Роль антибиотиков в жизни человека реферат
Обновлено: 02.07.2024
Антибиотики (от анти… и греческого bios — жизнь) – это специфические химические вещества, образуемые микроорганизмами и способные в малых количествах оказывать избирательное токсическое действие на другие микроорганизмы и на клетки злокачественных опухолей.
Описано свыше 4 тыс. антибиотиков, но применяются лишь около 60.
Классификация антибиотиков.
По химической природе антибиотики принадлежат к различным группам соединений.
- углеводородсодержащие антибиотики (аминогликозиды, группа ристомицина — ванкомицина и другие);
- макроциклические лактоны (макролиды, полиены и другие);
- хиноны и близкие к ним антибиотики (тетрациклины, антрациклины и другие);
- пептиды;
- пептолиды (пенициллины, цефалоспорины, грамицидин С, актиномицины)
- и другие.
Антибиотики разделяются на:
- антибактериальные, способные подавлять развитие бактерий (бактериостатическое действие) или убивать их (бактерицидное действие);
- противоопухолевые (оливомицин, рубомицин, актиномицин, карминомицин и др.), которые задерживают размножение клеток злокачественных опухолей;
- противогрибковые, подавляющие рост грибов (нистатин, гризеофульвин и другие).
По молекулярному механизму действия различают антибиотики, нарушающие:
- синтез клеточной оболочки бактерий (пенициллины и другие);
- синтезбелков (тетрациклины, макролиды, хлорамфеникол и другие);
- нуклеиновых кислот в клетках (противоопухолевые антибиотики);
- целостность цитоплазматической мембраны (полиены).
Антибактериальные антибиотики широкого спектра действия подавляют рост как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий (тетрациклины, аминогликозиды, полусинтетические пенициллины, цефалоспорины и др.). Антибиотики узкого спектра действия активны в основном в отношении грамположительных микробов (пенициллины, макролиды, рифампицин и др.)
Мнения, насчёт применения антибактериальных препаратов разделились: кто-то считает, что антибактериальные препараты – современные средства, помогающие успешно противостоять инфекционным заболеваниям, другие уверены, что антибиотики сами по себе вызывают серьезные нарушения в человеческом организме, поэтому их прием представляет значительную опасность. Некоторые страны Европы призывают отказаться от лекарств в легких случаях недомогания. В Британии медики призывают лечить воспалённое горло медом и горячим чаем, чтобы снизить неоправданный прием лекарств. А в Нидерландах кашель вообще не считают заболеванием, и не выписывают лекарства. Некоторые страны просвещают жителей на тему приема препаратов, где-т о просто вводят на них жесткие ограничения.
Кроме того, современные антибиотики, относящиеся к группе синтетических, создаются на основе новейших разработок: их прием относительно безопасен, а концентрация активных антибактериальных компонентов в одной дозе препарата рассчитывается с максимально возможной точностью.
К сожалению, антибиотики способны вызывать побочные действия такие, как:
Таким образом, становится понятным, почему врачи настаивают на том, чтобы никогда и ни при каких условиях пациенты не занимались самолечением, тем более самолечением антибиотиками. Однако есть состояния, когда прием антибиотиков однозначно не нужен. Это следующие патологии: вирусные заболевания, включая грипп, которые врачи
Антибиотики – мощное и действенное лекарство, чье влияние на организм полностью зависит от того, насколько правильно оно используется.
Информация на сайт подготовлена сотрудником отдела ГОиВ Бабиченко Г.Г. с использованием материалов медицинских журналов и газет, медицинских Интернет-ресурсов, а также информации пресс-служб Роспотребнадзора РФ.
2. Воробьев А.А., Кривошеин Ю.С., Быков А.С. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. Москва: Мастерство, 2001. – 224 с.
На протяжении многих веков человечество атаковали многочисленные инфекции, унося миллионы жизней. И после того, как было доказано, что инфекционные заболевания вызываются болезнетворными бактериями, еще почти сто лет не существовало хороших антибактериальных средств. Спасение пришло лишь в двадцатом веке с появлением антибиотиков. Появление этих препаратов произвело настоящую революцию в медицине, так как врачи впервые получили возможность эффективно лечить инфекционные заболевания[1]. Однако, спустя некоторое время об антибиотиках заговорили как о враге, убивающем все живое. И до сих пор ученые умы не могут прийти к однозначному мнению, что же такое антибиотики – добро или зло.
Проблема: В современных средствах массовой информации тема вредного воздействия антибиотиков на организм поднимается постоянно, но необходимость применения их в лечении заболеваний неоспорима, между тем использование антибиотиков в пищевой промышленности вызывает стойкий иммунитет у бактерий к антибиотикам, что затрудняет лечение многих заболеваний
Цель работы – Изучить влияние антибиотиков на живые организмы
Задачи исследования.
1. Познакомиться с историей открытия антибиотиков
2. Рассмотреть принцип классификации антибиотиков
3. Изучить свойства антибиотиков и их применение человеком
4. Определить влияние антибиотиков на биологические объекты
5. Рассмотреть правила использования антибиотиков.
Объект исследования: антибиотики
Предмет исследования: воздействие антибиотиков на живые организмы.
Гипотеза: Антибиотики с одной стороны – приносят пользу, так как уничтожают вредные бактерии, но с другой стороны – чрезмерное использование антибиотиков негативно влияет на биологические объекты. Необходимо соблюдать определённые правила и меры предосторожности в использовании антибиотиков.
Общая характеристика антибиотиков
Зинаида Виссарионовна Ермольева – руководитель лаборатории, в которой был впервые получен первый отечественный антибиотик. Это было в 1943 год. Шла Великая Отечественная Война. Тысячи раненых в госпиталях. Не просто повальная нехватка медикаментов, но и отсутствие элементарных санитарных условий для оказания помощи раненым. Многие погибают не от ран, а от заражения крови. После серии успешных опытов на мышах, свинках и жеребятах начались срочные клинические испытания в столичных госпиталях. Ободренное положительными результатами, в 1943 году правительство разрешает организацию производства пенициллина на одном из московских заводов.
С получением пенициллина как препарата (1940 год) возникло новое направление в науке – учение об антибиотиках. К настоящему времени их описано почти 7000 (образуемых лишь микроорганизмами); при этом только около 160 используется в медицинской практике. [3]
Антибиотики природного происхождения чаще всего продуцируются актиномицетами, реже – немицелиальными бактериями.
Все антибиотики обладают совершенно уникальными свойствами. Одно из таких свойств – избирательность действия против болезнетворных микроорганизмов в условиях макроорганизма. Например, пенициллин – губителен для гонококков, стрептококков, но безопасен для дизентерийной и кишечной палочки. Полимиксин – безвреден для кокков, но уничтожает палочки. Левомицетин и ампициллин – антибиотики широкого спектра действия, которые действуют и на те, и на другие бактерии .[5] Антибиотики обычно не воздействуют на вирусы и поэтому бесполезны при лечении заболеваний, вызываемых вирусами (например, грипп, гепатиты A, B, C, ветряная оспа, герпес, краснуха, корь).
Многочисленные экспериментальные исследования в России показали, что большинство используемых антибиотиков хорошо проникает в ткани растений через корни, стебли, листовую поверхность, впитывается в семена [6]. Скорость проникновения в растение так же определяется свойствами антибиотика.
По характеру воздействия на бактериальную клетку антибиотики можно разделить на две группы:
бактериостатические (бактерии остаются живы, но не в состоянии размножаться). В таком случае количество бактерий уменьшается по мере естественного отмирания, а также под воздействием иммунной системы человека
бактерицидные (бактерии погибают, а затем выводятся из организма). Они разрушают бактерии полностью, быстро и в больших количествах. В качества примера можно привести ампициллин, гентамицин, пенициллин.
Классификация по химической структуре, которую широко используют в медицинской среде:
Пенициллины – вырабатываются колониями плесневого грибка Penicillinum;
Цефалоспорины – обладают схожей структурой с пенициллинами. Используются по отношению к пенициллинустойчивым бактериям.
Тетрациклины – используются для лечения инфекций дыхательных и мочевыводящих путей, лечения тяжёлых инфекций типа сибирской язвы, туляремии, бруцеллёза. Действие – бактериостатическое.
Противогрибковые антибиотики – разрушают мембрану клеток грибков и вызывают их гибель. Действие – литическое. Постепенно вытесняются высокоэффективными синтетическими противогрибковыми препаратами [5]
Антибиотики представляют собой самую многочисленную группу лекарственных средств. Они используются для предотвращения и лечения воспалительных процессов, вызванных бактериальной микрофлорой .Антибиотики незаменимы при остром развитии болезни – ангины и пневмонии. Без применения антибиотиков нередко развиваются серьезные осложнения, например, после ангины, не леченной антибиотиками, могут возникнуть поражения сердца (ревматизм, миокардит) и почек (гломерулонефрит), а после острых заболеваний (пневмонии, гайморита и др.) очень часто формируются хронические вялотекущие заболевания(хроническая пневмония,хронический гайморит, хроническая инфекция мочевыводящих путей) [3]. Некоторые антибиотики используются в качестве противоопухолевых) препаратов при лечении онкологических заболеваний.
В настоящее время ведутся активные работы по изысканию антибиотиков нового поколения, эффективных при лечении вирусных и раковых заболеваний.
В сельском хозяйстве и пищевой промышленности
При хранении пищевых продуктов происходит их порча, вызываемая развитием микроорганизмов. Для борьбы с вредной микрофлорой наряду с физическими методами применяют химические, в том числе с использованием антибиотиков.
Применение антибиотиков при хранении и транспортировке молока без охлаждения позволяет удлинить сроки хранения до четырех суток при 30 °С.
