Механизм действия антибиотиков

Механизм биологи­ческого действия антибиотиков обусловлен спецификой химического строения препарата и особенностями структуры и химического состава бактериальной клетки. Антибиотики избирательно токсичны для патогенных микробов, но не для организма хозяина. Так, пенициллин подавляет рост Г⁺ стафилококков, стрептококков, пневмококков сибиреязвенной палочки, клостридиев. Мишенью для действия пенициллина является клеточная стен­ка, строение и химический состав которой существенно различаются у прокариот и эукариот.

В состав клеточной стенки бактерий входит гетерополимер пептидогликан. Пенициллин нарушает процесс образования поперечных «сшивок» в пептидогликане путем блокады ферментов, ка­тализирующих эту реакцию. Клетки, лишенные жесткого каркаса клеточной стенки, в резуль­тате несбалансированного роста сильно увеличиваются в размерах и приобретают форму шаров – сферопластов. Различия Г⁺ и Г^– бактерий в чувствительности к пенициллину обу­словлены различным химическим составом и строением клеточной стен­ки Г⁺ и Г^– бактерий. У Г⁺, например, стафилококков, в клеточной стенке до 90 % пептидогликана, в то время как у Г^– бактерий его содержание не превышает 5-10 %. Муреиновый слой клеточной стенки Г^– бактерий прикрыт белковым слоем, а также липополисахаридом и липопротеидом, что затрудняет доступ к нему пенициллина. Клеточная стенка Г⁺ бактерий легко проницаема для пенициллина, мишенью для которого является био­синтез компонентов клеточной стенки.

Цефалоспорины имеют ряд преимуществ перед пенициллинами, для них характерна большая кислотоустойчивость, меньшая чувстви­тельность к пенициллиназе. На основе природного цефалоспорина получены сотни полусинтетических цефалоспоринов (цефалотин, цефалоглицин, цефалексин, цефазолил и др.).

Стрептомицин синтезируется S. griseus. Он относится к группе аминогликозидных антибиотиков. Его молекула состоит из трех частей: дигуанидинового производного инозита, N-метилглюкозамина и метилпентозы. Этот антибиотик ингибирует синтез белка благодаря избирательному взаимодействию с субъединицами рибосом. Мишень – один из белков рибосом. Рибосомальные субъединиццы прокариот и эукариот содержат различный на­бор белков, что и является причиной избирательного взаимодействия стрептомицина с рибосомами прокариот. Модификация структуры этого белка вследствие мутаций приводит к утрате чувствительности микроба к стрептомици­ну, ввиду потери способности рибосомы связывать стрептомицин. Свя­зывание с субъединицами стрептомицина нарушает инициацию трансляции. Таким образом, стрептомицин вызывает гибель чувстви­тельных к нему клеток бактерий благодаря связыванию с рибосомами, что приводит к необратимому подавлению синтеза белка. К стрептомицину чувствительныне только Г⁺, но и многие Г^– бактерии, как например, энтеробактерии, кислотоустойчивые туберкулезные бактерии.

Ингибирующий эффект тетрациклинов (продуценты Streptomyces aureofaciens, S. rimosus) обусловлен нарушением связывания аминоацилт-РНК с рибосомально-матричным комплексом благодаря взаимодействию с субъединицей рибосом в качестве мишени. К тетрациклинам чувствительны Г⁺ и Г^– бактерии, микоплазмы, риккетсии, круп­ные вирусы (вирус лимфогранулематоза), простейшие.

Механизм антибактериального действия другого актиномицетного антибиотика левомицетина состоит в подавлении пептидил-трансферазной реакции, благодаря связыванию с субъединицей ри­босом, в результате чего прекращается синтез белка в бактериальной клетке.

Леворин и нистатин – полиеновые антибиотики сложного хими­ческого состава, в молекуле которых имеются сопряженные двойные связи. Продуцируются актиномицетами, к ним чувствительны грибы, в том числе дрожжеподобные грибы рода Candida, микоплазмы и неко­торые простейшие. Механизм антимикробного действия нистатина и других полиеновых антибиотиков обусловлен их избирательным свя­зыванием с ЦПМ, которое осуществляется благодаря взаимодействию с ее стериновыми компонентами. Это при­водит к нарушению проницаемости ЦПМ, потере клеткой жизненно важных низкомолекулярных водорастворимых веществ и к ее гибели. Устойчивость бактерий к этим антибиотикам объясняется отсутствием в их клетках стеринов.

Классификация антибиотиков как специфических ингибиторов биохимических процессов протекающих в микроорганизмах

Антибиотики существенно различаются по механизму действия. Являясь химическими веществами с избирательным спектром действия, они фиксируются определенными микробными клетками, проникают в них и нарушают отдельные жизненные процессы клетки, т. е. действуют на различные стороны метаболизма микробной клетки.

Все антибиотики по механизму действия разделены на 6 групп:

1. Специфические ингибиторы синтеза клеточной стенки мик­робов: b-лактамные антибиотики – пенициллины и цефа­лос­порины, циклосерин, ванкомицин, ристомицин.

2. Антибиотики, нарушающие молекулярную организацию и функции клеточных мембран: полимиксины, полиены.

3. Антибиотики, подавляющие синтез белка на уровне рибо­сом: хлорамфеникол (левомицетин), линкомицин, макролиды (эритромицин, олеандомицин), тетрациклины, аминогликозиды.

4. Ингибиторы синтеза РНК на уровне РНК-полимеразы: рифампицины.

5. Ингибиторы синтеза РНК на уровне ДНК-матрицы: актиномицины.

6. Антибиотики-ингибиторы синтеза ДНК на уровне ДНК-матрицы: антрациклины, блеомицины.

Дата добавления: 2014-01-04