5. Учёные, впервые получившие препараты пенициллина. Продуценты антибиотиков: приведите примеры. Классификация антибиотиков по происхождению, химическому составу, по спектру действия.
Обнаружение антибиотиков также стало одним из важнейших этапов в развитии медицины. Первооткрывателем пенициллина считается Александр Флеминг. В 1929 г. он заметил, что плесень, выросшая на чашке Петри с бактериальной культурой, выделяет некое вещество, подавляющее рост бактерий. Вещество получило название «пенициллин», так как вырабатывал его плесневый гриб рода Penicillium.
Но выделить это удивительное вещество в устойчивой форме Флемингу не удалось, это сделали Эрнст Чейн и Говард Флори через десять с лишним лет, в 1940 г. И в этом случае не обошлось без Нобелевской премии — трое исследователей были удостоены ее в 1945 г.
6. Механизм действия антибиотиков: мишени (точки приложения антибиотиков различных групп). Типы действия-бактерицидное и бактериостатическое; как в опыте in vitro определить их?
В зависимости от механизма действия различают пять групп антибиотиков:
1. антибиотики, нарушающие синтез клеточной стенки. К этой группе относятся, например, β-лактамы. Препараты этой группы характеризуются самой высокой избирательностью действия: они убивают бактерии и не оказывают влияния на клетки микроорганизма, так как последние не имеют главного компонента клеточной стенки бактерий — пептидогликана. В связи с этим β -лактамные антибиотики являются наименее токсичными для макроорганизма;
2. антибиотики, нарушающие молекулярную организацию и синтез клеточных мембран. Примерами подобных препаратов являются полимиксины, полиены;
3. антибиотики, нарушающие синтез белка; это наиболее многочисленная группа препаратов. Представителями этой группы являются аминогликозиды, тетрациклины, макроли-ды, левомицетин, вызывающие нарушение синтеза белка на разных уровнях;
4. антибиотики — ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот. Например, хинолоны нарушают синтез ДНК, рифампицин — синтез РНК;
5. антибиотики, подавляющие синтез пуринов и аминокислот. К этой группе относятся, например, сульфаниламиды.
Бактерицидные антибиотики убивают бактерии.
Бактериостатические антибиотики подавляют рост бактерий.
Бактериостатические антибиотики в концентрациях, которые можно создать в организме, задерживают рост микробов, но не убивают их, тогда как воздействие бактерицидных антибиотиков в аналогичных концентрациях приводит к гибели клетки. Однако в более высоких концентрациях бактериостатические антибиотики могут оказывать также и бактерицидное действие. К бактериостатическим антибиотикам относятся макролиды, тетрациклины, левомицетин и другие, а к бактерицидным –пенициллины, цефалоспорины, ристоцетин, аминогликозиды и другие.
7. Противовирусные антибиотики, механизмы их действия. Контроль антибиотиков на стерильность, безвредность, активность.
Контроль антибиотиков на стерильность
Испытание предназначено для обнаружения загрязнения антибиотиков, предназначенных для парентерального введения или для других стерильных форм применения, живыми микроорганизмами.
Условия испытания
Испытание должно проводиться в асептических условиях в помещении, свободном от загрязнения в той мере, 'в какой этого возможно достичь с помощью дезинфицирующих агентов, бактерицидных ламп и воздушных фильтров. В процессе самого 'испытания бактерицидные лампы и дезинфицирующие аэрозоли применять не следует. Все манипуляции, предусмотренные испытанием, следует проводить в профильтрованном воздухе или под вытяжкой с ламинарным потоком; операторы должны быть одеты в стерильную антистатическую одежду, включающую колпак и бахилы. Давление воздуха в помещении, где проводится испытание, должно быть выше, чем во внешней среде. Работу вытяжки с ламинарным потоком следует контролировать при помощи счетчика частиц, фильтра или щелевого устройства для отбора проб воздуха; работу фильтров и бактерицидных ламп также следует постоянно проверять.
Применяют метод мембранной фильтрации. И посев в тиогликолевую среду, среду Сабуро для обнаружения бактерий и грибов
Контроль антибиотиков на безвредность
Испытание безвредности испытуемого препарата осуществляют при пероральном введении беспородным белым мышам одной человеческой дозы испытуемого препарата
Испытания проводят на 5 здоровых белых беспородных мышах одного пола массой 14-16 г, прошедших карантин и ранее не использованных в экспериментах. Условия содержания и кормления должны обеспечивать нормальную жизнедеятельность животных. Животных не кормят за 3-5 ч до испытания. Перед испытанием определяют групповую массу тела мышей. Взвешивание проводят непосредственно перед опытом. Тест-доза испытуемого препарата должна содержаться в объеме 0,5 мл или не более 1,0 мл на животное. Перед каждым введением суспензию приготовленного испытуемого препарата перемешивают 6-8 раз. Суспензию вводят каждой мыши перорально в желудок при помощи специальной насадки на шприц (игла с незначительным изгибом и наплавленной оливой или резиновый зонд; наличие изгиба допускает введение иглы в пищевод животного) со скоростью 0,1 мл/с. Наблюдение за мышами осуществляют в течение 5 сут. По истечении срока наблюдения определяют групповую массу тела мышей.
Препарат считают выдержавшим испытание, если в течение всего срока наблюдения: - отсутствует гибель подопытных животных; - отсутствует снижение групповой массы тела животных по сравнению с исходной. В случае гибели в течение срока наблюдения хотя бы одного животного или при снижении групповой массы тела испытание повторяют на удвоенном количестве животных. Если при повторном контроле ни одно из животных не погибает и групповая масса не снижается по сравнению с исходной массой, препарат считают выдержавшим испытание.
Контроль антибиотиков на активность
Определение антимикробной активности антибиотиков основано на их способности угнетать рост микроорганизмов.
Антимикробная активность антибиотиков выражается в единицах действия ЕД или "мкг" на единицу объема препарата. Для большинства антибиотиков 1 ЕД или 1 мкг соответствуют 1 мкг активного вещества (кислоты или основания); для антибиотиков, имеющих иное количественное выражение единицы, соответствующие указания даются в фармакопейных статьях
Активность антибиотиков определяют:
1) методом серийных разведений;
2) методом диффузии в агар.
Для определения активности антибиотиков в качестве тест - культуры используют непатогенные или условно-патогенные микробы, проявляющие наибольшую чувствительность к данному веществу. Так, для определения активности пенициллина используют S. аureus 209-р.
1. Определение активности антибиотиков методом серийных разведений.Берут ряд пробирок с одинаковым объемом МПБ (1-10 мл). Количество пробирок определяется количеством разведений (степенью разведения) антибиотика. В первую пробирку вносят определенное количество антибиотика, перемешивают, определенный объем раствора переносят из первой пробирки во вторую, перемешивают, из второй пробирки – в третью и т.д. Из последней пробирки такой же объем выливают, чтобы во всех пробирках содержался одинаковых объем жидкости. Контроль – пробирка без антибиотика. Во все пробирки с разведениями антибиотика и контрольную пробирку вносят 0,1 мл взвеси тест культуры (2,5 ×106 клеток в 1 мл). На следующий день определяют разведение антибиотика, при котором в пробирке нет роста - среда осталась прозрачной (если нет роста, следовательно антибиотик подействовал). Эта наименьшая концентрация и есть минимальная активная доза антибиотика.
Можно использовать этот метод с применением плотной среды, в том случае, если микробы не растут на жидких средах (для туберкулезных палочек – свернутую сыворотку). Разведения антибиотика в среде готовят следующим образом. Вначале готовят различные разведения антибиотика в растворителе, а затем по 1 мл каждого разведения вносят в пробирку с 4 мл расплавленного и охлажденного до 45-50°С МПА. Пробирки скашивают для застывания агара, а на поверхность среды петлей засевают тест-культуру.
