Антибиотики - специализированные продукты жизнедеятельности различных организмов, обладающие способностью в незначительных концентрациях избирательно подавлять развитие микроорганизмов. Термин «антибиотики» означает «против жизни» (от греч. anti - против, bios - жизнь). С. Ваксман, предложивший этот термин, имел в виду пагубное действие веществ на микробы.
Антибиотики, как химиотерапевтические вещества, полученные на основе жизнедеятельности микро- и макроорганизмов, отличаются от обычных метаболитов специфичностью и исключительно высокой биологической активностью в отношении чувствительных к ним микроорганизмов.
Способностью вырабатывать антибиотики обладают некоторые виды растений, животных и микроорганизмов. Это специфическое физиологическое свойство возникло у них и закрепилось естественным отбором в результате длительного эволюционного развития. С общебиологической точки зрения образование антибиотиков является приспособительной функцией организма, обеспечивающей выживание вида.
Важным этапов в истории получения антибиотиков было открытие английским ученым А. Флемингом пенициллина (1928). Открытие было делом случая. Просматривая чашки с посевом стафилококка, А. Флеминг заметил, что на чашке, загрязненной плесенью Penicillium, рост стафилококка отсутствует. Выделение колонии плесени в чистую культуру и повторение опыта подтвердило прежние результаты. Оказалось, что плесень подавляла рост не только стафилококка, но и всех грамположительных микробов. Вскоре А. Флеминг получил прозрачную культуральную жидкость этого же гриба, обладающую антибактериальными свойствами по отношению к гноеродным коккам, которой дал название «пенициллин». Однако пенициллин А. Флеминга не нашел применения из-за малой стойкости и болезненного введения в организм.
Мощным стимулом для изыскания антибиотических веществ явилось получение микробиологом Р. Дюбо тиротрицина (1939) из споровой палочки Вас. brevis. Тиротрицин в ничтожных концентрациях убивал патогенных бактерий как в пробирке, так и в организме зараженного животного. С открытием тиротрицина возобновились работы по совершенствованию методов получения и очистки пенициллина. Особенно интенсивные исследования начали проводиться на родине А. Флеминга оксфордской группой ученых, которую возглавили врач-бактериолог X. Флори и биохимик Д. Чейн. В 1941 г. ими был получен чистый кристаллический концентрированный сухой препарат - пенициллин. Препарат обладал высокой активностью: в ничтожной концентрации (1 : 5107) губительно действовал на гноеродных кокков, оставаясь нетоксичным для человека. Большое практическое значение пенициллина привело в очень короткое время к созданию пенициллиновой промышленности.
Вслед за пенициллином была открыта серия других антибиотиков, образуемых грибами, бактериями, актиномицетами и другими организмами. Так, в 1942 г. Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражникова получили антибиотик грамицидин советский (грамицидин С). Продуцентом его оказалась споровая палочка Вас. brevis. Грамицидин С отличается от тиротрицина Р. Дюбо по химическому составу и биологическому действию. Он представляет собой полипептид, состоящий из пяти типов аминокислот. Тиротрицин включает два различных полипептида - тироцидин и грамицидин. Последний содержит 24 аминокислотных остатка. Кроме того, грамицидин С характеризуется более широким спектром антибактериального действия.
В 1944 г. С. Ваксман с сотрудниками из лучистого грибка Streptomyces griseus получили антибиотик стрептомицин. Это открытие явилось мощным толчком к всестороннему изучению актиномицетов и поиску среди них продуцентов новых антибиотиков.
В настоящее время известно более 1500 различных антибиотических веществ, но в медицинской практике применяется только около 50 (3-4 %). Это связано с тем, что не все они отвечают требованиям, которые предъявляются при внедрении их в практику. Антибиотики должны сочетать низкую токсичность к макроорганизму и высокую токсичность к микроорганизму; действовать на бактерии в малых концентрациях, сохранять активность в присутствии нормальных и патологических жидкостей (кровь, гной и др.); не инактивироваться тканевыми ферментами и не разрушаться в воспалительных экссудатах; не обладать антигенными свойствами, чтобы повторное введение не вызвало аллергических и анафилактических явлений; хорошо растворяться в воде при концентрации водородных ионов, соответствующей таковой в жидкости тела (для диффузии лекарства из крови в пораженные ткани).
По химическому составу антибиотики представляют собой самые разнообразные вещества - от простых соединений до очень сложных полипептидных структур. Химическое строение изучено у большинства антибиотиков и положено в основу их классификации. Согласно М. М. Шемякину и А. С. Хохлову, различают антибиотики ациклического и ароматического строения, хиноны, кислородсодержащие гетероциклические соединения, пенициллины, стрепто-
мицины, антибиотики-полипептиды, антибиотики с установленной и неустановленной суммарной формулой. С химической структурой антибиотика связаны многие его свойства: растворимость, стойкость, токсичность.
Важной особенностью антибиотиков является избирательность действия: каждый из них активен только по отношению к определенной группе микроорганизмов и ингибирует строго определенные биохимические функции. Например, пенициллин действует только на растущие клетки грамположительных бактерий, в то время как грамотрицательные к нему менее чувствительны. В этом состоит одно из существенных отличий антибиотиков от общебиологических ядов - сулемы, мышьяка, фенола, которые подавляют жизнедеятельность любого организма, вступившего с ними в контакт.
Характер действия антибиотиков различен. Большинство из них бактериостатичны, т. е. задерживают рост чувствительных микробов; другие, обладая бактерицидным свойством, вызывают гибель соответствующих микробов. Значительно меньше антибиотиков, обладающих бактер политическими свойствами. Эффективность антибиотиков зависит от дозы и длительности воздействия, кратковременное воздействие в малых дозах задерживает рост, а более высокие концентрации и продолжительное воздействие вызывают гибель тех же микробов.
Тетрсщиклины - группа химически близких антибиотиков. Они обладают широким спектром действия: активны в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, риккетсий и ряда крупных вирусов. Тетрациклины широко применяются в медицинской практике, в животноводстве как стимуляторы роста животных и птиц, в пищевой промышленности как консерванты скоропортящихся продуктов.
К настоящему времени известно шесть препаратов тетрациклинов. Первым был получен хлортетрациклин - ауреомицин (1949) из культуральной жидкости Str. aureofaciens, который выращивается глубинным методом при непрерывной аэрации*. Очищенный препарат имеет светло-желтый цвет, плохо
Продуцент хлортетрациклина образует также витамин В12.
растворим в воде. Хлортетрациклин выпускается промышленностью под различными названиями - биомицин, ауреомицин, дуомицин - и применяется при лечении пневмоний, бруцеллеза, туляремии, риккетсиозов и некоторых вирусных заболеваний. Неочищенный, так называемый кормовой, биомицин используется в животноводстве.
Из антибиотиков актиномицелгного происхождения заслуживают внимания хлорамфеникол, или хлоромицетин - продуцент Act. venezuelae и группа актиномицинов, продуцентами которых являются многие виды актиномицетов. Хлорамфеникол (левоми- цетин) относиться к антибиотикам широко спектра действия и в очень малых концентрациях подавляет рост многих бактерий. В отличие от пенициллина и стрептомицина он действует на крупные вирусы - возбудителей трахомы, венерической лимфогрануломы, а также на ряд риккетсий - возбудителя сыпного тифа, лихорадки Q и пятнистой лихорадки Скалистых гор.
Эритромицин принадлежит к группе антибиотиков- макролидов. Для них характерна крупная, сложно построенная молекула. Продуцентом эритромицина служит Saccharopolospora erythreus, выделенный из почв Филиппин. Эритромицин является антибио-тиком широкого спектра действия, но более активен по отношению к грамположительным микробам. Он действует также на риккетсии, крупные вирусы и микобактерии. Наибольшее практическое значение имеет действие его на золотистый стафилококк, особенно на штаммы, устойчивые к пенициллину.
Помимо антибиотиков, которые подавляют развитие болезнетворных микроорганизмов, некоторые актиномицеты могут продуцировать вещества, задерживающие развитие злокачественных опухолей. Это так называемые противораковые антибиотики. Актиномицин - первый известный противораковый антибиотик, выделенный С. Ваксманом и Г. Вудрефом из Str. antibioticus в 1940 г. Он обладает сильным антибактериальным действием, подавляет развитие актиномицетов и некоторых дрожжей. Противораковое действие его было открыто в 1952 г. Он тормозит развитие карциномы Эрлиха и раковых заболеваний лимфатической системы. Применение актиномицина ограничено из-за его высокой токсич-
ности. К настоящему времени получен целый ряд актиномицинов. Они хорошо изучены, установлена сфера их клинического применения.
В СССР в 1963 г. был получен противораковый антибиотик брунеомицин. Продуцентом его явился Str. albus var. bruneomycini. Брунеомицин подавляет рост некоторых опухолей человека и перевиваемых опухолей лабораторных животных. Он избирательно ингибирует синтез ДНК и вызывает ее деградацию в клетках бактерий. К противораковым антибиотикам, полученным из актиномицетов, относятся рубомицин, оливомицин, стрептонигрин, дауномицин и др.
