Что является мишенью для препаратов антибиотиков

Избирательное действие антибиотиков. Спектр действия

Одной из основных характеристик антибиотиков, определяющей возможность их использования в лечении болезней у людей является их избирательность. Под избирательностью понимаем способность антибиотиков — вызвать гибель одних живых организмов и не действовать на другие. Антибиотик Флеминга (пенициллин) обладал разрушительным избирательным действием по отношению к бактериям и был безвредным для грибов, которые его вырабатывали. Пот отношению к антибиотикам, используемым в лечении инфекций у людей, исследуется их воздействие на организм человека. В этом смысле наибольшей избирательностью (и наименьшей опасностью для человека) обладают антибиотики из группы пенициллина и цефалоспоринов, действующие на компоненты бактерий не имеющие аналогов в организме человека. С другой стороны антибиотики, угнетающие синтез белков или нуклеиновых кислот могут оказывать подобной действие и на организм человека, так как подобные процессы (синтез белков и нуклеиновых кислот) происходят и в нашем организме. Низкая избирательность значительно ограничивает применение соответствующих групп антибиотиков в медицине. Другой важной характеристикой антибиотиков является спектр действия. Спектр действия антибиотика определяет широту его влияния на различные популяции бактерий. Структура и состав различных бактерий чрезвычайно разнообразны и потому некоторые виды бактерий оказываются абсолютно нечувствительными по отношению к некоторым антибиотикам, активным против других бактерий. Чем больше бактерий являются чувствительными к одному определенному антибиотику, тем шире спектр его действия.

Существуют антибиотики широкого и узкого спектра действия и те и другие используются в определенных целях, так как ширина спектра действия, в зависимости от случая, может быть как положительным, так и отрицательным качеством антибиотика.

Структуры бактериальной клетки, служащие мишенями для основных антибактериальных химиотерапевтических препаратов, представлены на рис.

Мишени основных химиотерапевтических препаратов в бактериальной клетке

Задача антибиотика — подавить жизнедеятельность бактерии. Для этого ему необходимо проникнуть в бактериальную клетку, и вступить во взаимодействие с мишенями.

Мишени приложения действия антибиотиков у микроорганизмов довольно разнообразны. Лекарства могут ингибировать синтез клеточной стенки(пенициллины, цефалоспорины, циклосерин, ванкомицин),синтез РНК на уровне РНК-полимеразы( рифампицины), синтез белка на уровне рибосом( стрептомицин, линкомицин, макролиды, аминогликозиды, тетрациклины). Наконец, антибиотики могут нарушать молекулярную организацию и функции клеточных мембран(полимиксины, полиены). Ингибиторами синтеза ДНК на уровне ДНК-матрицы (блеомицин).

Пенициллины, ингибирующие синтез клеточной стенки у размножающихся бактерий, своей мишенью избрали пептидогликановый слой (точнее, ферменты клеточной стенки). Соединение ферментов с антибиотиками приводит к образованию брешей в пептидогликановом слое, через которые в клетку могут проникать молекулы антибиотика.когда пенициллин взаимодействует с ферментами, отмечается расщепление беталактамного кольца и формирование комплекса. В случае использования относительно низких концентраций пенницилина подавляется активность эндопептидазы, что обусловливает образование в клетках поперечных перегородок. Деление таких клеток прекращается, они начинают удлиняться — образуются длинные нитевидные клетки. Более высокие концентрации пенициллина ингибируют активность гликозидазы. В результате появление гигантских змеевидных форм прекращается, и синтез клеточной стенки полностью останавливается.

Перейти на страницу: 1 2

Новая мишень для антибиотиков

Исследователи из Института Медицинских Исследований Барнхама (Burnham Institute for Medical Research) Университета Юго-западного медицинского Центра в Техасе (University of Texas Southwestern Medical Center) и Университета Мэриленда (University of Maryland) показали, что жизненно важный для большинства бактерий фермент может стать мишенью в борьбе с опасными болезнетворными микроорганизмами. Кроме того, учёные обнаружили химические соединения, способные ингибировать этот фермент и подавлять рост патогенных бактерий. Полученные результаты имеют большое значение для разработки новых антибактериальных препаратов с широким спектром действия и преодоления множественной лекарственной устойчивости (полирезистентности) микроорганизмов.

