Механизмот на дејство на антибиотиците во уништувањето на бактериите
Антибиотиците се едно од најважните откритија во историјата на модерната медицина. Овие лекови се користат за лекување на инфекции предизвикани од бактерии, без разлика дали влијаат на кожата, респираторниот тракт, уринарниот тракт или други органи. Иако често се нарекуваат „убијци на бактерии“, антибиотиците не делуваат на ист начин против сите бактерии, ниту се ефикасни против вирусни инфекции како грип или COVID-19. За да разбереме зошто употребата на антибиотици е важна, треба да разбереме како антибиотиците делуваат за да ги уништат бактериите.
Антибиотици: убиваат или инхибираат бактерии
Генерално, антибиотиците делуваат на два главни начина. Прво, тие се бактерицидни, што значи дека директно ги убиваат бактериите. Второ, тие се бактериостатски, што значи дека го инхибираат растот и репродукцијата на бактериите, давајќи му време на имунолошкиот систем на телото да ја отстрани инфекцијата. Оваа разлика е важна бидејќи во некои состојби (како што се тешки инфекции или пациенти со ослабен имунолошки систем), бактерицидните антибиотици често се претпочитаат за брзо елиминирање на бактериите.
Сепак, без оглед на категоријата, антибиотиците делуваат само со пронаоѓање на „слабата точка“ на бактеријата. Оваа слаба точка е обично структура или биолошки процес својствен само за бактериите и не е присутен во човечките клетки. Затоа антибиотиците можат да ги нападнат бактериите без значително да ги оштетат клетките во телото.
1. Го инхибира формирањето на бактериски клеточни ѕидови
Една од најпопуларните цели за антибиотици е бактерискиот клеточен ѕид. Многу бактерии имаат клеточни ѕидови составени од пептидогликан, структура слична на мрежа која обезбедува облик и цврстина. Човечките клетки немаат клеточни ѕидови, што ја прави оваа цел релативно специфична за бактериите.
Антибиотиците како што се пеницилините, цефалоспорините, карбапенемите и монобактамите припаѓаат на групата бета-лактами. Тие дејствуваат со инхибирање на ензимот одговорен за формирање на вкрстени врски во пептидогликанот. Ова го ослабува клеточниот ѕид и може да предизвика руптура (лиза) на бактериите, особено за време на растот и делбата.
Освен бета-лактамите, постојат и гликопептиди како ванкомицин кои делуваат на поинаков начин: тие се врзуваат за пептидогликанската компонента, нарушувајќи го склопувањето на клеточниот ѕид. Овој механизам е особено ефикасен против грам-позитивните бактерии.
2. Ги оштетува бактериските клеточни мембрани
Следната цел е клеточната мембрана, слојот што ја одржува рамнотежата на содржината на клетката. Ако мембраната е оштетена, виталните компоненти во клетката протекуваат и бактериите не можат да преживеат.
Примери за антибиотици што ја активираат мембраната се полимиксините (на пр., колистин), кои најчесто се користат против одредени резистентни грам-негативни бактерии. Полимиксините реагираат со компонентите на надворешната мембрана и цитоплазматската мембрана, предизвикувајќи протекување. Даптомицинот, исто така, може да ја оштети клеточната мембрана на грам-позитивните бактерии со тоа што предизвикува деполаризација на мембраната, со што се запира производството на енергија на бактериите.
Бидејќи клеточните мембрани се присутни и кај луѓето, овој тип на антибиотик има тенденција да има поголем ризик од несакани ефекти и бара поголема претпазливост при неговата употреба.
3. Ја инхибира синтезата на бактериски протеини
На бактериите им се потребни протеини за да преживеат, растат, поправаат оштетувања и извршуваат разни метаболички функции. Протеините се создаваат од машини наречени рибозоми. Бактериските рибозоми се разликуваат структурно од човечките рибозоми, што им овозможува на антибиотиците селективно да ги таргетираат.
Некои групи на антибиотици кои ја инхибираат синтезата на протеини вклучуваат:
– Аминогликозиди (на пр., гентамицин, амикацин): се мешаат во читањето на генетскиот код, предизвикувајќи бактериите да произведуваат дефектни протеини. Многу аминогликозиди се бактерицидни.