В растениеводстве антибиотики используются в качестве гербицидов, инсектицидов, стимуляторов роста растений. Наиболее эффективным в борьбе с болезнями растений является метод опрыскивания.
Сохранение свежего мяса, рыбы и птицы затруднено из-за того, что эти продукты – идеальная среда для развития микроорганизмов, поэтому антибиотики используют для консервации мяса, рыбы, птицы, плодов, овощей и др.
Антибиотик скармливают животным непосредственно перед убоем или вводят его под давлением в сонную артерию сразу же после убоя. Это позволяет увеличить срок хранения свежего мяса до 2-3 суток и улучшить его внешний вид, запах, окраску. Эффективно также опрыскивание разделанных и охлажденных говяжьих туш раствором антибиотика. Добавка антибиотика удлиняет срок хранения мясного фарша [1].
Применение антибиотиков позволяет значительно удлинить сроки хранения свежей рыбы. Рыбу погружают в раствор антибиотика на 1-5 мин. Увеличиваются также сроки хранения рыбы при содержании ее на дробленом льду, содержащем 1-2 мг/л хлортетрациклина.
Подобные методы применяют для удлинения сроков хранения птицы. В отдельных случаях сроки хранения удается увеличить в 2-3 раза.[7]
Так как антибиотики имеют свойства накапливаться в тканях организма, то при варке любого мяса необходимо сливать первую воду после закипания, так как все антибиотики и другие вет.препараты переходят в неизменном состоянии в бульон.
Вредное воздействие антибиотиков
Все антибиотики обладают побочными действиями. Остановимся на основных нежелательных последствиях их приема, в том числе с пищей:
Аллергические реакции. Проявляться они могут по-разному, чаще всего это кожная сыпь и зуд. Аллергию могут вызывать любые антибиотики, но наиболее часто это цефалоспорины, бета-лактаны и пенициллины;
Токсическое воздействие. Особенно уязвима в этом отношении печень, выполняющая в организме функцию очистки крови от ядов, и почки, через которые происходит выведение токсинов из организма.
Диарея. Прием антибиотиков может привести к дисбактериозу, одним из проявлений которого является именно диарея. При кишечных расстройствах антибиотики если и принимаются, то только по назначению врача после точного выявления возбудителя;
Вирусные заболевания, включая грипп, которые врачи объединяют названием ОРВИ, а люди, не связанные с медициной, называют простудой , антибиотики не лечат. Антибактериальные препараты не действуют на вирусы, мало того, они снижают иммунитет, который является основным противовирусным инструментом.
Что необходимо помнить и знать об антибиотиках
- Уберите из аптечки антимикробные препараты. Принимайте их только в отдельном конкретном случае.
- Принимайте антибиотики строго по предписанию врача.
- При гриппе антибиотики не принимают.
- Не все кишечные инфекции лечатся антибиотиками. Необходимо точно определить возбудителя.
- Желательно один и тот же антибиотик применять не чаще, чем через 6 месяцев.
- Даже если с кем-то вам поставили один и тот же диагноз, нельзя использовать антибиотик, назначенный другому. Здесь важен индивидуальный подход в лечении.
- Необходимо строго соблюдать сроки применения препарата.
- Следите за сроком действия препарата. Просроченные антибиотики могут быть не только бесполезны, но и токсичны.
- Если улучшения состояния не наступает на 2-й – 3-й день приема лекарства (не снижается температура, не уходят симптомы заболевания), необходимо обратиться к врачу. Скорей всего, антибиотик придется заменить[3].
Если же лечиться все же придется, необходимо соблюдать некоторые правила.
- Если Вы беременны или кормите ребенка грудью, противомикробная терапия может быть не показана. Сообщите врачу об этих обстоятельствах.
- Проинформируйте также врача о препаратах, которые вы постоянно или периодически вынуждены принимать. Не со всеми препаратами антибиотики могут сочетаться.
- Расскажите врачу о своих аллергических реакциях, если таковые имеют место. Необходимо также сообщить врачу о своих хронических заболеваниях.
Качественные реакции на антибиотики.
В ходе эксперимента сравнили строение лекарственных препаратов с известными нам соединениями (фенолами, продуктами гидролиза белков ) и выявили схожесть структуры фрагментов их молекул. Опираясь на теорию строения органических соединений А. М, Бутлерова мы сделали вывод о том, что близкие по строению вещества проявляют сходные химические свойства.
