4. Антимикробные препараты, подавляющие синтез белка

Нарушения синтеза белка возможны на уровне субъединиц рибосом и других структурных элементов цитоплазмы. Первые нарушения наступают при применении макролидов, хлорамфеникола, линкомицина. Хлорамфеникол блокирует связывание РНК с 50S субъединицей рибосомы. Аналогичным действием обладают линкосамиды (линкомицин и клиндамицин) и макролиды. Нарушения синтеза белка на уровне 30S субъединиц рибосом возникают при использовании тетрациклинов, спектиномицина, аминогликозидов, мупироцина.

Тетрациклины препятствуют связыванию РНК, несущей аминокислоты, с рибосомой 30S. Аминогликозиды мешают нормальному функционированию т-РНК. Следствием этого является неправильное распределение аминокислот, а целостность и функциональная активность рибосом в клетках – одно из необходимых условий процесса синтеза белковых молекул. Из всех препаратов, подавляющих синтез белка, только аминогликозиды вызывают необратимые процессы. Аминогликозиды проникают через отверстия деформированной внешней мембраны в цитоплазму и, связываясь с рибосомами, нарушают синтез белка. При этом увеличивается поступление аминогликозида в клетку, происходит дальнейшее нарушение синтеза белка, что приводит к дезорганизации структуры мембраны, нарушению ее проницаемости, и вследствие этого, гибели клетки.

5. Антибиотики, нарушающие метаболизм фолиевой кислоты

Сульфаниламиды – структурные аналоги парааминобензойной кислоты, нарушают синтез тетрагидрофолиевой кислоты, что и предотвращает дальнейший рост бактериальной клетки. Приметоприм блокирует фермент последующего звена синтеза тетрогидрофолиевой кислоты, поэтому совместное применение препаратов сульфаниламида и приметоприма приводит к заметному синергидному бактерицидному действию.

Резистентность микроорганизмов к антибиотикам

Многие антибиотики постепенно утратили свою эффективность в связи с возникновением резистентности к ним микроорганизмов. Например, выделяемые в настоящее время штаммы стафилококка, за редким исключением, устойчивы к пенициллину, туберкулезные бактерии резистентны к стрептомицину. Появились штаммы патогенных бактерий, одновременно устойчивые к нескольким антибиотикам, т. е. обладающие множественной резистентностью. Частота встречаемости штаммов Shigella с такими свойствами достигает 70 %.

Резистентность микроорганизмов к лекарственным препаратам мо­жет быть естественной или приобретенной. Естественная (природная истинная) устойчивость обусловлена отсутствием или недоступностью у микроорганизмов «мишени» для действия антибиотика, т. е. такого звена в цепи метаболических реакций, которое блокировалось бы под влиянием препарата вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации. При наличии у бактерий природной устойчивости антибиотики клинически неэффективны. Природная резистентность является постоянным видовым признаком микроорганизмов и легко прогнозируется.

Приобретенная устойчивость – это свойство отдельных штаммов бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков, которые подавляют основную часть микробной популяции. Формирование резистентности во всех случаях обусловлено генетически: приобретением новой генетической информации или изменением уровня экспрессии собственных генов, т. е. приобретенная устойчивость может быть обусловлена мутациями в хромосомных генах, контролирующих синтез компонентов клеточной стенки, ЦПМ, рибосомных или транспортных белков. Такого рода мутации изменяют «мишень» и делают клетку неуязвимой для антибиотика. Хромосомные мутанты обычно устойчи­вы к одному или нескольким антибиотикам близкой химической струк­туры.

Биохимические механизмы устойчивости бактерий к антибиотикам:

• Модификация мишени действия антибактериальных препаратов.

• Инактивация антибактериальных препаратов.

• Активное выведение антибактериальных препаратов из микробной клетки (эффлюкс).

• Нарушение проницаемости внешних структур микробной клетки.

• Формирование метаболического "шунта".

Приобретенная устойчивость определяется наличием устойчивых вариантов в популяции микроорганизмов, чувствительной к данному антибиотику. Первичная приобретенная устойчивость, как результат мутации, выявляется у вариантов микробной культуры еще до применения антибиотиков. Вторичная устойчивость проявляется после применения антимикробных препаратов, которые оказывают селективное действие при появлении устойчивых и чувствительных мутантов. Под влиянием антибиотиков чувствительные варианты подавляются, устойчивые выживают.

Множественная резистентность передается не только в пределах разных штаммов одного вида бактерий, но и различным видам одного рода и даже представителям разных родов.

Чаще всего приобретенная резистентность возникает в результате переноса плазмиды (R-фактор), контролирующей множественную резистентность бактерий к антибиотикам. Плазмиды включают комплекс генов, кодирующих синтез ферментов, разрушающих или модифици­рующих структуру антибиотика, с чем и связана потеря его активности. Так, устойчивость S. aureus к пенициллину обусловлена наличием локализованных в плазмидах генов пенициллиназы, расщепляющей пенициллин до неактивной пенициллоиновой кислоты.

R-фактор состоит их 2х разных фрагментов ДНК. Один из них – RTF-фактор переноса устойчивости, несет гены, ответствен­ные за репликацию и перенос плазмиды. Другой фрагмент – детерминанты резистентности к различным антибиотикам. R-фактор имеет циркулярное строение и состоит из ДНК, отли­чающейся по физико-химическим характеристикам от ДНК бак­териальной хромосомы. Возможен перенос резистентности R-факторами одновременно к 8 и более антибиотикам (4,5).

Лекарственная устойчивость обусловлена передачей генетического материала (хромосомного и внехромосомного) от одной микробной клетки к другой. Известны 3 механизма передачи устойчивости: трансформация, трансдукция и конъюгация. Механизм конъюгации является преобладающим и ответствен за широкое распространение резистентности штаммов микроорганизмов.

Фенотипы полирезистентности, включающие одновременно устойчивость к 2-3 и более антибиотикам (левомицетин, стрептомицин, тетрациклин, пенициллины, гентамицин), описаны для многих энтеробактерий (сальмонеллы, кишечная палочка), синегнойной палочки, протея.

Устойчивость микроорганизмов к лекарственным препаратам реализуется за счет следующих механизмов:

1. образование устойчивыми штаммами микробов специ­фических ферментов, инактивирующих антибиотик;

2. изменение проницаемости клеточной стенки;

3. нарушение обменных процессов в бактериальной клетке,

4. изменение внутриклеточных рецепторов – рибосомальных белков, следствием чего является нарушение связывания антибиотика.

Биологическое значение проблемы антибиотикоустойчивости микроорганизмов как фактора, снижающего эффективность химиотерапии, огромно. Антибиотикам, как мощным селективным агентам, принадлежит ведущая роль в отборе и преимущественном распространении штаммов, несущих R-плазмиды.

Для преодоления лекарственной устойчивости микробов ис­пользуют следующие способы:

• получение новых препаратов, которые отличаются от существующих механизмом антибактериального действия;

• комбинация антибиотиков между собой;

• синтез антимикробных препаратов с заранее заданными свойствами;

• создание ингибиторов бактериальных ферментов, инактивирующих антибиотики