BAKTERIOSTATYCZNY: CHARAKTERYSTYKA, MECHANIZMY DZIAŁANIA I PRZYKŁADY - MEDYCYNA - 2026

Leki bakteriostatyczne to antybiotyki, które odwracalnie zatrzymują rozmnażanie i wzrost bakterii. Są stosowane przeciwko infekcjom przez wrażliwe mikroorganizmy oraz u pacjentów z kompetentnym układem odpornościowym.

Pasteur i Joubert jako pierwsi rozpoznali potencjalne działanie terapeutyczne niektórych produktów mikrobiologicznych. W 1877 roku opublikowali swoje obserwacje, w których pokazali, jak pospolite mikroorganizmy mogą powstrzymać wzrost prątków wąglika w moczu.

Jak antybiotyk bakteriostatyczny i bakteriobójczy działa w odniesieniu do populacji bakterii w czasie (źródło: Kuon.Haku za pośrednictwem Wikimedia Commons) Współczesna era chemioterapii antybakteryjnej rozpoczęła się w 1936 r. Wraz z wprowadzeniem sulfonamidu do praktyki medycznej. Wystarczające ilości penicyliny stały się dostępne do użytku klinicznego w 1941 roku, rewolucjonizując leczenie chorób zakaźnych.

Streptomycynę, chloramfenikol i chlortetracyklinę zidentyfikowano pod koniec II wojny światowej. Od tego czasu opracowano setki leków przeciwbakteryjnych, które są dostępne do leczenia różnych chorób zakaźnych.

Obecnie antybiotyki to jedne z najczęściej stosowanych leków w lecznictwie, ponad 30% hospitalizowanych pacjentów otrzymuje antybiotyki. Są jednak jednymi z najczęściej nadużywanych leków przez lekarzy i pacjentów. Niepotrzebne i źle zarządzane terapie tymi lekami były przyczyną rozwoju oporności bakterii na wiele antybiotyków.

Środki przeciwdrobnoustrojowe są klasyfikowane, zgodnie z ich ogólnym mechanizmem działania, jako bakteriobójcze (te, które zabijają bakterie) i bakteriostatyczne (te, które hamują ich wzrost i rozmnażanie). Chociaż rozróżnienie to jest wyraźne w badaniach in vitro, w przypadku stosowania w terapii nie jest to tak zdefiniowane.

cechy

Jak wyjaśniono powyżej, leki przeciwdrobnoustrojowe można podzielić na te, które mogą zabijać wrażliwe bakterie, zwane środkami bakteriobójczymi, oraz te, które odwracalnie hamują ich wzrost i rozwój, zwane bakteriostatykami.

Obecnie z klinicznego punktu widzenia to zróżnicowanie uważa się za nieco rozproszone. Z tego powodu mówi się, że dany antybiotyk działa preferencyjnie jako bakteriostatyczny lub bakteriobójczy.

Dlatego ten sam antybiotyk może mieć dwojakie działanie (bakteriostatyczne lub bakteriobójcze) w zależności od pewnych warunków, takich jak stężenie, jakie może osiągnąć w miejscu, w którym jego działanie jest potrzebne, oraz powinowactwo, jakie ma do danego mikroorganizmu.

Ogólnie rzecz biorąc, bakteriostatyki, z wyjątkiem aminoglikozydów, są antybiotykami, które zakłócają syntezę białek wrażliwych bakterii. Jeśli układ odpornościowy organizmu jest systemem kompetentnym, wystarczy zahamować wzrost i rozmnażanie bakterii, aby mogła ją wyeliminować.

Z drugiej strony środki bakteriobójcze mogą mieć różne mechanizmy działania: mogą zakłócać syntezę ściany komórkowej bakterii, zmieniać błonę cytoplazmatyczną lub zakłócać niektóre procesy związane z syntezą i metabolizmem bakteryjnego DNA.

Mechanizm akcji

Do klasyfikacji leków przeciwdrobnoustrojowych zastosowano kilka schematów, między innymi grupowanie tych leków według wspólnych mechanizmów działania. Tak więc, zgodnie z mechanizmem działania, antybiotyki dzieli się na:

- Antybiotyki hamujące syntezę ściany bakteryjnej: wśród których znajdują się penicyliny i cefalosporyny, cykloseryna, wankomycyna i bacytracyna.

