Микробиологические основы химиопрофилактики и химиотерапии инфекционных болезней

Домашнее задание:
Основы микробиологии и иммунологии / К.С. Камышева. – Ростов н / Д: Феникс, 2020. с.130-141
Подготовка реферативных сообщений по теме: «Побочные реакции химиопрепаратов на организм человека».

Понятие о химиопрепаратах
1. Требования, Предъявляемые К Химиотерапевтическим Средствам
Одним из крупнейших достижений медицины второй половины XX века является широкое использование химиотерапии.
Химиотерапия — это лечение инфекционных и опухолевых заболеваний химическими препаратами, не являющимися продуктами реакции организма и возбудителя.
Препараты, используемые для химиотерапии, называются химиотерапевтическими.

К ним предъявляют ряд требований.
Химиотерапевтический препарат должен обладать:
• этиотропностью, т. е. подавлять жизнедеятельность и развитие возбудителя болезни или опухолевых клеток, или уничтожать его в тканях и средах организма.
Вся химиотерапия в целом всегда является этиотропной, т. е. направленной на причину заболевания – микроорганизм-возбудитель заболевания или опухолевую клетку;

химиопрепараты должны достаточно хорошо растворяться в воде, так как только в таком виде они могут быть доставлены во внутреннюю среду организма.
Для того чтобы соответствовать именно этому условию, для химиотерапии довольно часто используются соответствующие производные основного действующего вещества. Малорастворимые или нерастворимые вещества пригодны только для местного применения;

• химиотерапевтические препараты, с одной стороны, должны быть достаточно стабильны во внутренней среде организма, но, с другой стороны, они не должны иметь кумулятивного эффекта (способности накапливаться в макроорганизме);

вещества, используемые для химиотерапии, должны быть безвредны.
Несмотря на то, что любой химиотерапевтический препарат обладает тем или иным побочным действием на организм человека, это действие должно быть по возможности минимальным, а тератогенный (способность вызывать образование отклонений в развитии) и мутагенный (способность вызывать мутации) эффекты по возможности отсутствовать.

Это требование к качеству химиопрепаратов (безвредность) оценивается химиотерапевтическим индексом, который представляет собой отношение минимальной терапевтической дозы препарата к максимально переносимой.
Очевидно, что, чем меньше химиотерапевтический индекс, тем лучше препарат; если же индекс больше или равен 1, то такое вещество не может быть использовано как средство химиотерапии.

Нередко в клинической практике понятия «химиотерапия» и «антибиотикотерапия» используются как синонимы.
Однако это неверно, так как антибиотики – только один из классов химиотерапевтических препаратов, и, следовательно, антибиотикотерапия – только один из видов химиотерапии.
В настоящее время известно несколько сотен химиотерапевтических препаратов, и постоянно ведется поиск все новых и новых веществ.

Характеристика основных групп химиопрепаратов: сульфаниламидов, антибиотиков. Возможные осложнения при химиотерапии.
По химическому строению выделяют несколько групп химиотерапевтических препаратов.
1. Производные Мышьяка, Сурьмы И Висмута
Производные мышьяка, сурьмы и висмута – это группа химиотерапевтических веществ – производных соответствующих соединений. В настоящее время они практически не используются, хотя эта группа по-прежнему вполне может успешно применяться для местной терапии многих заболеваний.
Эти соединения были первыми препаратами для этиотропной терапии и применялись для лечения паразитарных инфекций (сонная болезнь) и сифилиса.

2. Сульфаниламиды
Сульфаниламиды – к этой группе относятся многочисленные производные сульфаниловой кислоты. Они были открыты и используются с 30-х годов XX века, но и к настоящему времени многие из них достаточно эффективны:
• сульфаметоксазол (гантанол),
• сульфаметизол (руфол),
• сульфацетамид (альбуцид),
• сульфадиметоксин (препарат пролонгированного действия) и другие.
Механизм их действия состоит в том, что они являются структурными аналогами парааминобензойной кислоты и нарушают синтез фолиевой кислоты, а через него – синтез ДНК, т. е. являются микробными антиметаболитами (будучи близки по структуре, заменяют то или иное соединение, принимающее участие в микробном метаболизме).

3. Диаминопиримидины
Диаминопиримидины – препараты этой группы также являются антиметаболитами. Но поскольку они подменяют пиримидиновые основания, то и спектр их действия шире, чем у сульфаниламидов. К ним относятся:
• триметоприм,
• пириметамин (антипротозойный препарат),
• тетроксоприм.

