Man kann sagen, dass die Entdeckung des Penicillins zu Beginn des letzten Jahrhunderts ein revolutionäres Ereignis war. Während des Zweiten Weltkriegs rettete das erste Antibiotikum Millionen von verwundeten Soldaten vor einer Sepsis. Penicillin ist zu einem wirksamen und gleichzeitig billigen Medikament für viele schwere Infektionen mit schweren Knochenbrüchen, eitrigen Wunden geworden. Im Laufe der Zeit wurden weitere Klassen von Antibiotika synthetisiert.
Allgemeine Merkmale
Schon heute gibt es eine Vielzahl von Medikamenten, die zur weiten Welt der Antibiotika gehören - Substanzen natürlichen oder halbsynthetischen Ursprungs, die die Fähigkeit besitzen, bestimmte Gruppen von Krankheitserregern zu zerstören oder deren Wachstum oder Vermehrung zu verhindern. Mechanismen, Wirkungsspektren von Antibiotika können unterschiedlich sein. Im Laufe der Zeit erscheinen neue Arten und Modifikationen von Antibiotika. Ihre Vielf alt erfordert eine Systematisierung. Heutzutage ist die Einteilung von Antibiotika nach Wirkungsmechanismus und Wirkungsspektrum sowie nach der chemischen Struktur üblich. Je nach Wirkmechanismus werden sie unterteilt in:
- bakteriostatisch, wachstumshemmend bzwVermehrung pathogener Mikroorganismen;
- bakterizid, das hilft, Bakterien abzutöten.
Grundlegende Wirkmechanismen von Antibiotika:
- Verletzung der Bakterienzellwand;
- Unterdrückung der Proteinsynthese in einer mikrobiellen Zelle;
- Verletzung der Durchlässigkeit der Zytoplasmamembran;
- Hemmung der RNA-Synthese.
Beta-Lactame - Penicilline
Nach der chemischen Struktur werden diese Verbindungen wie folgt klassifiziert.
Beta-Lactam-Antibiotika. Der Wirkungsmechanismus von Lactam-Antibiotika wird durch die Fähigkeit dieser funktionellen Gruppe bestimmt, Enzyme zu binden, die an der Synthese von Peptidoglycan, der Grundlage der äußeren Membran von Mikroorganismenzellen, beteiligt sind. Dadurch wird die Bildung seiner Zellwand unterdrückt, was dazu beiträgt, das Wachstum oder die Vermehrung von Bakterien zu stoppen. Beta-Lactame haben eine geringe Toxizität und gleichzeitig eine gute bakterizide Wirkung. Sie stellen die größte Gruppe dar und werden in Untergruppen unterteilt, die eine ähnliche chemische Struktur haben.
Penicilline sind eine Gruppe von Substanzen, die aus einer bestimmten Kolonie von Schimmelpilzen isoliert werden und bakterizid wirken. Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika der Penicillin-Reihe beruht darauf, dass sie durch Zerstörung der Zellwand von Mikroorganismen diese zerstören. Penicilline sind natürlichen und halbsynthetischen Ursprungs und sind Breitbandverbindungen - sie können zur Behandlung vieler durch Streptokokken und Staphylokokken verursachter Krankheiten eingesetzt werden. Außerdem,sie haben die Eigenschaft der Selektivität und wirken nur auf Mikroorganismen, ohne den Makroorganismus zu beeinträchtigen. Penicilline haben ihre Nachteile, zu denen die Entstehung einer bakteriellen Resistenz dagegen gehört. Von den natürlichen sind die häufigsten Benzylpenicillin, Phenoxymethylpenicillin, die aufgrund ihrer geringen Toxizität und geringen Kosten zur Bekämpfung von Meningokokken- und Streptokokkeninfektionen eingesetzt werden. Bei langfristiger Anwendung kann es jedoch zu einer Immunität des Körpers gegen das Medikament kommen, was zu einer Verringerung seiner Wirksamkeit führt. Halbsynthetische Penicilline werden normalerweise aus natürlichen durch chemische Modifikation gewonnen, um ihnen die gewünschten Eigenschaften zu verleihen - Amoxicillin, Ampicillin. Diese Medikamente sind aktiver gegen Bakterien, die gegen Biopenicilline resistent sind.
