Описание групп антибиотиков с химическими формулами

ГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения  и социального развития России

 

Кафедра химии

 

 

 

 

 

 

реферат

 

антибиотики

 

 

 

Выполнила: студентка 11 группы,

 1 курса,

 педиатрического факультета

Гуреева Д. Г.

 

Проверила: Родина Н. В.

 

 

 

 

 

 

Волгоград, 2012

Введение

Антибиотики — химиотерапевтические вещества, образуемые микроорганизмами и получаемые из тканей растений и животных, а  также их производные и синтетические  аналоги, избирательно подавляющие  возбудителей инфекционных болезней или развитие злокачественных опухолей. Многие антибиотики обладают также способностью непрямого, опосредованного действия на защитные механизмы организма (иммуномодулирующий эффект) как в сторону их усиления (иммуностимуляция), так и в сторону угнетения (иммуносупрессия).

Описано более 6 тыс. природных и десятки тысяч  полусинтетических производных  антибиотиков, однако наибольшее значение в медицинской практике имеют  около 50 антибиотиков, выпускаемых  в разнообразных лекарственных  формах и предназначенных для различных целей.

Наука об антибиотиках начала развиваться после открытия в 1929 г. английским исследователем Флемингом  антимикробного действия плесневого грибка Penicillium. Активное вещество, образуемое этим грибком, антибиотик Флеминг назвал пенициллином; он также описал его антимикробное действие и определил возможные перспективы практического применения.

Практическое  применение в качестве антибактериального средства пенициллин получил в начале 1940-х г. Вскоре оказалось, что продуцентами антибиотиков являются не только плесневые грибы  Penicillium, но также лучистые и другие грибы. В 1943 г. из лучистого гриба Streptomyces globisporus был выведен стрептомицин (и впервые применен термин «антибиотик»; С. Вахсман).

Современный период в истории антибиотиков связан с поиском и производством как новых поколений природных антибиотиков, так и полусинтетических антибиотиков, действующих на болезнетворные микробы и некоторые злокачественные образования.

 

Классификация

 

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).

По характеру  противомикробного действия антибиотики делят на 2 группы:

 

•  бактериостатического действия - приостанавливающие рост и развитие микроорганизмов. ( эритромицин, тетрациклины, левомицетин и т.д.)
• бактерицидного действия - вызывающие гибель микроорганизмов. (пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды и т.д.)

По спектру  действия антибиотики относят к  следующим группам:

1. Препараты узкого спектра действия:
• действуют преимущественно на граммположительные бактерии (пенициллины, линкомицин);
• действуют преимущественно на граммотрицательные бактерии (полимиксины монобактамы)
2. Препараты широкого спектра действия, активные в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий (хлорамфеникол, тетрациклины, аминогликозиды и т.д.)
3. Противотуберкулезные антибиотики (стрептомицин, рифампицин, флоримицин и т.д.)
4. Противогрибковые антибиотики (нистатин, леворин, гризеофульвин, амфотерицин В, кетоконазол, анкотил, дифлюкан и др.)

По механизму действия выделяют:

• ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизма (пенициллины, цефалоспорины, ванкомицин, тейкопланин и др.);
• антибиотики, нарушающие молекулярную организацию, функции клеточных мембран (полимиксин, нистатин, леворин, амфотерицин и др.);
• антибиотики, подавляющие синтез белка и нуклеиновых кислот, в частности, ингибиторы синтеза белка на уровне рибосом (хлорамфеникол, тетрациклины, макролиды, линкомицин, аминогликозиды) и ингибиторы РНК-полимеразы (рифампицин) и др.

 
По химическому строению выделяют следующие группы: 

1. β-лактамные антибиотики
• пенициллины
• цефалоспорины
• карбопенемы
2. тетрациклины
3. аминогликозиды
4. макролиды
5. линкозамиды
6. гликопептиды
7. оксазолидиноны
8. другие антибиотики (хлорамфеникол, фузидиевая кислота, фосфомицин)

 

β-лактамы

К ним относится большая группа антибиотиков, молекулы которых содержат  β-лактамное кольцо

Все препараты  этой группы обладают высокой антимикробной активностью, однако ко многим из них у микроорганизмов довольно быстро развивается устойчивость, обусловленная выработкой микроорганизмами спецефических ферментов -  β-лактамаз (пенициллиназ), гидролизующих  β-лактамное кольцо антибиотиков, что лишает последние антимикробной активности и приводит к появлению резистентных штаммов микроорганизмов.

