Ингибиторы синтеза клеточной стенки
Клеточная стенка бактерий состоит из уникального компонента — пептидогликана. Так как в организме человека этого вещества нет, препараты данной группы обладают высокой избирательностью.
Процесс формирования стенки начинается с синтеза предшественников в цитоплазме, затем они транспортируются через мембрану и встраиваются в клеточную стенку.
- Бета-лактамы (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы) блокируют пенициллинсвязывающие белки (ПСБ), отвечающие за финальную сборку пептидогликана на внешней стороне мембраны. В клетке накапливается избыток неиспользованных предшественников, что служит сигналом для активации аутолитических ферментов (аутолизинов). В норме они нужны для деления, но при избытке буквально растворяют стенку, вызывая гибель (лизис) бактерии.
- Гликопептиды (ванкомицин, тейкопланин) прерывают процесс на этапе транспортировки и встраивания предшественников.
- Прочие препараты, такие как циклосерин и бацитрацин, более токсичны, поэтому остаются в резерве или применяются только местно.
Ингибиторы синтеза белка
Антибиотики этой группы используют разницу в строении рибосом: у прокариот они имеют тип 70S (состоят из 30S- и 50S-субъединиц), что отличает их от рибосом человека.
- Воздействие на 30S-субъединицу: Аминогликозиды необратимо нарушают образование инициального комплекса и присоединение транспортной РНК, блокируя старт синтеза. Тетрациклины действуют похоже, но они обратимо блокируют присоединение аминоацил-тРНК к акцепторному сайту.
- Воздействие на 50S-субъединицу: Макролиды (эритромицин), хлорамфеникол и линкозамиды блокируют фермент пептидилтрансферазу и нарушают транслокацию пептидил-тРНК. Это обрывает удлинение белковой цепи. Эффект является бактериостатическим: если удалить антибиотик, микроорганизм возобновит синтез.
- Другие механизмы: Фузидиевая кислота останавливает удлинение цепи, а оксазолидиноны блокируют саму возможность объединения двух субъединиц в единый 70S-комплекс и нарушают высвобождение готовой цепи.
Блокаторы нуклеиновых кислот
Эти химиотерапевтические средства вмешиваются в обмен нуклеиновых кислот бактерии на трех разных уровнях метаболизма:
- Блокада синтеза предшественников (антиметаболиты): Сульфаниламиды и триметоприм лишают клетку пуриновых и пиримидиновых оснований. Сульфаниламиды по своей химической структуре являются аналогами парааминобензойной кислоты (ПАБК). Они конкурентно связывают фермент, превращающий ПАБК в фолиевую кислоту, из-за чего синтез нуклеиновых кислот останавливается.
- Подавление функций ДНК: Фторхинолоны/хинолоны связываются с ферментом ДНК-гиразой и выключают его, блокируя нормальную репликацию ДНК. К этой же группе относятся нитроимидазолы и нитрофураны.
- Остановка транскрипции (синтеза РНК): Рифамицины (единственные природные антибиотики в своей группе) прикрепляются к РНК-полимеразе и блокируют синтез матричной РНК.
Нарушение функций цитоплазматической мембраны
Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) присутствует у всех клеток — и бактерий, и грибов, и человека. Из-за этого препараты данной группы обладают низкой избирательной токсичностью.
- Антибактериальные средства: Основной представитель — полимиксины (полипептиды). Они действуют только на грамотрицательные бактерии, повреждая фосфолипиды мембраны, что вызывает лизис. Из-за крайне высокой токсичности для человека в настоящее время они практически не применяются в системной практике.
- Противогрибковые препараты: Клетки грибов эволюционно намного ближе к человеческим клеткам, чем бактерии, поэтому системных антимикотиков очень мало. Их главная мишень — эргостерол, специфический компонент мембраны грибов. Полиеновые антибиотики напрямую разрушают эргостеролы, а имидазолы ингибируют ферменты, необходимые для их биосинтеза.
Легко запомнить характер действия ингибиторов белка: препараты, воздействующие на 50S-субъединицу рибосомы, оказывают бактериостатический эффект (только приостанавливают рост), а вот действующие на 30S (например, аминогликозиды) могут связываться необратимо.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему пенициллины не действуют на микоплазмы?
Микоплазмы от природы не имеют клеточной стенки (пептидогликана). Поскольку мишень для бета-лактамных антибиотиков у них полностью отсутствует, эти препараты против них бессильны.
В чем главная опасность противогрибковых препаратов?
Мембраны клеток грибов по своему строению значительно ближе к мембранам клеток человека, чем к бактериальным. Из-за этого антимикотики обладают высокой перекрестной токсичностью.
Как именно убивают клетку бета-лактамные антибиотики?
Они не растворяют стенку сами, а блокируют пенициллинсвязывающие белки. Накопление избыточного строительного материала (предшественников) дает клетке ложный сигнал запустить систему самоуничтожения — аутолитические ферменты, которые и разрушают бактерию.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности строения рибосом прокариот (70S) и эукариот
- Механизм активации аутолитических ферментов бактерий
- Принцип конкурентного ингибирования на примере ПАБК и сульфаниламидов
- Роль ДНК-гиразы в суперспирализации бактериальной хромосомы
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Механизмы действия антимикробных препаратов» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Химиотерапевтические противомикробные препараты»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.