Профессор Андрей Остерман (Andrei Osterman) из отдела биоинформатики и системной биологии Института и его коллеги для решения поставленной задачи избрали в качестве мишени бактериальную никотин-мононуклеотид-аденилилтрансферазу (NadD) — фермент, жизненно необходимый для биосинтеза никотинамид-аденин-динуклеотида (NAD). NAD выполняет много ключевых функций в жизнедеятельности большинства патогенных микроорганизмов. Этот бактериальный фермент по своей структуре существенно отличается от аналогичного фермента человека.

«Бактериальная резистентность вынуждает нас применять антибиотики широкого спектра действия. Данный фермент незаменим для многих патогенов. Открыв способы его ингибирования, мы получаем новые средства в борьбе с инфекционными заболеваниями», — сказал профессор Остерман.

Согласно информации Национального Института Здоровья США (National Institutes of Health), лекарственная устойчивость возбудителей затрудняет или делает невозможным лечение вызванных ими заболеваний. В качестве примера могут послужить возбудитель туберкулеза и метициллин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA, золотистый стафилококк) — два патогена, представляющих наиболее серьезную угрозу здоровью современного человека.

Используя метод структурного анализа, исследователи провели скрининг более миллиона веществ для обнаружения низкомолекулярных соединений, которые могли бы избирательно ингибировать бактериальную NadD, не влияя на человеческий аналог этого фермента. Экспериментальное тестирование предположительно наиболее активных веществ против кишечной палочки (Escherichia coli) и сибиреязвенных бацилл (Bacillus anthracis) привело ученых к обнаружению небольшого количества универсальных ингибиторных хемотипов, впоследствии изученных детально. Затем с помощью метода белковой кристаллографии была обнаружена трехмерная структура фермента в комплексе с одним из ингибиторов, послужившая основой для разработки лекарственного препарата.

«Это наглядное доказательство того, что NadD — отличная мишень для антибактериальных препаратов. Полученные результаты могут быть использованы в системе биозащиты и общественного здоровья. Следующим шагом является поиск более мощных ингибиторов. У нас пока нет серебряной пули, но мы, определенно, поражаем золотую цель», — сообщил доктор Остерман.

Общая характеристика механизмов устойчивости микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Краткая характеристика и классификация антибактериальных препаратов

10.1. Общая характеристика механизмов устойчивости микроорганизмов к антибактериальным препаратам

Основным недостатком АБП является формирование микроорганизмами устойчивости к их действию. В самом общем виде причины формирования резистентности следует искать в способности всего живого адаптироваться к неблагоприятным факторам внешней среды. Известны следующие биохимические механизмы устойчивости бактерий к АБП:

1. Модификация мишени действия АБП. Структура мишеней действия антибиотиков подвержена изменчивости. В результате спонтанных мутаций в генах, кодирующих мишени действия АБП, возможно снижение (или утрата) способности мишени связываться с антибиотиком.

2. Инактивация АБП. Механизмы инактивации (ферментативного разрушения или модификации) АБП являются наиболее специфичными. Ферменты, инактивирующие АБП, взаимодействуют со строго определенными препаратами в пределах отдельных групп.

3. Активное выведение АБП из микробной клетки (эффлюкс). Известны как минимум четыре больших семейства транспортных систем белковой природы, переносящих АБП из внутренней среды бактерий. Некоторые из них осуществляют выведение строго определенных препаратов, другие активны в отношении групп АБП.

4. Нарушение проницаемости внешних структур микробной клетки. Транспорт гидрофильных АБП внутрь микробной клетки осуществляется через пориновые каналы. Эффективность транспорта определяет уровень природной чувствительности бактерий к антибиотикам. При нарушении структуры пориновых каналов или их утрате эффективность транспорта антибиотиков резко снижается, что проявляется в формировании устойчивости к нескольким классам препаратов. Этот механизм распространен в основном среди грамотрицательных бактерий, обладающих внешней мембраной, и является наименее специфичным в отношении АБП разных групп.

5. Формирование метаболического шунта . В тех случаях, когда мишенью действия антибиотика является ключевой фермент какого-либо метаболического пути, устойчивость может сформироваться в результате продукции микроорганизмом нового фермента, не связывающегося с антибиотиком и сохраняющего активность в его присутствии. Таким образом, формируется обходной путь ( шунт ) вокруг блокированного этапа метаболизма.