Некоторые  β-лактамные антибиотики, полученные полусинтетическим путем (оксациллин, клоксациллин, метициллин, и другие пенициллины), устойчивы в отношении  β-лактамаз и действуют на штаммы резистентных микроорганизмов.

В настоящее  время созданы специфические  ингибиторы  β-лактамаз (клавулановая кислота, сульбактам, тазобактам), комбинированное  приминение которых с антибиотиками, повышает устойчивость и активность последних.

На основе использования ингибиторов  β-лактамаз создан ряд высокоэффективных комбинированных  антибиотических препаратов (сультамициллин, тазоцин, тиментин и др.)

Препараты группы пенициллина

Пенициллин  является антимикробным веществом, продуцируемым разными видами плесневого гриба пеницилиума. Один из наиболее активных — бензилпенициллин, имеющий следующее строение:

Другие виды пенициллина отличаются от бензилпенициллина тем, что вместо бензильной группы содержат иные радикалы.

По химическому  строению пенициллин представляет собой  кислоту, из которой могут быть получены различные соли (натриевая, калиевая и т. д.). Основой молекулы всех пенициллинов («пенициллиновым ядром») является 6-аминопенициллановая кислота —  сложное гетероциклическое соединение, состоящее из двух колец — тназолидинового и  β-лактамного.

Химическим  путем получен ряд полусинтетических  пенициллинов — прозводных 6-аминопенициллановой  кислоты. Эта часть молекулы пенициллина  малоактивна, но ацилированием и присоединением к ней различных химических групп удалось создать препараты, более стойкие и эффективные в отношении микроорганизмов (стафилококков), резистентных к действию бензилпенициллина.

Препараты группы пенициллина эффективны при инфекциях, вызванных грамположительными бактериями, спирохетами, большинством анаэробов и другими патогенными микроорганизмами. Они оказывают бактерицидное действие на микроорганизмы, находящиеся в фазе роста. Антибактериальный эффект связан со специфической способностью пенициллинов ингибировать биосинтез пептидогликана клеточной стенки микроорганизмов.

Бензилпенициллин  и другие препараты группы пенициллина  неэффективны в отношении вирусов (возбудителей гриппа, полиомиелита, оспы и т.д.), микобактерий туберкулеза, возбудителя амебиаза, риккетсий, грибов и большинства патогенных гамоотрицательных микроорганизмов.

Отдельные  полусинтетические пенициллины  так называемого широкого спектра  действия (например, ампициллин, амоксициллин) активны в отношении не только грамположительных, но и большинства грамотрицательных микроорганизмов.

Активность  препаратов пенициллина устанавливают  биологическим путем по антибактериальному действию на определенный штамм золотистого  стафилококка. За одну единицу действия (ЕД) принимают активность 0,5988 мкг химически чистой кристалической натриевой соли бензилпенициллина.

Длительное  время пенициллины были основными  антибиотиками, широко применявшимися в медиуинской практике. Затем  стали использовать также антибиотики  других групп (тетрациклины, аминогликозиды и др.). В последние годы получе ряд антибиотиков — производных 7-аминоцефаллоспориновой кислоты, расцениваемых в связи с широким спектром их действия и высокой эффективностью как антибиотики новых поколений.

Несмотря на наличие разных групп антибиотиков, а также новых высокоэффективных синтетических антибактериальных препаратов, пенициллины продолжают занимать значительное место в терапии инфекционных болезней. Основными условиями выбора того или иного антибиотика являются определенная чувствительность к нему возбудителя и отсутствие противопоказаний к его применению.

 

Препараты группы цефалоспоринов

 

Цефалоспорины, подобно пенициллинам, относятся  к  β-лактамным антибиоткам, но в  основе их строения лежит 7-аминоцефаллоспорановая кислота (7-АЦК). Бициклическое ядро 7-АЦК называется «цефемовое ядро»

                                                                                                               7-АЦК

 

Первый антибиотик группы цефалоспоринов (цефалоспорин С) выделен из гриба Cephalosporinum acremonium, затем было создано большое количество полусинтетических цефалоспориновых антибиотиков.

Основными особенностями  цефалоспоринов по сравнению с пенициллинами  является их большая резистентность по отношению к  β-лактамазам.

