Том 2.1. Антибиотики
.pdfФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Крымский федеральный университет им. В. И. Вернадского» Ордена Трудового Красного Знамени
Медицинский институт им. С. И. Георгиевского
ФАРМАКОЛОГИЯ
Том 2 – Химиотерапевтические средства
Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальностям 31.05.01 Лечебное дело, 31.05.02 Педиатрия, 31.05.03 Стоматология, 33.05.01 Фармация
Издание 1-е, электронная версия
Под редакцией профессора И. И. Фомочкиной
Симферополь, 2025
А. М. Бейтуллаев, А. Г. Белякова. И. И. Фомочкина // Фармакология. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальностям 31.05.01 Лечебное дело, 31.05.02 Педиатрия, 31.05.03 Стоматология, 33.05.01 Фармация. Том 2 – Химиотерапевтические средства. Издание 1-е, электронная версия. / Под редакцией проф. И. И. Фомочкиной – Симферополь, 2025. – 74 с.
Учебное пособие издано кафедрой базисной и клинической фармакологии Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института им. С. И. Георгиевского. Составлено согласно рабочей программы по фармакологии, утвержденной цикловой комиссией по фармакологии и фармации, составленной в соответствии с СУОС ВО, утвержденным приказом ректора ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского» №616 от 02.07.2021 г.
© А. М. Бейтуллаев, А. Г. Белякова. И. И. Фомочкина, 2025.
Электронное издание.
2
Химиотерапевтические антибактериальные средства – 2, 3 (антибиотики).
Основные вопросы
1.Микробиологические аспекты бактерий: общее строение и систематика бактерий.
2.Общая характеристика антибиотиков, понятие биосинтетических и полусинтетических антибиотиков, их значение.
3.Классификация антибиотиков по химической структуре, типу и механизму антимикробного действия, спектру действия, клиническому применению.
4.β-лактамные антибиотики: общее строение, механизм действия, механизмы бактериальной резистентности. Ингибиторы β-лактамаз.
5.Пенициллины: классификация (биосинтетические и полусинтетические пенициллины, ингибиторозащищенные пенициллины), характеристика препаратов.
6.Цефалоспорины: классификация по поколениям, характеристика препаратов.
7.Карбапенемы: представители, характеристика препаратов.
8.Монобактамы: представители, характеристика препаратов.
9.Макролиды: классификация (биосинтетические, полусинтетические, макролиды-азалиды и макролиды-кетолиды), характеристика препаратов.
10. Тетрациклины: классификация (биосинтетические, полусинтетические, глицилциклины), характеристика препаратов.
11.Гликопептиды и липопептиды: классификация, характеристика препаратов.
12.Аминогликозиды: классификация по поколениям, характеристика препаратов.
13.Линкозамиды: представители, характеристика препаратов.
14.Амфениколы: представители, характеристика препаратов.
15.Полимиксины: представители, характеристика препаратов.
16.Антибиотики разной химической структуры (циклические пептиды (бацитрацин, грамицидин С), фузидины (фузидовая кислота), органические фосфонаты (фосфомицин), спектиномицин, рифаксимин, мупироцин): представители, характеристика препаратов.
Используемые сокращения и обозначения
АТФ – аденозинтрифосфат БГСА – бета-гемолитический стрептококк
БЛРС – бета-лактамазы расширенного спектра ВП – внебольничная пневмония ГОБ – гематоофтальмический барьер
Грам(+) – грамположительные бактерии Грам(-) – грамотрицательные бактерии
3
ГЭБ – гематоэнцефалический барьер ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота ЖКТ – желудочно-кишечный тракт
ИППП – инфекции, передающиеся половым путем ЛП – лекарственный препарат МВП – мочевыводящие пути
МПК – минимальная подавляющая концентрация ОРИТ – отделение реанимации и интенсивной терапии ПСБ – пенициллино-связывающие белки РНК – рибонуклеиновая кислота ЦНС – центральная нервная система
Сmax – максимальная концентрация
KPC – Klebsiella pneumoniae carbapenemase
MRSA – methicilline-resistant S.aureus, метициллинрезистентный золотистый стафилококк
PRSA – пенициллинорезистентный S.aureus T1/2 – период полувыведения
^ – препарат не зарегистрирован в Российской Федерации
4
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БАКТЕРИЙ
Для понимания действия антибактериальных препаратов следует разобрать общее строение бактериальных клеток, а также принципы систематики бактерий.
Общее строение бактерий
Выделяют внутреннее строение бактерий, пограничные и поверхностные структуры.
Рисунок 1. Общее строение бактерий.
Таблица 1. Основные структуры бактериальных клеток.
Группы |
Органелла |
|
Описание функций |
||
структур клетки |
|
|
|
|
|
Внутреннее |
Бактериальная |
Представляет |
собой |
кольцевую |
|
строение |
хромосома |
молекулу дезоксирибонуклеиновой |
|||
|
|
кислоты (ДНК), включающую |
|||
|
|
жизненно важные гены. Важную |
|||
|
|
роль |
в функционировании ДНК |
||
|
|
играют ферменты топоизомеразы, |
|||
|
|
наиболее значимые из них ДНК- |
|||
|
|
гираза и топоизомераза IV. |
|||
|
Плазмиды |
Внехромосомные |
кольцевые |
||
|
|
молекулы ДНК, однако их размеры |
|||
|
|
намного меньше, чем у хромосомы, |
|||
|
|
и |
относятся |
к |
подвижным |
|
|
генетическим элементам. |
|||
|
Рибосомы |
Органеллы, синтезирующие белок. |
|||
|
|
Они представлены большой (50S) и |
|||
|
|
|
|
|
5 |
|
|
малой (30S) субъединицами, в свою |
|||||||
|
|
очередь, |
|
состоящими |
|
из |
|||
|
|
рибосомальных |
рибонуклеиновых |
||||||
|
|
кислот (РНК) и белков. |
|
|
|
||||
Пограничные |
Цитоплазматическая |
Мембрана |
представляет |
собой |
|||||
структуры |
мембрана |
двойной |
|
слой |
из |
|
молекул |
||
|
|
фосфолипидов, |
состоящих |
из |
|||||
|
|
фосфата |
и |
двух жирных |
кислот |
||||
|
|
(фосфолипидный бислой). |
|
|
|||||
|
Клеточная стенка |
У бактерий, не имеющих капсулы |
|||||||
|
|
или слизистого слоя, клеточная |
|||||||
|
|
стенка |
|
|
непосредственно |
||||
|
|
контактирует с внешней средой и |
|||||||
|
|
служит |
механическим |
барьером |
|||||
|
|
между протопластом и |
внешней |
||||||
|
|
средой. Строение у бактерий |
|||||||
|
|
различно, |
что |
приводит |
к |
||||
|
|
определенному |
окрашиванию |
по |
|||||
|
|
методу Грама: грамположительные |
|||||||
|
|
(Грам(+), окрашивающиеся в сине- |
|||||||
|
|
фиолетовый |
|
|
цвет) |
|
и |
||
|
|
грамотрицательные |
|
(Грам(-), |
|||||
|
|
окрашивающиеся в красный цвет). |
|||||||
|
Пептидогликан |
Ответственен |
за |
поддержание |
|||||
|
|
специфической формы бактерии и |
|||||||
|
|
выдерживает |
внутриклеточное |
||||||
|
|
давление, достигающее нескольких |
|||||||
|
|
атмосфер, имеет отличия по |
|||||||
|
|
химическому составу у Грам(+) и |
|||||||
|
|
Грам(-) бактерий. |
|
|
|
|
|||
|
Внешняя (наружная) |
Располагается |
снаружи |
от |
|||||
|
мембрана |
пептидогликанового |
слоя, |
в |
|||||
|
|
которую |
|
входят |
|
молекулы |
|||
|
|
липополисахаридов, |
характерна |
||||||
|
|
для Грам(-) бактерий. |
|
|
|
||||
Поверхностные |
Жгутики |
Ответственны |
за |
подвижность |
|||||
структуры |
|
бактерий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ворсинки |
Обеспечение |
|
|
|
адгезии |
|||
|
(фимбрии) |
микроорганизмов |
|
|
|
к |
|||
|
|
эпителиальным поверхностям. |
|
||||||
|
Пили |
Прикрепление |
к |
различным |
|||||
|
|
поверхностям. |
|
|
|
|
|
||
|
Гликокаликс |
Прикрепление |
к |
поверхности, |
|||||
|
|
антифагоцитарная |
|
|
защита, |
||||
6
предотвращение высыхания и сохранение питательных веществ
Рисунок 2. Структура и состав оболочки Грам(+) и Грам(-) клеток.