Andere Betalactame
Cephalosporine werden aus gleichnamigen Pilzen gewonnen, und ihre Struktur ähnelt der Struktur der Penicilline, was die gleichen negativen Reaktionen erklärt. Cephalosporine bilden vier Generationen. Medikamente der ersten Generation werden häufiger bei der Behandlung von leichten Infektionen eingesetzt, die durch Staphylokokken oder Streptokokken verursacht werden. Cephalosporine der zweiten und dritten Generation sind aktiver gegen gramnegative Bakterien, und Substanzen der vierten Generation sind die wirksamsten Medikamente zur Behandlung schwerer Infektionen.
Carbapeneme wirken gegen grampositive, gramnegative und anaerobe Bakterien. Ihr Vorteil ist die AbwesenheitResistenz von Bakterien gegen das Medikament auch nach längerem Gebrauch.
Monobactame gehören ebenfalls zu den Beta-Lactamen und haben einen ähnlichen Wirkmechanismus wie Antibiotika, der darin besteht, die Zellwände von Bakterien zu beeinflussen. Sie werden zur Behandlung einer Vielzahl von Infektionen eingesetzt.
Makrolide
Das ist die zweite Gruppe. Makrolide sind natürliche Antibiotika mit einer komplexen zyklischen Struktur. Sie sind ein mehrgliedriger Lactonring mit angehängten Kohlenhydratresten. Die Eigenschaften des Arzneimittels hängen von der Anzahl der Kohlenstoffatome im Ring ab. Es gibt 14-, 15- und 16-gliedrige Verbindungen. Das Spektrum ihrer Wirkung auf Mikroben ist ziemlich breit. Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika auf die Mikrobenzelle besteht in ihrer Wechselwirkung mit Ribosomen und dadurch der Unterbrechung der Proteinsynthese in der Zelle des Mikroorganismus durch Unterdrückung der Reaktionen des Hinzufügens neuer Monomere zur Peptidkette. Makrolide, die sich in den Zellen des Immunsystems anreichern, führen auch die intrazelluläre Zerstörung von Mikroben durch.
Makrolide sind die sichersten und am wenigsten toxischen bekannten Antibiotika und wirken nicht nur gegen grampositive, sondern auch gegen gramnegative Bakterien. Bei ihrer Verwendung werden keine unerwünschten Nebenreaktionen beobachtet. Diese Antibiotika zeichnen sich durch eine bakteriostatische Wirkung aus, können aber in hohen Konzentrationen eine bakterizide Wirkung auf Pneumokokken und einige andere Mikroorganismen haben. Je nach Herstellungsverfahren werden Makrolide in natürliche und halbsynthetische unterteilt.
Das erste Medikament vonEine Klasse natürlicher Makrolide war Erythromycin, das Mitte des letzten Jahrhunderts gewonnen und erfolgreich gegen Penicilline-resistente grampositive Bakterien eingesetzt wurde. Eine neue Generation von Medikamenten in dieser Gruppe erschien in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts und wird immer noch aktiv verwendet.
Makrolide umfassen auch halbsynthetische Antibiotika - Azolide und Ketolide. Im Azolidmolekül ist ein Stickstoffatom im Lactonring zwischen dem neunten und zehnten Kohlenstoffatom enth alten. Der Vertreter der Azolide ist Azithromycin mit einem breiten Wirkungs- und Aktivitätsspektrum in Richtung grampositiver und gramnegativer Bakterien, einige Anaerobier. Es ist in einer sauren Umgebung viel stabiler als Erythromycin und kann sich darin anreichern. Azithromycin wird bei einer Vielzahl von Erkrankungen der Atemwege, des Urogenitalsystems, des Darms, der Haut und anderer eingesetzt.
Ketolide werden durch Hinzufügen einer Ketogruppe an das dritte Atom des Lactonrings erh alten. Sie zeichnen sich im Vergleich zu Makroliden durch eine geringere Gewöhnung von Bakterien aus.
