но лишь немногие из них (около 40) могут служить лечебными препаратами, остальные по тем или иным причинам не обладают химиотерапевтическим действием. Антибиотики можно классифицировать по их происхождению (из грибов, бактерий, актиномицетов и др.), химической природе или по механизму действия.

  Антибиотики из грибов. Важнейшее значение имеют антибиотики группы пенициллина, образуемые многими расами Penicillium notatum, P. chrysogenum и другими видами плесневых грибов. Пенициллин подавляет рост стафилококков в разведении 1 на 80 млн. и мало токсичен для человека и животных. Он разрушается энзимом пенициллиназой, образуемой некоторыми бактериями. Из молекулы пенициллина было получено её "ядро" (6-аминопенициллановая кислота), к которому затем химически присоединили различные радикалы. Так, были созданы новые «полусинтетические» пенициллины (метициллин, ампициллин и др.), не разрушаемые ценициллиназой и подавляющие некоторые штаммы бактерий, устойчивые к природному пенициллину. Другой антибиотикцефалоспорин С — образуется грибом Cephalosporium. Он обладает близким к пенициллину химическим строением, но имеет несколько 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 (см. фунгицидные антибиотики) и широко используется в медицине.

  Антибиотики 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 (см. Актиномицины), 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.

  Антибиотики 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 А. Флемингом (1922); это энзимполипептид 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.

  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; антибиотикихиноны; антибиотики — кислородсодержащие гетероциклические соединения (гризеофульвин); антибиотикимакролиды (эритромицин, олеандомицин); антибиотики — азотсодержащие гетероциклические соединения (пенициллин); антибиотикиполипептиды или белки; антибиотикидепсипептиды (см. табл.).

  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.

  Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам — важная проблема, определяющая правильный выбор того или иного препарата для лечения больного. В первые годы после открытия пенициллина около 99% патогенных стафилококков были чувствительны к этому антибиотику; в 60-е гг. к пенициллину остались чувствительны уже не более 20—30%. Рост устойчивых форм связан с тем, что в популяциях бактерий постоянно появляются устойчивые к антибиотикам мутанты, обладающие вирулентностью и получающие распространение преимущественно в тех случаях, когда чувствительные формы подавлены антибиотиками. С популяционно-генетической точки зрения, этот процесс обратим. Поэтому при временном изъятии данного антибиотика из арсенала лечебных средств устойчивые формы микробов в популяциях вновь заменяются чувствительными формами, которые размножаются более быстрым темпом.

  Промышленное производство антибиотиков ведётся в ферментерах, где продуцирующие антибиотики микроорганизмы культивируются в стерильных условиях на специальных питательных средах. Большое значение при этом имеет селекция активных штаммов, для чего предварительно используются различные мутагены с целью индукции активных форм. Если исходный штамм продуцента пенициллина, с которым работал Флеминг, образовывал пенициллин в концентрации 10 ЕД/мл, то современные продуценты образуют пенициллин в концентрации 16 000 ЕД/мл. Эти цифры отражают прогресс технологии. Синтезированные микроорганизмами антибиотики извлекают и подвергают химической очистке. Количественное определение активности антибиотиков проводят микробиологическими (по степени антимикробного действия) и физико-химическими методами.

  Антибиотики широко применяют в медицине, сельском хозяйстве и различных отраслях пищевой и микробиологической промышленности.

  Г. Ф. Гаузе.

 

Продуценты, химическая природа и спектр действия важнейших антибиотиков

 

Антибиотик

Продуцент

Химическая природа

Спектр действия

Пенициллин

Penicillium notatum

Гетероциклическое соединение, построенное из сконденсированных тиазолидинового и беталактамного колец C16H18O4N2

Грамположительные бактерии, спирохеты

Цефалоспорин C

Cephalosporium sp.

