6 курс / Иммунология / Ivanov_I_F_Immunologia

81

Ратджерса, США, занимался актиномицетами (такими, как Streptomyces) и в 1944 открыл стрептомицин, эффективное средство лечения туберкулеза и других заболеваний. После 1940 было получено множество клинически важных антибиотиков, в их числе бацитрацин, хлорамфеникол (левомицетин), хлортетрациклин, окситетрациклин, амфотерицин В, циклосерин, эритромицин, гризеофульвин, канамицин, неомицин, нистатин, полимиксин, ванкомицин, виомицин, цефалоспорины, ампициллин, карбенициллин, аминогликозиды, стрептомицин, гентамицин. В настоящее время открывают все новые и новые антибиотики. В середине 1980-х годов в США антибиотики прописывались чаще, чем любые другие лекарства, за исключением седативных средств и транквилизаторов.

Классификация антибиотиков.

Современная классификация антибиотиков разработана в Государственном центре по антибиотикам (С.М.Навашин, 1994), в соответствии с которой, они характеризуются по происхождению, способу получения, механизму действия, химической структуре, противомикробному спектру, типу действия на клетку.

Продуцентами большинства антибиотиков являются ( классификация по происхождению):

-актиномицеты (стрептомицин, тетрациклин),

-плесневые грибы (весь пенициллиновый ряд); но их можно получить и из:

-бактерий (полимиксины),

-высших растений (фитонциды)

-тканей высших животных, человека и рыб (эритрин, эктерицид, лизоцим, интерферон).

По способу получения их делят на:

-природные (штаммы-продуценты антибиотиков выращивают на искусственных питательных средах, а за тем антибиотик извлекают из питательной среды химическими методами);

-синтетические (химические аналоги природных антибиотиков и синтезированные антибиотики, не имеющие природного аналога);

-полусинтетические (на начальном этапе получают естественным путем, затем синтез ведут искусственно, то есть изменяют химическую структуру природного антибиотика).

С учетом механизма действия антибиотики разделяют на три основные группы:

- ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизма (пенициллины,

цефалоспорины, ванкомицин, тейкопланин и др.);

-антибиотики, нарушающие молекулярную организацию, функции клеточных мембран (полимиксин, нистатин, леворин, амфотерицин и др.);

-антибиотики, подавляющие синтез белка и нуклеиновых кислот, в частности,

ингибиторы синтеза белка на уровне рибосом (хлорамфеникол, тетрациклины,

макролиды, линкомицин, аминогликозиды) и ингибиторы РНК-полимеразы

(рифампицин) и др.

82

В зависимости от типа воздействия на микробную клетку антибиотики классифицируют на две группы:

-бактерицидные – вызывают гибель микробной клетки (пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, рифампицин, полимиксины и др.);

-бактериостатические – задерживают рост микробной клетки (макролиды, тетрациклины, линкомицин, хлорамфеникол и др.).

По химическому строению антибиотики делятся на:

1.Бета-лактамные антибиотики - основу из молекулы составляет бета-лактамное кольцо. К ним относятся:

-пенициллины - это группа природных и полусинтетических антибиотиков, молекула которых содержит 6-аминопенициллановую кислоту, состоящую из двух колец - тиазолидонового и бета-лактамного. Среди них выделяют:

-биосинтетические (пенициллин G - бензилпенициллин),

-аминопенициллины (амоксициллин, ампициллин, бекампициллин),

-полусинтетические "антистафилококковые" пенициллины (оксациллин, метициллин, клоксациллин, диклоксациллин, флуклоксациллин), основное преимущество которых - устойчивость к микробным бета-лактамазам, в первую очередь, стафилококковым;

2.цефалоспорины - это природные и полусинтетические антибиотики, полученные на

83

основе 7-аминоцефалоспориновой кислоты и содержащие цефемовое (также беталактамное) кольцо, т.е. по структуре они близки к пенициллинам. Они делятся на цефалоспорины:

-1-го поколения: цепорин, цефалотин, цефалексин;

-2-го поколения:- цефазолин (кефзол), цефамезин, цефамандол (мандол);

-3-го поколения:- цефуроксим (кетоцеф), цефотаксим (клафоран), цефуроксим аксетил (зиннат), цефтриаксон (лонгацеф), цефтазидим (фортум);

-4-го поколения:- цефепим, цефпиром (цефром, кейтен) и другие.

