В статье рассматривается механизмы действия и классификация препаратов. Обсуждаются их побочные эффекты, например, аллергические реакции. Также внимание уделяется проблеме чрезмерного употребления антибиотиков людьми, что способствует развитию антибиотикорезистентности у бактерий. Подчеркивается необходимость строгого контроля использования антибиотиков. В статье предоставлена информация для интересующихся биологией и медициной.
Ключевые слова: антибиотики, механизмы действия, антибиотикорезистентность, побочные эффекты.
Введение
Антибиотики, открытые в начале 20 века, стали одним из величайших достижений современной медицины. Эти лекарственные препараты сыграли революционную роль в лечении инфекционных заболеваний, значительно снизили смертность и улучшили качество жизни миллионов людей по всему миру. Несмотря на их неоспоримые преимущества, использование антибиотиков сопряжено с рядом проблем, включая побочные эффекты и развитие антибиотикорезистентности. Антибиотики действуют на клеточные процессы бактерий, ингибируя их рост и размножение или вызывая их гибель. [5] Механизмы их действия варьируются в зависимости от типа антибиотика и микроорганизма, что позволяет классифицировать их по спектру и глубине воздействия [13]. В то же время длительное и неконтролируемое использование антибиотиков привело к появлению устойчивых штаммов бактерий, что представляет серьезную угрозу для глобального здравоохранения. Понимание этих аспектов поможет не только в оптимизации терапии, но и в профилактике распространения устойчивых штаммов бактерий, что является ключевым для обеспечения здоровья и благополучия населения [4].
Общая характеристика и классификация
Антибиотики — это вещества микробного, животного и растительного происхождения и их синтетические аналоги, избирательно подавляющие рост жизнедеятельность микроорганизмов, грибов, простейших и злокачественных клеток [13].
Антибиотики классифицируются по различным критериям:
– По способу получения
Природные антибиотики:
Продуцируются различными микроорганизмами:
Актиномицетами (синтезируют большинство антибиотиков), плесневыми грибами (синтезируют β-лактамные антибиотики, фузидиевую кислоту), другими бактериями: бациллами, эубактериями, псевдомонадами и т. д. (к ним относятся, например, бацитрацин, полимиксин).
Полусинтетические антибиотики:
Путем биосинтеза получают природный антибиотик, а затем его химически модифицируют.
Синтетические антибиотики:
Синтезируют химическим путём, это остатки природных антибиотиков, либо вновь синтезированные химические вещества.
Также выделяют антибиотики растительного происхождения (фитонциды) и животного происхождения (лизоцим, интерферон и др.). [1, 5]
– По химической структуре:
- β-лактамные антибиотики: пенициллины, цефалоспорины,
- карбапенемы, монобактамы;
- макролиды (эритромицин и др.) и азалиды (азитромицин);
- тетрациклины (тетрациклин и др.);
- аминогликозиды (гентамицин, канамицин и др.);
- полимиксины (полимиксин В и др.);
- гликопептиды (ванкомицин и др.);
- линкозамиды (линкомицин, клиндамицин и др.);
- левомицетин;
- фузидиевая кислота;
- фузафунжин;
- ристомицин [2, 3].
– По типу действия:
Антибиотики с бактерицидным действием (влияющие на клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану) [9]
Антибиотики с бактериостатическим действием (влияющие на синтез макромолекул) [9]
– По спектру действия:
Существуют препараты узкого и широкого спектра действия: К препаратам узкого спектра действия относятся: природные пенициллины, макролиды, линкомицин, фузидин, оксациллин, ванкомицин, цефалоспорины I поколения, полимиксины и монобактамы.
Препараты широкого спектра действия. К ним относятся: тетрациклины, левомицетин, аминогликозиды, большинство полусинтетических пенициллинов, цефалоспорины начиная со 2 поколения, карбопенемы, фторхинолоны. [9]
Механизмы действия:
Под механизмом действия понимают те изменения и нарушения в обмене веществ и биохимической деятельности клетки, которые вызываются препаратом и приводят к прекращению развития или гибели микроорганизма.