Резистентность (устойчивость) микроорганизмов к АБП может быть природной и приобретенной.

Природная резистентность. Истинная природная резистентность характеризуется отсутствием у данного вида микроорганизма мишени действия АБП и встречается крайне редко. На практике под природной резистентностью понимают сохранение бактериями данного вида жизнеспособности в присутствии АБП в концентрациях, реально достижимых в организме человека. К биохимическим механизмам природной резистентности микроорганизмов относят ферментативную инактивацию, активное выведение и низкую проницаемость внешних структур. Механизмы инактивации существовали у бактерий, продуцирующих антибиотики, задолго до начала использования этих веществ в качестве медицинских препаратов. Скорее всего, они выполняли функции защиты микроорганизма-продуцента от собственного антибиотика. Формирование систем активного выведения и сложных внешних структур относятся к эволюционно обусловленным механизмам защиты микроорганизмов от широкого круга экзогенных веществ. Природная резистентность является постоянным видовым признаком микроорганизмов и легко прогнозируема. Данные о спектре природной резистентности микроорганизмов составляют основу для выбора эмпирической терапии инфекционных болезней.

Приобретенная резистентность. Под приобретенной резистентностью понимают свойство отдельных штаммов данного вида бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков, которые подавляют основную часть микробной популяции. Формирование приобретенной резистентности во всех случаях обусловлено приобретением новой генетической информации или изменением уровня экспрессии собственных генов. Так, микроорганизмы, не продуцирующие антибиотики могут получить гены инактивирующих ферментов от бактерий-продуцентов. В результате мутаций в генах, регулирующих системы выведения, активность последних может существенно повыситься. Мутации в генах, кодирующих белки пориновых каналов, могут привести к утрате последних или снижению экспрессии.

• Прогнозировать наличие приобретенной резистентности к тем или иным АБП у конкретного штамма бактерий невозможно.

• Выявление неприобретенной резистентности является непосредственной целью исследования антибиотикочувствительности бактерий.

10.2. Краткая характеристика и классификация

Современная классификация АБП основана на их химической структуре и механизмах действия. В пределах отдельных групп АБП характеризуются общими механизмами и принципиальной общностью химической структуры. Особенности отдельных представителей каждой группы АБП определяются деталями их структуры.

Источники: http://www.futuremedics.ru/fmds-227-1.html, http://67gkb.ru/novosti/novaya-mishen-dlya-antibiotikov/, http://vunivere.ru/work33999

Комментариев пока нет!

Меню

  • Антибиотики в таблетках
  • Антибиотики и препараты
  • Антибиотики при ангине
  • Антибиотики при беременности
  • Антибиотики при бронхите
  • Антибиотики при воспалении
  • Антибиотики при гайморите
  • Антибиотики при инфекции
  • Антибиотики при кашле
  • Антибиотики при простуде
  • Антибиотики при цистите
  • Антибиотики ребенку
  • Без антибиотиков
  • Группы антибиотиков
  • Какие антибиотики
  • Лечение антибиотиками
  • Можно ли антибиотики
  • Название антибиотиков
  • Поколения антибиотиков
  • После приема антибиотиков
  • Антибиотики сколько
  • Антибиотики после
  • Список антибиотиков
  • Избранные статьи

    Красные пятна теле после антибиотиков

    Причины красных пятен на теле Многим интересно — почему красные далее…

    Лечение остром бронхите взрослых антибиотики

    Лечение острого бронхита Острая форма бронхита в большинстве случаев лечится далее…

    Курица без антибиотиков гормонов роста

    Курица фабричная что в себе далее…

    Популярные статьи

    Интересно

    Антибиотики при простуде у взрослых

    Какие антибиотики пить при простуде? Простуда — одно из самых частых и достаточно серьезных заболеваний, которые одолевают людей любого возраста. К простуде люди относятся неоднозначно,…


    Через сколько действует антибиотик супракс

    Суспензия Супракс Для лечения детей создано много современных препаратов, выпускающихся в разных лекарственных формах. Одна из наиболее удобных в использовании детьми лекарственных форм…


    Молочные продукты при приеме антибиотиков

    Принимаем лекарства правильно Молочные продукты и антибиотики Кальций и магний, содержащиеся в молоке, способны объединяться с некоторыми антибиотиками (фторхлорины, тетрациклин и др.) и создавать нерастворимые структуры….