Имеющиеся противораковые антибиотики пока не дают таких успешных результатов, как антибиотики, применяемые для лечения бактериальных заболеваний. Исследования по изысканию новых эффективных антибиотиков против раковых заболеваний продолжаются.
Антибиотики, как химиотерапевтические вещества, полученные на основе жизнедеятельности микро- и макроорганизмов, отличаются от обычных метаболитов специфичностью и исключительно высокой биологической активностью в отношении чувствительных к ним микроорганизмов.
Способностью вырабатывать антибиотики обладают некоторые виды растений, животных и микроорганизмов. Это специфическое физиологическое свойство возникло у них и закрепилось естественным отбором в результате длительного эволюционного развития. С общебиологической точки зрения образование антибиотиков является приспособительной функцией организма, обеспечивающей выживание вида.
Важным этапов в истории получения антибиотиков было открытие английским ученым А. Флемингом пенициллина (1928). Открытие было делом случая. Просматривая чашки с посевом стафилококка, А. Флеминг заметил, что на чашке, загрязненной плесенью Penicillium, рост стафилококка отсутствует. Выделение колонии плесени в чистую культуру и повторение опыта подтвердило прежние результаты. Оказалось, что плесень подавляла рост не только стафилококка, но и всех грамположительных микробов. Вскоре А. Флеминг получил прозрачную культуральную жидкость этого же гриба, обладающую антибактериальными свойствами по отношению к гноеродным коккам, которой дал название «пенициллин». Однако пенициллин А. Флеминга не нашел применения из-за малой стойкости и болезненного введения в организм.
Мощным стимулом для изыскания антибиотических веществ явилось получение микробиологом Р. Дюбо тиротрицина (1939) из споровой палочки Вас. brevis. Тиротрицин в ничтожных концентрациях убивал патогенных бактерий как в пробирке, так и в организме зараженного животного. С открытием тиротрицина возобновились работы по совершенствованию методов получения и очистки пенициллина. Особенно интенсивные исследования начали проводиться на родине А. Флеминга оксфордской группой ученых, которую возглавили врач-бактериолог X. Флори и биохимик Д. Чейн. В 1941 г. ими был получен чистый кристаллический концентрированный сухой препарат - пенициллин. Препарат обладал высокой активностью: в ничтожной концентрации (1 : 5107) губительно действовал на гноеродных кокков, оставаясь нетоксичным для человека. Большое практическое значение пенициллина привело в очень короткое время к созданию пенициллиновой промышленности.
Вслед за пенициллином была открыта серия других антибиотиков, образуемых грибами, бактериями, актиномицетами и другими организмами. Так, в 1942 г. Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражникова получили антибиотик грамицидин советский (грамицидин С). Продуцентом его оказалась споровая палочка Вас. brevis. Грамицидин С отличается от тиротрицина Р. Дюбо по химическому составу и биологическому действию. Он представляет собой полипептид, состоящий из пяти типов аминокислот. Тиротрицин включает два различных полипептида - тироцидин и грамицидин. Последний содержит 24 аминокислотных остатка. Кроме того, грамицидин С характеризуется более широким спектром антибактериального действия.
В 1944 г. С. Ваксман с сотрудниками из лучистого грибка Streptomyces griseus получили антибиотик стрептомицин. Это открытие явилось мощным толчком к всестороннему изучению актиномицетов и поиску среди них продуцентов новых антибиотиков.
В настоящее время известно более 1500 различных антибиотических веществ, но в медицинской практике применяется только около 50 (3-4 %). Это связано с тем, что не все они отвечают требованиям, которые предъявляются при внедрении их в практику. Антибиотики должны сочетать низкую токсичность к макроорганизму и высокую токсичность к микроорганизму; действовать на бактерии в малых концентрациях, сохранять активность в присутствии нормальных и патологических жидкостей (кровь, гной и др.); не инактивироваться тканевыми ферментами и не разрушаться в воспалительных экссудатах; не обладать антигенными свойствами, чтобы повторное введение не вызвало аллергических и анафилактических явлений; хорошо растворяться в воде при концентрации водородных ионов, соответствующей таковой в жидкости тела (для диффузии лекарства из крови в пораженные ткани).
По химическому составу антибиотики представляют собой самые разнообразные вещества - от простых соединений до очень сложных полипептидных структур. Химическое строение изучено у большинства антибиотиков и положено в основу их классификации. Согласно М. М. Шемякину и А. С. Хохлову, различают антибиотики ациклического и ароматического строения, хиноны, кислородсодержащие гетероциклические соединения, пенициллины, стрепто-
мицины, антибиотики-полипептиды, антибиотики с установленной и неустановленной суммарной формулой. С химической структурой антибиотика связаны многие его свойства: растворимость, стойкость, токсичность.