Основными нарушаемыми структурами являются рецепторы, ферменты, ионные каналы, транспортные системы. Лекарственные вещества, взаимодействуя с рецепторами для естественных (природных) веществ, образующихся в организме, например, рецепторами ацетилхолина, адреналина, серотонина, факторов роста и другими, могут либо стимулировать, либо угнетать их активность и тем самым изменять состояние клетки, ткани, системы и всего организма. [1, 3]
Механизм действия у антибактериальных или противогрибковых антибиотиков обусловлен избирательным нарушением метаболических процессов, имеющих место в бактериях или грибах и отсутствующих у человека. [1] Основными механизмами действия антибиотиков являются:
– ингибирование синтеза компонентов клеточной стенки бактерий путём нарушения образования пептидогликановых связей. В результате бактериальная клетка становится осмотически неустойчивой и разрушается. Антибиотики, действующие по подобному механизму, обладают бактерицидным действием, но не убивают покоящиеся клетки и клетки, лишённые клеточной стенки. Так действуют все бета-лактамные антибиотики, ванкомицин и др.;
– нарушение синтеза белка на рибосомах бактерий. Так работают аминогликозиды, макролиды, тетрациклины, левомицетин и др.;
– повышение проницаемости цитоплазматической мембраны бактерий; приводит к выходу из клетки белков, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, ионов с последующей гибелью клетки.Это вызывают полимиксины;
– нарушение синтеза нуклеиновых кислот; Подавляют транскрипцию мРНК, активность ДНК-гиразы (расплетает ДНК для репликации) или повреждают ДНК. Так работает противотуберкулёзный препарат рифампицин и некоторые противоопухолевые антибиотики. Следует помнить, что избирательность действия противоопухолевых антибиотиков ниже, чем антибактериальных, поскольку они могут также поражать и здоровые органы с быстро делящимися клетками (клетки кроветворной системы, половой системы, кишечного эпителия и др.). [1, 6]
Резистентность бактерий к антибиотикам
Антибиотики после открытия стали самым оптимальным и доступным вариантом лечения различных болезней. «Сейчас каждый может назначить себе антибиотик и начать пить…» Нет, не может, так как это чревато привыканию организма и вследствие развития (внутри него) резистентности бактерий. [1]
Факторы развития резистентности у бактерий:
– Назначение антибиотиков, когда они не нужны (при гриппе, ОРВИ и других вирусных инфекциях);
– Неправильный прием антибиотиков (укороченный курс лечения, несоблюдение кратности приема.);
– Самолечение;
– Использование антибиотиков в сельском хозяйстве (антибиотики, используемые в животноводстве, попадают в организм человека вместе с пищей). [10]
Попадание антибиотиков из фармацевтических производств в сточные воды (бактерии, живущие в естественной среде, после контакта с малыми дозами антибиотиков из очистных сооружений приобретают к ним устойчивость.
Применение антибактериальных веществ в невысоких концентрациях в окружающей среде (Например, косметика и средства для ухода за кожей с бактерицидным эффектом. [10]
Резистентность бактерий к антибиотикам может быть врождённой и приобретённой. Врождённая устойчивость обусловлена особенностями строения структур клетки, на которые направлено действие антибиотика. Приобретённая устойчивость возникает в результате контакта микроорганизма с антимикробным средством за счёт возникновения мутаций либо благодаря горизонтальному переносу генов устойчивости [5, 7, 11].
Побочные эффекты
Несмотря на высокую эффективность в лечении многих заболеваний, ранее считавшихся неизлечимыми, область применения антибиотиков ограничена строгими показаниями, а их прием может сопровождаться рядом побочных реакций, которые могут проявиться в процессе лечения. И об этом необходимо помнить всем, кто приступает к терапии с применением антибактериальных препаратов.
Чаще всего антибактериальные препараты приводят к тошноте и расстройству работы желудочно-кишечного тракта. Но на самом деле побочных эффектов от этих препаратов может быть гораздо больше. И периодически ученые дополняют список нежелательных реакций, которые могут возникнуть при приеме антибиотиков.
Лихорадка
Бывает, мы самостоятельно принимаем решение начать прием антибиотиков для борьбы с заболеваниями, которые привели к повышению температуры тела. При этом мы надеемся на то, что температура снизится. Но может получиться наоборот. Выяснилось, что антибактериальные препараты, в определенном проценте случаев могут стать причиной лихорадки или усилить ее. Это один из их побочных эффектов, который наблюдается у ряда антибиотиков, в том числе у тех, которые применяют для лечения осложнений ОРВИ [12].
При повышении температуры тела после приема антибиотиков либо при усилении ранее начавшейся лихорадки, необходимо прекратить прием препарата и обратиться за помощью к врачу. Не стоит ждать, когда жар станет слишком сильным. Отсутствие положительной динамики может свидетельствовать о неэффективности данного препарата, что требует врачебного решения и коррекции терапии. Высокая температура тела негативно влияет на обмен веществ, что может привести к нарушению водно-солевого баланса, когда страдают нервная, сердечно-сосудистая и мочевыделительная системы.
Подобные состояния опасны для жизни, поэтому перед лечением необходимо принять взвешенное решение и начинать лечение антибиотиками только при наличии веских оснований и после консультации врача [12].
Грибковые заболевания
Антибиотики могут нарушить баланс микрофлоры кишечника, что может стать причиной возникновения грибковых инфекций, в результате чего лечение одного заболевания может привести к развитию другого. Грибки могут поражать слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, кожу и систему мочеполового аппарата. В случае, если грибковое заболевание становится генерализованным, то есть распространяется по всему организму, возникает опасность поражения внутренних органов.
При развитии грибковой инфекции часто наблюдается возникновение дополнительных инфекций, что может привести к значительному ухудшению иммунитета, возникновению язв, облысению и другим нежелательным и опасным последствиям. Чтобы предотвратить такие осложнения, врачи иногда рекомендуют одновременное применение антибиотиков и противогрибковых средств, что, несомненно, увеличивает нагрузку на организм.