C16H21O8N3S

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

Гризеофульвин

Penicillium griseofulvum

Кислородсодержащее гетероциклическое соединение C17H17O6C

Грибки

Стрептомицин

Streptomyces griseus

N-метил-a-L-глюкозаминидо-b-стрептозидострептидин

Грамположительные и грамотрицательные бактерии, туберкулезная палочка

Неомицин

Streptomyces fradiae

2,6-диаминоглюкозодезоксистрептамино-необиозамин

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

Мономицин

Streptomyces circulatus var. monomycini

Глюкозамино-дезоксистрептамин-D-рибозодиамин

Грамположительные и грамотрицательные бактерии, простейшие

Канамицин

Streptomyces kanamyceticus

Глюказамино-дезоксистрептамино-канозамин

Грамположительные и грамотрицательные бактерии, туберкулезная палочка

Гентамицин

Micromonospora perpurea

Гексозамино дезоксистрептамино-гентозамин

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

Ристомицин

Proactinomyces fructiferi var. ristomycini

Молекула содержит сахара и новые аминокислоты

Грамположительные бактерии

Линкомицин

Streptomyces lincolnensis var. lincolnensis

Молекула содержит метил-пропил-пролин и линкозамин

Грамположительные бактерии

Виомицин

Streptomyces fradiae

Полипептид

Туберкулезная палочка

Рифамицин

Streptomyces mediterranei

C39H49NO14

Грамположительные бактерии, туберкулезная палочка

Циклосерин

Streptomyces orchidaceus

d-4-амино-3-изоксазолидон

Туберкулезная палочка

Тетрациклин

Streptomyces aureofaciens

Полиоксиполикарбонильное гидроароматическое соединение

Грамположительные и грамотрицательные бактерии, риккетсии

Эритромицин

Streptomyces erythreus

Макролид

Грамположительные бактерии

Олеандомицин

Streptomyces antibioticus

Макролид

Грамположительные бактерии

Хлорамфеникол

Streptomyces venezuelae

D-трео-1-(n-нитрофенил)-2-дихлорацетиламино-пропан-1,3-диол

Грамположительные и грамотрицательные бактерии, риккетсии

Новобиоцин

Streptomyces spheroides

Дериват 4,7-дигидрокси-3-амино-8-метилкумарина

Грамположительные бактерии

Нистатин

Streptomyces noursei

Полиен

Грибки

Леворин

Streptomyces levoris

Полиен

Грибки

Гигромицин В

Streptomyces hygroscopicus

Молекула содержит ароматический, аминоциклитный и гликозидный фрагменты

Грамположительные бактерии, гельминты

Актиномицин

Streptomyces antibioticus

Пептид, содержащий хромофор (феноксазин)

Грамположительные бактерии, раковые клетки

Оливомицин

Streptomyces olivoreticuli

Молекула содержит хромофор оливин, а также сахара оливомикозу, оливомозу, оливозу и олиозу

Грамположительные бактерии, раковые клетки

Брунеомицин

Streptomyces albus var. bruneomycini

C24H20O8N4

Грамположительные бактерии, раковые клетки

Рубомицин С

Streptomyces coeruleorubidus

Молекула содержит хромофор и аминосахар

Грамположительные бактерии, раковые клетки

Митомицин С

Streptomyces caespitosus

Молекула содержит азиридин, пирролоиндольное кольцо, аминобензохинон

Грамположительные бактерии, раковые клетки

Тиротрицин

Bacillus brevis

Полипептид

Грамположительные бактерии

Грамицидин С

Bacillus brevis var. G. B.

Декапептид

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

Бацитрацин

Bacillus subtilis

Полипептид

Грамположительные бактерии

Полимиксин

Bacillus polymyxa

Полипептид

Грамположительные и грамотрицательныебактерии

Низин

Streptococcus lactis

Полипептид

Грамположительные бактерии, туберкулезная палочка

 

  Применение антибиотиков в медицине. В клинике применяют около 40 антибиотиков, не оказывающих вредного действия на организм человека. Для достижения лечебного действия необходимо поддержание в организме так называемых терапевтических концентраций, особенно в очаге инфекции. Повышение концентрации антибиотиков в организме более эффективно, но может осложниться побочными действиями препаратов. При необходимости усилительное действие антибиотиков можно применять несколько антибиотиков (например, стрептомицин с пенициллином), а также эфициллин (при воспалении лёгких) и другие лекарственные средства (гормональные препараты, антикоагулянты и др.). Сочетания некоторых антибиотиков оказывают токсическое действие, и поэтому их комбинации применять нельзя. Пенициллинами пользуются при сепсисе, воспалении лёгких, гонорее, сифилисе и др. Бензилпенициллин, экмоновоциллин (новокаиновая соль пенициллина с экмолином) эффективны против стафилококков; бициллины-1, -3 и -5 (дибензилэтилендиаминовая соль пенициллина) используют для профилактики ревматических атак. Ряд антибиотиковстрептомицина сульфат, паскомицин, дигидрострептомицинпаскат, пантомицин, дигидрострептомицинпантотенат, стрептомицин-салюзид, а также циклосерин, виомицин (флоримицин), канамицин и рифамицин — назначают при лечении туберкулёза. Препараты синтомицинового ряда используют при лечении туляремии и чумы; тетрациклины — для лечения холеры. Для борьбы с носительством патогенных стафилококков применяют лизоцим с экмолином. Полусинтетические пенициллины с широким спектром действия — ампициллин и гетациллин — задерживают рост кишечной, брюшнотифозной и дизентерийной палочек.

