Si può dire che la scoperta della penicillina all'inizio del secolo scorso sia stata un evento rivoluzionario. Durante la seconda guerra mondiale, il primo antibiotico salvò dalla sepsi milioni di soldati feriti. La penicillina è diventata un farmaco efficace e allo stesso tempo economico per molte infezioni gravi con gravi fratture, ferite purulente. Nel tempo sono state sintetizzate altre classi di antibiotici.
Caratteristiche generali
Oggi esistono già un gran numero di farmaci appartenenti al vasto mondo degli antibiotici - sostanze di origine naturale o semisintetica che hanno la capacità di distruggere determinati gruppi di agenti patogeni o di impedirne la crescita o la riproduzione. I meccanismi, gli spettri d'azione degli antibiotici possono essere diversi. Nel tempo compaiono nuovi tipi e modifiche di antibiotici. La loro diversità richiede sistematizzazione. Ai nostri giorni, la classificazione degli antibiotici è accettata in base al meccanismo e allo spettro d'azione, nonché in base alla struttura chimica. In base al meccanismo d'azione, si dividono in:
- batteriostatico, inibitore della crescita oriproduzione di microrganismi patogeni;
- battericida, che aiuta a uccidere i batteri.
Meccanismi di azione di base degli antibiotici:
- violazione della parete cellulare batterica;
- soppressione della sintesi proteica in una cellula microbica;
- violazione della permeabilità della membrana citoplasmatica;
- inibizione della sintesi dell'RNA.
Beta-lattamici - penicilline
In base alla struttura chimica, questi composti sono classificati come segue.
Antibiotici beta-lattamici. Il meccanismo d'azione degli antibiotici lattamici è determinato dalla capacità di questo gruppo funzionale di legare gli enzimi coinvolti nella sintesi del peptidoglicano, la base della membrana esterna delle cellule del microrganismo. Pertanto, la formazione della sua parete cellulare viene soppressa, il che aiuta a fermare la crescita o la riproduzione dei batteri. I beta-lattamici hanno una bassa tossicità e allo stesso tempo una buona azione battericida. Rappresentano il gruppo più numeroso e sono divisi in sottogruppi che hanno una struttura chimica simile.
Le penicilline sono un gruppo di sostanze isolate da una determinata colonia di muffe e ad azione battericida. Il meccanismo d'azione degli antibiotici della serie delle penicilline è dovuto al fatto che, distruggendo la parete cellulare dei microrganismi, li distruggono. Le penicilline sono di origine naturale e semisintetica e sono composti ad ampio spettro: possono essere utilizzate nel trattamento di molte malattie causate da streptococchi e stafilococchi. Oltretutto,hanno la proprietà di selettività, agendo solo sui microrganismi, senza intaccare il macroorganismo. Le penicilline hanno i loro svantaggi, che includono l'emergere di una resistenza batterica ad esso. Tra quelle naturali, le più comuni sono la benzilpenicillina, la fenossimetilpenicillina, che vengono utilizzate per combattere le infezioni da meningococco e streptococco a causa della bassa tossicità e del basso costo. Tuttavia, con l'uso a lungo termine, può verificarsi l'immunità del corpo al farmaco, il che porterà a una diminuzione della sua efficacia. Le penicilline semisintetiche sono solitamente ottenute da quelle naturali mediante modificazione chimica per conferire loro le proprietà desiderate: amoxicillina, ampicillina. Questi farmaci sono più attivi contro i batteri resistenti alle biopenicilline.
Altri beta-lattamici
Le cefalosporine sono ottenute dai funghi con lo stesso nome e la loro struttura è simile a quella delle penicilline, il che spiega le stesse reazioni negative. Le cefalosporine costituiscono quattro generazioni. I farmaci di prima generazione sono usati più spesso nel trattamento di infezioni lievi causate da stafilococchi o streptococchi. Le cefalosporine di seconda e terza generazione sono più attive contro i batteri gram-negativi e le sostanze di quarta generazione sono i farmaci più potenti usati per trattare infezioni gravi.
I carbapenemi sono efficaci contro i batteri Gram-positivi, Gram-negativi e anaerobici. Il loro vantaggio è l'assenzaresistenza dei batteri al farmaco anche dopo un uso prolungato.
Anche i monobattami appartengono ai beta-lattamici e hanno un meccanismo d'azione simile agli antibiotici, che consiste nell'influenzare le pareti cellulari dei batteri. Sono usati per trattare un'ampia varietà di infezioni.
Macrolide
Questo è il secondo gruppo. I macrolidi sono antibiotici naturali con una struttura ciclica complessa. Sono un anello lattone multi-membro con residui di carboidrati attaccati. Le proprietà del farmaco dipendono dal numero di atomi di carbonio nell'anello. Ci sono composti a 14, 15 e 16 membri. Lo spettro della loro azione sui microbi è piuttosto ampio. Il meccanismo d'azione degli antibiotici sulla cellula microbica consiste nella loro interazione con i ribosomi e quindi nell'interruzione della sintesi delle proteine nella cellula del microrganismo sopprimendo le reazioni di aggiunta di nuovi monomeri alla catena peptidica. Accumulandosi nelle cellule del sistema immunitario, i macrolidi effettuano anche la distruzione intracellulare dei microbi.
Le macrolidi sono le più sicure e le meno tossiche tra gli antibiotici conosciuti e sono efficaci non solo contro i batteri Gram-positivi ma anche Gram-negativi. Quando li si utilizza, non si osservano reazioni collaterali indesiderabili. Questi antibiotici sono caratterizzati da un effetto batteriostatico, ma ad alte concentrazioni possono avere un effetto battericida su pneumococchi e alcuni altri microrganismi. Secondo il metodo di preparazione, i macrolidi si dividono in naturali e semisintetici.
Il primo farmaco diUna classe di macrolidi naturali era l'eritromicina, ottenuta a metà del secolo scorso e utilizzata con successo contro i batteri gram-positivi resistenti alle penicilline. Una nuova generazione di farmaci in questo gruppo è apparsa negli anni '70 del 20° secolo ed è ancora attivamente utilizzata.
I macrolidi includono anche antibiotici semisintetici - azolidi e chetolidi. Nella molecola di azolide, un atomo di azoto è incluso nell'anello del lattone tra il nono e il decimo atomo di carbonio. Il rappresentante degli azolidi è l'azitromicina con un ampio spettro di azione e attività nella direzione di batteri gram-positivi e gram-negativi, alcuni anaerobi. È molto più stabile in un ambiente acido dell'eritromicina e può accumularsi in esso. L'azitromicina è usata per una varietà di malattie delle vie respiratorie, del sistema genito-urinario, dell'intestino, della pelle e altre.
I chetolidi si ottengono aggiungendo un gruppo chetonico al terzo atomo dell'anello del lattone. Si distinguono per una minore assuefazione dei batteri rispetto ai macrolidi.
Tetracicline
Le tetracicline appartengono alla classe dei polichetidi. Si tratta di antibiotici ad ampio spettro con effetto batteriostatico. Il loro primo rappresentante, la clortetraciclina, è stato isolato a metà del secolo scorso da una delle colture di attinomiceti, sono anche chiamati funghi radianti. Alcuni anni dopo, da una colonia degli stessi funghi si ottenne l'ossitetraciclina. Il terzo rappresentante di questo gruppo è la tetraciclina, che è stata creata per la prima volta dalla modifica chimica del suo derivato del cloro e un anno dopo anche isolata dagli attinomiceti. Altroi farmaci del gruppo delle tetracicline sono derivati semisintetici di questi composti.
Tutte queste sostanze sono simili nella struttura chimica e nelle proprietà, nell'attività contro molte forme di batteri gram-positivi e gram-negativi, alcuni virus e protozoi. Sono anche resistenti all'assuefazione dei microrganismi. Il meccanismo d'azione degli antibiotici su una cellula batterica consiste nel sopprimere i processi di biosintesi proteica in essa contenuti. Quando le molecole del farmaco agiscono sui batteri gram-negativi, passano nella cellula per semplice diffusione. Il meccanismo di penetrazione delle particelle di antibiotico nei batteri Gram-positivi non è stato ancora sufficientemente studiato, tuttavia si presume che le molecole di tetraciclina interagiscano con alcuni ioni metallici che si trovano nelle cellule batteriche per formare composti complessi. In questo caso, la catena si rompe nel processo di formazione della proteina necessaria alla cellula batterica. Gli esperimenti hanno dimostrato che le concentrazioni batteriostatiche di clortetraciclina sono sufficienti per sopprimere la sintesi proteica, tuttavia, sono necessarie alte concentrazioni del farmaco per inibire la sintesi degli acidi nucleici.