Исходя из структуры, спектра действия и устойчивости к  β-лактамазам цефалоспорины делят на 4 группы:

1. первого поколения (цефалоридин, цефалотин, цефапирин, цефрадин, цефазолин, цефалексин, цефадроксил)
2. второго поколения (цефуроксим, цефаклор, цефотиам, цефсулодин, цефокситин, цефетамет)
3. третьего поколения (цефотаксим, цефоперазон, цефтриаксон, цефтибутен, цефтазидим, цефиксим, цефподоксим, цефетамет)
4. четвертого поколения (цефпером, цефепим)

Все цефалоспорины  обладают высокой химиотерапивтической активностью. Основной особенностью препаратов первого поколения является значительная антистафилококковая активность, в том числе в отношении пенициллиназообразующих, устойчивых к бензилпенициллину штаммов, всех видов стрептококков (за исключением энтерококков), пневмококков, а также кишечной палочки и протея.

Цефалоспорины второго поколения тоже обладают высокой антистафилококковой активностью. Они активны также в отношении  ряда грамотрицательных микроорганизмов (кишечной палочки, протея, менингококков, гонококков и др.)

Цефалоспорины третьего поколения характеризуются более широким спектром действия, чем препараты первого и второго поколений, они активнее в отношении грамотрицательных бактерий и не инактивируются большинством  β-лактамаз, продуцируемых грамотрицательными бактериями.

Цефалоспорины четвертого поколения характеризуются высокой активностью в отношении грамотрицательных бактерий (включая синегнойную палочку) и всех анаэробов и повышенной по сравнению с препаратами третьего (но не первого) поколения активностью в отношении грамположительной флоры.

Все цефалоспорины  проявляют бактерицидное действие. Механизм этого действия связан с  повреждением клеточной мембраны бактерий, находящихся в стадии размножения, и высвобождении аутолитических ферментов, что приводит к их гибели.

 

Карбапенемы

Среди  β-лактамных  антибиотиков карбапенемы характеризуются  наиболее широким спектром антибактериального действия, не инактивируются большинством  β-лактамаз.

Имипенем — антибиотик широкого спектра действия. Эффективен в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов. Оказывает сильное бактерицидное действие.

Монобактамы

Монобактамы относятся к группе β-лактамов. В  отличие от пенициллинов, цефалоспоринов, цефамицинов и карбапенемов, их структурной  основой является не бициклическая, а моноциклическая лактамная система. Получают синтетическим путем. Обладают высокой бактерицидной активностью.

Азтреонам. Оказывает бактерицидное действие главным образом на аэробные грамотрицательные бактерии. Относительно устойчив к действию β-лактамаз. 
Применяют при тяжелых бактериальных инфекциях, вызванных грамотрицательными микроорганизмами (мочевыводящих путей, нижних дыхательных путей, сепсисе, органов брюшной полости и малого таза, инфекциях кожи, мягких тканей, костей и суставов, отите и др.).

аминогликозиды

 
Характерной химической особенностью антибиотиков данной группы является наличие в их молекулах общих  структурных элементов - аминосахаров, соединенных гликозидной связью с агликоновым фрагментом. Все  эти антибиотики включают в качестве структурного элемента 2-дезокси-Д-стрептамин. 
Первый антибиотик данной группы - стрептомицин был выделен из лучистого гриба Actinomyces globisporus streptomycini в 1943 г. В настоящее время известен целый ряд антибиотиков-аминогликозидов, продуцируемых лучистыми грибами Actinomyces (неомицин, сизомицин, канамицин, тобрамицин т. д.), Micromonospora (гентамицин и др.) и иными грибами, а также получаемых полусинтетическим путем (амикацин и т. д.). 
Препараты этой группы обладают широким спектром антибактериального действия. Они эффективны в отношении многих аэробных грамотрицательных и части грамположительных микроорганизмов, но на анаэробы не влияют. Стрептомицин и ряд других антибиотиков-аминогликозидов наиболее активны в отношении микобактерий (возбудителей туберкулеза и некоторых иных инфекций). 
Применяют антибиотики-аминогликозиды обычно при тяжелых системных инфекциях при недостаточной эффективности других антибактериальных средств. 
Механизм действия этих препаратов обусловлен их необратимым связыванием со специфическими рецепторами бактериальных рибосом и нарушением синтеза цитоплазматических мембран, что приводит к гибели бактериальных клеток.