-монобактамы - азтреонам (азактам, небактам);

-карбопенемы - меропенем (меронем) и имипинем. Причем имипинем применяют только в комбинации со специфическим ингибитором почечной дегидропептидазы циластатином - имипинем/циластатин (тиенам);

3 Аминогликозиды - они содержат аминосахара, соединенные гликозидной связью с остальной частью (агликоновым фрагментом) молекулы. К ним относятся: стрептомицин, гентамицин (гарамицин), канамицин, неомицин, мономицин, сизомицин, тобрамицин (тобра) и полусинтетические аминогликозиды - спектиномицин, амикацин (амикин), нетилмицин (нетиллин);

4.Тетрациклины - основу молекулы составляет полифункциональное гидронафтаценовое соединение с родовым название тетрациклин. Среди них имеются природные тетрациклины - тетрациклин, окситетрациклин (клинимицин) и полусинтетические тетрациклины - метациклин, хлортетрин, доксициклин (вибрамицин), миноциклин, ролитетрациклин;

5.Макролиды - препараты этой группы содержат в своей молекуле макроциклическое лактоновое кольцо, связанное с одним или несколькими углеводными остатками. К ним относятся: эритромицин, олеандомицин, рокситромицин (рулид) азитромицин (сумамед), кларитромицин (клацид), спирамицин, диритромицин;

6.Линкозамиды - к ним относятся: линкомицин и клиндамицин. Фармакологические и биологические свойства этих антибиотиков очень близки к макролидам, и, хотя в химическом отношении это совершенно иные препараты, некоторые медицинские источники и фармацевтические фирмы - производители химиопрепаратов, например, делацина С, относят линкозамины к группе макролидов;

7.Гликопептиды - препараты этой группы в своей молекуле содержат замещенные пептидные соединения. К ним относятся: ванкомицин (ванкацин, диатрацин), тейкопланин (таргоцид), даптомицин;

8.Полипептиды - препараты этой группы в своей молекуле содержат остатки полипептидных соединений, к ним относятся: грамицидин, полимиксины М и В, бацитрацин, колистин;

9.Полиены - препараты этой группы в своей молекуле содержат несколько сопряженных двойных связей. К ним относятся: амфотерицин В, нистатин, леворин,

84

натамицин;

10. Антрациклинновые антибиотики - к ним относятся противоопухолевые антибиотики - доксорубицин, карминомицин, рубомицин, акларубицин.

Есть еще несколько достаточно широко используемых в настоящее время в практике антибиотиков, не относящихся ни к одной из перечисленных групп - фосфомицин, фузидиевая кислота (фузидин) рифампицин.

По спектру противомикробного действия антибиотики разделяют на следующиие группы:

-антибиотики широкого спектра действия, активные в отношении грамположительных и грамотрицательных палочек: хлорамфеникол, тетрациклины, аминогликозиды, полусинтетические пенициллины широкого спектра действия (ампициллин, азлоциллин и др.) и цефалоспорины 2-го поколения.

-антибиотики узкого спектра действия - препараты, действующие преимущественно на грамположительные и грамотрицательные кокки (стафилококки, стрептококки, менингококки, гонококки), некоторые грамположительные микробы (коринебактерии, клостридии). К этим препаратам относятся бензилпенициллин, бициллины, феноксиметилпенициллин, пенициллиназоустойчивые пенициллины (оксациллин, метициллин), цефалоспорины 1-го поколения, макролиды, ванкомицин, линкомицин. Антибиотики с преимущественной активностью в отношении грамотрицательных палочек (полимиксины, цефалоспорины 3-го поколения). Противотуберкулезные антибиотики (стрептомицин, рифампицин, флоримицин). Противогрибковые антибиотики (нистатин, леворин, гризеофульвин, амфотерицин В, кетоконазол, анкотил, дифлюкан и др.).

По направленности действия :

-антибактериальные;

-противогрибковые;

-противоопухолевые;

-противовирусные.

Вышеперечисленные свойства в основном и диктуют выбор антибиотика для лечения инфекционного больного. При этом обязательно учитываются фармакодинамика и фармакокинетика препарата, индивидуальные особенности больного (возраст, состояние иммунитета, сопутствующие заболевания и др.).