  Длительное и широкое применение антибиотиков вызывало появление большого количества устойчивых к ним патогенных микроорганизмов. Практически важно возникновение устойчивых микробов одновременно к нескольким антибиотикам — перекрёстная лекарственная устойчивость. Для предупреждения образования устойчивых к антибиотикам форм периодически заменяют широко применяющиеся антибиотики и никогда не применяют их местно на раневые поверхности. Заболевания, вызванные устойчивыми к антибиотикам стафилококками, лечат полусинтетическими пенициллинами (метициллин, оксациллин, клоксациллин и диклоксациллин), а также эритромицином, олеандомицином, новобиоцином, линкомицином, лейкоцином, канамицином, рифамицином; против стафилококков, устойчивых ко многим антибиотикам, применяют шинкомицин и йозамицин. Кроме устойчивых форм, при применении антибиотиков (чаще всего стрептомицина) могут появляться и так называемые зависимые формы (микроорганизмы, развивающиеся только в присутствии антибиотиков). При нерациональном использовании антибиотиков активизируются патогенные грибы, находящиеся в организме, что приводит к кандидозу. Для профилактики и лечения кандидозов употребляют антибиотики нистатин и леворин.

  В некоторых случаях при лечении антибиотиками развиваются побочные явления. Пенициллин при длительном применении в больших дозах оказывает токсическое действие на центральную нервную систему, стрептомицин — на слуховой нерв, и т. п. Эти явления ликвидируют уменьшением доз. Сенсибилизация (повышенная чувствительность) организма может проявляться независимо от дозы и способа введения антибиотиков и выражаться в обострении инфекционного процесса (поступление в кровь больших количеств токсинов вследствие массовой гибели возбудителя), в рецидивах заболевания (в результате подавления иммунобиологических реакций организма), суперинфекции, а также аллергических реакциях (см. Аллергия).

  Получение новых солей антибиотиков позволило преодолеть специфическую токсичность некоторых антибиотиков. Например, пантотеновая соль стрептомицина — пантомицин, не отличаясь от стрептомицина терапевтическим действием, хорошо влияет на больных, не переносящих стрептомицина. Значительно менее токсичной, чем стрептомицин, оказалась и аскорбиновокислая соль дигидрострептомицина. Если при применении пенициллинов развивается аллергия, применяют антибиотик цефалоспорин.

  При лечении антибиотиками необходимо одновременно вводить витамины, питание должно быть богато белками, т. к. стрептомицин снижает в организме количество пантотеновой кислоты (витамин B3), фтивазид и циклосеринвитамина B6, белковая недостаточность ухудшает результаты лечения.

  З. В. Ермольева.

  Применение антибиотиков в животноводстве. Антибиотики применяют для лечения рожи и дизентерии свиней, сибирской язвы, мыта лошадей, пуллороза птиц, актиномикоза, бронхопневмонии, желудочно-кишечных заболеваний молодняка, сепсиса, метритов, вагинитов и многих других болезней. Антибиотики широко применяют также в кормлении с.-х. животных для стимуляции их роста и развития. Для этого обычно используют как чистые антибиотики, так и так называемые кормовые препараты — неочищенные продукты ферментации различных актиномицетов, бактерий и плесеней. Они содержат, помимо антибиотиков, витамины, аминокислоты и другие продукты микробиологического синтеза и оказывают комплексное благоприятное влияние на рост, обмен веществ, плодовитость животных, их устойчивость к неблагоприятным воздействиям и различным инфекциям. Применение антибиотиков (преимущественно в малых дозах) в кормлении молодняка (в основном свиней и птиц) сокращает сроки откорма, увеличивает привес, а у кур — яйценоскость.

  Применение антибиотиков в растениеводстве. Антибиотики проникают в растения через корни и листья и распространяются по тканям, значительно повышая устойчивость растений к грибным и бактериальным болезням. В определённой концентрации антибиотики способны увеличивать всхожесть семян, ускорять развитие растения, стимулировать корнеобразование. Способы применения антибиотиков: обработка семян, опрыскивание растений, введение в стволы деревьев. Против таких болезней, как ожог яблонь, груш, вишен, бактериальной рябухи табака, чёрной ножки картофеля, применяют стрептомицин, террамицин, против грибных болезней — гризеофульвин и др.

 

  Лит.: Гаузе Г. Ф., Лекции по антибиотикам, 3 изд., М., 1958; его же. Пути изыскания новых антибиотиков, М., 1961; Красильников Н. А., Антагонизм микробов и антибиотические вещества, М., 1958; Шемякин М. М. [и др.], Химия антибиотиков, 3 изд., т. 1—2, М., 1961; Применение антибиотиков в растениеводстве. Труды I Всесоюзной конференции по изучению и применению антибиотиков в растениеводстве, Ереван, 1961; Леонов Н. И., Скрябин Г. К., Солнцев К. М., Антибиотики в животноводстве, М., 1962; Сазыкин Ю. О., Биохимические основы действия антибиотиков на микробную клетку, М., 1965; Ермольева З. В., Антибиотики. Интерферон. Бактериальные полисахариды, М., 1965; Планельес Х. Х., Харитонова А. М., Побочные явления при антибиотикотерапии, бактериальных инфекций, [2 изд.], М., 1965; Korzybski Т., Kowszyk-Gindifer Z., Kurylowicz W., Antibiotics, v. 1—2, Oxf.—Warsz., 1967.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн