Не ясно, насколько велика роль антибиотиков в конкурентных отношениях между микроорганизмами в естественных условиях. Зельман Ваксман полагал, что эта роль минимальна, антибиотики не образуются иначе как в чистых культурах на богатых средах. Впоследствии, однако, было обнаружено, что у многих продуцентов активность синтеза антибиотиков возрастает в присутствии других видов или же специфических продуктов их метаболизма. В 1978 годуЛ. М. Полянская на примере гелиомицина S. olivocinereus, обладающего свечением при воздействии УФ излучения, показала возможность синтеза антибиотиков в почвах. Предположительно особенно важны антибиотики в конкуренции за ресурсы среды для медленнорастущих актиномицетов. Было экспериментально показано, что при внесении в почву культур актиномицетов плотность популяции вида актиномицета, подвергающегося действию антагониста, падает быстрее и стабилизируется на более низком уровне, чем другие популяции.
Классификация антибиотиков по механизму биологического действия
1. Антибиотики, ингибирующие синтез клеточной стенки (пенициллины,
цефалоспорины, бацитрацин, ванкомицин, D-циклосерин).
2. Антибиотики, нарушающие функции мембран (альбомицин,
аскозин, грамицидины, кандицидины, нистатин, трихомицин,
эндомицин и др.).
3. Антибиотики, избирательно подавляющие синтез (обмен)
нуклеиновых кислот:
1) РНК (актиномицин, гризеофульвин, канамицин, неомицин,
новобиоцин, оливомицин и др.);
2) ДНК (актидион, брунеомицин, митомицины, новобиоцин,
саркомицин, эдеин и др.).
4. Антибиотики - ингибиторы синтеза пуринов и пиримидинов
(азасерин, декоинин, саркомицин и др.).
5. Антибиотики, подавляющие синтез белка (бацитрицин, виомицин,
аминогликозиды, метимицин, эритромицин, тетрациклины,
хлорамфеникол и др.).
6. Антибиотики - ингибиторы дыхания (антимицины, олигомицины,
патулин, пиоцианин, усниновая кислота и др.).
7. Антибиотики - ингибиторы окислительного фосфорилирования
(валиномицин, грамицидины, колицины, олигомицин,
тироцидин и др.).
8. Антибиотики, обладающие антиметаболитными свойствами
(пуромицин, хадацидин, D-циклосерин, ацидомицин и др.).
9. Антибиотики-иммуномодуляторы (циклоспорины, актиномицины
С и D, оливомицин, брунеомицин, рубомицин, спергуалин
и др.).
Механизмы биологического действия некоторых антибиотиков
1. I. β-lactam antibiotics
Наиболее распространенная группа антибиотиков. Эту группа включает в себя:
Пенициллины — вырабатываются колониями плесневого грибка Penicillinum. Различают:
Цефалоспорины— используются по отношению к пенициллинустойчивым бактериям.
Карбапенемы— антибиотики широкого спектра действия. Структура карбапенемов обуславливает их высокуюрезистентность к бета-лактамазам.
Монобактамы (азтреонам)
В основном, механизм их действия заключается в ингибировании синтеза клеточной стенки бактерий (пептидогликановый слой), что обуславливает широкий спектр применения против Грамм-положительных прокариот. В финальной стадии синтеза клеточной стенки происходит реакция транспептидации, осуществляемая с помощью DD-транспептидазы. Пенициллин связывает так называемый PBP (penicillin-binding protein), который в свою очередь имеет очень высокую афинность к антибиотикам этого ряду. Такое высокое сродство обусловлено тем, что эти вещества «имитируют» D-alanyl-D-alanine, которые в свою очередь – терминирующие остатки субединиц из которых и собирается пептидогликановый слой.
Так же существует несколько видов устойчивости бактерий к действию антибиотиков Бета-лактамного типа, основанный на предотвращении связывания оных с PBP.
Первым можно назвать наличие в бактериях ферментов, способных к кидролизу Бета-лактамного кольца в молекуле антибиотика, например
NMD-1. Так же фермент Бета-лактамаза и другие.
Вторым типом устойчивости является наличие в DD-транспептидазе другой аминокислоты в PBP, а не Серина 403.
The macrolides
Группа лекарственных средств, большей частью антибиотиков, основой химической структуры которых является макроциклическое 14- или 16-членное лактонное кольцо, к которому присоединены один или несколько углеводных остатков. Макролиды относятся к классу поликетидов, соединениям естественного происхождения. Например, эритромицин.
В основном применяются при лечении респираторных и внутритканевых инфекций вызванных Грамм отрицательными микроорганизмами, хотя действуют и на некоторые Грамм положительные. Спектр действия макролидов немного шире, нежели у Бета-лактамной группы.
Механизм действия Антибиотиков этой группы основан на ингибировании синтеза белка на стадии трансляции, но не ингибируют пептидилтрансферазную реакцию. Они блокируют вход в канал большой субьединицы рибосомы, связываясь с 23S rRNA, через которую проходят многие, если не все «зарождающиеся» белковые цепи. Блокирование этого туннеля макролидами вызывает перманентную диссоциацию пептидил-tRNAs и рибосомы, что мешает элонгации растущей цепи. Стоит отметить тот факт, что полисомы к этому эффекту устойчивы. В эту же группу по механизму действия могут быть отнесены линкозамиды.
Так же известны механизмы устойчивости бактерий к этому классу антибиотиков. Одним из главных является посттранскрипционное метилирование 23S рибосомальной РНК.
(Эритромицин)