Классификация антибиотиков
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ТОО «РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ЦЕНТР ИННОВАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ МЕДИЦИНСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ»
Западно-Казахстанский государственный медицинский
Университет имени Марата Оспанова
Б.С. Урекешов
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
АНТИМИКРОБНОЙ ТЕРАПИИ И АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТИ БАКТЕРИЙ
Учебное пособие
Актобе, 2009
УДК 576.8:615.331:616.013 (075)
ББК 52.64 я 7
У 69
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Н.М. Бисенова -руководитель микробиологической лаборатории Национального научного медицинского центра, доктор биологических наук, профессор;
Н.М. Мавлюдова - руководитель кафедры фармакологии Западно-Казахстанского государственного медицинского университета имени Марата Оспанова, доктор медицинских наук, профессор.
У 69 Б.С. Урекешов. Микробиологические основы антимикробной терапии и антибиотикорезистентности бактерий. -Учебное пособие. –Актобе.–2009.–102 с. ISBN 9965-15-732-4.
В учебном пособии изложены современные принципы классификации антибиотиков и механизмы их действия на микроорганизмы. Подробно описаны методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам. Представлены современные научные данные о механизмах возникновения антибиотикорезистентности у разных групп микроорганизмов, а также методы борьбы с антибиотикорезистентностью и основные принципы рациональной антибиотикотерапии.
Учебное пособие предназначено студентам всех факультетов, может быть использовано семейными врачами, хирургами, инфекционистами, эпидемиологами и врачами других медицинских специальностей, занимающимися вопросами антибактериальной терапии.
ББК 52.64 я 7
Утверждено и разрешено к печати решением рабочей комиссии ТОО «Республиканский центр инновационных технологий медицинского образования и науки». Протокол № 9 от « 03 » июня 2009 г.
4101000000
Б.С. Урекешов, 2009
Содержание
Список сокращений.................................................. 4
Введение..................................................................... 5
Классификация антибиотиков................................ 7
Важнейшие группы антибиотиков и их применение 11
Методы определения чувствительности микроорганизмов
к антибиотикам......................................................... 20
Ускоренные методы определения чувствительности микробов
к антибиотикам......................................................... 35
Определение концентраций антибиотиков в жидкостях и тканях
организма, как показатель эффективности антибиотикотерапии 40
Антибиотикорезистентность - глобальная проблема здравоохранения 47
Микробиологические и молекулярно-генетические аспекты
антибиотикорезистентности................................... 48
Механизмы устойчивости к антибактериальным препаратам
отдельных групп микроорганизмов..................... 56
Стратегия и тактика профилактики развития устойчивости
микроорганизмов к антибактериальным препаратам 81
Методы борьбы с антибиотикорезистентностью....... 83
Основные принципы рациональной антибиотикотерапии 85
Практические рекомендации.................................. 90
Тестовые задания...................................................... 91
Список использованной литературы.................... 98
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ЕД Единица действия
МКГ/МЛ Микрограмм на миллилитр
ВИЧ Вирус иммунодефицита человека
АБП Антибактериальный препарат
МПК Минимальная подавляющая концентрация
МИК Минимальная ингибирующая концентрация
МБК Минимальная бактерицидная концентрация
КОЕ/мл Колониеобразующая единица в одном миллилитре
АГВ Агар Гивенталя - Ведьминой
МПА Мясопептонный агар
АБР Антибактериальная резистентность
БЛРС Бета-лактамазы расширенного спектра
ПСБ Пенициллинсвязывающий белок
МРSA Метициллинрезистентный Staphylococcus aureus
АМФ Аминогликозидмодифицирующие ферменты
ЦМВ Цитомегаловирус
ГВЗ Гнойно-воспалительные заболевания
ВВЕДЕНИЕ
В общей медицине под термином «микробы» понимают бактерии, вирусы, риккетсии, микоплазмы, простейшие и др. Соответственно антимикробные препараты, оказывающие губительное действие на указанных возбудителей, обозначают как антибактериальные, противовирусные, противориккетсиозные, противотуберкулёзные и т.д.
В широком смысле АНТИБИОТИКИ – это от греч. аnti - против, bios – жизнь химиотерапевтические вещества, образуемые микроорганизмами и получаемые из тканей растений и животных, а также их производные и синтетические аналоги, избирательно подавляющие возбудителей инфекционных болезней или развитие злокачественных опухолей.
Для удобства выделяют специальные группы антибиотиков и препаратов, обладающих антибиотикоподобным действием (антигельминтные, антигрибковые, антипротозойные и др.). Поскольку в клиниках общего профиля врачи чаще имеют дело с бактериальными инфекциями, основное внимание мы уделили антибиотикам.
Описано более 6 тысяч природных и десятки тысяч полусинтетических производных антибиотиков, однако наибольшее значение в медицинской практике имеют около 50 антибиотиков, выпускаемых в разнообразных лекарственных формах, и предназначенных для различных целей.
История антибиотиков насчитывает чуть более 70 лет, хотя роль микроорганизмов в развитии инфекционных заболеваний известна уже со второй половины XIX века. Термин "антибиотик" ввел в обращение американский микробиолог З. Ваксман, получивший в 1952 году Нобелевскую премию за открытие стрептомицина. В 1930-е годы А. Флеминг обнаружил, что плесень, случайно попавшая на поверхность среды с культурой стафилококка, как бы растворила ее. Стало очевидным, что плесень вырабатывает какое-то удивительное вещество, с огромной силой, действующее на бактерии. Это гипотетическое вещество Флеминг назвал пенициллином, так как его продуцировали грибы рода Penicillium notatum. В 1929 году он опубликовал свое открытие, а в 1936 - рассказал о нем на II Международном конгрессе микробиологов. Однако научная общественность осталась к этому равнодушной.
Дальнейшая разработка пенициллина связана с работой, так называемой Оксфордской группы, во главе которой стояли Хоуард Флори и Эрнст Чейн. Э. Чейн занимался выделением пенициллина, а Х. Флори - испытанием его на животных. В результате был получен малотоксичный и эффективный пенициллин. 12 февраля 1941 года пенициллин был впервые применен для лечения человека. У пенициллина оказалось столько достоинств, что он до сих пор широко применяется в медицинской практике. В СССР первый пенициллин получен 3.В. Ермольевой и Т. И. Балезиной с сотрудниками в 1942 г. из гриба Penicillium crustosum.
Другой антибиотик, цефалоспорин, выделенный в 1945 году из сточных вод на острове Сардиния, дал жизнь новой группе полусинтетических антибиотиков - цефалоспоринам, оказывающим сильнейшее антибактериальное действие. Цефалоспоринов получено уже более 100. Некоторые из них способны убивать и грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы.
Массовое применение антибиотиков в течение десятилетий в мировом масштабе в комплексе с другими, в том числе санитарно-гигиеническими мероприятиями привело к значительному снижению заболеваемости многими инфекционными болезнями и смертности от них. Антибиотики активны в отношении различных грамположительных (микобактерий туберкулеза, стафилококков, стрептококков и др.) и грамотрицательных (бактерий группы кишечной палочки, гонококков, сальмонелл, дизентерийных бактерий, протея, синегнойных палочек и др.) бактерий, возбудителей чумы, сибирской язвы, бруцеллеза, туляремии, риккетсиозов, патогенных грибков, вызывающих микозы человека и животных, некоторых простейших. Активных противовирусных препаратов среди антибиотиков пока не обнаружено. В ряде случаев антибиотики применяют с целью предупреждения угрожающей инфекции невирусного генеза до развития клинических симптомов заболевания. Их назначают для предупреждения бленнореи у новорожденных, гнойных осложнений обширных ран, заболеваний при контакте медперсонала и окружающих с больным чумой, лабораторного инфицирования, развитии бактериальных осложнений вирусных инфекций, а также при предоперационной подготовке, операциях на сердце и сосудах, органах желудочно-кишечного тракта и др.
Основной проблемой, препятствующей успеху лечения антибиотиками, является устойчивость (резистентность) к ним микроорганизмов. Широкое распространение устойчивых форм микроорганизмов, прежде всего к пенициллину, стрептомицину, тетрациклинам, обусловливает необходимость внедрения в практику новых эффективных препаратов, а также рационального применения на основе предварительной идентификации выделенных возбудителей заболевания и определения их чувствительности к антибиотикам (антибиотикограмма).
Актуальность проблемы антибиотикотерапии и антибиотикопрофилактики связана также с неуклонно расширяющимся необоснованным, не рациональным, порой малоэффективным и вредным для организма использованием антибактериальных препаратов. Одной из причин этого, на наш взгляд, является недостаточная информированность и внимание к сложной проблеме со стороны клиницистов различного профиля. Учебники микробиологии и фармакологии, в соответствии с программами преподавания предметов студентам и врачам-курсантам факультетов повышения квалификации, дают весьма скудную, неполную, порой устаревшую информацию об этой глобальной проблеме. В связи с этим настоящее пособие имеет целью расширение и дополнение теоретических, лабораторных и практических аспектов использования антимикробных препаратов.
КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИБИОТИКОВ
По способу получения антибиотики делят на:
1 природные;
2 синтетические;
3 полусинтетические (на начальном этапе получают естественным путем, затем синтез ведут искусственно).
Антибиотики по происхождению делят на следующие основные группы:
1. синтезируемые грибами (бензилпенициллин, гризеофульвин, цефалоспорины и др.);
2. актиномицетами (стрептомицин, эритромицин, неомицин, нистатин и др.);
3. бактериями (грамицидин, полимиксины и др.);
4. животными (лизоцим, экмолин и др.);
5. выделяемые высшими растениями (фитонциды, аллицин, рафанин, иманин и др.);
6. синтетические и полусинтетические (левомецитин, метициллин, синтомицин ампициллин и др.)
Антибиотики по направленности (спектру) действия относят к следующим основным группам:
1) активные преимущественно в отношении грамположительных микроорганизмов, главным образом антистафилококковые, - природные и полусинтетические пенициллины, макролиды, фузидин, линкомицин, фосфомицин;
2) активные в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных микроорганизмов (широкого спектра действия) - тетрациклины, аминогликозиды, левомицетин (хлорамфеникол), полусинтетические пенициллины и цефалоспорины;
3) противотуберкулезные - стрептомицин, канамицин, рифампицин, биомицин (флоримицин), циклосерин и др.;
4) противогрибковые - нистатин, амфотерицин В, гризеофульвин и др.;
5) действующие на простейших – доксициклин, клиндамицин и мономицин;
6) действующие на гельминтов - гигромицин В, айвермектин;
7) противоопухолевые - актиномицины, антрациклины, блеомицины и др.;
8) противовирусные препараты – ремантадин, амантадин, азидотимидин, видарабин, ацикловирин и др.
9) иммуномодуляторы – циклоспорин антибиотик.
По спектру действия – числу видов микроорганизмов, на которые, действуют антибиотики:
· препараты влияющие преимущественно на грамположительные бактерии (бензилпенициллин, оксациллин, эритромицин, цефазолин);
· препараты влияющие преимущественно на грамотрицательные бактерии (полимиксины, монобактамы);
· препараты широкого спектра действия, действующие на грамположительные и грамотрицательные бактерии (цефалоспорины 3-го поколения, макролиды, тетрациклины, стрептомицин, неомицин);
Антибиотики относят к следующим основным классам химических соединений:
1. бета-лактамные антибиотики, основу молекулы составляют бета-лактамное кольцо: природные (бензилпенициллин, феноксиметил-пенициллин), полусинтетические пенициллины (действующие на стафилококки - оксациллин, а также препараты широкого спектра действия - ампициллин, карбенициллин, азлоциллин, паперациллин и др.), цефалоспорины - большая группа высокоэффективных антибиотиков (цефалексин, цефалотин, цефотаксим и др.), обладающих различным спектром антимикробного действия;
2. аминогликозиды содержат аминосахара, соединенные гликозидной связью с остальной частью (агликоновым фрагментом), молекулы - природные и полусинтетические препараты (стрептомицин, канамицин, гентамицин, сизомицин, тобрамицин, нетилмицин, амикацин и др.);
3. тетрациклины природные и полусинтетические, основу их молекулы составляют четыре конденсированных шестичленных цикла - (тетрациклин, окситетрациклин, метациклин, доксициклин);
4. макролиды содержат в своей молекуле макроциклическое лактоновое кольцо, связанное с одним или несколькими углеводными остатками, - (эритромицин, олеандомицин - основные антибиотики группы и их производные);
5. анзамицины имеют своеобразную химическую структуру, в которую входит макроциклическое кольцо (наиболее важное практическое значение имеет рифампицин - полусинтетический антибиотик);
6. полипептиды в своей молекуле содержат несколько сопряжённых двойных связей - (грамицидин С, полимиксины, бацитрацин и др.);
7. гликопептиды (ванкомицин, тейкопланин и др.);
8. линкозамиды - клиндамицин, линкомицин;
9. антрациклины - одна из основных групп противоопухолевых антибиотиков: доксорубицин (адриамицин) и его производные, акларубицин, даунорубицин (рубомицин) и др.
По механизму действия на микробные клетки антибиотиков разделяют на бактерицидные (быстро приводящие к гибели клеток) и бактериостатические (задерживающие рост и деление клеток) (таблица 1)
Таблица 1. - Типы действия антибиотиков на микрофлору.
| Бактерицидный | Бактериостатический |
| Пенициллины Цефалоспорины Полимиксины Стрептомицин Неомицин Нистатин | Тетрациклины Левомицетин Эритромицин Олеандомицин |
Характер этих эффектов определяется особенностями молекулярных механизмов действия, по которым их относят к следующим основным группам:
1)подавляющие синтез ферментов и определенных белков клеточной стенки микроорганизмов - бета-лактамы (пенициллины и цефалоспорины), монобактамы, карбапенемы, циклосерин, бацитрацины, группа ванкомицина и циклосерин;
2)воздействующие на синтез белка и функции рибосом микробных клеток (тетрациклины, левомицетин, аминогликозиды, макролиды, линкомицин);
3)подавляющие функции мембран и обладающие разрушающим эффектом на микробные клетки (полимиксины, грамицидины, противогрибковые антибиотики - нистатин, леворин, амфотерицин В и др.);
4)воздействующие на метаболизм нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) опухолевых клеток, что свойственно, для группы противоопухолевых антибиотиков - антрациклинов, актиномицинов и др.
Механизм действия антибиотиков на клеточном и молекулярном уровнях является основой рационального лечения антибиотиками, строго нацеленного на этиологический фактор процесса. Например, высокая избирательность действия бета-лактамных антибиотиков (пенициллинов и цефалоспоринов) связана с тем, что объектом их действия являются специфические белки клеточной стенки микроорганизмов, отсутствующие в клетках и тканях человека. Поэтому антибиотики группы пенициллинов являются наименее токсичными. Напротив, противоопухолевые антибиотики обладают низкой избирательностью действия и, как правило, оказывают токсическое действие на нормальные ткани.