- Antybiotyki, które zmieniają przepuszczalność błony mikroorganizmów, umożliwiając wydostanie się związków wewnątrzkomórkowych: obejmuje to detergenty, takie jak polimyksyna i polien.

- Środki, które wpływają na funkcję podjednostek rybosomów 30S i 50S i powodują odwracalne hamowanie syntezy białek: są to leki bakteriostatyczne. Przykładami są chloramfenikol, tetracykliny, erytromycyna, klindamycyna i pristanamycyna.

- Środki, które wiążą się z podjednostką 30S i zmieniają syntezę białek i ostatecznie powodują śmierć bakterii: wśród nich są aminoglikozydy.

- Antybiotyki wpływające na metabolizm kwasów nukleinowych hamują polimerazę RNA: przykładem jest rifamycyna.

- Antymetabolitów, które hamują enzymy metabolizmu folianów: przykładami są trimetopryna i sulfonamidy.

Mechanizm działania w przypadku bakteriostatyki

Mechanizm działania środków bakteriostatycznych wiąże się ze zmianą syntezy białek bakterii docelowych. Osiąga się to za pomocą różnych mechanizmów:

Hamowanie fazy aktywacji

- Inhibitory enzymu syntetazy izoleucylo-tRNA.

Hamowanie inicjacji syntezy białek

- Zapobiegaj tworzeniu się kompleksu inicjacyjnego 70S lub połącz się z podjednostką 50S.

- Hamowanie wiązania aminoacylo-tRNA z rybosomem.

Hamowanie wydłużenia przez różne mechanizmy

- Zakłócanie procesu transpeptydacji.

- Interferowanie z peptydylotransferazą w 23S rRNA podjednostki 50S rybosomu.

- hamowanie translokacji czynnika wydłużenia G.

Odrębny przypadek dotyczy mechanizmu działania aminoglikozydów, ponieważ działają one na podjednostkę rybosomu 30S, zakłócając w ten sposób syntezę białek, a zatem mają działanie bakteriostatyczne. Wywierają jednak wpływ na błonę niektórych bakterii, co powoduje głównie działanie bakteriobójcze.

Przykłady każdego mechanizmu działania i wrażliwych mikroorganizmów

Inhibitory fazy aktywacji

Mukopirocyna jest antybiotykiem bakteriostatycznym, zdolnym do konkurencyjnego hamowania enzymu syntetazy izoleucylo-tRNA, tym samym hamując wbudowywanie izoleucyny i zatrzymując syntezę.

Ten antybiotyk jest syntetyzowany przez niektóre gatunki Pseudomonas, więc jest stamtąd ekstrahowany. Ma szczególnie silny wpływ na bakterie Gram-dodatnie. Stosuje się go głównie w infekcjach skóry, miejscowo lub w celu zwalczania zdrowego stanu nosicielstwa Staphylococcus aureus.

Hamowanie inicjacji syntezy białek

U bakterii początek syntezy następuje wraz z włączeniem metioniny jako formylometioniny połączonej z tRNA (transfer RNA). Podjednostki rybosomalne 30S i 50S uczestniczą w kompleksie inicjacyjnym, z dwoma ważnymi loci: Locus A i Locus P.

Grupa oksazolidynonów i aminoglikozydów wykazuje ten mechanizm działania. Grupa oksazolidynonów to grupa syntetycznych antybiotyków wprowadzonych niedawno do praktyki klinicznej, które nie wykazują oporności krzyżowej z innymi antybiotykami bakteriostatycznymi.

Linezolid jest przedstawicielem oksazolidynonów, działa na bakterie Gram-dodatnie, w tym szczepy Staphylococcus aureus i Streptococcus spp. wielooporny i nie wykazuje aktywności przeciwko gramujemnym

Aminoglikozydy są pochodzenia naturalnego, syntetyzowane są przez promieniowce w glebie lub z ich półsyntetycznych pochodnych. Są aktywne przeciwko wielu różnym gatunkom bakterii, zwłaszcza tlenowym Gram-ujemnym.

