Антибиотики

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МИКРОБИОЛОГИЯ» НА ТЕМУ:

«АНТИБИОТИКИ»

ХАБАРОВСК 2009

ВВЕДЕНИЕ

антибиотик микроорганизм биологический

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. По происхождению антибиотики можно разделить на три группы:

· природные, продуцируемые микроорганизмами (бензил-пенициллина натриевая и калиевая соли, эритромицин);

· полусинтетические, получаемые путем модификации структуры природных (ампициллин, оксациллин, кларитромицин, доксициклин, метациклин, рифампицин);

· синтетические (циклосерин, цефуроксим, левомицетин, азлоциллин, мезлоциллин).

Термин «антибиотики» появился в 1942 году и происходит от слова «антибиоз» (от греч. anti - против, bios - жизнь), означающего антогонизм между организмами. Антибиоз впервые был описан французским ученым Л. Пастером, наблюдавшим подавления развития бацилл сибирской язвы микроорганизмами других видов. Русский ученый И. И. Мечников предложил препарат из живых молочно-кислых бактерий для подавления развития патогенных бактерий в желудочно-кишечном тракте. А. Г. Полотебнов и В. А. Манассеин показали в эксперименте и клинике угнетающее действие зеленой плесени на рост и размножение некоторых бактерий. В 1929 году английский микробиолог А. Флеминг опубликовал сообщение, что зеленая плесень подавляет рост стафилококков. Культурная жидкость этой плесени, содержащая антибактериальное вещество, была названа А. Флемингом «пенициллин». В 1940 году Х. Флори и Э. Чейн получили пенициллин в чистом виде. В 1942 году под руководством З. В. Ермольевой был синтезирован первый отечественный пенициллин (крустозин). В настоящее время имеются около 3000 антибиотических веществ, однако, в практической медицине используются лишь несколько десятков, остальные оказались слишком токсичными или малоактивными.

По характеру противомикробного действия антибиотики делят на 2 группы:

· бактериостатического действия - приостанавливающие рост и развитие микроорганизмов.

· бактерицидного действия - вызывающие гибель микроорганизмов.

К первой группе относятся эритромицин, олеандомицин, тетрациклины, левомицетин, которые задерживают рост и размножение микроорганизмов, но не убивают их. Механизм действия этих антибиотиков заключается в подавлении синтеза белка в бактериальной клетке.

Во вторую группу включены пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, которые прекращают жизнедеятельность микроорганизмов, т. е. обладают бактерицидным свойством. Эти антибиотики угнетают синтез белка, что приводит к гибели микроорганизмов.

Каждый антибиотик эффективен в отношении определенной группы микроорганизмов: одних он подавляет сильнее, других слабее, а в отношении некоторых не действует вовсе.

Существуют несколько классификаций антибиотиков

· химическая классификация: в-лактамные антибиотики, включают группу пенициллинов, цефалоспоринов, карбопенемов и монобактамов; группа тетрациклинов, группа макролидов и другие;

· по спектру действия:

а) препараты узкого спектра действия:

- действуют преимущественно на граммположительные бактерии - пенициллины, линкомицин;

- действуют преимущественно на граммотрицательные бактерии - полимиксины монобактамы;

б) препараты широкого спектра действия: цефалоспорины 3-го поколения, тетрациклины, аминогликозиды, амоксициллин, ампициллин;

· по механизму действия:

- ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизмов - пенициллины, цефалоспорины, карбопинемы;

- ингибиторы синтеза белка на рибосомах аминогликозиды, тетрациклины, группа левомицетина;

- нарушающие молекулярную организацию и функцию одноклеточных мембран - полимиксины, полиеновые антибиотики (нистатин, леворин, амфотерицин);

- нарушающие синтез нуклеиновых кислот (ингибиторы РНК) - полимеразы - рифампицин.

Механизм и характер антимикробного действия антибиотиков

Из таблицы видно, что бактерицидный эффект оказывают преимущественно те антибиотики, которые нарушают синтез клеточной стенки, изменяют проницаемость цитоплазмы мембран или нарушают синтез РНК в микроорганизмах. Бактериостатическое действие характерно для антибиотиков, нарушающих внутриклеточный синтез белка.

Наиболее часто используют смешанную классификацию антибиотиков, основанную на спектре и механизме действия с учетом химического строения.

По химическому строению выделяют следующие группы антибиотиков:

1. в-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, карбопенемы, монобактамы).

2. Макролиды и близкие к ним антибиотики.

3. Аминогликозиды.

4. Тетрациклины.

5. Полимиксины.

6. Полиены (противогрибковые антибиотики).

7. Препараты хлорамфениколя (левомицетина).

8. Гликопептидные антибиотики.

9. Антибиотики разных химических групп.

По клиническому применению выделяют основные антибиотики, с которых начинают лечение до определения чувствительности к ним микроорганизмов, вызвавших заболевание, и резервные, которые применяют при устойчивости микроорганизмов к основным антибиотикам или при непереносимости последних.

Осложнения антибактериальной терапии.

Выделяют две группы осложнений терапии антибактериальными препаратами: со стороны макроорганизма и со стороны микроорганизма.

К первой группе осложнений антибактериальной терапии относятся:

1. Аллергические реакции - наиболее известное и чаще всего встречающееся осложнение. Степень выраженности аллергии может быть различна (от легких форм до тяжелейших проявлений, вплоть до анафилактического шока).

2. Прямое токсическое (органотоксическое) действие препаратов. Противоопухолевые антибиотики обладают гемато-, гепато- и кардиотоксичностью, все аминогликозиды - ото- и нефротоксичностью. Ципрофлоксацин (ципробай, цифран) может оказать токсическое действие на центральную нервную систему, а фторхинолоны могут обусловливать появление артропатий. Некоторые антибиотики (тетрациклины) способны проходить через плаценту и выделяться с грудным молоком, что необходимо учитывать при их назначении. Тетрациклины также нарушают формирование зубов и костей у плода, детей и подростков, вызывают гипоплазию эмали и желтую окраску зубов у взрослых людей.

3. Побочные токсические (органотропные) эффекты. Они связаны не с прямым, а с опосредственным действием антибиотиков. Фурагин, проникая через плаценту, вызывает гемолитическую анемию плода из-за незрелости его ферментных систем. Хлорамфеникол (левомицетин) может подавлять синтез белков не только в микробной клетке, но и в клетках костного мозга, что приводит у части больных к развитию стойкой лейкопении. Антибиотики, действующие на синтез белка и нуклеиновый обмен, угнетают иммунную систему человека в целом.

4. Реакции обострения. Применение бактерицидных антибиотиков в первые дни болезни при общем тяжелом состоянии больного нередко приводит к резкому ухудшению его состояния, вплоть до развития эндотоксического шока. В основе этого явления лежит массовая гибель возбудителя (граммотрицательных бактерий), сопровождающаяся освобождением большого количества эндотоксина и других токсических продуктов распада бактериальных клеток. Такая реакция чаще развивается у детей, у которых механизмы процесса детоксикации развиты слабее, чем у взрослых.

5. Дисбактериоз. На фоне использования антибиотиков широкого спектра действия наблюдается развитие дисбактериоза - нарушение качественного и количественного состава нормальной микрофлоры.

К осложнениям антибиотикотерапии второй группы прежде всего относится развитие лекарственной устойчивости возбудителей различных заболеваний. Среди стафилококков - возбудителей различных гнойно-воспалительных заболеваний - довольно часто выделяются штаммы, одновременно устойчивые ко многим препаратам (5-10 и более). Кроме того, до 80% возбудителей дизентерии устойчивы ко многим используемым антибиотикам.

На основе развития устойчивости к антибиотикам лежат мутации хромосомных генов или приобретение плазмид лекарственной устойчивости.

Прежде всего существуют природно-устойчивые к антибиотикам роды и семейства микроорганизмов, в геноме которых есть гены, контролирующие этот признак. Например, для рода аципетобактер, устойчивость к пенициллину - токсономический признак. Полирезистенты к антибиотикам псевдомонады, неклостридиальные анаэробы и другие. Эти микроорганизмы формируют природные банки (хранилища) генов лекарственной устойчивости.

Как известно, мутации, в том числе и по признаку лекарственной устойчивости, спонтанны и возникают всегда.

Плазмидная устойчивость приобретается микробными клетками в результате процессов генетического обмена. Высокая частота передачи R-плазмид обеспечивает широкое и достаточно быстрое распространение устойчивых бактерий в популяции, а селективное давление антибиотиков - отбор и закрепление их в биоценозах.

Каждый антибиотик обладает определенным спектром действия. Некоторые антибиотики оказывают влияние на многие виды микроорганизмов, поэтому имеют широкий спектр действия. Например, тетрациклины эффективны против многих граммположительных (гонококки, холерный вибрион, кишечная палочка, сальмонеллы) бактерий. В то же время существуют антибиотики с узким спектром антимикробного действия. Например, циклосерин в достаточно безопасных дозах эффективен лишь в отношении возбудителя туберкулеза, а гризеофульвин подавляет рост грибов и не действует на бактерии.

Широкое применение антибиотиков сопровождается распространением бактерий, устойчивых к их действию. Результатом устойчивости микроорганизмов является ослабление или полное прекращение специфического действия антибиотиков при лечении инфекционных заболеваний в течение определенного периода времени.

Устойчивость микроорганизмов к антибиотическим и другим химиотерапевтическим средствам объясняется следующими причинами:

· образованием в микроорганизмах специфических ферментов, инактивирующих или разрушающих антибиотик (например, некоторые штаммы стафилококков вырабатывают фермент пенициллиназу, разрушающую пенициллин);

· уменьшением проницаемости микробной клетки для антибиотиков;

· изменением обменных процессов в микробной клетке.

Развитию антибиотикоустойчивости микроорганизмов способствуют преждевременная отмена препарата, уменьшение его разовой или суточной дозы.

Применение антибиотиков может сопровождаться нежелательными явлениями, иногда опасными для жизни больного. Наиболее часто во время лечения пенициллинами и стрептомицинами наблюдаются аллергические реакции: крапивница, отек Квинке, дерматиты и другие. Самым тяжелым и опасным для жизни аллергическим осложнением является анафилактический шок. Следует отметить, что разные антибиотики вызывают примерно одинаковые симптомы аллергических реакций.

Токсические осложнения, характеризующиеся определенной спецификой, возможны при применении любого антибиотика. Стрептомицины вызывают поражение слухового аппарата, вплоть до глухоты; цефалоридин и полимиксины поражают почки (нефротоксическое действие); левомицетин кроветворение. Выраженность токсического действия зависит от дозы применяемых веществ.

Антибиотики могут, помимо угнетения жизнедеятельности возбудителей инфекционных заболеваний, одновременно подавлять нормальную микрофлору организма, при этом некоторые непатогенные или условно-патогенные микроорганизмы начинают усиленно размножаться и могут стать источником нового заболевания (суперинфекции). К суперинфекции относятся кандидозы - заболевания, вызванные дрожжеподобными грибами рода кандида. Кандидозы развиваются главным образом при лечении антибиотиками широкого спектра действия (тетрациклины).

Дозы антибиотиков выражаются в единицах действия (ЕД) или весовых количествах. Для пенициллина единица действия равняется 0,5988 мкг.

Методы определения чувствительности к антибиотикам.

Антибактериальную активность антибиотиков выражают в единицах действия (ЕД). Для большинства антибиотиков 1 ЕД соответствует 1 мкг химически чистого препарата. Исключение составляют пенициллин (1 ЕД = 0,6 мкг), нистатин (1 ЕД = 0,333 мкг), полимиксин (1 ЕД = 0,1 мкг), для которых сохранены единицы действия, установленные на эталонных тест-микробах до получения химически чистых препаратов этих антибиотиков.

Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам и другим химиопрепаратам определяют 2-мя группами методов: диско-диффузным (метод диффузии в агар с применением бумажных дисков с антибиотиками) и методом разведений антибиотика в плотной или жидкой питательной среде. Выбор метода зависит от цели исследования и возможностей лаборатории.

Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам и другим химиотерапевтическим препаратам необходимо определять в каждом случае инфекции и периодически - в ходе лечения. Главным показателем чувствительности является минимальная ингибирующая концентрация - МИК (мкг/мл), т. е. минимальная концентрация антибиотика, задерживающая рост микроба-возбудителя в стандартном опыте. Значение величины МИК определяют методом серийных разведений или методом диффузии в агар (дисками или Е-тестами). В любом случае критерием чувствительности является значение величины терапевтического индекса: Т = МИК/К, где К - концентрация данного антибиотика (мкг/мл) в очаге инфекции (или в крови) при введении терапевтических доз препарата.