Взяли антибиотики : тетрациклин, ампициллин и цефалексин массой 50 мг, растолкли в ступке пестиком, затем добавили 5 мл воды и профильтровали. (Приложение 1)
1. В раствор с тетрациклином добавили 2 капли хлорида железа (III): в присутствии тетрациклинов появляется зеленовато-коричневое окрашивание, что говорит о наличии фенольной группы . (Приложение 2)
2. В раствор ампициллина добавили раствор гидроксида натрия и сульфата меди. Появляется фиолетовое окрашивание, характерное для биуретовой реакции, постепенно окраска изменяется на бурую.(Приложение 2)
3. В раствор цефалексина добавили раствор гидроксида натрия и сульфата меди. Появляется сине-фиолетовое окрашивание, вследствие образования комплексного соединения[7]. (Приложение 2)
Наличие антибиотиков в продуктах питания [5]
Опыт № 1 (Использовалась технология ГОСТ). В стерильную емкость наливаем 100 мл молока, добавляем чайную ложку свежей сметаны. Через 3-4 часа смотрим на результат: если ингибиторы отсутствуют – у нас получается простокваша. Согласно технологическому регламенту качества молока, определенная доля антибиотиков официально допустима – в сотых-тысячных долях процентов.
Опыт № 2. Исследование сока чеснока на наличие природного антибиотика. [6]
В пробирку добавила 1 мл фильтрата сока чеснока, прибавила 1 мл раствора хлорида бария. Наблюдала образование белого осадка тиосульфата бария. Осадок образуется медленно. Эта реакция доказывает наличие природных антибиотиков в чесноке, так как мы знаем, что при взаимодействии сульфатной кислоты и хлорида бария выпадает осадок белого цвета сульфата бария. (Приложение 4, 5)
Действие антибиотиков на живые организмы
Опыт № 1. Выращивание бактерий на питательной среде. На питательной среде (мясной бульон) вырастили колонии бактерий. Предварительно ватной палочкой взяли смывы с ручки дверей в школе, с парты, пробу воздуха (в течение 7 минут), затем поместили их на питательную среду в чашке Петри, чашки закрыли стеклянными крышками, убрали в тёплое место (t = 37) [4].
Через сутки появились бактерии. (Приложение 6)
Опыт № 2. Действие антибиотиков на бактерии. Взяли антибиотики тетрациклин, цефалексин, пенициллин и подействовали ими на бактерии. Колонии бактерий рассмотрели в микроскоп, предварительно окрасив их метиленовым оранжевым, увеличение микроскопа 1200. Наблюдали бактерии: кокки, диплококки, стрептококки. (Приложение 7)
Выводы: Бактерии погибли быстро после действия тетрациклина, значит это сильный антибиотик. Колония бактерий растет до тех пор, пока ей это позволяет делать концентрация антибиотиков. При каждом увеличении концентрации основная масса бактерий гибнет, но всегда остается небольшая группа, которой удается адаптироваться и выжить благодаря удачному накоплению генетических изменений. Когда число таких мутантов возрастает, их потомки мигрируют в области с еще более высокой концентрацией антибиотиков. Значит, бактерии приспосабливаются к антибиотикам, а значит необходимо получение новых антибиотиков.
Опыт № 3. Влияние антибиотиков на прорастание семян фасоли и рост проростков. Для опыта взяли семена фасоли. 10 семян положили на влажную вату смоченную раствором пенициллина в емкость, в другую емкость положили 10 семян на вату смоченную водой. (Приложение 8) Вели наблюдение в течение 7 дней. Результаты наблюдений представлены в таблице.
Антибиотики – неотъемлемая часть жизни современного человека. Они избавили человечество от многих тяжелейших болезней и послеоперационных осложнений. Спектр применения антибиотиков постоянно расширяется. На сегодняшний день их используют в самых разных сферах: в сельском хозяйстве, в химической промышленности (бытовая химия), пищевой промышленности, медицине и др. Применение антибиотиков широкого спектра действия облегчило производство многих продуктов и увеличило сроки хранения производимой продукции, но частый контакт с этими веществами может негативно отразиться на здоровье человека.
Цель
Изучить влияние антибиотиков на бактерии и другие микроорганизмы при постоянном их воздействии на среду обитания.
Задачи
1. Изучить литературу по данной теме.
2. Исследовать влияние антибиотиков на бактерии и споры грибов.
3. Проанализировать результаты и сделать выводы.
Оснащение и оборудование, использованное при создании работы
• Стерильные чашки с крышками
• Ёмкость для приготовления агаровой среды
Описание работы
Работа состояла из двух частей: теоретической, в которой была рассмотрена характеристика антибиотиков, история их открытия. В практической части работы были проведены анкетирование и эксперимент.
Анкетирование было проведено анонимно среди учащихся старших классов и сотрудников ГБОУ Школа № 1412. В опросе приняли участие 300 человек. Вопросы анкеты касались знаний об антибиотиках, содержания их в продуктах питания и бытовой химии, воздействии на организм человека.
В ходе эксперимента изучалось влияние антибиотиков на бактерии и споры грибов в результате их многократного использования. На питательную агаровую среду были произведены посевы бактерий и спор грибов из воздуха классных комнат школьного здания. Для этого прокалили металлическую петлю над пламенем горелки, провели по воздушному пространству в кабинетах школы и произвели посев. После появления колоний на них воздействовали антибиотиком − азитромицином. В течение двух дней за посевами наблюдали, затем окрашивали и проводили визуальное наблюдение с помощью микроскопа.
На втором этапе для посевов материал брали из колоний бактерий и грибов, которые уцелели после действия на них антибиотика. Образовавшиеся новые колонии подвергли действию того же антибиотика в том же количестве, что и в первом случае. Провели наблюдение интенсивности роста микроорганизмов второго посева. Далее произвели окрашивание и визуальное наблюдение в микроскоп.
Опыт повторили несколько раз, посев брали из 10% уцелевших микроорганизмов.
Результаты
По результатам анкетирования 60% участников не задумывались о действии антибиотиков на организм человека, 70% не задумываются о содержании антибиотиков в продуктах питания и бытовой химии, 78% участников будут интересны результаты запланированного исследования.
В результате воздействия антибиотика на колонии первого посева погибло около 90% микроорганизмов.
В результате воздействия антибиотика на колонии второго посева так же, как и в первом случае, погибло около 90% микроорганизмов.
На третьем этапе уцелели около 70% микроорганизмов. С каждым последующим посевом число микроорганизмов увеличивалось, и на 5 этапе эксперимента их число составило примерно 60%.
Выводы
1. Реакция микроорганизмов на один и тот же тип антибиотика со временем меняется, микроорганизмы приспосабливаются к воздействию препарата.
2. Частое применение антибиотиков может привести к неэффективности лечения в более тяжёлом течении заболевания.
Перспективы использования результатов работы
Результаты данного исследования могут применяться для проведения внеклассных занятий с целью информирования учащихся о вреде частого приёма антибиотиков, а также оформлены в виде информационного стенда.
Сотрудничество с вузом
ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Мнение автора
«Моя работа может показать многим людям, что не стоит принимать антибиотики без рецепта врача, потому что, когда их действие будет действительно необходимо, применение может быть неэффективным.
В борьбе за существование микроорганизмы создали и усовершенствовали оружие, которое позволяет им отстаивать свою среду обитания. Это оружие – специальные вещества, названные антибиотиками. Они безвредны для хозяина, но смертельно опасны для его врагов. С их помощью микроорганизмы успешно защищают, а при случае и расширяют “свои территории”. Наблюдение за жизнью микроорганизмов, позволившее человеку создать новый класс лекарств – антибиотики, заставило отступить многие ранее непобедимые болезни.
Считается, что открытие антибиотиков прибавило примерно 20 лет к средней продолжительности жизни человека в развитых странах. В каждой семье есть человек, который остался в живых благодаря антибиотикам. Микробиолог Зинаида Ермольева, получившая в 1942 году первые в СССР образцы пенициллина, объясняла значение антибиотиков так: “Если бы в XIX веке был пенициллин, Пушкин бы не умер от раны”.
История антибиотиков насчитывает чуть более 70 лет, хотя роль микроорганизмов в развитии инфекционных заболеваний была известна уже со второй половины XIX века. Начало этой истории положили наблюдения Флеминга за борьбой микроорганизмов между собой.
Термин “антибиотики” ввел в обращение американский микробиолог З. Ваксман, получивший в 1952 году Нобелевскую премию за открытие стрептомицина. Именно он предложил называть все вещества, вырабатываемые микроорганизмами для уничтожения или нарушения развития других микроорганизмов-противников, антибиотиками. Сам же термин антибиос (“анти” – против, “биос” – жизнь), отражающий форму сосуществования микроорганизмов в природе, когда один организм убивает или подавляет развитие “противника” путем выработки особых веществ, был придуман Л. Пастером, вложившим в него определенный смысл – “жизнь – против жизни” (а не “против жизни”).
Первый антибиотик – пенициллин – был выделен из плесневого гриба пенициллиум нотатум, чему и обязан своим названием. За его создание в 1945 году три ученых Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии. История создания первого в мире антибиотика довольно интересна. В 20-х годах в одной из лондонских больниц работал Александр Флеминг. Он готовил для учебника по бактериологии статью о стрептококках (вид бактерий) и ставил эксперименты. Однажды Флеминг обнаружил, что плесень, случайно попавшая на поверхность среды с культурой стрептококка, как бы растворила ее. Стало очевидным, что плесень вырабатывает какое-то удивительное вещество, с огромной силой действующее на бактерий. Это гипотетическое вещество Флеминг назвал пенициллином (от латинского penicillium – плесень). В 1929 году он опубликовал свое открытие, а в 1936 – рассказал о нем на II Международном конгрессе микробиологов. Однако научная общественность осталась равнодушной, отчасти может быть из-за того, что Флеминг, по признанию современников, был плохим оратором. Дальнейшая разработка пенициллина была связана с работой, так называемой Оксфордской группы, во главе которой стояли Говард Флори и Эрнст Чейн. Чейн занимался выделением пенициллина, а Флори – испытанием его на животных. В результате был получен малотоксичный и эффективный пенициллин. 12 февраля 1941 года пенициллин был впервые применен для лечения человека. Первым пациентом оказался лондонский полицейский, умиравший от заражения крови. После нескольких инъекций ему стало лучше, через день он уже ел без посторонней помощи. Но запас с таким трудом полученного пенициллина закончился, и больной скончался.
