Антибиотики кардинально изменили жизнь людей по всему миру. Благодаря их использованию резко снизилась смертность от инфекций, и вследствие этого выросла средняя продолжительность жизни. Грозное оружие против болезнетворных микроорганизмов позволило человечеству с лёгкостью побеждать невидимых врагов, которые в прошлые века забирали миллионы жизней. Но в наши дни это оружие обернулось против того, кто его использует, – всё больше штаммов бактерий становятся устойчивыми к антибиотикам, а значит, смертельно опасными для людей.
Всё дело в безответственном применении антибиотиков без острой необходимости. И проблема не только в фермерах, которые «кормят химией» своих бройлеров и поросят. Если вы по собственной инициативе принимаете антибиотики «для профилактики» или кормите ими своих детей при малейших симптомах простуды, ваш вклад в будущий кризис мирового здравоохранения тоже не так уж и мал. Для того, чтобы помочь нашим читателям лучше разбираться в антибиотиках и более ответственно относиться к их использованию, мы запускаем цикл статей, посвящённый этим препаратам. Первыми в очереди стоят бета-лактамы – самый многочисленный класс антибактериальных лекарственных средств.
Для начала разберёмся с терминами. В медицине и фармакологии «антибиотиками» называют антибактериальные средства природного происхождения, а также полусинтетические антибактериальные препараты. Полностью синтетические противомикробные средства – это уже не антибиотики. Синтетическим антибактериальным средствам – хинолонам, фторхинолонам и сульфаниламидам – будет посвящена отдельная статья.
Остановить или уничтожить
Бактерии не держат на нас зла – они просто быстро размножаются. У бактерии нет задачи причинить человеку боль или убить его. Её цель, как и у всех живых организмов, – выжить и передать свои гены потомкам. Но проблема в том, что в процессе своей жизнедеятельности бактерии выделяют вредные вещества (экзотоксины) или провоцируют их образование в организме носителя (эндотоксины). Именно эти токсины и вредят клеткам организма, вызывая симптомы инфекции – начиная от насморка при риносинусите и заканчивая смертельным обезвоживанием при холере.
Чем больше бактерий, тем больше токсинов, а значит, более сильное вредное воздействие на заражённый организм.
Нередко иммунитет сам справляется с бактериями, и врач назначает лишь симптоматическое лечение, то есть действия, направленные на устранение последствий бактериальной интоксикации. Наш организм средствами иммунитета способен уничтожать бактерии (бактерицидный эффект) и/или прекращать (замедлять) процесс их размножения (бактериостатический эффект). Второго нередко бывает достаточно, ведь главная «сила» бактерий в их численности. Не обязательно уничтожать все до одной – многие болезнетворные бактерии подолгу живут в теле человека, томясь под гнётом иммунитета. Такие микроорганизмы называют условно-патогенными. В отличие, скажем, от «полезных» бактерий в кишечнике, на коже и так далее. Но как только иммунитет ослабевает (например, из-за вирусной атаки или переохлаждения), бактерии вновь начинают невероятно быстро плодиться и заполнять органы и ткани своими токсинами.
Иногда организму необходимо помочь в борьбе с бактериями – нарастающее влияние токсинов угрожает принести слишком большой вред или приносит слишком сильные страдания (неудобства) больному. Для оказания такой помощи организму используют антибиотики – вещества, способные оказывать дополнительный бактерицидный или бактериостатический эффект.
Бета-лактамы: общая информация
Бактерия – это одноклеточное живое существо. По сути она представляет собой одну-единственную клетку с ядром, цитоплазмой, клеточной мембраной и клеточной стенкой. Прочная клеточная стенка отделяет содержимое клетки от внешней среды, защищает клетку и выполняет транспортные функции (обмен веществ). Если разрушить или сильно повредить клеточную стенку, клетка «лопнет» и погибнет (произойдёт т. н. лизис).
Именно это и делают бета-лактамные антибиотики. Дело в том, что клеточная стенка состоит из нескольких слоёв полимера муреина, «сшитых» между собой особыми «мостиками» из аминокислот. Разные бактерии могут похвастаться различным количеством слоёв муреина – от двух до ста. Так или иначе, без аминокислотных мостиков конструкция держаться не будет. Сборкой мостиков занимается особый фермент – транспептидаза. Он как бы «сшивает» отходящие от двух слоёв муреина половинки молекулярных мостиков.
Бета-лактамные антибиотики, в свою очередь, содержат бета-лактамное кольцо – структуру из трёх атомов углерода и одного атома азота. Это кольцо способно быстро образовывать ковалентную связь с фрагментами мостиков, не давая транспептидазе соединить их. Нет мостиков – слои муреина не соединяются и клеточная стенка разрушается. Таким образом бета-лактамные антибиотики оказывают бактерицидный эффект.
Большой плюс заключается в том, что муреин входит в состав только бактериальных клеток, а клетки растений и животных (включая людей) его лишены. В этом смысле бета-лактамные антибиотики являются сравнительно безопасными лекарствами. Но это, конечно же, не значит, что их можно «есть горстями» без консультации с врачом.