Важной особенностью антибиотиков является избирательность действия: каждый из них активен только по отношению к определенной группе микроорганизмов и ингибирует строго определенные биохимические функции. Например, пенициллин действует только на растущие клетки грамположительных бактерий, в то время как грамотрицательные к нему менее чувствительны. В этом состоит одно из существенных отличий антибиотиков от общебиологических ядов - сулемы, мышьяка, фенола, которые подавляют жизнедеятельность любого организма, вступившего с ними в контакт.
Характер действия антибиотиков различен. Большинство из них бактериостатичны, т. е. задерживают рост чувствительных микробов; другие, обладая бактерицидным свойством, вызывают гибель соответствующих микробов. Значительно меньше антибиотиков, обладающих бактер политическими свойствами. Эффективность антибиотиков зависит от дозы и длительности воздействия, кратковременное воздействие в малых дозах задерживает рост, а более высокие концентрации и продолжительное воздействие вызывают гибель тех же микробов.
Тетрсщиклины - группа химически близких антибиотиков. Они обладают широким спектром действия: активны в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, риккетсий и ряда крупных вирусов. Тетрациклины широко применяются в медицинской практике, в животноводстве как стимуляторы роста животных и птиц, в пищевой промышленности как консерванты скоропортящихся продуктов.
К настоящему времени известно шесть препаратов тетрациклинов. Первым был получен хлортетрациклин - ауреомицин (1949) из культуральной жидкости Str. aureofaciens, который выращивается глубинным методом при непрерывной аэрации*. Очищенный препарат имеет светло-желтый цвет, плохо
Продуцент хлортетрациклина образует также витамин В12.
растворим в воде. Хлортетрациклин выпускается промышленностью под различными названиями - биомицин, ауреомицин, дуомицин - и применяется при лечении пневмоний, бруцеллеза, туляремии, риккетсиозов и некоторых вирусных заболеваний. Неочищенный, так называемый кормовой, биомицин используется в животноводстве.
Из антибиотиков актиномицелгного происхождения заслуживают внимания хлорамфеникол, или хлоромицетин - продуцент Act. venezuelae и группа актиномицинов, продуцентами которых являются многие виды актиномицетов. Хлорамфеникол (левоми- цетин) относиться к антибиотикам широко спектра действия и в очень малых концентрациях подавляет рост многих бактерий. В отличие от пенициллина и стрептомицина он действует на крупные вирусы - возбудителей трахомы, венерической лимфогрануломы, а также на ряд риккетсий - возбудителя сыпного тифа, лихорадки Q и пятнистой лихорадки Скалистых гор.
Эритромицин принадлежит к группе антибиотиков- макролидов. Для них характерна крупная, сложно построенная молекула. Продуцентом эритромицина служит Saccharopolospora erythreus, выделенный из почв Филиппин. Эритромицин является антибио-тиком широкого спектра действия, но более активен по отношению к грамположительным микробам. Он действует также на риккетсии, крупные вирусы и микобактерии. Наибольшее практическое значение имеет действие его на золотистый стафилококк, особенно на штаммы, устойчивые к пенициллину.
Помимо антибиотиков, которые подавляют развитие болезнетворных микроорганизмов, некоторые актиномицеты могут продуцировать вещества, задерживающие развитие злокачественных опухолей. Это так называемые противораковые антибиотики. Актиномицин - первый известный противораковый антибиотик, выделенный С. Ваксманом и Г. Вудрефом из Str. antibioticus в 1940 г. Он обладает сильным антибактериальным действием, подавляет развитие актиномицетов и некоторых дрожжей. Противораковое действие его было открыто в 1952 г. Он тормозит развитие карциномы Эрлиха и раковых заболеваний лимфатической системы. Применение актиномицина ограничено из-за его высокой токсич-
ности. К настоящему времени получен целый ряд актиномицинов. Они хорошо изучены, установлена сфера их клинического применения.
В СССР в 1963 г. был получен противораковый антибиотик брунеомицин. Продуцентом его явился Str. albus var. bruneomycini. Брунеомицин подавляет рост некоторых опухолей человека и перевиваемых опухолей лабораторных животных. Он избирательно ингибирует синтез ДНК и вызывает ее деградацию в клетках бактерий. К противораковым антибиотикам, полученным из актиномицетов, относятся рубомицин, оливомицин, стрептонигрин, дауномицин и др.
Имеющиеся противораковые антибиотики пока не дают таких успешных результатов, как антибиотики, применяемые для лечения бактериальных заболеваний. Исследования по изысканию новых эффективных антибиотиков против раковых заболеваний продолжаются.