– Тетрациклин (на пр. доксициклин): спречува влегување на „суровини“ за формирање на протеини во рибозомите, со што се запира производството на протеини.
– Макролиди (на пр. еритромицин, азитромицин): го инхибираат движењето на рибозомите долж иРНК, запирајќи го процесот на издолжување на протеинскиот ланец.
– Хлорамфеникол и линкозамиди (на пр., клиндамицин): се мешаат во формирањето на пептидни врски или други основни чекори во синтезата на протеини.
Ако не се формираат важни протеини, бактериите не можат да растат или да умрат во зависност од видот на антибиотикот и состојбата на инфекцијата.
4. Ја инхибира синтезата на ДНК и РНК
Бактерискиот генетски материјал, имено ДНК и РНК, е централна контролна точка за бактерискиот живот. Некои антибиотици ги таргетираат процесите на репликација на ДНК (репликација) или транскрипција на РНК (правење копии од генетски информации за производство на протеини).
Флуорохинолоните (на пр., ципрофлоксацин, левофлоксацин) го инхибираат ензимот ДНК гираза или топоизомераза, кој е потребен за одмотување и премотување на ДНК за време на репликацијата. Ако овој процес е прекинат, бактериите не можат да се делат и на крајот умираат.
Во меѓувреме, рифампинот го инхибира ензимот РНК полимераза на бактериите, спречувајќи ги бактериите да произведуваат РНК. Овој лек е важен во терапијата на туберкулоза бидејќи ефикасно ги спречува бактериите да произведуваат витални компоненти.
5. Се меша со метаболизмот на фолати (антиметаболит)
На бактериите им е потребен фолат за да формираат ДНК и неколку други основни компоненти. Интересно е што луѓето добиваат фолат од храна, додека многу бактерии мораат сами да го произведат својот фолат. Оваа разлика создава можност за антибиотици.
Пример е комбинацијата триметоприм-сулфаметоксазол. Сулфаметоксазолот го инхибира почетниот чекор во формирањето на фолати, додека триметопримот го инхибира следниот чекор. Со истовремено блокирање на двата чекори, производството на фолати драстично се намалува, на бактериите им недостасуваат суровини за синтеза на ДНК и нивниот раст е запрен или тие умираат.
Зошто антибиотиците не секогаш делуваат?
Иако антибиотиците имаат ефикасни механизми, постојат услови под кои тие не успеваат да ги убијат бактериите. Една од најголемите причини е отпорноста на антибиотици. Отпорноста се јавува кога бактериите се менуваат до степен до кој антибиотиците повеќе не се ефикасни. Механизмите се различни, на пример:
1. Произведуваат ензими што ги уништуваат антибиотиците, како што е бета-лактамазата, која го уништува бета-лактамскиот прстен во пеницилинот.
2. Промена на целта на антибиотикот, така што лекот не може да се закачи или да дејствува.
3. Го намалува внесувањето на антибиотици преку промени во мембранските пори кај грам-негативните бактерии.
4. Пумпање антибиотици со ефлукс пумпа, така што концентрацијата на лекот во бактеријата не е доволна за да ја убие.
5. Формира биофилм, заштитен слој што им отежнува на антибиотиците да стигнат до бактериите.
Отпорноста често се зголемува поради несоодветна употреба на антибиотици, на пример земање антибиотици без рецепт, нецелосно дополнување на лекот како што е наведено или употреба на антибиотици за вирусни заболувања.
Затворање
Механизмот на дејство на антибиотиците во уништувањето на бактериите се фокусира на напаѓање на клучните компоненти уникатни за бактериите: клеточниот ѕид, клеточната мембрана, рибозомите, синтезата на ДНК/РНК и патиштата на метаболизмот на фолати. Со таргетирање на овие „слаби точки“, антибиотиците можат ефикасно да ги убијат или инхибираат бактериите. Сепак, успешната терапија во голема мера зависи од изборот на вистинскиот антибиотик, точната доза и придржувањето на пациентот кон упатствата. Во ерата на зголемен отпор, разбирањето на тоа како дејствуваат антибиотиците е клучно не само за медицинските професионалци, туку и за јавноста, така што употребата на антибиотици може да биде поразумна, а бактериските инфекции да се третираат безбедно и ефикасно.