Промышленный выпуск препарата был налажен только в 1943 году в США, куда Флори передал технологию получения нового лекарства. Причем американский штамм (подвид) плесени был найден на одной из гнилых дынь, выброшенных на помойку.
В нашей стране пенициллин создали в 1942 году два биолога З.В. Ермольева и Т.И. Балезина с сотрудниками. В одном из московских подвалов они обнаружили штамм пенициллиум крустозум, который оказался продуктивнее английских и американских родичей. Это отметил и Флори, приезжавший в январе 1944 года в СССР с американским штаммом. Он был удивлен и восхищен тем, что у нас есть более продуктивный штамм и уже налажено промышленное производство пенициллина.
У пенициллина оказалось столько достоинств, что он до сих пор широко применяется в медицинской практике. Главные из них – высочайшая антибактериальная активность и безопасность для человека. Поначалу его действие вообще производило впечатление волшебной палочки: очищались гнойные раны, зарастали кожей ожоги и отступала гангрена. Так получилось, что изучение свойств пенициллина совпало по времени со второй мировой войной, и он быстро нашел применение для лечения раненых солдат. Введение пенициллина сразу после ранения позволяло предупреждать нагноение ран и заражение крови. В результате в строй возвращались свыше 70% раненых.
После того, как была доказана возможность получения антибиотиков из микроорганизмов, открытие новых препаратов стало вопросом времени. И, действительно, в 1939 году был выделен грамицидин, в 1942 – стрептомицин, в 1945 – хлортетрациклин, в 1947 – левомицетин (хлорамфеникол), а уже к 1950 году было описано более 100 антибиотиков. Многие антибиотики были выделены из микроорганизмов, обитающих в почве. Оказалось, что в земле живут смертельные враги многих болезнетворных для человека микроорганизмов – возбудителей тифа, холеры, дизентерии, туберкулеза и других. Так стрептомицин, который с успехом применяется до сих пор для лечения туберкулеза, тоже был выделен из почвенных микроорганизмов. При этом, чтобы отобрать нужный штамм, З. Ваксман (автор стрептомицина) исследовал за три года более 500 культур, прежде чем нашел подходящую – выделяющую в среду обитания достаточные количества (больше, чем другие) стрептомицина.
Поиск новых антибиотиков – процесс длительный, кропотливый и дорогостоящий. В ходе подобных исследований изучаются и отбраковываются сотни, а то и тысячи культур микроорганизмов. И только единицы отбираются для последующего изучения. Но это еще не значит, что они станут источником новых лекарств. Низкая продуктивность культур, сложность процессов выделения и очистки лекарственных веществ ставят дополнительные, порой непреодолимые барьеры на пути новых препаратов. Поэтому со временем, когда очевидные возможности были уже исчерпаны, разработка каждого нового природного препарата стала чрезвычайно сложной исследовательской и экономической задачей. А новые антибиотики были очень нужны. Выявлялись все новые возбудители инфекционных болезней, и спектр активности существующих препаратов становился недостаточным для борьбы с ними. К тому же микроорганизмы быстро приспосабливались и становились невосприимчивыми к действию казалось бы уже проверенных препаратов. Поэтому, наряду с поиском природных антибиотиков, активно велись работы по изучению структуры существующих веществ, с тем, чтобы модифицируя их, получать новые и новые, более эффективные и безопасные препараты. Таким образом, следующим этапом развития антибиотиков стало создание полусинтетических, сходных по строению и по действию с природными антибиотиками, веществ.
Сначала в 1957 году удалось получить феноксиметилпенициллин, устойчивый к действию желудочного сока, который можно принимать в виде таблеток. Природные пенициллины, полученные ранее феноксиметилпенициллина, были неэффективны при приеме внутрь, так как они разрушались в кислой среде желудка. Впоследствии был создан метод получения полусинтетических пенициллинов. Для этого молекулу пенициллина “разрезали” с помощью фермента пенициллиназы и, используя одну из частей, создавали новые соединения. Таким способом удалось получить препараты более широкого спектра действия (амоксициллин, ампициллин, карбенициллин), чем исходный пенициллин.
Другой антибиотик, цефалоспорин, выделенный в 1945 году из сточных вод на острове Сардиния, дал жизнь новой группе полусинтетических антибиотиков – цефалоспоринам, оказывающим сильнейшее антибактериальное действие и практически безопасным для человека. Цефалоспоринов получено уже более 100. Некоторые из них способны убивать и грамположительные, и грамотрицательные микроорганизмы, другие действуют на устойчивые штаммы бактерий.
В настоящее время число выделенных, синтезированных и изученных антибиотиков исчисляется десятками тысяч, около 1 тысячи применяются для лечения инфекционных болезней, а также для борьбы со злокачественными заболеваниями.
