ЗАНЯТИЕ 10

ХИМИОТЕРАПИЯ И АНТИБИОТИКИ. БАКТЕРИОФАГИЯ

Цель занятия

1. Познакомиться с основными группами химиотерапевтических препаратов с антимикробной активностью.

2. Усвоить сведения о механизмах лекарственной устойчивости бактерий.

3. Изучить методы определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам и химиотерапевтическим препаратам.

4. Усвоить особенности строения бактериофагов. Освоить методы получения и титрования бактериофагов. Ознакомиться с практическим использованием бактериофагов в медицине и микробиологии.

ВОПРОСЫ

Дайте определение понятия «химиотерапевтический препарат».

Химиотерапевтические препараты – это лекарственные вещества, используемые для подавления жизнедеятельности и уничтожения микроорганизмов в тканях и средах больного, обладающие избирательным, этиотропным (действующим на причину) действием.

Назовите фамилию учёного, разработавшего теорию химиотерапии.

П.Эрлих

Какие свойства являются определяющими при выборе химиотерапевтического препарата?

Для эффективного и в то же время безопасного лечения инфекционных и паразитарных болезней следует учитывать основные принципы антибактериальной терапии.

1.Микробиологический принцип. Антибиотики следует применять только по показаниям, когда заболевание вызвано микроорганизмами, в отношении которых существуют эффективные препараты. Для их подбора необходимо до назначения лечения взять у больного материал для исследования, выделить чистую культуру возбудителя и определить его чувствительность к антибиотикам. Чувствительность к антибиотикам, или антибиотикограмму, определяют с помощью методов разведения и диффузии (к ним относится метод бумажных дисков). Методы разведения являются более чувствительными: с их помощью выясняют, какой антибиотик эффективен по отношению к данному микроорганизму, и определяют его необходимое количество —минимальную

подавляющую концентрацию (МПК).

2.Фармакологический принцип. При назначении антибиотика необходимо определить правильную дозировку препарата, необходимые интервалы между введением лекарственного средства, продолжительность антибиотикотерапии, методы введения. Следует знать фармакокинетику препарата, возможности сочетания различных лекарственных средств. Как правило, лечение инфекционных болезней производится с помощью одного антибиотика (моноантибиотикотерапия). При заболеваниях с длительным течением (подострый септический эндокардит, туберкулез и др.) для предупреждения формирования антибиотикорезистентности применяют комбинированную антибиотикотерапию.

3.Клинический принцип. При назначении антибиотиков учитывают общее состояние больных, возраст, пол, состояние иммунной системы, сопутствующие заболевания, наличие беременности.

4.Эпидемиологический принцип. При подборе антибиотика необходимо знать, к каким антибиотикам устойчивы микроорганизмы в среде, окружающей больного (отделение, больница, географический регион). Распространенность устойчивости к данному антибиотику не остается постоянной, а изменяется в зависимости от того, насколько широко используется антибиотик.

5.Фармацевтический принцип. Необходимо учитывать срок годности и условия хранения препарата, так как при его длительном и неправильной хранении образуются токсичные продукты деградации.

Что такое бактерицидное и бактериостатическое действие препарата?

Бактериостатическое действие– способность ЛС временно тормозить рост микроорганизмов (такое действие характерно для тетрациклинов, хлорамфеникола, эритромицина, линкозамидов и др.)

Бактерицидное действие– способность ЛС вызывать гибель микроорганизмов (этот вид действия характерен для b-лактамных антибиотиков, аминогликозидов, полимиксинов, макролидов II и III поколения, фторхинолонов и др.).

Что такое химиотерапевтический индекс, напишите его формулу, для чего применяется этот показатель?

Химиотерапевтический индекс - отношение минимальной терапевтической дозы к максимально переносимой

(ХТИ=Dosis curativa/Dosis tolerantia)

При значении ХТИ меньше 1 препарат может быть использован для лечения соответствующей инфекции.

Укажите первые антиспирохетные препараты, синтезированные Эрлихом.

Основоположником химиотерапии является немецкий химик, лауреат Нобелевской премии П.Эрлих, который установил, что химические вещества, содержащие мышьяк, губительно действуют на спирохеты и трипаносомы, и получил в 1910 г. первый химиотерапевтический препарат — сальварсан и неосальварсан (соединение мышьяка, убивающее возбудителя, но безвредное для макроорганизма).

Назовите группы химиотерапевтических препаратов, приведите примеры.

антибиотики (действуют только на клеточные формы микроорганизмов и опухоли);

Синтетические химиопрепараты (действуют как на клеточные, так и на неклеточные формы микроорганизмов).

К антимикробным препаратам, полученным методом синтеза, от­носятся:

-сульфаниламиды: сульфадимезин, уросульфан, сульфазин, фта­лазол, сульгин, сульфадиметоксин и другие;

-комбинированные препараты сульфаниламидов с триметопримом: бактрим (бисептол), сульфатон;производные нитроимидазола: метрони-дазол (трихопол);

- производные нитрофурана (фурацилин, фурадонин, фурагин);

- хинолины (производные 8-оксихинолина): нитроксолин (5-НОК);

- хинолоны I поколения: налидиксовая кислота (невиграмон), пипемидиновая кислота (полин);

хинолоны II поколения (фторхинолоны): ципрофлоксацин (ципробай), офлоксацин, перфлоксацин, норфлоксацин.

Назовите фамилию учёного, впервые получившего антибактериальный препарат, и название препарата

В 1932 г. Г. Домагк синтезировал первый сульфаниламидный пре­парат - стрептоцид.

Дайте определение понятию «антибиотик».

Антибиотики (от греч. anti bios —против жизни) —химио-терапевтические вещества, продуцируемые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избирательной способностью угнетать и задерживать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразований.

Назовите фамилии русских учёных, впервые обнаруживших антибактериальные свойства зелёной плесени.

Антибактериальные свойства пеницилла, или зеленой плесени, впервые были установлены русскими учеными Манассеиным в 1871 г. и Полотебновым в 1872 г. Они применяли зеленую плесень для лечения гнойных ран и хронических язв (различной этиологии) и получали терапевтический эффект. Позднее, в 1904 г., русский ученый Тартаковский сделал наблюдение, что зеленая плесень оказывает угнетающее действие на возбудителя эксудативного тифа кур.

Назовите фамилию учёного, изучавшего свойства зелёной плесени и сделавшего попытку выделить пенициллин.

Флеминг

Назовите фамилии учёных – зарубежных и отечественных, получивших первый антибиотик из зелёной плесени.

Препарат пенициллина получили лишь в 1941 г. Г.У. Флори и Э. Чейн. В Советском Союзе пенициллин был получен З.В. Ермольевой в 1942 г. из плесени Penicillium crustosum

Назовите фамилию учёного, впервые получившего стрептомицин.

Ваксман,Шац

Классификация антибиотиков по происхождению (источнику получения), по химическому составу.

В зависимости от источника получения различают шесть групп антибиотиков:

• антибиотики, полученные из грибов, например рода Penicillium (пенициллины, гризеофульвин), рода Cephalosporium (цефалоспорины) и т. д.;

• антибиотики, полученные из актиномицетов; группа включает около 80 % всех антибиотиков. Среди актиномицетов основное значение имеют представители рода Streptomyces, являющиеся продуцентами стрептомицина, эритромицина, левомицетина, нистатина и многих других антибиотиков;

• антибиотики, продуцентами которых являются собственно бактерии. Чаще всего с этой целью используют представителей родов Bacillus и Pseudomonas. Примерами антибиотиков данной группы являются полимиксины;

• бацитрацин;

• антибиотики животного происхождения; из рыбьего жира получают эктерицид;

• антибиотики растительного происхождения. К ним можно отнести фитонциды, которые выделяют лук, чеснок, другие растения. В чистом виде они не получены, так как являются чрезвычайно нестойкими соединениями. Антимикробным действием обладают многие растения, например ромашка, шалфей, календула;

• синтетические антибиотики.

Механизм действия антибиотиков: «мишени» (точки приложения различных групп антибиотиков).

По механизму действия различают следующие группы антибиоти­ков:

1) антибиотики, подавляющие синтез клеточной стенки бактерий: пенициллин, цефалоспорины, циклосерин. Пенициллин нарушает про­цесс образования полимерного соединения - пептидогликана, поэтому действует на молодые растущие клетки бактерий. Поскольку клетки человеческого организма не содержат пептидогликана, пеницилин не повреждает их;

2) антибиотики, нарушающие функции цитоплазматической мемб­раны: полимиксины, а также полиеновые противогрибковые антибио­тики: нистатин, леворин, амфотерицин В. Полиеновые антибиотики адсорбируются на цитоплзматической мембране, взаимодействуют со стерольным компонентом, повышают проницаемость мембраны, что приводит к нарушению водно-солевого обмена клетки и к ее гибели. У бактерий и риккетсий в мембране нет стеролов, поэтому эти мик­роорганизмы нечувствительны к полиеновым антибиотикам;

3) антибиотики, ингибирующие синтез белка на рибосомах бак­териальных клеток: аминогликозиды, тетрациклины, левомицетин, мак­ролиды. Перечисленные антибиотики блокируют рибосомы бакте­риальной клетки и не оказывают действия на рибосомы клеток чело­века вследствие различий в структуре и молекулярной массе рибосом прокариотов и эукариотов.

4) антибиотики, ингибирующие РНК-полпмеразы - рифампицин, подавляющий синтез РНК на матрице ДНК;

5) антибиотики, вызывающие лизис клеточной стенки бактерий - лизоцим.

Механизм действия многих химиотерапевтических препаратов свя­зан с тем, что они являются антиметаболитами, то есть структурными аналогами важнейших метаболитов, участвующих в обмене веществ бактерий. Будучи сходными с метаболитом, они вытесняют его из об­менного процесса, но не обеспечивают нормального его течения. Так, сульфаниламиды являются структурными аналогами парааминобензойной кислоты (ПАБК) - кофермента фолпевой кислоты. Норсульфазол - аналог тиамина (витамина В1). Противотуберкулез­ные препараты - гидразиды изоникотиновой кислоты (ГИНК) - анало­ги изоникотиновой кислоты.

Иной механизм действия производных нитрофурана, которые на­рушают процесс биологического окисления микробов. Особенно высо­кой активностью обладают фторхинолоновые препараты, которые по­давляют синтез ДНК микробов.

Мишенями действия противовирусных препаратов являются ка­кие-либо этапы репродукции вируса в клетке хозяина. Так, ремантадин повреждает процесс депротеинизации - "раздевания" вируса, а также биосинтез вирусного белка на рибосомах клетки. Ингибиторы проте-аз (е-аминокапроновая кислота) нарушает процесс расщепления бел­ка вируса гриппа, препятствуя таким образом репликации вируса. Рибавирин (виразол), будучи структурным аналогом пуриновых основа­ний, нарушает репликацию вирусных нуклеиновых кислот. Азидоти-мидин подавляет процесс обратной транскрипции, присущий ретро-вирусам, к которым относится вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).

Что означает понятие «спектр действия» антибиотиков?

Спектр активности - это перечень видов микробов, на которые пре­парат оказывает действие. Принято делить антибиотики по спектру активности в зависимости от того, на какие микробы они действуют: антибактериальные, противогрибковые, противовирусные, противо­опухолевые. При этом различают антибиотики широкого и узкого спек­тра действия.

Назовите антибиотики активные преимущественно по отношению к грамотрицательным бактериям, преимущественно по отношению к грамположительным бактериям, антибиотики широкого спектра действия, противовирусные, противогрибковые, противоопухолевые антибиотики.

Антибактериальные антибиотики. Сюда относится большинство пре­паратов. К антибиотикам узкого спектра активности относится бен-зилпенициллин, который оказывает действие на гноеродные кокки, не­которые грамположительные палочки и на спирохеты. Полимиксин действует только на грамотрицательные бактерии.

Антибиотики широкого спектра действия активны в отношении многих грамположительных и грамотрицательных бактерий, а некото­рые из них - также в отношении риккетсий, хламидий, микоплазм. К антибиотикам широкого спектра действия относятся тетрациклины, левомицетин, аминогликозиды, макролиды.

Противогрибковые антибиотики. Это леворин, гризеофульвин. Ши­роким спектром действия обладает амфотерицин В, активный при мно­гих микозах, в том числе глубоких. Нистатин - антибиотик узкого спек­тра действия, активен в отношении грибов рода Кандида.

Противовирусный природный антибиотик животного происхожде­ния - интерферон. Это низкомолекулярный белок, образуется в клет­ках организма или в культуре клеток под действием индукторов инерферона и является одним из факторов неспецифнческой противо­вирусной защиты. Индукторами могут быть не только вирусы, но и бактерии, ЛПС бактерий, некоторые лекарственные средства. В нача­ле изучения интерферона было открыто его противовирусное действие, в дальнейшем было обнаружено несколько типов интерферонов и мно­гообразное их действие: противовирусное, противоопухолевое, иммуномодулирующее, радиопротекторное. Интерферон неспецифичен в от­ношении вида вируса, но обладает видовой специфичностью. Поэто­му для лечения человека эффективен интерферон, выделяемый культурой человеческих клеток. Интерферон не оказывает непосредственно­го действия на вирус, но подавляет синтез вирусных белков в клетке и таким образом препятствует образованию вирионов. Известно несколь­ко типов интерферона, из которых в качестве противовирусного сред­ства применяется лейкоцитарный а-интерферон.

С помощью методов генетической инженерии получен рекомби-нантный интерферон - реаферон.

Противоопухолевые антибиотики задерживают размножение или оказывают цитотоксическое действие на опухолевые и быстроразмножающиеся нормальные клетки организма, подавляя синтез нуклеи­новых кислот или белка. Это митомицин С, рубомицин, оливомицин и многие другие, применяющиеся при определенных видах опухолей.

Методы определения активности антибиотиков; в каких единицах измеряется антибактериальная активность антибиотиков?

Активность каждого антибиотика определяется по его действию на соответствующий тест-микроб. За единицу активности (ЕД) для боль­шинства антибиотиков принимают специфическую активность, со­держащуюся в 1 мкг чистого вещества. Для пенициллина 1 мкг = 1,67 БД, для нистатина 1 мкг = 4 ЕД.

Основные проявления побочного действия антибиотиков.

Различают следующие виды побочных действий антибиотиков.

1) Прямое токсическое действие: стрептомицин оказывает ток­сическое действие на почки и на слуховой нерв; тетрациклин вызы­вает поражение печени, задержку развития костей и зубов; левомицетин подавляет процесс кроветворения, а также отрицательно влияет на внугриутробное развитие гшода.

2) Обострение течения болезни, повышение температуры, так на­зываемая лихорадка Герца-Геймера, как следствие освобождения сразу большого количества эндотоксинов из разрушенных бактерий.

3) Аллергические реакции вызывают пенициллин, цефалоспорины, стрептомицин и др. У людей с повышенной чувствительностью к этим препаратам при их введении могут возникнуть такие явления, как сыпь, зуд, крапивница, в тяжелых случаях - анафилактический шок, который требует оказания немедленной медицинской помощи. Koнтактный дерматит может развиваться как профессиональная болезнь на предприятиях, изготовляющих антибиотики.

4) Дисбактериоз - нарушение состава нормальной микрофлоры организма. Возникает при лечении больного антибиотиками широко­го спектра действия, которые подавляют рост не только возбудителей болезни, но и представителей нормальной микрофлоры организма. Следствием этого может быть гиповитаминоз. Кроме того, вследствие дисбактериоза могут развиваться вторичные инфекции, вызванные грибами или бактериями, размножение которых подавлялось мик­робами-антагонистами. Например, грибы рода Кандида, нечувстви­тельные к антибактериальным препаратам, при гибели микробов-ан­тагонистов начинают безудержно размножаться и вызывают вторич­ную инфекцию - кандидоз. Вторичные инфекции вызывают также бак­терии, которые быстро приобретают устойчивость к антибиотикам, например, стафилококки.

5) Угнетение образования антител может наблюдаться по двум причинам. Во-первых, при лечении антибиотиками возбудитель гиб­нет в самом начале болезни, поэтому организм не формирует иммун­ный ответ. Это наблюдается, например, при лечении левомицетином больных брюшным тифом и при лечении пенициллином больных скарлатиной. Поэтому рекомендуется сочетать лечение антибиотика­ми со средствами, стимулирующими иммунитет. Во-вторых, некоторые антибиотики, в частности, левомицетин, угнетают биосинтез белка и, следовательно, образование антител.