W zależności od bakterii i ich lokalizacji mogą wykazywać działanie bakteriostatyczne lub bakteriobójcze.

Hamowanie wiązania aminoacylo-tRNA z rybosomem

Do tej grupy należą tetracykliny i ich pochodne - glicylocykliny. Blokują lub hamują Locus A. Tetracykliny mogą być naturalnie występujące (streptomyces) lub półsyntetyczne; Należą do nich doksycyklina, minocyklina i oksytetracyklina.

Struktura chemiczna antybiotyku doksycykliny (źródło: Vaccinationist via Wikimedia Commons) Tetracykliny to antybiotyki o szerokim spektrum działania przeciwko wielu bakteriom, zarówno gram-dodatnim, jak i gram-ujemnym, są bardzo aktywne przeciwko riketsjom, chlamydiom, mykoplazmom i krętkom.

Tygecyklina to glicylocyklina pochodząca z minocykliny, o tym samym mechanizmie działania, ale z pięciokrotnie większym powinowactwem niż minocyklina i która również wpływa na błonę cytoplazmatyczną. Są bardzo aktywne przeciwko enterokokom i wielu bakteriom opornym na inne antybiotyki.

Inhibitory wydłużenia

Przykładami tej grupy są chloramfenikol i linkozamidy działające na locus P. Kwas fusynowy jest przykładem mechanizmu hamowania translokacji czynnika elongacji G. Makrolidy i ketolidy wiążą się z peptydylotransferazą w 23S rRNA podjednostki 50S rybosomu.

Chloramfenikol i jego pochodne, takie jak tiamfenikol, są antybiotykami bakteriostatycznymi o szerokim spektrum działania przeciwko bakteriom Gram-dodatnim i ujemnym oraz przeciwko beztlenowcom. Są bardzo aktywne przeciwko salmonellom i shigella, a także bakteroidom, z wyjątkiem B. fragilis.

Głównym linkozamidem jest klindamycyna, która działa bakteriostatycznie, jednak w zależności od dawki, jej stężenia w docelowym i rodzaju drobnoustroju może wykazywać działanie bakteriobójcze.

Klindamycyna jest skuteczna przeciwko czynnikom Gram-dodatnim, z wyjątkiem enterokoków, jest preferowana w przypadku B. fragilis i jest skuteczna przeciwko niektórym pierwotniakom, takim jak Plasmodium i Toxoplasma gondii.

Makrolidy

Leki te obejmują erytromycynę, klarytromycynę i roksytromycynę (jako makrolidy 14-węglowe) i azytromycyna (jako grupa 15-węglowa). Spiramycyna, josamycyna i midekamycyna to przykłady makrolidów 16-węglowych.

Telitromycyna jest ketolidem pochodzącym z erytromycyny. Zarówno makrolidy, jak i ketolidy działają m.in. na bakterie Gram-dodatnie, Bordetella pertussis, Haemophilus ducreyi, Neisseria ssp, Helicobacter pylori (bardziej skuteczna jest klarytromycyna) i Treponemas.

Bibliografia

1. Calvo, J. i Martínez-Martínez, L. (2009). Mechanizmy działania środków przeciwdrobnoustrojowych. Infectious Diseases and Clinical Microbiology, 27 (1), 44–52.
2. Goodman and Gilman, A. (2001). Podstawy farmakologiczne terapii. Wydanie dziesiąte. McGraw-Hill
3. Meyers, FH, Jawetz, E., Goldfien, A. i Schaubert, LV (1978). Przegląd farmakologii medycznej. Lange Medical Publications.
4. Ocampo, PS, Lázár, V., Papp, B., Arnoldini, M., Zur Wiesch, PA, Busa-Fekete, R.,… & Bonhoeffer, S. (2014). Dominuje antagonizm między antybiotykami bakteriostatycznymi i bakteriobójczymi. Środki przeciwdrobnoustrojowe i chemioterapia, 58 (8), 4573-4582.
5. Rodríguez-Julbe, MC, Ramírez-Ronda, CH, Arroyo, E., Maldonado, G., Saavedra, S., Meléndez, B.,… & Figueroa, J. (2004). Antybiotyki u osób starszych. Dziennik nauk o zdrowiu z Puerto Rico, 23 (1).