Le tetracicline sono utilizzate nella lotta contro le malattie renali, varie infezioni della pelle, delle vie respiratorie e molte altre malattie. Se necessario, sostituiscono la penicillina, ma negli ultimi anni l'uso delle tetracicline è notevolmente diminuito, il che è associato all'emergere di resistenza microbica a questo gruppo di antibiotici. L'uso di questoantibiotico come additivo per l'alimentazione animale, che ha portato a una diminuzione delle proprietà medicinali del farmaco a causa dell'emergere di resistenza ad esso. Per superarlo, vengono prescritte combinazioni con diversi farmaci che hanno un diverso meccanismo di azione antimicrobica degli antibiotici. Ad esempio, l'effetto terapeutico è potenziato dall'uso simultaneo di tetraciclina e streptomicina.
Aminoglicosidi
Gli aminoglicosidi sono antibiotici naturali e semisintetici con uno spettro d'azione estremamente ampio, contenenti residui di aminosaccaridi nella molecola. Il primo aminoglicoside è stata la streptomicina, isolata da una colonia di funghi radiosi già a metà del secolo scorso e utilizzata attivamente nel trattamento di molte infezioni. Essendo battericidi, gli antibiotici del gruppo menzionato sono efficaci anche con un'immunità gravemente ridotta. Il meccanismo d'azione degli antibiotici su una cellula microbica è la formazione di forti legami covalenti con le proteine dei ribosomi del microrganismo e la distruzione delle reazioni di sintesi proteica nella cellula batterica. Il meccanismo dell'effetto battericida degli aminoglicosidi non è stato completamente studiato, in contrasto con l'effetto batteriostatico delle tetracicline e dei macrolidi, che interrompono anche la sintesi proteica nelle cellule batteriche. Tuttavia, è noto che gli aminoglicosidi sono attivi solo in condizioni aerobiche, quindi non sono molto efficaci nei tessuti con scarso apporto di sangue.
Dopo la comparsa dei primi antibiotici - penicillina e streptomicina, hanno iniziato ad essere così ampiamente utilizzati nel trattamento di qualsiasi malattia che molto presto è sorto il problema dei microrganismi che si abituavano a questi farmaci. Attualmentela streptomicina viene utilizzata principalmente in combinazione con altri farmaci di nuova generazione per il trattamento della tubercolosi o di infezioni rare come la peste. In altri casi viene prescritta la kanamicina, che è anche un antibiotico aminoglicosidico di prima generazione. Tuttavia, a causa dell'elevata tossicità della kanamicina, ora è preferita la gentamicina, un farmaco di seconda generazione, e il farmaco aminoglicosidico di terza generazione è l'amikacina, che viene usata raramente per evitare che i microrganismi ne diventino dipendenti.
Levomicetina
La levomicetina, o cloramfenicolo, è un antibiotico naturale con il più ampio spettro di attività, attivo contro un numero significativo di microrganismi gram-positivi e gram-negativi, molti grandi virus. Secondo la struttura chimica, questo derivato delle nitrofenilalchilamine è stato ottenuto per la prima volta da una coltura di attinomiceti a metà del 20° secolo e due anni dopo è stato anche sintetizzato chimicamente.
Levomicetina ha un effetto batteriostatico sui microrganismi. Il meccanismo d'azione degli antibiotici su una cellula batterica consiste nel sopprimere l'attività dei catalizzatori per la formazione di legami peptidici nei ribosomi durante la sintesi proteica. La resistenza batterica alla levomicetina si sviluppa molto lentamente. Il farmaco è usato per la febbre tifoide o la dissenteria.
Glicopeptidi e lipopeptidi
I glicopeptidi sono composti peptidici ciclici che sono antibiotici naturali o semisintetici con una strettaspettro d'azione su alcuni ceppi di microrganismi. Hanno un effetto battericida sui batteri gram-positivi e possono anche sostituire la penicillina in caso di resistenza ad essa. Il meccanismo d'azione degli antibiotici sui microrganismi può essere spiegato dalla formazione di legami con gli amminoacidi del peptidoglicano della parete cellulare e, quindi, dalla soppressione della loro sintesi.
Il primo glicopeptide, la vancomicina, è stato ottenuto da attinomiceti prelevati dal suolo in India. È un antibiotico naturale che agisce attivamente sui microrganismi anche durante la stagione riproduttiva. Inizialmente, la vancomicina veniva utilizzata come sostituto della penicillina nei casi di allergia ad essa nel trattamento delle infezioni. Tuttavia, l'aumento della resistenza ai farmaci è diventato un problema serio. Negli anni '80 è stata ottenuta la teicoplanina, un antibiotico del gruppo dei glicopeptidi. È prescritto per le stesse infezioni e, in combinazione con la gentamicina, dà buoni risultati.