4.Нитрофурановые Препараты
Нитрофурановые препараты – это производные пятичленного гетероциклического соединения – фурана. К ним относятся: • фурациллин,
• фурагин,
• фуразолидон,
• нитрофурантоин (фурадонин),
• нитрофаразон,
• солафур и другие.
Механизм их действия состоит в одновременной блокаде нескольких ферментных систем микробной клетки.

5. Хинолоны
Хинолоны – это группа химиотерапевтических веществ, полученных на основе:
• собственно хинолонов (препараты группы налидиксовой кислоты): – налидиксовая кислота(неграм, невиграмон),
– циноксацин (цинобак);
• производных хинолонов:
– 4-аминохинолон (оксолипиевая кислота),
– 8-аминохинолон (нитроксолин– 5-НОК);
• и фторхинолонов:
– офлоксацин (заноцин, таривид),
– норфлоксацин (норбактин),
– ципрофлоксацин (цифран, ципробай, ципролет),
– ломефлоксацин (максаквин).

Механизм действия хинолонов состоит в нарушении различных этапов (репликации, дупликации, транскрипции, репарации) синтеза ДНК микробной клетки.
Несмотря на казалось бы универсальный механизм действия на микробную клетку, фторхинолоны не оказывают влияния на анаэробные бактерии, а налидиксовая кислота активна только в отношении грамотрицательных микроорганизмов (исключая род псевдомонад), что отражено в коммерческом названии одного из препаратов – неграм.

6. Азолы
Азолы – это группа различных производных имидазола:
• клотримазол (канестен, кандид),
• миконазол (монистат),
• кетоконазол (низорал), • эконазол (экостатин),
и других азолов, к которым относятся:
• бифиназол (микоспор),
• инраконазол (оругал, споранокс),
• флуконазол (дифлюкан).

Все препараты этой группы обладают антимикотической активностью.
Один из механизмов их действия состоит в ингибировании биосинтеза стеролов, что приводит к повреждению наружной клеточной мембраны грибов и повышению ее проницаемости.
Другой механизм их действия состоит в ингибировании синтеза триглицеридов, фосфолипидов, увеличению активности окисления и уменьшению активности ферментов, тормозящих образование свободных радикалов. Последнее ведет к внутриклеточному накоплению перекиси водорода и повреждению клеточных органелл.

У дрожжеподобных грибов рода Candida азолы ингибируют трансформацию бластоспор в инвазивный мицелий.
Среди азолов выделяются две группы препаратов:
• для местного применения:
– поверхностные микозы,
– кандидозы;
• для системного применения:
– пневмонии,
– менингиты,
– перитониты,
– сепсис,
– урогенитальные поражения грибковой этиологии.
Наиболее эффективным среди последних считается дифлюкан.

7. Антибиотики
Антибиотики – это группа соединений природного происхождения или их полусинтетических и синтетических аналогов, обладающих антимикробным или противоопухолевым действием.
К настоящему времени известно несколько сотен подобных веществ, но лишь немногие из них нашли применение в медицине.

Классификация Антибиотиков
1. Основные Классификации Антибиотиков
В основу классификации антибиотиков также положено несколько разных принципов.
По способу получения их делят на:
• природные;
• синтетические;
• полусинтетические (на начальном этапе получают естественным путем, затем синтез ведут искусственно).

Продуцентами большинства антибиотиков являются:
• актиномицеты,
• плесневые грибы;
но их можно получить и из: • бактерий (полимиксины),
• высших растений (фитонциды)
• тканей животных и рыб (эритрин, эктерицид).
По направленности действия :
• антибактериальные;
• противогрибковые;
• противоопухолевые.

По спектру действия (числу видов микроорганизмов, на которые действуют антибиотики) они делятся на:
• препараты широкого спектра действия (цефалоспорины 3-го поколения, макролиды);
• препараты узкого спектра действия (циклосерин, линкомицин, бензилпенициллин, клиндамицин).
Заметим, что препараты узкого спектра в некоторых случаях могут быть предпочтительнее, так как не подавляют нормальную микрофлору.

2. Классификация По Химическому Строению
По химическому строению антибиотики делятся на:
1. Бета-лактамные антибиотики – основу из молекулы составляет бета-лактамное кольцо.
К ним относятся:
– пенициллины – это группа природных и полусинтетических антибиотиков, молекула которых содержит 6-аминопенициллановую кислоту, состоящую из двух колец – тиазолидонового и бета-лактамного. Среди них выделяют:
- биосинтетические (пенициллин G – бензилпенициллин),
- аминопенициллины (амоксициллин, ампициллин, бекампициллин),
- полусинтетические «антистафилококковые» пенициллины (оксациллин, метициллин, клоксациллин, диклоксациллин, флуклоксациллин), основное преимущество которых – устойчивость к микробным бета-лактамазам, в первую очередь, стафилококковым;