Систематика бактерий
Единой классификации бактерий не существует, однако есть наиболее распространенные в применении, например, определенная Берджи, отражающая фенотипические особенности.
Таблица 2. Классификация бактерий по отношению к кислороду.
Название группы |
Характеристика |
|
Пример |
||
Облигатные (строгие) |
Размножающиеся |
в |
C. botulinum |
||
анаэробы |
отсутствие |
свободного |
|
||
|
кислорода |
|
|
|
|
|
(концентрация O2 менее |
|
|||
|
2%) |
|
|
|
|
Аэротолерантные |
Менее чувствительные |
Streptococcus pyogenes |
|||
анаэробы |
к действию |
кислорода |
|
||
|
(концентрация |
O2 |
2– |
|
|
|
10%) |
|
|
|
|
Факультативные |
Способны |
|
|
|
Большинство |
анаэробы |
размножаться |
как |
в |
современных бактерий, |
|
|
анаэробных, так и в |
например, E. coli |
|||
|
аэробных условиях |
|
|
||
Микроаэрофилы |
При росте нуждаются в |
Borrelia burgdorferi |
|||
|
кислороде, |
|
но |
не |
|
|
способны размножаться |
|
|||
|
в условиях нахождения |
|
|||
|
атмосферного |
воздуха |
|
||
|
(концентрация O2 5%) |
|
|||
|
|
|
|
|
7 |
Облигатные |
(строгие) |
|
Нуждаются в кислороде |
Micrococcus luteus |
|||
аэробы |
|
|
для роста |
|
|||
|
Таблица 3. Классификация бактерий с точки зрения их роли в патологии |
||||||
человека. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
|
|
Примеры |
|||
1. |
Высокопатогенные |
|
• |
Грам(+) бактерии: |
|||
микроорганизмы |
|
Bacillus anthracis — сибирская язва; |
|||||
(облигатные |
патогены), |
|
Corynebacterium diphtheriae — дифтерия; |
||||
способные |
вызывать |
|
Erysipelothrix rhusiopathiae — эризипелоид; |
||||
заболевания |
|
|
|
Listeria monocytogenes — листериоз; |
|||
|
|
|
|
|
Mycobacterium leprae — проказа; |
||
|
|
|
|
|
Mycobacterium tuberculosis — туберкулез; |
||
|
|
|
|
|
Mycoplasma pneumoniae — микоплазменная |
||
|
|
|
|
|
пневмония. |
||
|
|
|
|
|
• |
Грам(-) бактерии: |
|
|
|
|
|
|
Bordetella pertussis — коклюш; |
||
|
|
|
|
|
Bordetella parapertussis — паракоклюш; |
||
|
|
|
|
|
Borrelia spp. — боррелиоз (болезнь Лайма); |
||
|
|
|
|
|
Brucella spp. — бруцеллез; |
||
|
|
|
|
|
Burkholderia pseudomallei — мелиоидоз; |
||
|
|
|
|
|
Campylobacter spp. — кампилобактериоз; |
||
|
|
|
|
|
Chlamydia spp. — хламидиоз; |
||
|
|
|
|
|
Coxiella burnetii — Ky-лихорадка; |
||
|
|
|
|
|
Francisella tularensis — туляремия; |
||
|
|
|
|
|
Haemophilus ducreyi — мягкий шанкр; |
||
|
|
|
|
|
Legionella spp. — легионеллез; |
||
|
|
|
|
|
Neisseria gonorrhoeae — гонорея; |
||
|
|
|
|
|
Neisseria meningitidis — менингит; |
||
|
|
|
|
|
Rickettsia spp. — сыпной тиф, риккетсиозы; |
||
|
|
|
|
|
Salmonella spp. — брюшной тиф, сальмонеллезы; |
||
|
|
|
|
|
Shigella spp. — дизентерия; |
||
|
|
|
|
|
Yersinia pestis — чума. |
||
2. |
Микроорганизмы, |
|
Практически не вызывающие заболеваний: |
||||
составляющие |
|
|
|
бифидо- и лактобактерии |
|||
нормальную микрофлору |
|
Условно-патогенные: Escherichia coli, Klebsiella |
|||||
|
|
|
|
|
pneumoniae, Haemophilus influenzae |
||
3. |
Свободно |
живущие |
|
Pseudomonas spp., Acinetobacter spp |
|||
микроорганизмы, |
|
|
|
|
|||
вызывающие |
в редких |
|
|
|
|
||
случаях инфекционные |
|
|
|
|
|||
заболевания |
при |
|
|
|
|
||
выраженных |
дефектах |
|
|
|
|
||
систем резистентности |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
8 |
|
4. Микроорганизмы, не – имеющие значения в инфекционной патологии
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИБИОТИКОВ
Антибактериальные препараты в зависимости от источников получения разделяются на группы:
•Природные – продуцируемые микроорганизмами, продукты жизнедеятельности микроорганизмов и низших грибов (например, бензилпенициллин)
•Полусинтетические – получаемые в результате модификации природных структур (например, ампициллин)
•Синтетические – получаемые синтетическим путем (например, хинолоны, нитроимидазолы).
Отчасти, такая систематизация утратила актуальность, так как некоторые природные антибиотики (например, хлорамфеникол) получают исключительно путем химического синтеза. Однако, такой подход считается системным и последовательным, поэтому в этой теме рассматриваются антибиотики – представители групп природных и полусинтетических антибактериальных препаратов.
Антибиотики – это химические соединения биологического происхождения, оказывающие избирательное повреждающее или губительное действие на микроорганизмы. Антибиотики, применяемые в медицинской практике, продуцируются актиномицетами (лучистыми грибами), плесневыми грибами, а также некоторыми бактериями. К этой группе препаратов относят также синтетические аналоги и производные природных антибиотиков. Существуют антибиотики с антибактериальным, противогрибковым и противоопухолевым действием.
Фармакодинамической характеристикой антибиотика служат спектр и степень его активности в отношении того или иного вида микроорганизмов. Количественное выражение активности антибиотика – его минимальная подавляющая концентрация (МПК) – наименьшая концентрация, способная подавлять видимый рост микроорганизма in vitro. Чем она меньше, тем он более активен.
Исходя из взаимоотношения между концентрацией лекарственного препарата (ЛП) и его антимикробной активностью выделяют две группы антибиотиков: с концентрационнозависимой антимикробной активностью и с времязависимой активностью. Для первой группы препаратов, (например, аминогликозиды, фторхинолоны), степень гибели бактерий коррелирует с концентрацией антибиотика в биологической среде, например в сыворотке крови. Поэтому цель режима дозирования заключается в достижении максимально переносимой концентрации препарата.
9
Для антибиотиков с времязависимым антимикробным действием (β- лактамы, макролиды, гликопептиды, линкозамиды, оксазолидиноны) наиболее важное условие – это длительное поддержание концентрации на относительно невысоком уровне (в 3-4 раза выше МПК), причем при повышении концентрации препарата эффективность лечения не возрастает. К антимикробным препаратам с времязависимым типом действия относятся пенициллины, цефалоспорины. Цель режимов их дозирования заключается в поддержании в сыворотке крови и очаге инфекции концентрации препарата, в 4 раза превышающей МПК, в течение всего интервала между введением препарата, и при этом достаточно, чтобы такая концентрация сохранялась в течение 40-60% временного интервала между дозами.
С фармакокинетической точки зрения целью противомикробной химиотерапии является создание и поддержание в очаге бактериальной инфекции на протяжении всего периода лечения концентрации активного препарата, обеспечивающей бактерицидный (для бактерицидных) или бактериостатический (для бактериостатиков) эффект в отношении предполагаемого или установленного возбудителя.
Возможность достижения этой концентрации зависит от физикохимических свойств ЛП, всасывания, метаболизма, связи с белками, экскреции, пути введения и режима дозирования препаратов. При выборе антибиотика и режима дозирования из фармакокинетических параметров наиболее важны период полувыведения (T1/2), связь с белками, метаболизм, экскреция, а при приеме внутрь еще процент, стабильность и скорость всасывания, которые в основном определяют биодоступность ЛП.
При выборе ЛП также важны особенности распределения в органы и ткани, способность создавать в отдельных органах концентрации, равные или превышающие концентрацию в сыворотке крови.
Рисунок 3. Зависимость эффекта антибиотика от МПК и минимальной бактерицидной концентрации – это концентрация, обеспечивающая
10