Tetracycline
Tetracycline gehören zur Klasse der Polyketide. Dies sind Breitbandantibiotika mit bakteriostatischer Wirkung. Ihr erster Vertreter, Chlortetracyclin, wurde Mitte des letzten Jahrhunderts aus einer der Kulturen von Aktinomyceten isoliert, sie werden auch als Leuchtpilze bezeichnet. Einige Jahre später wurde Oxytetracyclin aus einer Kolonie derselben Pilze gewonnen. Der dritte Vertreter dieser Gruppe ist das Tetracyclin, das zunächst durch chemische Modifikation seines Chlorderivats entstand und ein Jahr später auch aus Actinomyceten isoliert wurde. SonstigesArzneimittel der Tetracyclin-Gruppe sind halbsynthetische Derivate dieser Verbindungen.
Alle diese Substanzen sind in ihrer chemischen Struktur und ihren Eigenschaften ähnlich, in ihrer Aktivität gegen viele Formen von grampositiven und gramnegativen Bakterien, einige Viren und Protozoen. Sie sind auch resistent gegen die Gewöhnung von Mikroorganismen. Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika auf eine Bakterienzelle besteht darin, die Prozesse der Proteinbiosynthese darin zu unterdrücken. Wenn die Wirkstoffmoleküle auf gramnegative Bakterien einwirken, gelangen sie durch einfache Diffusion in die Zelle. Der Mechanismus des Eindringens von Antibiotika-Partikeln in grampositive Bakterien ist noch nicht ausreichend untersucht, es besteht jedoch die Vermutung, dass Tetracyclin-Moleküle mit bestimmten Metallionen, die sich in Bakterienzellen befinden, zu komplexen Verbindungen wechselwirken. In diesem Fall wird die Kette im Prozess der Bildung des für die Bakterienzelle notwendigen Proteins unterbrochen. Experimente haben gezeigt, dass bakteriostatische Konzentrationen von Chlortetracyclin ausreichen, um die Proteinsynthese zu unterdrücken, jedoch sind hohe Konzentrationen des Arzneimittels erforderlich, um die Synthese von Nukleinsäuren zu hemmen.
Tetracycline werden im Kampf gegen Nierenerkrankungen, verschiedene Infektionen der Haut, der Atemwege und vieler anderer Krankheiten eingesetzt. Sie ersetzen bei Bedarf Penicillin, jedoch ist der Einsatz von Tetrazyklinen in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen, was mit der Entstehung mikrobieller Resistenzen gegen diese Antibiotikagruppe einhergeht. Die Verwendung dieserAntibiotikum als Zusatz zu Tierfutter, was aufgrund der Entstehung von Resistenzen zu einer Abnahme der medizinischen Eigenschaften des Arzneimittels führte. Um dies zu überwinden, werden Kombinationen mit verschiedenen Arzneimitteln verschrieben, die einen anderen Mechanismus der antimikrobiellen Wirkung von Antibiotika haben. Beispielsweise wird die therapeutische Wirkung durch die gleichzeitige Anwendung von Tetracyclin und Streptomycin verstärkt.
Aminoglykoside
Aminoglykoside sind natürliche und halbsynthetische Antibiotika mit einem extrem breiten Wirkungsspektrum, die Aminosaccharidreste im Molekül enth alten. Das erste Aminoglykosid war Streptomycin, das bereits Mitte des letzten Jahrhunderts aus einer Kolonie leuchtender Pilze isoliert und aktiv zur Behandlung vieler Infektionen eingesetzt wurde. Da sie bakterizid sind, sind die Antibiotika der genannten Gruppe auch bei stark reduzierter Immunität wirksam. Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika auf eine Mikrobenzelle ist die Bildung starker kovalenter Bindungen mit den Proteinen der Ribosomen des Mikroorganismus und die Zerstörung von Proteinsynthesereaktionen in der Bakterienzelle. Der Mechanismus der bakteriziden Wirkung von Aminoglykosiden ist nicht vollständig untersucht, im Gegensatz zur bakteriostatischen Wirkung von Tetracyclinen und Makroliden, die auch die Proteinsynthese in Bakterienzellen stören. Es ist jedoch bekannt, dass Aminoglykoside nur unter aeroben Bedingungen aktiv sind, sodass sie in schlecht durchbluteten Geweben nicht sehr wirksam sind.