Устойчивость и степень чувствительности бактерий к антибиотикам.

Антибио́тикорезисте́нтность – отсутствие или снижение чувствительности

(устойчивость, невосприимчивость) культуры микроорганизмов к действию антибактериального вещества.

85

Механизмы резистентности.

У микроорганизма может отсутствовать структура на которую действует антибиотик (например бактерии рода микоплазма нечувствительны к пенициллину, так как не имеют клеточной стенки);

Микроорганизм непроницаем для антибиотика (большинство грам-отрицательных бактерий невосприимчивы к пенициллину G, поскольку клеточная стенка защищена дополнительной мембраной);

Микроорганизм в состоянии переводить антибиотик в неактивную форму (многие стафилококки содержат фермент β-лактамазу, который разрушает β-лактамовое кольцо большинства пенициллинов);

В результате генных мутаций, обмен веществ микроорганизма может быть изменён таким образом, что блокируемые антибиотиком биохимические реакции больше не являются критичными для жизнедеятельности данного микроорганизма.

Кроме того, антибиотикорезистентность микроорганизмов может быть создана искусственно методом генетической трансформации. Например, внесением искусственных генов в геном микроорганизма.

Таким образом выделяют два типа устойчивости к антибиотикам:

-естественная – является видовым признаком. Чаще всего эта устойчивость связана со слабой для данного антибиотика проницаемостью клеточной стенки и цитоплазматической мембраны микроорганизма.

-приобретённая – возникает у отдельных штаммов в результате изменения генома микроорганизма под действием антибиотика.

Существует так же понятие полирезистентность́ — устойчивость микроорганизмов к двум и более антибактериальным препаратам.

По степени чувствительности к основным антибиотикам микробы подразделяются на

чувствительные, среднечувствительные, умеренно устойчивые и устойчивые.

В группу чувствительных входит большинство штаммов микроорганизмов, рост которых на питательных средах прекращается при использовании концентраций, соответствующих средним терапевтическим дозам антибиотиков.

Если он угнетается при применении только максимальных доз препаратов, то такие микроорганизмы среднечувствительны к антибиотику.

Если рост бактерий прекращается только при непосредственном воздействии антибиотиком на очаг инфекции, то такие возбудители относят к умеренно устойчивым.

Если подавление роста достигается в опыте в лаборатории лишь при очень высоких концентрациях препарата, которые нельзя создать в организме, то такие возбудители инфекции относятся к устойчивым к антибиотику.

86

Определение чувствительность микроорганизмов к антибиотикам.

Циркуляция антибиотикорезистентных микроорганизмов в современный период столь широка, что только точное определение чувствительности к антибиотикам каждого конкретного возбудителя инфекции может обеспечить правильный выбор препарата для химиотерапии.

Диффузный метод дисков (метод наложения дисков).

Исследуемую бактериальную культуру засевают газоном на питательный агар или среду АГВ в чашке Петри.

На засеянную поверхность пинцетом помещают на одинаковом расстоянии друг от друга бумажные диски, содержащие определенные дозы разных антибиотиков. Посевы инкубируют при 37°С 24 часа

В зависимости от диаметра зоны задержки роста различают степень чувствительности испытуемого штамма: чувствительные, малочувствительные и устойчивые

(отсутствие зоны). Степень чувствительности к антибиотику отмечается по четырёхкрестной системе, в зависимости от диаметра зоны задержки роста.

88

отсутствует, питательная среда стерильна. Определяют МИК (минимальная концентрация препарата, оказывающая антимикробное действие), которая соответствует концентрации препарата в последней пробирке с видимой задержкой роста (последняя прозрачная пробирка в ряду с 1-й по7-ю). Затем эту дозу антибиотика пересчитывают на вес больного.

Если необходимо установить бактерицидное действие МБК, из нескольких пробирок с задержкой роста делают высев петлей на секторы чашки с МПА. Инкубируют до следующего дня и учитывают рост. За МБК принимают концентрацию препарата в последней пробирке, высев из которой не дал роста.

Метод серийных разведений в плотной питательной среде базируется на способности растворенного в плотной питательной среде препарата ингибировать рост нанесенных на него микробов. По сравнению с методом серийных разведении в жидкой среде более производителен, чувствителен и точен.

