Антибио́тики (от анти... и греч. βίος – жизнь), большая группа лекарственных средств, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, а также продуктами химической модификации этих веществ. Антибиотики избирательно подавляют жизнедеятельность патогенных микроорганизмов, низших грибов, а также клеток злокачественных новообразований, в связи с чем их используют для лечения многих инфекционных заболеваний и ряда злокачественных опухолей.

Историческая справка

Первый антибиотик (пенициллин) был открыт в 1929 г. английским микробиологом А. Флемингом, который в 1945 г. вместе с Э. Б. Чейном и Г. У. Флори был удостоен Нобелевской премии за это открытие. В СССР первые образцы отечественных антибиотиков были созданы под руководством З. В. Ермольевой в 1940-х гг.

Термин «антибиотик» был предложен З. Ваксманом в 1942 г. В зарубежной литературе под термином «антибиотики» ныне объединяют все антибактериальные средства, как природные, так и полученные синтетическим путём (сульфаниламиды, фторхинолоны). В России придерживаются изначального, классического определения этого термина.

Большинство природных антибиотиков продуцируют почвенные микроорганизмы (различные бактерии, главным образом актиномицеты, и плесневые грибы). Кроме того, вещества с антимикробной или цитостатической активностью выделяют некоторые морские организмы (моллюски, губки и др.). Роль антибиотиков в жизнедеятельности организмов-продуцентов в целом остаётся неясной. Предполагается, что антибиотики используются ими в борьбе за существование в природных популяциях. Возможно также, что антибиотики помогают адаптации микроорганизмов к меняющимся условиям среды обитания.

К началу 21 в. было выделено и охарактеризовано более 10 тыс. природных антибиотиков, однако только около 100 из них нашли применение в лечении инфекционных заболеваний человека и животных в химиотерапии злокачественных опухолей. В России в медицинских целях используют более 30 групп различных антибиотиков, а число препаратов на их основе превышает 200.

Получение антибиотиков

Антибиотики получают промышленным способом в ферментёрах на специально подобранных для каждого продуцента питательных средах. После достижения оптимальной концентрации антибиотика его извлекают и подвергают химической очистке. Природные антибиотики не всегда обладают необходимыми химиотерапевтическими или фармакологическими свойствами. В связи с этим основным направлением создания новых антибиотиков стали химическая или микробиологическая модификация природных антибиотиков и создание полусинтетических антибиотиков. Иногда природные антибиотики являются лишь моделью для получения их синтетических аналогов с более ценными свойствами. В большинстве случаев природные антибиотики обладают сложной структурой и их полный химический синтез сложен и экономически не оправдан. В то же время ряд природных антибиотиков (хлорамфеникол, циклосерин) получают путём химического синтеза.

Антибиотики представлены различными группами химических соединений. Среди них есть пептиды, липопептиды, гликопептиды, макролактоны, гетероциклические соединения. Исходя из этого, различают бета-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы), макролиды, аминогликозиды, тетрациклины, амфениколы, полипептидные и гликопептидные антибиотики и др.

Наряду с широким использованием традиционных методов (поиск микроорганизмов-продуцентов, химическая модификация природных антибиотиков) всё чаще для получения новых антибиотиков применяют методы генетической инженерии и биотехнологии.

Механизмы действия антибиотиков

Механизм действия антибактериальных или противогрибковых антибиотиков обусловлен избирательным нарушением метаболических процессов, имеющих место в бактериях или грибах и отсутствующих у человека. Основными механизмами действия антибиотиков являются:

• ингибирование синтеза компонентов клеточной стенки бактерий путём нарушения образования пептидогликановых связей. Так действуют все бета-лактамные антибиотики, ванкомицин и др.;

• ингибирование синтеза компонентов клеточной стенки патогенных грибов путём нарушения синтеза или участия в этом процессе эргостерола. Так действуют амфотерицин В, нистатин и др.;

• нарушение синтеза белка на рибосомах бактерий. Так работают аминогликозиды, макролиды, тетрациклины, левомицетин и др.;

• повышение проницаемости цитоплазматической мембраны бактерий вызывают полимиксины;

• нарушение синтеза нуклеиновых кислот. Так работает противотуберкулёзный препарат рифампицин и некоторые противоопухолевые антибиотики. Следует помнить, что избирательность действия противоопухолевых антибиотиков ниже, чем антибактериальных, поскольку они могут также поражать и здоровые органы с быстро делящимися клетками (клетки кроветворной системы, половой системы, кишечного эпителия и др.).

