Реферат антибиотики получение применение контроль качества

Обновлено: 02.07.2024

Распространение антибиотиков в природе

Подавляющее большинство природных антибиотиков образуется микроорганизмами, в основном, бактериями (главным образом актиномицетами из родов Streptomyces, Micrimonospora, Nocardia — 65%) и макроскопическими мицелиальными грибами (20%) родов Penicillium, Acremonium, Fusidium и др.

Химическая природа

По химической природе антибиотики принадлежат к различным классам химических соединений. Среди них есть углеводы, белки, пептиды, микроциклические лактоны, терпеноиды, хиноны, гетероциклические соединения и др. В зависимости от объектов, против которых направлено их действие, среди антибиотиков различают: антибактериальные, способные подавлять развитие бактерий (бактериостатическое действие) или убивать их (бактерицидное действие); противогрибковые, подавляющие рост микроскопических грибов (нистатин, гризеофульвин, леворин); противоопухолевые, которые задерживают размножение клеток злокачественных опухолей (оливомицины, актиномицины, антрациклины); противовирусные (производные рифамицина) и антибиотики, активные в отношении простейших (трихомицин, парамомицин).

Механизмы действия

По механизму действия на молекулярном уровне выделяют: антибиотики, подавляющие синтез пептидогликана — опорного полимера клеточной стенки бактерий (пенициллины, циклосерин и др.); антибиотики, нарушающие молекулярную структуру клеточной мембраны (полиены, новобиоцин); ингибиторы синтеза белка и функций рибосом (тетрациклины, макролидные антибиотики и др.), ингибиторы метаболизма РНК (в том числе актиномицины, антрациклины) и ДНК (митомицин С, стрептонигрин).

Проблема резистентности микроорганизмов

Длительное применение того или иного антибиотика приводит к появлению устойчивых (резистентных) к нему фopм микроорганизмов, и они становятся невосприимчивыми к его действию. Резистентность контролируется генами, локализованными как на бактериальной хромосоме, так и на внехромосомных генетических элементах — плазмидах, причем детерминанты устойчивости могут передаваться от хромосомы к плазмиде и наоборот. Широкому распространению резистентности способствовала способность бактерий к обмену генетическим материалом (в процессе конъюгации, трансфекции, трансформации). Более того, благодаря этому появилась полирезистентность, обусловленная наличием нескольких генов, каждый из которых при экспрессии обеспечивает резистентность к определенному антибиотику.

В основе механизма внехромосомной, или плазмидной, резистентности (связанной с экспрессией плазмидных генов, ответственных за устойчивость к антибиотику), лежит способность к образованию инактивирующих антибиотики ферментов, или преобразующих (модифицирующих) молекулы, с которыми антибиотик взаимодействует. Кроме того, устойчивость может быть обусловлена синтезом специфических белков цитоплазматической мембраны, благодаря которым снижается ее проницаемость для антибиотика, или образованием в цитоплазматической мембране систем быстрого активного выведения антибиотика из клетки. Возможны и другие механизмы.

Хромосомная резистентность возникает при различных мутациях, нарушающих нуклеотидную последовательность в генах белков и рибосомных рибонуклеиновых кислот (pРНK), являющихся мишенями действия антибиотиков. Изменение структуры белков или рРНК может значительно ослабить их связь с антибиотиком или вообще сделать ее невозможной. Например, устойчивость к рифомицинам обусловлена мутациями, приводящими к изменению структуры одной из субъединиц фермента РНК-полимеразы, а к новобиоцину — -субъединицы другого фермента — ДНК-гиразы.

Часто устойчивость к одному и тому же антибиотику определяется разными механизмами. Например, в цитоплазматической мембране грамотрицательных бактерий, устойчивых к тетрациклину, обнаружено пять белков, кодируемых плазмидными генами и препятствующих накоплению антибиотика в клетке. Кроме того, устойчивость к тетрациклину возникает также вследствие мутации в генах, контролирующих синтез компонентов рибосом. Знание биохимических и генетических механизмов, обеспечивающих устойчивость бактерий к антибиотикам, позволяет рационально их использовать, вести направленный поиск новых лекарственных препаратов. Изучение причин устойчивости микроорганизмов к антибиотикам привело к существенному прогрессу в молекулярной генетике. Благодаря им были открыты плазмиды и предложены методы по их использованию в генетической инженерии.

Большинство антибиотиков получают, выращивая продуцирующие их микроорганизмы в ферментерах (специальных емкостях, используемых в микробиологическом синтезе) на специальных питательных средах. Синтезированные микроорганизмами антибиотики извлекают и подвергают очистке. Всего описано более 4500 природных антибиотиков, но только около 60 из них нашли применение в борьбе с различными заболеваниями человека, животных и растений. Так как не все природные антибиотики пригодны для использования в лечебных целях, разработаны способы иx химической и микробиологической модификации — получения полусинтетических антибиотиков. Однако из примерно 100 тысяч известных полусинтетических антибиотиков только некоторые обладают ценными для медицины качествами. Для ряда антибиотиков разработаны методы полного химического синтеза, но, как правило, такой синтез очень сложен и дорогостоящ (только левомицетин и циклосерин получают таким путем). Наряду с развитием традиционных способов получения новых антибиотиков (поиск микроорганизмов-продуцентов, модификация природных антибиотиков) большое значение приобретают методы генетической инженерии.

Использование плесневых грибов для производства антибиотиков

При длительном применении некоторые антибиотики могут оказывать токсическое действие на центральную нервную систему человека, подавлять его иммунитет, вызывать аллергические реакции. Однако по выраженности побочных явлений они не превосходят другие лекарственные средства. Многие антибиотики широко использует при исследованиях в области биохимии и молекулярной биологии в качестве специфических ингибиторов определенных процессов, протекающих в клетках. Антибиотики используются в животноводстве для улучшения роста и развития молодняка (антибиотики добавляются в корма), в пищевой промышленности (консервирующие средства).

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

РЕФЕРАТ

Осложнения антибактериальной терапии.…………………………………. 7

Спектр действия антибиотиков………………………………………………. 9

Методы определения чувствительности к антибиотикам…………….10

Производство антибиотиков………………………………………. 15

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА………………………………………..17
ВВЕДЕНИЕ
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.

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).

бактериостатического действия - приостанавливающие рост и развитие микроорганизмов.
бактерицидного действия - вызывающие гибель микроорганизмов.

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.

химическая классификация: β-лактамные антибиотики, включают группу пенициллинов, цефалоспоринов, карбопенемов и монобактамов; группа тетрациклинов, группа макролидов и другие;
по спектру действия:

- действуют преимущественно на граммположительные бактерии – пенициллины, линкомицин;

- действуют преимущественно на граммотрицательные бактерии – полимиксины монобактамы;

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

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

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.

β-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, карбопенемы, монобактамы).
Макролиды и близкие к ним антибиотики.
Аминогликозиды.
Тетрациклины.
Полимиксины.
Полиены (противогрибковые антибиотики).
Препараты хлорамфениколя (левомицетина).
Гликопептидные антибиотики.
Антибиотики разных химических групп.

Осложнения антибактериальной терапии.

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

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

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.

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.

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
Ингредиенты

Номер опытной пробирки (конечная концентрация антибиотика мкг/мл)

Контроль

1 2 3 4 5 (64) (32) (16) (8) (4)

Культуры

Буль

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.

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 антибиотиков.

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.

Читайте также: