Антибиотики

АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЕ ПРЕПАРАТЫ
Терминология
Антибиотики (АБ) – вещества различного происхождения, способные подавлять рост
определенных микроорганизмов или вызывать их гибель.
2 типа АБ по характеру действия:
• Бактерицидные
Вызывают гибель бактериальной
популяции.
• Бактериостатические
Предотвращают размножение
бактерий.
Минимальная подавляющая концентрация (МПК) - самая низкая концентрация
антибиотика in vitro, при которой визуально наблюдается падение роста возбудителя.
Строение Клеточной Стенки Бактерий
На основании строения клеточной стенки все бактерии можно разделить одной
большой чертой:
• Грамположительные (Грам+)
• Грамотрицательные (Грам-)
Строение клеточной стенки является важным относительно эффективности
действия определенного АБ на определенную бактерию.
Клеточная стенка Грам+ состоит из 2
слоев: ЦПМ и слоя пептидогликана. АБ
из группы β-лактамов связываются с
пенициллин-связывающими белками
(ПСБ), которые находятся в
пептидогликановом слое и, тем самым,
убивают бактерий.
Клеточная стенка Грам- состоит из 3х
слоев: ЦПМ, тонкого
пептидогликаново-го слоя и наружной
мембраны. Наружная мембрана
обеспечивает избирательный транспорт
веществ в клетку. Многие АБ не могут
проникнуть через эту мембрану.
Классификация Антибиотиков
Разделение АБ на группы обычно
основывается на молекулярной
структуре и механизме действия.
Основные группы АБ:
• β-лактамы:
• Пенициллины
• Цефалоспорины
• Карбапенемы
• Монобактамы
• Макролиды
• Фторхинолоны
• Аминогликозиды
• Тетрациклины
• Полиимиксины
• Рифампицины
• Линкозамиды
• Сульфаниламиды
Механизмы Действия Антибиотиков
Антибиотики способны влиять на самые разнообразные функции в живой
бактериальной клетке. Как правило, эффективными являются те антибиотики,
которые нарушают более важные функции в клетке, как например: синтез
белка, синтез нуклеиновых кислот и синтез клеточной стенки.
Механизмы Действия β-Лактамных Антибиотиков
β-лактамы являются самой широко
применяемой группой антибиотиков.
Достаточно назвать только пенициллин,
как сразу становится ясно место βлактамов в клинической практике.
β-лактамы связываются с пенициллинсвязывающими белками (ПСБ), которые
существуют только у бактерий, поэтому
человеку они не наносят вреда.
ПСБ получили такое название, потому что
они стали известны только тогда, когда
стали искать мишень для связывания
пенициллина. На самом деле они очень
важны для клетки. Эти белки обеспечивают
конечную стадию связывания молекул
пептидогликана (того самого большого слоя
в клеточной стенки Грам+ бактерий).
Без ПСБ клеточная стенка бактерий
распадается на части и содержимое клетки
выходит наружу, вызывая гибель бактерии
Механизм Действия Аминогликозидов
Аминогликозиды – это антибиотики, которые нарушают синтез белка у бактерий
на разных стадиях этого процесса. Аминогликозиды образуют необратимые
связи с белками большой или малой субъединицы рибосом. В итоге
бактериальная клетка не может воспроизводить генетическую информацию,
иными словами «слои жизненные потребности», от чего и погибает.
Механизм Действия Антибиотиков-Ионофоров
Антибиотики-ионофоры – это АБ, которые способствуют удалению из клетки
важных ионов (например, ионы Na, K), в результате чего в клетке нарушается
целый каскад основных метаболических процессов, что так же приводит ее к
гибели.
Механизмы Формирования Устойчивости к АБ у Бактерий
Бактерии, в ходе эволюции, приспособились защищаться от губительного
действия антибиотиков самыми разнообразным и изощренными способами.
Благодаря этим механизмам, бактерии могут свободно размножаться при
достаточно высоких концентрациях АБ, а также создается высокий риск
получить осложнения при обычном заболевании.
Приобретение Устойчивости за Счет Точечных Мутаций
Существует мнение: если антибиотик эффективен, то к нему не будет развиваться
устойчивость, потому что антибиотик действует на столько быстро, что бактерии
просто не успевают выработать устойчивость к нему.
На самом деле это не так!