Nach dem Erscheinen der ersten Antibiotika - Penicillin und Streptomycin - wurden sie bei der Behandlung von Krankheiten so weit verbreitet, dass sehr bald das Problem auftauchte, dass sich Mikroorganismen an diese Medikamente gewöhnten. DerzeitStreptomycin wird hauptsächlich in Kombination mit anderen Medikamenten der neueren Generation zur Behandlung von Tuberkulose oder seltenen Infektionen wie der Pest eingesetzt. In anderen Fällen wird Kanamycin verschrieben, das ebenfalls ein Aminoglykosid-Antibiotikum der ersten Generation ist. Aufgrund der hohen Toxizität von Kanamycin wird jedoch Gentamicin, ein Medikament der zweiten Generation, bevorzugt, und das Aminoglykosid-Medikament der dritten Generation ist Amikacin, das selten verwendet wird, um zu verhindern, dass Mikroorganismen davon abhängig werden.
Levomycetin
Levomycetin oder Chloramphenicol ist ein natürliches Antibiotikum mit dem breitesten Wirkungsspektrum, das gegen eine beträchtliche Anzahl grampositiver und gramnegativer Mikroorganismen, viele große Viren, aktiv ist. Der chemischen Struktur nach wurde dieses Derivat der Nitrophenylalkylamine erstmals Mitte des 20. Jahrhunderts aus einer Kultur von Actinomyceten gewonnen und zwei Jahre später auch chemisch synthetisiert.
Levomycetin wirkt bakteriostatisch auf Mikroorganismen. Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika auf eine Bakterienzelle besteht darin, die Aktivität von Katalysatoren für die Bildung von Peptidbindungen in Ribosomen während der Proteinsynthese zu unterdrücken. Eine bakterielle Resistenz gegen Levomycetin entwickelt sich sehr langsam. Das Medikament wird bei Typhus oder Ruhr eingesetzt.
Glycopeptide und Lipopeptide
Glycopeptide sind zyklische Peptidverbindungen, die natürliche oder halbsynthetische Antibiotika mit einer engen Wirkung sindWirkungsspektrum auf bestimmte Stämme von Mikroorganismen. Sie wirken bakterizid auf grampositive Bakterien und können bei Resistenzen auch Penicillin ersetzen. Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika auf Mikroorganismen lässt sich durch die Bildung von Bindungen mit den Aminosäuren des Peptidoglykans der Zellwand und damit die Unterdrückung ihrer Synthese erklären.
Das erste Glykopeptid, Vancomycin, wurde aus Actinomyceten gewonnen, die in Indien aus dem Boden entnommen wurden. Es ist ein natürliches Antibiotikum, das auch während der Brutzeit aktiv auf Mikroorganismen einwirkt. Ursprünglich wurde Vancomycin als Ersatz für Penicillin bei Allergien dagegen bei der Behandlung von Infektionen eingesetzt. Die Zunahme von Arzneimittelresistenzen ist jedoch zu einem ernsthaften Problem geworden. In den 1980er Jahren wurde Teicoplanin, ein Antibiotikum aus der Gruppe der Glykopeptide, gewonnen. Es wird für die gleichen Infektionen verschrieben und bringt in Kombination mit Gentamicin gute Ergebnisse.
Ende des 20. Jahrhunderts tauchte eine neue Gruppe von Antibiotika auf - aus Streptomyceten isolierte Lipopeptide. Ihrer chemischen Struktur nach handelt es sich um zyklische Lipopeptide. Dies sind Schmalspektrum-Antibiotika mit bakterizider Wirkung gegen grampositive Bakterien sowie gegen Beta-Lactam-Medikamente und Glykopeptide resistente Staphylokokken.
Der Wirkungsmechanismus von Antibiotika unterscheidet sich erheblich von den bereits bekannten - Lipopeptide bilden in Gegenwart von Calciumionen starke Bindungen mit der bakteriellen Zellmembran, die zu ihrer Depolarisation und damit zu einer Störung der Proteinsynthese führen an denen die schädliche Zelle stirbt. Zuerstein Mitglied der Klasse der Lipopeptide ist Daptomycin.
Daptomycin
Polyene
Die nächste Gruppe sind Polyen-Antibiotika. Heutzutage gibt es eine riesige Welle von Pilzkrankheiten, die schwer zu behandeln sind. Um sie zu bekämpfen, sind antimykotische Substanzen vorgesehen - natürliche oder halbsynthetische Polyen-Antibiotika. Das erste Antimykotikum in der Mitte des letzten Jahrhunderts war Nystatin, das aus einer Kultur von Streptomyceten isoliert wurde. Während dieser Zeit wurden viele Polyen-Antibiotika, die aus verschiedenen Pilzkulturen gewonnen wurden - Griseofulvin, Levorin und andere - in die medizinische Praxis aufgenommen. Nun kommen bereits Polyene der vierten Generation zum Einsatz. Sie erhielten ihren gebräuchlichen Namen aufgrund des Vorhandenseins mehrerer Doppelbindungen in den Molekülen.
Der Wirkmechanismus von Polyen-Antibiotika beruht auf der Bildung chemischer Bindungen mit Sterolen von Zellmembranen im Pilz. Das Polyenmolekül wird somit in die Zellmembran eingebaut und bildet einen Ionendrahtkanal, durch den die Bestandteile der Zelle nach außen gelangen und zu ihrer Ausscheidung führen. Polyene wirken bei niedrigen Dosen fungistatisch und bei hohen Dosen fungizid. Ihre Aktivität erstreckt sich jedoch nicht auf Bakterien und Viren.
Polymyxine sind natürliche Antibiotika, die von sporenbildenden Bakterien im Boden produziert werden. In der Therapie fanden sie in den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts Anwendung. Diese Medikamente zeichnen sich durch eine bakterizide Wirkung aus, die durch eine Schädigung der Zytoplasmamembran der Zelle des Mikroorganismus verursacht wird und dessen Tod verursacht. Polymyxine wirken gegen gramnegative Bakterien und machen nur selten abhängig. Jedoch schränkt eine zu hohe Toxizität ihre Verwendung in der Therapie ein. Verbindungen dieser Gruppe - Polymyxin B-Sulfat und Polymyxin M-Sulfat - werden selten und nur als Reservemedikamente verwendet.
Antineoplastische Antibiotika
Actinomycine werden von einigen Leuchtpilzen produziert und wirken zytostatisch. Natürliche Actinomycine sind Chromopeptide in ihrer Struktur, die sich in Aminosäuren in Peptidketten unterscheiden, die ihre biologische Aktivität bestimmen. Actinomycine ziehen als Antitumor-Antibiotika die Aufmerksamkeit von Spezialisten auf sich. Ihr Wirkmechanismus beruht auf der Bildung ausreichend stabiler Bindungen der Peptidketten des Arzneimittels mit der Doppelhelix der DNA des Mikroorganismus und der daraus resultierenden Blockierung der RNA-Synthese.
Dactinomycin, gewonnen in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts, war das erste Antitumormittel, das in der onkologischen Therapie eingesetzt wurde. Aufgrund der Vielzahl von Nebenwirkungen wird dieses Medikament jedoch selten verwendet. Inzwischen sind wirksamere Krebsmedikamente erhältlich.
Anthrazykline sind extrem starke Antitumorsubstanzen, die aus Streptomyceten isoliert werden. Der Wirkmechanismus von Antibiotika ist mit der Bildung von Dreifachkomplexen mit DNA-Ketten und dem Aufbrechen dieser Ketten verbunden. Ein zweiter Mechanismus der antimikrobiellen Wirkung ist ebenfalls möglich, aufgrund der Produktion freier Radikale, die Krebszellen oxidieren.
Von den natürlichen Anthracyclinen sind Daunorubicin und Doxorubicin zu nennen. Die Klassifizierung von Antibiotika nach dem Wirkungsmechanismus auf Bakterien stuft sie als bakterizid ein. Ihre hohe Toxizität zwang jedoch zur Suche nach neuen Verbindungen, die synthetisch gewonnen wurden. Viele davon werden erfolgreich in der Onkologie eingesetzt.
Antibiotika haben längst Eingang in die medizinische Praxis und in das menschliche Leben gefunden. Dank ihnen wurden viele Krankheiten besiegt, die viele Jahrhunderte lang als unheilbar g alten. Derzeit gibt es eine solche Vielf alt dieser Verbindungen, dass nicht nur die Klassifizierung von Antibiotika nach Wirkungsmechanismus und Wirkungsspektrum, sondern auch nach vielen anderen Merkmalen erforderlich ist.
