Антибиотики

АНТИБИОТИКИ (от анти... и греческого β?ος - жизнь), образуемые организмами вещества и продукты химической модификации этих веществ, избирательно подавляющие рост патогенных микроорганизмов, низших грибов, а также некоторых вирусов и клеток злокачественных новообразований. Первый антибиотик (пенициллин) был открыт А. Флемингом в 1929 году; термин «антибиотик» предложен 3. А. Ваксманом в 1942 году.

Большинство природных антибиотиков продуцируют почвенные микроорганизмы (различные бактерии, главным образом актиномицеты, и плесневые грибы). Кроме того, вещества с антимикробной или цитостатической активностью выделяют морские организмы (моллюски, губки и др.). Роль антибиотиков в жизнедеятельности организмов-продуцентов остаётся неясной. Предполагается, что антибиотики используются ими в борьбе за существование в природных популяциях; возможно также, что они помогают адаптации микроорганизмов к меняющимся условиям среды обитания.

Выделено и охарактеризовано более 10 тысяч природных антибиотиков, однако около 100 из них применяются для лечения инфекционных заболеваний человека и животных, в химиотерапии злокачественных опухолей. В России (2004) в медицинских целях использовались 35 групп различных антибиотиков, а число препаратов на их основе превышало 200. Антибиотики получают в промышленности в ферментёрах на специально подобранных для каждого продуцента питательных средах. После достижения оптимальной концентрации антибиотика его извлекают и подвергают химической очистке. Природные антибиотики не всегда обладают необходимыми химиотерапевтическими или фармакологическими свойствами. Кроме того, получили распространение резистентные формы микроорганизмов, потерявших чувствительность к действию антибиотиков. В связи с этим основным направлением создания новых антибиотиков стала химическая или микробиологическая модификация природных антибиотиков и создание так называемых полусинтетических антибиотиков (главным образом для этого используют, например, природные антибиотики - бензилпенициллин, цефалоспорин и рифамицин). Иногда природные антибиотики лишь модель для получения их синтетических аналогов с более ценными свойствами. Так, открытие антибактериальных свойств хинолоновых антибиотиков явилось стимулом для создания нового класса высокоактивных синтетических антибактериальных фторхинолоновых антибиотиков. В большинстве случаев природные антибиотики обладают сложной структурой, и их полный химический синтез сложен и экономически не выгоден. В то же время хлорамфеникол (левомицетин), циклосерин и ряд других природных антибиотиков получают путём химического синтеза.

Антибиотики относятся к различным группам химических соединений. Среди них есть пептиды, липо- и гликопептиды, макролактоны, хиноны, гетероциклические соединения, аминогликозиды. Исходя из этого, различают бета-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины), макролиды, аминогликозидные антибиотики, пептидные антибиотики, антрациклиновые антибиотики и гликопептидные антибиотики (ванкомицин), тетрациклины и др.

Механизм действия антибактериальных или противогрибковых антибиотиков обусловлен избирательным ингибированием метаболических процессов, имеющих место в бактериях или грибках и отсутствующих у человека и животных. Одни антибиотики подавляют биосинтез пептидогликана клеточной стенки бактерий (пенициллины, ванкомицин), другие - синтез белков (в том числе тетрациклины, макролиды, левомицетин); известны антибиотики, нарушающие целостность цитоплазматической мембраны (валиномицин, полимиксин). Противоопухолевые антибиотики воздействуют на процессы биосинтеза и функционирования нуклеиновых кислот, которые особенно активно протекают в опухолевых клетках. Однако избирательность действия противоопухолевых антибиотиков ниже, чем антибактериальных, поскольку они могут поражать здоровые органы с быстро делящимися клетками (клетки кроветворной системы, кишечного эпителия и др.).

По спектру действия выделяют антибиотики антибактериальные, способные подавлять развитие бактерий (бактериостатическое действие) или убивать их (бактерицидное действие), противогрибковые (подавляют рост грибов; нистатин, гризеофульвин и др.), активные в отношении простейших, противоопухолевые и др. Среди антибактериальных различают антибиотики широкого спектра (тормозят рост как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, в том числе тетрациклины, аминоглнкозиды, полусинтетические пенициллины и цефалоспорины) и узкого спектра (активны в основном в отношении грамположительных бактерий, в том числе пенициллины, макролиды, рифамицин) действия. Для усиления антибактериального эффекта часто применяют комбинации антибиотиков.

Антибиотики используются также для защиты растений от заболеваний, вызываемых микроорганизмами, в животноводстве для ускорения роста и развития молодняка (антибиотики добавляют в корма), в пищевой промышленности в качестве консервантов. Некоторые антибиотики применяют в медико-биологических исследованиях как ингибиторы определённых процессов в клетках.

Лечение с помощью антибиотиков может сопровождаться нежелательными побочными явлениями: появлением аллергических реакций (характерно для препаратов группы пенициллина), снижением слуха и нарушением функций вестибулярного аппарата (стрептомицин, канамицин, неомицин), токсическими воздействием на печень (тетрациклин), изменением состава крови (левомицетин) и так далее. В то же время считается, что антибиотики не превосходят по побочным действиям другие группы лекарственных препаратов.

Длительное и бесконтрольное применение антибиотиков приводит к появлению устойчивости (резистентности) к ним бактерий. Резистентность контролируется генами, которые локализуются в хромосомах и внехромосомных генетические элементах - плазмидах. Развитие резистентности может быть обусловлено как образованием продуктов, препятствующих действию антибиотиков (например, ферментов, инактивирующих антибиотики), так и мутацией генов, кодирующих структуру молекул, на которые направлено действие антибиотиков. Распространению резистентности к антибиотикам способствует обмен генетическим материалом между бактериями.

Наряду с широким использованием традиционных методов (поиск микроорганизмов-продуцентов, химическая модификация природных антибиотиков) всё чаще для получения новых антибиотиков применяются методы генетической инженерии и биотехнологии.

Лит.: Гаузе Г.Ф., Дудник Ю. В. Противоопухолевые антибиотики. М., 1987; Антибиотики-полипептиды. (Структура, функция, биосинтез). М., 1987; Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. 5-е изд. М., 1994; Mascaretti О. А. Bacteria versus antibacterial agents: an integrated approach. Wash., 2003; Walsh С. Antibiotics: actions, origins, resistance. Wash., 2003.