Микроб чувствителен, а антибиотик обычно клинически эффективен при Т < 0,3. Значения К можно найти в специальных таблицах.

На практике величина МИК позволяет отнести испытуемый штамм микроорганизма к одной из 3-х категорий: чувствительной, умеренно-устойчивой, устойчивой.

Микроорганизм считают чувствительным, если у него нет механизмов резистентности к данному антимикробному средству и при лечении стандартными дозами инфекции, вызванной данным микроорганизмом, отмечается хорошая терапевтическая эффективность. Устойчивым к антимикробному средству считают микроорганизм, если он имеет механизмы резистентности к данному препарату и при лечении инфекций, вызванных этим микроорганизмом, нет клинического эффекта даже при использовании максимальных терапевтических доз этого препарата. К умеренно-устойчивым относят микроорганизм, если по своей чувствительности он занимает промежуточное значение между чувствительными и устойчивыми штаммами и при лечении инфекций, вызванных данным возбудителем, хорошая клиническая эффективность наблюдается только при использовании высоких терапевтических доз препарата (или при локализации процесса в местах концентрации антимикробного средства, например, в моче при мочевых инфекциях).

Метод серийных разведений.

Методом серийных разведений МИК определяют по минимальной концентрации антибиотика, задерживающей видимый рост микроба в пробирках или чашках с питательной средой, содержащих убывающие концентрации антибиотика. Например, для определения МИК тетрациклина в отношении культуры Staphylococcus aureus, выделенной от больного, в ряду пробирок готовят двукратно убывающие концентрации этого антибиотика в стандартном питательном бульоне, для чего содержимое пробирки перемешивается и переносится 1 мл из 2-й пробирки в 3-ю, из 3-й - в 4-ю и т. д., а из последней пробирки 1 мл удаляется (таблица).

Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам (МИК, мкг/мл) методом серийных разведений в бульоне

Инкубирование в оптимальных для культуры условиях 18-24 ч.

Учетным признаком при этом является наличие или отсутствие мутантности бульона в пробирках. В контроле культуры должна быть мутантность, в остальных контролях - нет. Величина МИК соответствует той минимальной концентрации, при которой отсутствует мутность (бульон в пробирках прозрачен). Так, если бульон будет мутным в 4-й или 5-й опытных пробирках, МИК тетрациклина = 16 мкг/мл. Известно, что величина К тетрациклина при введении среднетерапевтических доз - 2 мкг/мл (при использовании максимальных доз - 10 мкг/мл). Следовательно, в данном случае терапевтический индекс будет равен Т = 16/2 = 8 (> 0,3), т. е. возбудитель устойчив к антибиотику и лечение тетрациклином не дает антимикробного эффекта в отношении Staphylococcus aureus у данного больного даже при введении максимальных доз (Т = 16/10 = 1,6).

Метод серийных разведений считается наиболее точным, но относительно трудоемким.

Диско-диффузный метод. При определении чувствительности методом диффузии в агар чистую культуру возбудителя засевают «газоном» на питательной агар в чашке, например, тампоном, смоченным в стандартизованной (108 КОЕ/мл) суспензии микроорганизма. Затем на поверхность агара укладывают стандартные бумажные диски, пропитанные антибиотиками, которые диффундируют в агар, создавая градиент концентрации. На чашку диаметром 90 мм равномерно укладывают не более шести дисков с определенным количеством антибиотика. После инкубирования в термостате измеряют диаметры зон задержки роста вокруг дисков и по специальным таблицам определяют степень чувствительности к тому или иному антибиотику. Каждому значению диаметра зоны вокруг диска с антибиотиком соответствует определенное значение МИК. Исходя из этих значений, для каждого антибиотика рассчитаны величины терапевтического индекса, что позволяет по диаметру зоны определить степень чувствительности к тому или иному антибиотику: чувствительные (S), умеренно-устойчивые (I) и устойчивые (R). К категории S (от английского sensitive - чувствительный) относят те, для которых использование средних терапевтических доз будет достаточным для трехкратного превышения МИК. В категорию I (от английского intermediate - промежуточный) относят те микробы, для подавления которых потребуются максимальные терапевтические дозы. Категорию R (от английского resistant - устойчивый) составляют те микроорганизмы, в отношении которых данный антибиотик будет неэффективным in vivo.