Alla fine del 20° secolo, apparve un nuovo gruppo di antibiotici: lipopeptidi isolati dagli streptomiceti. Secondo la loro struttura chimica, sono lipopeptidi ciclici. Si tratta di antibiotici a spettro ristretto con effetto battericida contro i batteri gram-positivi, nonché di stafilococchi resistenti ai farmaci beta-lattamici e ai glicopeptidi.
Il meccanismo d'azione degli antibiotici è significativamente diverso da quelli già noti - in presenza di ioni calcio, il lipopeptide forma forti legami con la membrana cellulare batterica, che portano alla sua depolarizzazione e interruzione della sintesi proteica, di conseguenza di cui la cellula nociva muore. Primoun membro della classe dei lipopeptidi è la daptomicina.
daptomicina
Polieni
Il prossimo gruppo sono gli antibiotici polienici. Oggi c'è un'enorme ondata di malattie fungine difficili da curare. Per combatterli sono previste sostanze antimicotiche: antibiotici polienici naturali o semisintetici. Il primo farmaco antimicotico a metà del secolo scorso è stata la nistatina, che è stata isolata da una coltura di streptomiceti. Durante questo periodo, furono inclusi nella pratica medica molti antibiotici polienici ottenuti da varie colture fungine - griseofulvina, levorin e altri. Ora sono già stati utilizzati polieni di quarta generazione. Hanno ottenuto il loro nome comune a causa della presenza di diversi doppi legami nelle molecole.
Il meccanismo d'azione degli antibiotici polienici è dovuto alla formazione di legami chimici con gli steroli delle membrane cellulari nel fungo. La molecola di poliene viene così integrata nella membrana cellulare e forma un canale di filo ionico attraverso il quale i componenti della cellula passano all'esterno, portando alla sua eliminazione. I polieni sono fungistatici a basse dosi e fungicidi ad alte dosi. Tuttavia, la loro attività non si estende a batteri e virus.
Le polimixine sono antibiotici naturali prodotti dai batteri sporigeni del suolo. In terapia, hanno trovato applicazione negli anni '40 del secolo scorso. Questi farmaci sono caratterizzati da un'azione battericida, che è causata da un danno alla membrana citoplasmatica della cellula del microrganismo, causandone la morte. Le polimixine sono efficaci contro i batteri Gram-negativi e raramente creano assuefazione. Tuttavia, una tossicità troppo elevata ne limita l'uso in terapia. I composti di questo gruppo - la polimixina B solfato e la polimixina M solfato sono usati raramente e solo come farmaci di riserva.
Antibiotici antineoplastici
Le attinomicine sono prodotte da alcuni funghi radianti e hanno un effetto citostatico. Le actinomicine naturali sono cromopeptidi nella struttura, che differiscono per aminoacidi in catene peptidiche, che ne determinano l'attività biologica. Le actinomicine attirano l'attenzione degli specialisti come antibiotici antitumorali. Il loro meccanismo d'azione è dovuto alla formazione di legami sufficientemente stabili delle catene peptidiche del farmaco con la doppia elica del DNA del microrganismo e al conseguente blocco della sintesi dell'RNA.
La dactinomicina, ottenuta negli anni '60 del XX secolo, è stato il primo farmaco antitumorale ad essere utilizzato nella terapia oncologica. Tuttavia, a causa dell'elevato numero di effetti collaterali, questo farmaco viene utilizzato raramente. Ora sono stati ottenuti farmaci antitumorali più attivi.
Le antracicline sono sostanze antitumorali estremamente potenti isolate dagli streptomiceti. Il meccanismo d'azione degli antibiotici è associato alla formazione di tripli complessi con catene di DNA e alla rottura di queste catene. È possibile anche un secondo meccanismo di azione antimicrobica, dovuto alla produzione di radicali liberi che ossidano le cellule tumorali.
Delle antracicline naturali si possono citare la daunorubicina e la doxorubicina. La classificazione degli antibiotici in base al meccanismo d'azione sui batteri li classifica come battericidi. Tuttavia, la loro elevata tossicità ha costretto la ricerca di nuovi composti ottenuti sinteticamente. Molti di loro sono usati con successo in oncologia.
Gli antibiotici sono entrati da tempo nella pratica medica e nella vita umana. Grazie a loro furono sconfitte molte malattie, che per molti secoli furono considerate incurabili. Attualmente, esiste una tale varietà di questi composti che è richiesta non solo la classificazione degli antibiotici in base al meccanismo e allo spettro d'azione, ma anche in base a molte altre caratteristiche.