Аллергия
Конечно же, один из самых распространенных побочных эффектов антибиотиков — это аллергия. В этом случае на коже могут появиться зудящая сыпь и отеки. При тяжелых формах становятся опухшими веки, губы и язык, наблюдаются затруднения при глотании и разговоре, появляется резкая слабость, ощущается тяжесть за грудиной и одышка даже в состоянии покоя. Так проявляется анафилактический шок — острое патологическое состояние, которое опасно для жизни. В случае стремительного развития симптомов аллергии необходима скорая врачебная помощь и проведение реанимационных мероприятий [1, 12].
Необходимо учитывать и тот факт, что антибиотики могут попадать к нам в организм вместе с некоторыми продуктами питания — например, в мясе могут содержаться пенициллины. А это значит, что практически у каждого человека наблюдается риск развития аллергии при приеме антибактериальных препаратов. Это еще раз указывает на необходимость врачебного контроля при приеме антибиотиков.
Головокружение
Некоторые антимикробные средства обладают свойством, известном как вестибулотоксичность, что может вызвать ощущение головокружения. Кроме того, при их применении могут проявляться симптомы, такие как дизэквилибриум — это состояние неустойчивости и отсутствие координации в движениях.
Беременность
Неожиданный побочный эффект антибиотиков, не правда ли? На самом деле речь идет о повышении риска забеременеть у тех женщин, кто одновременно принимает оральные контрацептивы и некоторые лекарства из группы антибиотиков. Причина в том, что определенные антибактериальные препараты увеличивают выработку ферментов в печени, которые усиливают распад эстрогенов, поступающих из таблеток, и тем самым снижают эффективность противозачаточных препаратов [12].
В данный момент исследователи продолжают изучать воздействие различных антибиотиков на эффективность контрацептивов. Если вы не желаете забеременеть, то во время приема антибиотиков и в течение недели после окончания курса следует использовать дополнительные методы контрацепции для обеспечения безопасности.
Обсуждение
Антибиотики остаются важным инструментом в борьбе с бактериальными инфекциями, однако их использование должно быть строго контролируемым. Также развитие резистентности и побочных эффектов требуют разработки новых стратегий и препаратов. Важно продолжать исследования науки в области микробиологии и фармакологии для поиска новых решений.
Заключение
Антибиотики играют ключевую роль в лечении инфекционных заболеваний, но их использование сопряжено с рядом проблем. Понимание механизмов действия, побочных эффектов и развития резистентности поможет в разработке более эффективных и безопасных препаратов. Необходимо продолжать исследования науки в этой области для обеспечения здоровья и благополучия населения.
Литература:
- Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия», 2023 «Антибиотики» — Текст: электронный //https://bigenc.ru/ [сайт].
- ПГУ. Кафедра «Общая и клиническая фармакология», 2004 «Основы клинической формакологии противомикробных средств», с. 22 — Текст: электронный https://dep_oikf.pnzgu.ru/ [сайт]. //moiseeva_rodina_kustikova_2004_.pdf
- С. В. Сидоренко, Н. С. Кривицкая. «Применение ципрофлоксацина в ступенчатой антибиотикотерапии. Антибиотики и химиотерапия, 2002, 47; № 7, с. 25–29.
- «Рубежи | Устойчивость к антибиотикам в пищевой цепи: взгляд развивающейся страны» — Текст: электронный //https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2016.01881/full
- Издательский дом «ПостНаука», «Механизмы действия антибиотиков» — Текст: электронный //https://postnauka.org/ [сайт].
- «Антибиотики по химическому строению» — Текст: электронный //https://immunocap.ru/photo/antibiotiki-po-ximicheskomu-stroeniyu/11 [сайт].
- National Library of Medicine, 2020 «Антибиотики и устойчивость бактерий — Короткая история бесконечной гонки вооружений» — Текст: электронный //https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36982857/
- «Устойчивость к противомикробным препаратам: преодоление кризиса в интересах здоровья и благосостояния народов»/«обзор по устойчивости к противомикробным препаратам под председательством Джима О’Нила». | Коллекция Wellcome. 2021, — Текст: электронный //https://wellcomecollection.org/works/rdpck35v.
- «Антимикробные средства. Классификация антимикробных препаратов» — Текст: электронный //https://volynka.ru/Articles/Text/1436
- «Что вызывает устойчивость бактерий к антибиотикам» — Текст: электронный //https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.9bd6fabf-67fa9e02-bc33ab28–74722d776562/https/www.geeksforgeeks.org/what-causes-antibiotic-resistance-in-bacteria/
- «Неделя борьбы с антимикробной резистентностью» — ОГБУЗ «Центр общественного здоровья и медицинской помощи» — Текст: электронный //https://profilaktika.tomsk.ru/naseleniyu/tematicheskie-stranitsy/nedelya-borby-s-antimikrobnoy-rezistentnostyu/
- «5 побочных эффектов антибиотиков, о которых вы не знали» — Текст: электронный //https://www.strepsils.ru/poleznaia-informatsiia/5-pobochnykh-effektov-antibiotikov/
- «Фармакология с рецептурой, АНТИБИОТИКИ — читать онлайн». с. 28 — Текст: электронный.//https://www.livelib.ru/book/158689/readpart-farmakologiya-s-retsepturoj/~28