Использование антибиотиков отодвинуло на второй план многие ранее смертельные заболевания (туберкулез, дизентерия, холера, гнойные инфекции, воспаление легких и многие другие). С помощью антибиотиков удалось значительно снизить детскую смертность. Большую пользу приносят антибиотики в хирургии, помогая ослабленному операцией организму справляться с различными инфекциями. Знаменитый французский хирург XIX века А. Вельпо с горечью писал: “Укол иглой уже открывает дорогу смерти”. Эпидемии послеоперационной горячки уносили в могилу до 60% всех прооперированных, и такая огромная смертность тяжелым грузом лежала на совести хирургов. Теперь с большинством больничных инфекций можно успешно бороться при помощи антибиотиков. Так началось время, которое врачи справедливо называют “веком антибиотиков”.
Существуют антибиотики с антибактериальным, противогрибковым и противоопухолевым действием. В этом разделе мы рассматриваем антибиотики, влияющие преимущественно на бактерии.
В чем же главное отличие антибактериальной терапии от других видов медикаментозного лечения, и почему мы выделяем ее в отдельную тему? Отличие заключается в том, что антибактериальная терапия – это лечение, направленное на устранение причины заболевания (этиотропная терапия). В отличие от патогенетической, борющейся с развитием болезни, этиотропная терапия направлена на уничтожение возбудителя, вызвавшего конкретное заболевание.
Основные правила антибактериальной терапии можно сформулировать следующим образом:
1. Установить возбудителя заболевания.
2. Определить препараты, к которым возбудитель наиболее чувствителен.
3. При неизвестном возбудителе использовать либо препарат с широким спектром действия, либо комбинацию двух препаратов, суммарный спектр которых включает вероятных возбудителей.
4. Начинать лечение надо как можно раньше.
5. Дозы препаратов должны быть достаточными для того, чтобы обеспечить в клетках и тканях препятствующие размножению (бактериостатические) или уничтожающие бактерии (бактерицидные) концентрации.
6. Продолжительность лечения должна быть достаточной; снижение температуры тела и ослабление других симптомов не являются основанием для прекращения лечения.
7. Значительную роль играет выбор рациональных путей введения препаратов, учитывая, что некоторые из них не полностью всасываются из желудочно-кишечного тракта, плохо проникают из крови в мозг (через гематоэнцефалический барьер).
8. Комбинированное применение антибактериальных средств должно быть обоснованным, так как при неправильном сочетании может как ослабляться суммарная активность, так и суммироваться их токсические эффекты.
Каким же образом действуют антибиотики на микроорганизмы, убивая их или не позволяя им развиваться? Механизм действия многих противомикробных средств не вполне выяснен. Тем не менее, можно утверждать, что действие большинства антибиотиков заключается в нарушении проницаемости клеточной мембраны и угнетении синтеза веществ, образующих клеточные мембраны бактерии или белка внутри микробной клетки (в том числе и путем угнетения синтеза РНК). В первом случае страдает обмен веществ между бактериальной клеткой и внешней средой. Во втором, клетка, оставаясь без оболочки или с ослабленной оболочкой, растворяется в среде обитания и перестает существовать как живой организм. Наконец, в третьем, недостаточность белкового синтеза приводит к остановке процессов жизнедеятельности и микроорганизм “засыпает”. Во всех случаях микробная клетка перестает вырабатывать токсины и, следовательно, перестает быть болезнетворной. Основные точки приложения действия антибиотиков в микробной клетке приведены на рисунке 3.11.1.
Рисунок 3.11.1. Точки приложения действия антибактериальных средств
Ценность антибиотиков как лекарств ни у кого не вызывает сомнения. Но, казалось бы, зачем такое количество лекарств, если достаточно нескольких наиболее активных? А поиски новых антибиотиков все продолжаются и продолжаются. Тому есть несколько очень серьезных причин.
Во-первых, даже наиболее активные антибиотики действуют лишь на ограниченное число микробов, а поэтому могут применяться только при определенных болезнях. Набор микроорганизмов, которые обезвреживаются антибиотиком, называется спектром действия. И этот спектр не может быть бесконечным. Природный пенициллин, например, несмотря на высокую активность, действует лишь на небольшую часть бактерий (преимущественно на грамположительные бактерии). Есть в настоящее время препараты (например, некоторые полусинтетические пенициллины и цефалоспорины) с очень широким спектром действия, но и их возможности не безграничны. Значительная часть антибиотиков не поражает грибы, среди которых есть достаточное количество болезнетворных. По спектру действия основные группы и препараты антибиотиков можно представить следующим образом:
– влияющие преимущественно на грамположительные бактерии (бензилпенициллин, оксациллин, эритромицин, цефазолин);
– влияющие преимущественно на грамотрицательные бактерии (полимиксины, уреидопенициллины, монобактамы);
– широкого спектра действия (тетрациклины, хлорамфеникол, аминогликозиды, полусинтетические пенициллины и цефалоспорины, рифампицин).