Ускоренные методы определения чувствительности.

Ускоренные методы определения чувствительности микроорганизмов к химиопрепаратам дают возможность получить ответ спустя 2-6 ч. от начала исследования чистых культур. По принципу и механизму реакций, возникающих в результате действия антибиотиков,

можно выделить 5 групп ускоренных методов, которые основаны на:

1)выявлении изменений ферментативной активности бактерий. Сущность методов 1-й группы заключается в следующем: в мясо-пептонный бульон с глюкозой добавляют антибиотик в необходимой концентрации, а затем засевают испытуемый штамм микробов. Устойчивые к данному антибиотику микроорганизмы усваивают глюкозу, что проявляется изменением кислотно-щелочного потенциала (pH) среды. Для определения изменений pH среды предложено использовать индикаторы, которые изменяют свой цвет при снижении pH – феноловый красный, индикатор Андреде и бромтимоловый синий.

2)выявлении изменений окислительно-восстановительного потенциала среды развивающимися микроорганизмами. Методы 2-й группы, получившие наибольшее распространение, основаны на выявлении изменений окислительно-восстановительного потенциала среды (rH2) развивающимися микроорганизмами в присутствии антибиотиков с помощью биологических или химических редокс-индикаторов. Микроорганизмы, которые устойчивы к антибиотику, растут и размножаются в среде и снижают rH2 – потенциал, в результате чего индикатор, добавленный к питательной среде, изменяет свой цвет. Чувствительные микроорганизмы в зоне диффузии антибиотиков не размножаются и не изменяют rH2, вследствие этого цвет среды вокруг дисков не изменяется.

3)цитоморфологической оценке изменений бактериальных клеток и формирования микроколоний. Цитоморфологические ускоренные методы основаны на том принципе, что микроорганизмы, чувствительные к антибиотикам при 3-4-часовом росте на средах с химиопрепаратами, не увеличивают размеров микробной клетки или не образуют микроколоний на специальных препаратах с питательными средами.

4)определении изменений оптической плотности среды растущей популяцией или включения радиоизотопов в микробные клетки. Предложены ускоренные методы, основанные на выявлении динамики оптической плотности культур в присутствии антибиотика с помощью нефелометра или спектрофотометра. Разработка системы автоматизации процесса регистрации подавления микробного роста антимикробными препаратами позволила создать различные приборы-автоматы (АТВ Expression, MIC-2000,

89

MS-2, Autobac и др.), обеспечивающие стандартность исследования и ускоренное получение антибиотикограмм.

5) использовании специальных питательных сред с ростовыми стимуляторами. Пятая группа ускоренных методов основана на использовании специальных питательных сред с ростовыми стимуляторами для достижения быстро регистрируемых изменений в среде. В качестве таких стимуляторов используют экстракт бычьего сердца и глюкозу, кровь и глюкозу, индолилмасляную и индолилуксусную кислоты, гибереллин.

Для лечебной и эпидемиологической практики большой интерес представляют экспрессметоды определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам, которые позволяют устанавливать антибиотикограмму возбудителя непосредственно в нативном материале или в первичном посеве, то есть без выделения чистой культуры, что сокращает время анализа до нескольких часов. Разработано несколько модификаций экспрессметода, в основном для определения чувствительности к антибиотикам возбудителей опасных инфекционных заболеваний (ОИЗ) в первичном посеве исследуемого материала с помощью иммунологических реакций-метода флюоресцирующих антител, реакции непрямой гемагглютинации (РНГА), иммуноферментного метода. Основу модификаций эспресс-анализа антибиотикочувствительности составляет регистрация с помощью специфических антител действия препаратов на рост и размножение популяции возбудителя в смешанной культуре, то есть в ассоциации с сопутствующей микрофлорой.

Преимущества использования экспресс-методов в микробиологической практике.

1.Экспресс-методы позволяют оценить чувствительность-устойчивость к антибиотикам возбудителей гнойно-септических инфекций непосредственно в патологическом материале – в моче, мокроте и гное.

2.Экспресс-методы оценки чувствительности-устойчивости микроорганизмов к антибиотикам характеризуются достаточной чувствительностью, обеспечивают получение результатов, сопоставимых с таковыми, полученными с помощью классических методов.

3.Применение экспресс-методов в клинических лабораториях позволяет получить результаты в течение 3-4 часов, что обеспечивает раннее назначение этиотропной антибиотикотерапии.

4.Ускоренное определение чувствительности к антибиотикам чистых культур микроорганизмов устанавливает минимальную ингибирующую концентрацию препарата в день получения чистых культур, что способствует назначению эффективного препарата в дозе, необходимой для проведения рациональной антибиотикотерапии.

Осложнения антибиотикотерапии.

1.Аллергические реакции

2.Прямое токсическое действие

3.Дисбактериозы

4.Развитие антибиотикорезистентных штаммов возбудителя

5.Снижение иммунной резистентности

6.Обострение заболевания

90

Аллергические реакции не связаны с фармакологическими свойствами лекарств и возникают только у людей с повышенной чувствительностью (чаще сенсибилизированных). Антигенные свойства антибиотиков объясняются тем, что они являются неполными антигенами — гаптенами (простые химические соединения). Гаптены приобретают антигенные свойства только после связи с белком в организме. Это осуществляется при связи с растворимыми протеинами в крови или клеточными мембранами. Установлено, что антитела к пенициллину относятся к классам IgG, IgM, IgE. Клинические проявления аллергии на антибиотик могут быть различны от сыпи и до анафилактического шока. Для определения повышенной чувствительности организма к препарату перед назначение антибиотика проводят кожную пробу.

Кожная проба заключается в следующем. На сгибательную поверхность предплечья наносят каплю раствора антибиотика, содержащую 100—1000 ЕД препарата и скарифицируют кожу, как это делают при пробе Пирке. Если через 15 минут появляется покраснение более 1 см в диаметре, реакция оценивается как слабоположительная (+), если покраснение и папула — положительная (++), если множественные папулы, везикулы, разлитая гиперемия — резко положительная (+++). В случаях резко повышенной чувствительности возможно появление общей реакции — крапивница, уртикарная сыпь по всему телу т. д.

Внутрикожная проба заключается в интрадермальном введении раствора антибиотика (200—2000 ЕД пенициллина) в 0,2 мл физиологического раствора. Вводится антибиотик на сгибательной поверхности предплечья, на другой руке на симметричном участке вводят 0,2 мл физиологического раствора. Появление гиперемии (размер папулы более 3-х копеечной монеты), отечности, иногда высыпаний на месте инъекций расценивается как положительная проба. Кожные пробы не всегда дают немедленную реакцию: она может проявиться через 24—48 часов.

Токсическое действие антибиотиков.

Нейротоксические явления возникают после применения антибиотиков ряда групп и проявляются: 1) поражением на слуховые ветви VIII пары черепных нервов (мономицин, канамицин, неомицин, стрептомицин, флоримицин, ристомицин). 2) действием на вестибулярный аппарат (стрептомицин, флоримицин, канамицин, неомицин, гентамицин). 3) поражением зрительного нерва (стрептомицин, левомицетин, цикло-серин, полимиксин). 4) развитием полиневрита (стрептомицин, полимиксин, амфотерицин В, циклосерин). 5) возникновением парестезии, головных болей, головокружений, атаксии (полимиксин, стрептомицин, циклосерин, амфотерицин В). 6) развитием различных поражений центральной нервной системы (циклосерин, полимиксин, гризеофульвин, амфотерицин В, пенициллин, стрептомицин).7) возникновением нервно-мышечной блокады (аминогликозиды, полимиксин). 8) прямым токсическим действием при интралюмбальном введении, проявляющимся в виде галлюцинаций, эпилептиформных припадков, судорог отдельных групп мышц и общей гипертензии мускулатуры (пенициллин, стрептомицин, тетрациклин, левомицетин и ряд других антибиотиков).

Нефротоксические реакции могут сопровождать лечение полимиксином, амфотерицином В, неомицином, мономицином, канамицином, гентамицином, сизомицином, тобрамицином, стрептомицином, цефалоридином, гризеофульвином, ристомицином, сульфонамидами. И гепатотоксические явления. Многие антибиотики накапливаются в больших концентрациях в желчи (тетрациклины, эритромицин, рифампицин) и могут вызывать поражения печени. Так как печень несет детоксицирующую функцию, а почки—выделительную, часто оба эти органа могут являться одновременным объектом