2. Определение активности антибиотика методом диффузии в агар.
Питательный агар (ПА) по 15 мл разливают в чашки Петри. После застывания и подсушивания агара в каждую чашку наливают по 5 мл ПА, смешанного с тест культурой (20 млн. клеток на 1 мл среды). После застывания второго слоя агара на его поверхность наносят по трафарету 6 цилиндров и делают 6 лунок. В 3 лунки вносят по 0,1 мл испытуемого раствора антибиотика, в другие 3 лунки – по 0,1 мл стандартного раствора. Через 16-18 часов термостатирования при 37°С цилиндры удаляют и измеряют диаметр зон задержки роста. Активность антибиотика устанавливается с помощью расчетной таблицы ГФК или по стандартной кривой на основе диаметра задержки роста.
8. Методы определения активности антибиотиков. В каких единицах измеряется активность антибиотиков? Условия хранения антибиотиков.
9. Назовите и охарактеризуйте возможные побочные явления при антибиотикотерапии. Дайте определение понятия «лекарственная устойчивость микробов». Виды лекарственной устойчивости. Природная и приобретённая (первичная и вторичная).
Существуют многочисленные побочные эффекты - токсические и аллергические реакции, дисбактериозы, Иммунодепрессивные эффекты, Тератогенное действие.
1. Дисбактериозы (дисбиозы) обычно развиваются после применения антибиотиков широкого спектра, подавляющих жизнь многих бактерий, в том числе и непатогенных. В результате конкурентный баланс в микробных ценозах резко нарушается, что дает устойчивым видам возможность колонизировать свободные участки. Этими химиорезистентными бактериями обычно являются условно-патогенные виды. Их чрезмерное размножение может приводить к развитию вторичных эндогенных инфекций. Наиболее часто наблюдают дисбактериозы кишечника, вызванные приемом тетрациклинов внутрь. Для профилактики этого осложнения следует назначать препараты узкого спектра, контролировать вероятность избыточного роста грибов и широко использовать эубиотики.
2. Токсические реакции зависят от свойств самого препарата, его дозы, способа введения, состояния больного. Среди осложнений данной группы на первом месте находится поражение печени (тетрациклины, эритромицин). Второе место занимают антибиотики с нефротоксическим действием (аминогликозиды).
3. Аллергизирующее действие – наиболее этим действием обладают природные антибиотики, особенно пенициллины. Спектр аллергических реакций варьирует от кожных высыпаний до анафилактического шока.
4. Иммунодепрессивные эффекты. Среди применяемых антибиотиков наиболее выраженным иммунодепрессивным эффектом обладают препараты, способные подавлять функции органов кроветворения (левомицетин).
+5. Тератогенное действие — нарушение эмбрионального развития , что может быть связано с приемом лекарственных средств. Антибиотики могут оказывать на плод: 1) эмбриотоксическое действие, возникающее в первые 3 недели после оплодотворения и заключается в влиянии на зиготу; 2) тератогенное действие, возникающее с начела 4-й и до конца 8-й недели беременности и приводящее к различным нарушениям развития плода; 3) фетотоксическое действие, возникающее в последние недели беременности, проявляется чрезмерно выраженным характерным для данного лекарственного средства действием
Под устойчивостью микробов к антибактериальному препарату понимают сохранение способности размножаться при таких концентрациях этого препарата, которые создаются при введении в организм терапевтических доз.
Типы антибиотикоустойчивости:
1) природная, свойственная данному виду микробов;
2) приобретенная: а) первичная; б) вторичная.
1) Природная устойчивость обусловлена свойствами данного вида микробов и механизмом действия антибиотика Например, устойчивость грамотрицательных палочек к бензилпенициллину или грибов - к антибактериальным препаратам.
2) Приобретенная устойчивость. Устойчивость называют приобретенной в тех случаях, когда появляются варианты устойчивых микробов, принадлежащих к виду, по природе своей чувствительному к данному антибиотику. Например, появление стафилококков, устойчивых к пенициллину.
Первичной называют устойчивость, которая обнаруживается с самого начала болезни, так как произошло заражение антибиотикоустойчивым возбудителем. Вторичная устойчивость развивается в течение болезни.
10. Генетические механизмы лекарственной устойчивости: хромосомная и плазмидная. Фенотипические механизмы лекарственной устойчивости: назовите и охарактеризуйте. Рациональное применение антибиотиков: назовите способы.
_Генетические основы приобретенной резистентности. Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживается генами резистентности (r-генами) и условиями, способствующими их распространению в микробных популяциях. Приобретенная лекарственная устойчивость может возникать и распространяться в популяции бактерий в результате:
•мутаций в хромосоме бактериальной клетки с последующей селекцией (т. е. отбором) му-тантов.Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, так как в этих условиях мутанты получают преимущество перед остальными клетками популяции, которые чувствительны к препарату. Мутации возникают независимо от применения антибиотика, т. е. сам препарат не влияет на частоту мутаций и не является их причиной, но служит фактором отбора. Далее резистентные клетки дают потомство и могут передаваться в организм следующего хозяина (человека или животного), формируя и распространяя ре-зистентные штаммы. Мутации могут быть: 1) единичные (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки) и 2) множественные (серия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков, например пени-циллинсвязывающих белков у пенициллин-резистентного пневмококка);
• переноса трансмиссивных плазмид резистентности (R-плазмид).Плазмиды резистентности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Впервые такая множественная резистентность была описана японскими исследователями в отношении кишечных бактерий. Сейчас показано, что она встречается и у других групп бактерий. Некоторые плазмиды могут передаваться между бактериями разных видов, поэтому один и тот же ген резистентности можно встретить у бактерий, таксономически далеких друг от друга. Например, бета-лактамаза, кодируемая плазмидой ТЕМ-1, широко распространена уграмотрицательных бактерий и встречается укишечной палочки и других кишечных бактерий, а также у гонококка, резистентного кпенициллину, и гемофильной палочки, резистентной к ампициллину;
• переноса транспозонов, несущих r-гены(или мигрирующих генетических последовательностей). Транспозоны могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также с плазмиды на другую плазмиду. Таким образом гены резистентности могут передаваться далее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам.
_Фенотипические проявления антибиотикорезистентности.Устойчивость бактерий к антибиотикам реализуется за счет следующих механизмов:
1) образование специфических ферментов, разрушающих данный антибиотик. Так фермент р-лактамаза разрушает р-лактамное кольцо пенициллинов и цефалоспоринов. Этот фермент продуцируют стафилококки с приобретенной резистентностью к пенициллину. Устойчивость к левомицетину и аминогликозидам связана с продукцией ферментов трансфераз;
2) снижение проницаемости клеточной стенки для данного антибиотика, например, для тетрациклина, или нарушение транспортного механизма цитоплазмагической мембраны;
3) формирование обходного пути метаболизма взамен поврежденного антибиотиком;
4) изменение структуры мишени действия антибиотика;
5) превращение бактерий в L-формы, лишенные клеточной стенки, но способные к реверсии, то есть к обратному превращению в обычные формы.
_Одно из основных применений антибиотиков - лечение таких распространенных болезней как пневмония (чаще всего вызывается бактериями семейства staphylococcaceae), сифилиса (treponema pallidum) и туберкулеза (mycobacterium tuberculosis, известная как палочка Коха). При этом антибиотики совершенно бесполезны при вирусных инфекциях: например, эти лекарства не помогут при гриппе, ОРВИ или гепатите A, B и C. Однако если грипп приводит к осложнениям, в том числе пневмонии, врач может выписать антибиотик.
11. Назовите препараты ингибиторы ферментов, разрушающих антибиотики. Опишите методы определения чувствительности микробов к антибиотикам.
Многие бактерии вырабатывают бета-лактамазы – ферменты, расщепляющие бета-лактамные антибиотики.
Пенициллиназы - ферменты, разрушающий антибиотик.