Основы классификации и принципов применения

По спектру действия выделяют антибиотики:

• антибактериальные;

• противогрибковые;

• противопротозойные (активные в отношении простейших);

• противоопухолевые.

Антибактериальные антибиотики по глубине своего действия могут быть бактерицидными (способными вызывать гибель микроорганизма, например бета-лактамные антибиотики, аминогликозиды) или бактериостатическими (подавляющими рост и размножение бактерий, например тетрациклины, макролиды первого поколения, левомицетин).

Среди антибактериальных различают антибиотики:

• широкого спектра действия;

• узкого спектра действия.

Антибактериальные антибиотики широкого спектра действия влияют как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии (цефалоспорины, карбапенемы, тетрациклины, аминогликозиды).

Антибиотики узкого спектра действия могут влиять либо только на грамположительные бактерии (бензилпенициллин, макролиды первого поколения, ванкомицин), либо только на грамотрицательные микроорганизмы (монобактамы, полимиксины).

В теории, чем у́же спектр действия антибиотиков, тем потенциально более безопасны они для организма, т. к. они будут затрагивать нормальную микрофлору организма минимально.

Однако такой результат может быть достигнут только при точном установлении вида микроорганизма, вызвавшего заболевание, и его чувствительности к этому препарату, а это не всегда возможно сделать быстро и до начала лечения. Поэтому на практике нередко используют эмпирическую терапию. Эмпирическая терапия основана на знаниях о наиболее вероятных возбудителях, вызывающих инфекцию определённой локализации, об их природной чувствительности к антибактериальным средствам, на данных (локальных и региональных) об эпидемиологии инфекции и состоянии антибиотикорезистентности различных микроорганизмов, а также на результатах клинических испытаний высокого качества и систематических обзоров. Эмпирическую терапию проводят антибиотиками узкого спектра действия в тех случаях, когда с помощью клинических методов возможно получить чёткое представление о микроорганизме, вызывающем соответствующую симптоматику (например, острую инфекцию мочевыводящих путей в домашних условиях чаще всего вызывает кишечная палочка, а рожистое воспаление – бета-гемолитический стрептококк группы А). Эмпирическая терапия антибиотиками широкого спектра или комбинацией нескольких антибиотиков призвана обеспечить губительное действие на все возможные виды микроорганизмов, способных вызвать эту инфекцию.

Антибиотики используют также для защиты растений от заболеваний, вызываемых микроорганизмами, в животноводстве их применяют для ускорения роста и развития молодняка (антибиотики добавляют в корма), в пищевой промышленности – в качестве консервантов. Некоторые антибиотики применяют в экспериментальных исследованиях как ингибиторы определённых процессов в клетках.

Лечение антибиотиками может сопровождаться нежелательными побочными явлениями: появлением аллергических реакций (характерно для препаратов группы пенициллина), снижением слуха и нарушением функций вестибулярного аппарата (аминогликозиды), токсическим воздействием на печень (тетрациклин), изменением состава крови (хлорамфеникол) и т. д. Некоторые антибиотики имеют эмбриотоксическое, фетотоксическое или тератогенное действие, поэтому их нельзя применять при беременности. Общим побочным эффектом большинства антибиотиков широкого спектра действия является нарушение нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, кожных покровов и слизистых оболочек. Гибель или снижение числа нормальных микроорганизмов при применении антибиотиков вызывает дисбактериоз (дисбиоз) кишечника, приводящий к нарушению пищеварения, снижает местные защитные свойства покровных тканей, что приводит к возникновению новых инфекций, устойчивых к действию антибиотиков (вирусные болезни, микозы, например кандидоз, и др.).

Проблема резистентности

Длительное и бесконтрольное применение антибиотиков приводит к появлению устойчивости (резистентности) к ним бактерий. Резистентность микроорганизмов контролируют гены, которые локализованы в хромосомах и внехромосомных генетических элементах – плазмидах. Развитие резистентности может быть обусловлено как образованием продуктов, препятствующих действию антибиотиков, так и мутацией генов, кодирующих структуру молекул, на которые направлено действие антибиотиков. Например, возникновение устойчивости большинства штаммов стафилококков к действию пенициллинов связано со способностью этих микроорганизмов синтезировать фермент, инактивирующий антибиотик, – пенициллиназу, или бета-лактамазу. Распространению резистентности к антибиотикам способствует обмен генетическим материалом между бактериями.