– цефалоспорины — это природные и полусинтетические антибиотики, полученные на основе 7-аминоцефалоспориновой кислоты и содержащие цефемовое (также бета-лактамное) кольцо, т. е. по структуре они близки к пенициллинам.
Они делятся на цефалоспорины:
1-го поколения: цепорин, цефалотин, цефалексин;
2-го поколения – цефазолин (кефзол), цефамезин, цефамандол (мандол);
3-го поколения – цефуроксим (кетоцеф), цефотаксим (клафоран), цефуроксим аксетил (зиннат), цефтриаксон (лонгацеф), цефтазидим (фортум);
4-го поколения – цефепим, цефпиром (цефром, кейтен) и другие.

– монобактамы – азтреонам (азактам, небактам);
– карбопенемы — меропенем (меронем) и имипинем.
Причем имипинем применяют только в комбинации со специфическим ингибитором почечной дегидропептидазы циластатином – имипинем/циластатин (тиенам);

2. Аминогликозиды – они содержат аминосахара, соединенные гликозидной связью с остальной частью (агликоновым фрагментом) молекулы.
К ним относятся:
стрептомицин, гентамицин (гарамицин), канамицин, неомицин, мономицин, сизомицин, тобрамицин (тобра) и полусинтетические аминогликозиды – спектиномицин, амикацин (амикин), нетилмицин (нетиллин);

3. Тетрациклины – основу молекулы составляет полифункциональное гидронафтаценовое соединение с родовым название тетрациклин.
Среди них имеются природные тетрациклины – тетрациклин, окситетрациклин (клинимицин) и полусинтетические тетрациклины – метациклин, хлортетрин, доксициклин (вибрамицин), миноциклин, ролитетрациклин;

4. Макролиды – препараты этой группы содержат в своей молекуле макроциклическое лактоновое кольцо, связанное с одним или несколькими углеводными остатками.
К ним относятся: эритромицин, олеандомицин, рокситромицин (рулид), азитромицин (сумамед), кларитромицин (клацид), спирамицин, диритромицин;

5. Линкозамиды – к ним относятся: линкомицин и клиндамицин. Фармакологические и биологические свойства этих антибиотиков очень близки к макролидам, и, хотя в химическом отношении это совершенно иные препараты, некоторые медицинские источники и фармацевтические фирмы – производители химиопрепаратов, например, делацина С, относят линкозамины к группе макролидов;

6. Гликопептиды – препараты этой группы в своей молекуле содержат замещенные пептидные соединения. К ним относятся: ванкомицин (ванкацин, диатрацин), тейкопланин (таргоцид), даптомицин;
7. Полипептиды – препараты этой группы в своей молекуле содержат остатки полипептидных соединений, к ним относятся: грамицидин, полимиксины М и В, бацитрацин, колистин;

8. Полиены – препараты этой группы в своей молекуле содержат несколько сопряженных двойных связей. К ним относятся: амфотерицин В, нистатин, леворин, натамицин;
9. Антрациклинновые антибиотики – к ним относятся противоопухолевые антибиотики – доксорубицин, карминомицин, рубомицин, акларубицин.

Есть еще несколько достаточно широко используемых в настоящее время в практике антибиотиков, не относящихся ни к одной из перечисленных групп – фосфомицин, фузидиевая кислота (фузидин) рифампицин.
В основе антимикробного действия антибиотиков, как и других химиотерапевтических средств, лежит нарушение метаболизма микробных клеток.

Механизм Антимикробного Действия
По механизму антимикробного действия антибиотики можно разделить на несколько групп:
• ингибиторы синтеза клеточной стенки (муреина):
– Бета-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, монобактамы и карбопенемы).
– Гликопептиды (ванкомицин, клиндамицин).
При этом механизм блокады синтеза бактериальной клеточной стенки ванкомицином отличается от такового у пенициллинов и цефалоспоринов, и, соответственно, не конкурирует с ними за места связывания.
Поскольку пептидогликана нет в стенках животных клеток, то эти антибиотики обладают очень низкой токсичностью для макроорганизма, и их можно применять в высоких дозах (мегатерапия);

• вызывающие повреждение цитоплазматической мембраны — эти повреждения могут быть самыми различными – блокирование фосфолипидных или белковых компонентов, нарушение проницаемости клеточных мембран, изменение мембранного потенциала и т. д. К таким антибиотикам относятся:
– полиеновые,
– полипептидные антибиотики.
При этом полиеновые антибиотики обладают ярко выраженной противогрибковой активностью, изменяя проницаемость клеточной мембраны путем взаимодействия (блокирования) со стероидными компонентами, входящими в ее состав именно у грибов, а не бактерий;

• подавляющие белковый синтез — нарушение синтеза белка может происходить на всех уровнях, начиная с процесса считывания информации с ДНК и кончая взаимодействием с рибосомами – блокирование связывания транспортной т-РНК с 30S субъединицами рибосом (аминогликозиды), с 50S субъединицами рибосом (макролиды) или с информационной и-РНК (на 30S субъединице рибосом – тетрациклины). Эта группа антибиотиков – самая многочисленная, в нее входят:
– аминогликозиды,
– макролиды,
– тетрациклины,
– хлорамфеникол (левомицетин), нарушающий синтез белка микробной клеткой на стадии переноса аминокислот на рибосомы.

Интересно отметить, что аминогликозид гентамицин, угнетая белковый синтез в бактериальной клетке, способен нарушать синтез белковой оболочки вирусов, и поэтому может обладать противовирусным действием;
• ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот — эти антибиотики обладают не только антимикробной, но и цитостатической активностью, и поэтому используются как противоопухолевые средства. Один из антибиотиков относящихся к этой группе – рифампицин, ингибирует ДНК-зависимую РНК-полимеразу, и тем самым блокирует синтез белка на уровне транскрипции.

2. Осложнения Химиотерапии Со Стороны Макроорганизма
Все основные осложнения при химиотерапии можно разделить на 2 группы:
• осложнения терапии со стороны микроорганизма;
• осложнения со стороны макроорганизма:
– аллергические реакции – это наиболее известные и наиболее часто встречающиеся осложнения химиотерапии. При этом степень выраженности аллергии может быть различна – от легких форм до тяжелейших проявлений, вплоть до анафилактического шока.
Как правило, наличие аллергической реакции на один из препаратов той или иной группы, например, хинолиновых производных, является абсолютным противопоказанием для использования и других препаратов этой группы, так как возможна перекрестная гиперчувствительность;

– прямое токсическое (органотоксическое) действие химиопрепаратов – так, противоопухолевые антибиотики обладают гемато-, гепато– и кардиотоксичностью, а все аминогликозиды – ототоксичностью и нефротоксичностью. Установлено, что один из самых популярных и широко рекламируемых фторхинолонов – ципрофлоксацин (ципробай) может оказать токсическое действие на центральную нервную систему, а фторхинолоны в целом обуславливать появление артропатий.
У препаратов группы тетрациклинов органотоксическое действие проявляется в нарушении формирования зубов и костей у плода, детей и подростков, гипоплазии эмали и желтой окраске зубов;

побочное токсическое (органотропные) эффекты — эти осложнения связаны не с прямым, а опосредованным действием химиопрепаратов на различные системы макроорганизма.
Нитрофурановый препарат фурагин, например, проникая через плаценту, может вызвать гемолитическую анемию плода из-за незрелости его ферментных систем.
Хлорамфеникол (левомицетин) может подавлять синтез белков не только в микробной клетке, но и в клетках костного мозга, вызывая у части больных развитие стойкой лейкопении.
Антибиотики, действующие на синтез белка и нуклеиновый обмен, всегда угнетают иммунную систему человека;

– оценивая влияние антибиотиков на функциональную активность иммунной системы, следует помнить, что все антимикробные агенты снижают напряженность постинфекционного иммунитета, т. к. задерживая размножение возбудителя заболевания, снижают интенсивность антигенного раздражения.
Тетрациклины, рифампицин, аминогликозиды и изониазид угнетают иммунную систему, в то же время большинство бета-лактамных антибиотиков, полимиксин таким действием не обладают.
Однако, ряд бета-лактамных антибиотиков, например, цефалоспорин 4-го поколения – цефпиром, а также макролиды, фторхинолоны усиливают фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов, а цефтазидим при системном применении и биопарокс – при местном – обладают истинной иммуностимулирующей активностью.

– реакции обострения — применение бактерицидных антибиотиков в первые дни заболевания при общем тяжелом состоянии больного нередко приводит к резкому ухудшению его состояния. Вплоть до развития инфекционно-токсического шока.
В основе этого явления лежит массовая гибель возбудителей, сопровождающаяся освобождением большого количества эндотоксина и других токсических продуктов распада бактериальных клеток.
Такие выраженные реакции обострения чаще развиваются у детей, так как процессы детоксикации у них развиты слабее, чем у взрослых;

Как и всякие лекарственные средства, практически каждая группа антимикробных химиопрепаратов может оказывать побочное действие, причем и на макроорганизм, и на микробы, и на другие лекарственные средства.