Частота случайных точечных мутаций примерно 1 на 1’000’000 клеток, что говорит
о достаточно быстрой скорости мутации у бактерий. Одной из таких случайных
мутаций может быть какой-либо фактор, придающий устойчивость к антибиотику,
который в рецепте вам прописал врач. Антибиотик подействует на все клетки,
кроме одной, и, если не убить эту клетку другими способами (например, за счет
иммунной системы), то она размножится очень быстро и возникнет рецидив уже
достаточно тяжелой для лечения инфекции. То есть сам антибиотик будет фактором
селекции устойчивых бактерий.
Методы Определения Чувствительности к Антибиотикам
1. Диско-диффузионный (ДД) метод
В основе метода лежит диффузия антибиотика в агар, на котором предварительно
нанесена бактериальная мутность.
Через 24 часа можно видеть следующую
картину. Вокруг дисков с антибиотиками
образуется зона подавления роста. В
зависимости от диаметра этой зоны
исследуемый микроорганизм
диагностируется как чувствительный (Ч),
умеренно-резистентный (УР) или
резистентный (Р).
На рисунку «а» изображен микроорганизм,
который чувствителен ко всем
тестируемым антибиотикам. На рисунке
«b» наоборот, микроорганизм
нечувствительный к большинству
тестируемых антибиотиков.
Интерпретация результата (оценка как Ч,
УР и Р) описывается по экспертным базам
данных США (CLSI) или Европы
(EUCAST).
Методы Определения Чувствительности к Антибиотикам
1. Диско-диффузионный (ДД) метод
ДД метод (в качестве так называемого «метода двойных дисков») используется для
фенотипического определения таких проблемных микроорганизмов, которые
продуцируют специальные ферменты, расщепляющие антибиотики.
Для определения таких ферментов
используется второй диск, на
котором нанесен ингибитор
фермента (некий фактор, который
не дает ферменту бактерии
расщеплять антибиотики).
2 диска: диск с антибиотиком и
диск с ингибитором располагаются
на некотором расстоянии друг от
друга (например, 15 мм). Если
между ними через 24 часа
образуется особая зона
расширенного подавления роста, то
можно говорить о том, что данный
микроорганизм является
продуцентом определенных
проблемных ферментов.
Методы Определения Чувствительности к Антибиотикам
2. Метод Е-тестов
Метод основан на таком же принципе диффузии антибиотика в агар, как и ДД-метод.
Преимуществом этого метода является более точная оценка чувствительности за счет
нанесенной шкалы на самих тестах (в соответствии с концентрацией антибиотика).
Зона подавления роста в случае Е-тестов имеет
эллипсовидную форму. Минимальная
подавляющая концентрация (МПК) определяется
по нижней границе эллипса. Опять же, чем
больше эллипс, тем более чувствителен
микроорганизм к этому антибиотику.
Критерии для интерпретации (Ч, УР, Р) также
описаны в протокола CLSI и EUCAST.
Методы Определения Чувствительности к Антибиотикам
2. Метод Е-тестов
Метод Е-тестов также используется для определения специальных проблемных
ферментов, которые расщепляют антибиотики. В отличие от ДД-метода выявление
ферментов основывается на количественной разнице МПК чистого антибиотики и
МПК комбинации антибиотика + ингибитора.
На примере показано выявление БЛРС-ферментов у золотистых стафилококков
S.aureus (БЛРС – β-лактамазы расширенного спектра действия; ферменты, которые
расщепляют такие известные антибиотики, как пенициллины и цефалоспорины).
На рисунке «а» видно, что
чистый антибиотик (TZ,
цефтазидим) хорошо подавляет
рост стафилококка.
На рисунке «b» наоброт, чистый
антибиотик не образует зоны
подавления роста. Однако,
сочетание антибиотика с
ингибитором (TZL, цефтазидим +
клавулановая кислота) хорошо
подавляет рост, что говорит о
наличие БЛРС.
Методы Определения Чувствительности к Антибиотикам
3. Метод микроразведений в бульоне
Данный метод основан на совмещении в одной ячейке определенной концентрации АБ
и определенной мутности исследуемого микроорганизма. Является модификацией
простого метода разведения. Однако, преимущество этого метода в том, что его можно
использовать для исследований с большим количеством исследуемых культур. В
одном планшете можно сочетать до 12 различных микроорганизмов.
МПК определяется за счет
изменения окраски
индикатора (в данном
примере – кровь является
индикатором роста
микроорганизма).
Если организм свободно
растет в среде с
антибиотиком, то кровь
лизируется и становится
желтого цвета (что видно
для микроорганизма с
номером 9 на рисунке).