Другие методы. Метод определения чувствительности с помощью Е-тестов. Последние представляют собой бумажные полоски, пропитанные не одной, а рядом убывающих концентраций определенного антибиотика (128, 64, 32, 16, 8, 4, ..., мкг/мл). Е-тесты укладывают на поверхность стандартного питательного агара, засеянного испытуемой культурой в виде «газона». После инкубирования вокруг полоски формируется элипсовидная зона задержки роста, которая сужается в области малых концентраций и «пересекает» полоску на уровне, соответствующем величине МИК.

Метод серийных разведений в планшетах. Используют готовые стерильные полистироловые 96-луночные планшеты, в лунки которых внесены и лиофильно высушены убывающие концентрации антибиотиков в бульоне. После вскрытия планшета стандартизованную суспензию испытуемой культуры в одинаковой дозе (например, 0,1 мл) асептически вносят в соответствующие ряды лунок, закрывают крышкой и инкубируют при оптимальной температуре. Среда при этом восстанавливается, что позволяет после инкубирования планшета отметить рост (помутнение бульона) в тех лунках, где антибиотик не действует. При помутнении бульона в контроле культуры и опытных лунках определяют величину МИК. Учет можно вести как визуально, так и с помощью специальных микробиологических анализаторов.

Метод пограничных концентраций можно считать усеченным методом серийных разведений. В соответствии с ним испытуемую культуру вносят только в две лунки (пробирки), где находятся высокая (С) и низкая (с) концентрации антибиотика. Концентрация С соответствует границе между устойчивыми и умеренно-устойчивыми штаммами, а концентрация с - границе между умеренно-устойчивыми и чувствительными штаммами. Если после инкубирования рост отсутствует в обеих лунках, штамм относят к чувствительным, если только в лунке с концентрацией С - к умеренно-устойчивым штаммам, а если в обеих лунках имеется рост, штамм относят к устойчивым.

Важными условиями являются:

- использование только чистых культур и соблюдение правил асептики;

- применение стандартных питательных сред, соответствующих питательным потребностям испытуемого микроорганизма (среда Миеллера-Хинтона, агар АГВ, среда НТМ и др.);

- внесение испытуемой культуры в стандартной дозе и соблюдение установленного соотношения инокулюм/среда;

- правильный режим инкубирования и метод учета.

Чувствительность к антибиотикам желательно проверять у свежевыделенных культур, выделенных из материала до начала антибиотикотерапии, и повторять исследование с культурами, выделенными в ходе лечения.

В последние годы в практике стали применять ПЦР для выявления у микробов специфических генов, ответственных за формирование лекарственной устойчивости (геноиндикация антибиотикоустойчивых культур).

Производство антибиотика пенициллина с момента его открытия в 1928 году спасло миллионы жизней. С тех пор благодаря селекции высокопродуктивных мутантных штаммов, а также разработке методов культивирования, выделения и очистки производство пенициллина возросло примерно в 2000 раз, а каждый год открываются примерно 50 новых антибиотиков.

Основными продуцентами антибиотиков являются бактерии, актиномицеты и микроскопические грибы. Бактерии, продуцирующие антибиотики, представлены в основном родом Bacillus. К антибиотикам, образуемым бактериями, относятся: грамицидин С (В. brevis), полимиксины (В. polymyxa), бацитрацины (В. licheniformis), ницины (Streptococcus Lacus). Актиномицеты, синтезирующие антибиотики в основном представлены родом Streptomyces (S. griseus, S. fradiae, S. kanamyceticus, S. aurefaciens и др.). Антибиотики, образуемые актиномицетами, ранообразны по химическому строению: амино-гликозиды, тетрациклины, актиномицины, макролиды и другие. Грибы - продуценты антибиотиков представлены родом Renicullium и Aspergillus. К антибиотикам, образуемым мицелиальными грибами, относятся пенициллин и цефалоспорин.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Н. Г. Преферанский. Фармакология. Москва «Медицина» 2004 г.

2. Никитин Е. В., Киямова С. Н., Решетина О. А. Микробиология 2008 г.

3. Д. А. Харкевич. Фармакология. Издательский дом ГЭОТАР - МЕД 2004 г.

4. А. В. Алешукина. Медицинская микробиология. Ростов-на-Дону. Феникс. 2003 г.

5. О. К. Поздеев. Медицинская микробиология учебное пособие для ВУЗ-ов М.2005 г.

Размещено на Allbest.ru