Пенициллины
Пенициллины являются продуктами жизнедеятельности рода Penicillium – одного из самых распространённых грибов в мире, обитающего на растениях, в почве, в море, а также в помещениях и на пищевых продуктах.
По способу получения пенициллины делятся на природные (биосинтетические) и полусинтетические (модифицированные в лаборатории). К числу биосинтетических пенициллинов относится бензилпенициллин, а среди полусинтетических пенициллинов можно упомянуть такие препараты, как ампициллин и амоксициллин.
Главным плюсом всех пенициллинов является сравнительно низкая токсичность и, как следствие, более широкий диапазон дозировок. При этом у природных пенициллинов есть три существенных минуса:
- Они активны преимущественно в отношении грамположительных микроорганизмов, а на грамотрицательные действуют слабо.
- Разрушаются в кислотной среде желудка (вводятся инъекционно).
- Быстро разрушаются бета-лактамазами.
Справка: Бета-лактамаза – это вырабатываемый рядом бактерий фермент, который разрушает бета-лактамное кольцо и таким образом обезвреживает антибиотик.
Полусинтетические пенициллины лишены этих недостатков благодаря тому, что к их молекулам искусственно присоединены дополнительные целевые группы атомов.
Цефалоспорины
Этот подвид бета-лактамных антибиотиков может, как и пенициллины, похвастаться низкой токсичностью, но в отличие от последних обладает более высокой антибактериальной активностью и лучшими фармакокинетическими показателями (лучше усваиваются). В частности, цефалоспорины используют для лечения мозговых инфекций, так как они, в отличие от пенициллинов, достаточно хорошо преодолевают гематоэнцефалический барьер.
Благодаря сочетанию эффективности и безопасности цефалоспорины давно привлекают к себе внимание учёных и фармкомпаний – на сегодняшний момент разработано уже пять поколений этих препаратов:
- первое поколение: цефазолин, цефалексин;
- второе поколение: цефуроксим;
- третье поколение: цефотаксим, цефтриаксон, цефоперазон, цефтазидим, цефдиторен, цефиксим;
- четвёртое поколение: цефепим;
- пятое поколение: цефтаролин.
Карбапенемы
Этот немногочисленный подвид бета-лактамных антибиотиков благодаря своему строению обладает значительно большей устойчивостью к бета-лактамазам. Второе преимущество карбапенемов – ещё более широкий, чем у цефалоспоринов, спектр действия. По данным ряда источников, карбапенемы обладают самым широким спектром действия среди всех антибиотиков.
Эти препараты применяются исключительно парентерально (внутривенно или внутримышечно). Считаются «антибиотиками резерва», то есть назначаются в тех случаях, когда другие, более «мягкие» бета-лактамы не дают необходимого эффекта. Примером лекарств этого подвида может служить меропенем.
Гликопептиды
В качестве бонуса можно упомянуть ещё один класс препаратов, не являющихся бета-лактамными антибиотиками, но имеющих сходную мишень антибактериальной активности – разрушение клеточной стенки бактерий.
Если бета-лактамы не дают бактерии «сшить» несколько слоёв муреина для получения прочной клеточной стенки, то гликопептиды действуют на более раннем этапе – они мешают сборке похожей на цепочку молекулы муреина, связываясь с её частями и не давая им соединиться друг с другом.
Используются с клинической практике (в больнице). Примеры таких препаратов: ванкомицин и капреомицин.
Правила приёма антибиотиков
Главное правило при приёме антибиотиков – строго соблюдать курс лечения, предписанный врачом или инструкцией по применению. Почему это очень важно? В случае с лечением антибиотиками для бактерий как нельзя верен принцип: «Всё, что меня не убивает, делает меня сильнее». Курсы лечения рассчитаны не просто так – если указано, что для нужного эффекта необходимо принимать препарат десять дней, то это значит, что за пять дней лекарство не успеет справиться с популяцией бактерий.
Бактерии размножаются невероятно быстро, а значит, и естественный отбор у них происходит в столь же ускоренном режиме. Если не «добить» популяцию нужной длительностью приёма лекарства, выжившие более приспособленные особи останутся в организме и продолжат размножаться.
Более того, они передадут свои гены устойчивости потомству, и в следующий раз антибиотик подействует хуже.
Поэтому мы советуем вам не ориентироваться на симптомы – «стало легче, значит, можно больше не пить антибиотики». Соблюдайте режим дозирования и курс лечения – это поможет организму справиться с недугом и не даст инфекции «эволюционировать». Вред от устойчивой инфекции значительно больше, чем от возможных побочных эффектов антибактериальных препаратов.
Марк Волков, редактор онлайн-журнала для фармацевтов и медицинских работников «Катрен-Стиль»
Фото enot-poloskun/Фотобанк istockphoto
Мнение автора может не совпадать с мнением редакции
Наталья