Вторая причина заключается в том, что антибиотики не обладают абсолютной избирательностью действия. Они уничтожают не только наших врагов, но и союзников, которые охраняют рубежи нашего организма – на поверхности кожи, на слизистых оболочках, в пищеварительном тракте. Это может нанести значительный урон естественной микробной флоре человека. В результате развивается дисбактериоз – нарушение соотношения и состава нормальной микрофлоры. Дисбактериоз может проявиться сравнительно невинно – вздутием живота, небольшим поносом и другими симптомами, но может протекать тяжело и в отдельных случаях даже приводить к смертельному исходу. На фоне дисбактериоза могут проявиться ранее “дремавшие” в организме инфекции, в частности грибковые, устойчивые к антибактериальным средствам. Такие инфекции в ослабленном болезнью организме, в особенности у детей и пожилых пациентов, представляют серьезную проблему. Поэтому вместе с антибиотиками нередко назначают противогрибковые средства.
Третья причина – появление устойчивых к действию антибиотиков разновидностей микроорганизмов. Микробы, обладая очень хорошей приспособляемостью к быстро меняющимся условиям окружающей среды, “привыкают” к антибиотикам. При этом они становятся нечувствительными к антибиотику, в том числе вследствие выработки ферментов, разрушающих его. В основе этого явления, известного как устойчивость, или резистентность, возбудителей заболеваний, лежит естественный отбор. Когда бактерии сталкиваются с антибиотиком, они проходят через сито селекции: все бактерии, чувствительные к антибиотику, погибают, а те немногочисленные, которые в результате естественных мутаций оказались к нему невосприимчивы, выживают. Эти резистентные бактерии начинают стремительно размножаться на территории, освободившейся в результате гибели конкурентов. Так возникает резистентная разновидность (штамм). Резистентные бактерии быстро захватывают как отдельный организм, так и целую семью, летний лагерь, целые районы, и даже “путешествуют” из одной части света в другую. Это очень серьезная проблема химиотерапии, так как появление устойчивых видов обесценивает противомикробное средство. Разумеется, устойчивые штаммы появляются тем больше, чем шире (и длительнее) применяется препарат.
Многолетнее использование пенициллинов при различных заболеваниях привело к появлению микроорганизмов, продуцирующих специальный фермент – пенициллиназу, нейтрализующий пенициллины. Такие бактерии, например стафилококки, стали серьезной клинической проблемой и даже причиной гибели многих больных. Дело в том, что существует еще перекрестная резистентность, то есть микроорганизмы, научившиеся “справляться” с бензилпенициллином (природным антибиотиком), нередко устойчивы к полусинтетическим представителям этого ряда, а также к цефалоспоринам, карбапенемам. Перекрестная устойчивость, как правило, развивается в отношении препаратов с одинаковым механизмом действия. Можно отсрочить появление резистентных штаммов рациональным применением антибиотика, особенно нового, с оригинальным механизмом действия. Эти новые антибиотики оставляют в резерве (“группа резерва”) и стараются назначать только в критических случаях, когда не помогают известные химиопрепараты, к которым возбудитель инфекции устойчив. Одним из методов борьбы с устойчивостью микроорганизмов является создание комбинированных препаратов, содержащих антибиотик и средства, угнетающие активность микробного фермента, разрушающего этот антибиотик.
И, наконец, четвертая причина – побочные действия. Антибиотики, как и другие лекарства, являются чужеродными для человеческого организма веществами, поэтому при их применении возможны различные неблагоприятные реакции. Наиболее частая из них – аллергия: повышенная чувствительность организма к данному препарату, которая проявляется при повторном его применении. Чем дольше существует препарат, тем больше становится пациентов, которым он противопоказан по причине аллергии. Не менее серьезными могут быть и другие побочные эффекты антибиотиков. Например, тетрациклин обладает способностью связываться с кальцием, поэтому может накапливаться в растущих тканях костей и зубов детей. Это приводит к неправильному их развитию, увеличению склонности к кариесу и окрашиванию зубов в желтый или коричневый цвет. Стрептомицин, положивший начало победному наступлению на туберкулез, и другие аминогликозидные антибиотики (канамицин, гентамицин) могут вызвать поражение почек и ослабление слуха (вплоть до глухоты). Хлорамфеникол угнетает кроветворение, что может привести к развитию малокровия (анемии). Поэтому применение антибиотиков всегда проводится под наблюдением врача, что позволяет своевременно выявить побочные реакции и произвести корректировку дозы или отменить препарат.
Разнообразие форм микроорганизмов и их способность быстро приспосабливаться к внешним воздействиям обусловили появление большого числа антибиотиков, которые принято классифицировать по их молекулярной структуре (таблица 3.11.2). Представители одного класса действуют по аналогичному механизму, подвергаются в организме однотипным изменениям. Сходны и их побочные действия.
Читайте также: