Лекція №23
Загальна характеристика антибіотиків, типи класифікацій. Основні етапи промислового одержання антибіотиків і шляхи створення нових препаратів у даному ряду. Хімічні, фізико-хімічні й біологічні методи ідентифікації, встановлення доброякісності та кількісного визначення антибіотиків. Застосування у медичній практиці, побічні дії. Антибіотики аліциклічного ряду.
План лекції
Принцип хіміотерапії
Визначення поняття антибіотик
Класифікація антибіотиків. Хімічна класифікація.
Методи одержання:
а) мікробіологічний синтез;
б) хімічний синтез;
в)поєднання мікробіологічного і хімічного синтезу
Методи аналізу антибіотиків.
Поняття ОД антибіотиків
Побічна дія антибіотиків.
Антибіотики аліциклічної будови (тетрацикліни)
Хіміотерапевтичні засоби –
лікарські засоби які володіють вибірковою активністю по відношенню до певних збудників інфекційних та паразитарних захворювань (сульфаніламіди, антибіотики, антибактеріальні засоби різноманітної хімічної будови, протитуберкульозні, антисифілітичні, противірусні, протипаразитарні, протиглисні).
Принцип хіміотерапії
Вибірковість дії по відношенню до певних мікроорганізмів (певний спектр антимікробної дії)
Низька токсичність для людини та тварин.
В основі дії антибіотиків лежить антибіоз – явище антагонізму мікроорганізмів, вперше відкрите Л. Пастером в 80 роках ХІХ ст.
Вперше термін “антибіотик” запропонував С.А. Ваксман (США). “Анти” з латинської “проти”, “біос” – життя, тобто речовини, які діють проти основних життєвих властивостей мікробів.
Антибіотики – хіміотерапевтичні речовини біологічного походження, які володіють здатністю знищувати або вибірково пригнічувати ріст збудників різноманітних захворювань (бактерій вірусів, грибів, найпростіших мікроорганізмів) або затримувати розвиток злоякісних пухлин.
Антибіотики, які використовуються в медичній практиці, продукуються актиноміцетами (променисті гриби), пліснявими грибами, а також деякими бактеріями.
Класифікація антибіотиків
Основні і резервні
За видами продуцента
Залежно від характеру біологічної дії
За хімічною структурою.
Хімічна класифікація антибіотиків
1) Ациклічної будови (тетрацикліни)
2) Ароматичної будови (левоміцетин і його похідні).
3) Гетероциклічної будови (пеніциліни, цефалоспорини).
4) Глікозиди :
а) стрептоміцин;
б) аміноглікозиди (канаміцин, неоміцин, гентаміцин, мономіцин);
в) макроліди (еритроміцин, олеандоміцин);
г) анзаміцини (рифампіцин).
5) Полієнові ( ністатин, амфотерицин).
6) Поліпептидної будови (граміцидин, поліміксин)
7) Протипухлинні:
a) похідні ауреолової кислоти;
б) антрацикліни;
в) похідні хінолін-5,8-діону;
г) актиноміцини.
Фармакологічна класифікація
за Д.А. Харкевичем
1. Антибіотики. що мають в структурі b–лактамне кільце: (пеніциліни, цефалоспорини; імінепем, карбонепами, монобактами).
2. Антибіотики, структура яких містить макроциклічне лактонне кільце: (кларитроміцин, рокситроміцин, олеандоміцин, азитроміцин, еритроміцин)
3. Антибіотики в структурі яких є 4 конденсованих 6-тичленних цикли (тетрацикліни)
4. Похідні диоксиамінофеніл-пропану (левоміцетин)
5. Антибіотики, в склад яких входять аміноцукри (стрептоміцин, канаміцин, гентаміцин)6.
6. Антибіотики з групи циклічних поліпептидів (поліміксин)
За М.Д. Машковським
1. Антибіотики групи пеніцилінів
2. Антибіотики групи цефалоспоринів
3. Антибіотики b-групи – лактамідів (тіенам, карбапен, монобактами)
4. Антибіотики – тетрацикліни (тетрациклін, доксициклін, метациклін)
5. Антибіотики – аміноглікозиди (стрептоміцин, канаміцин, гентаміцин)
6. Антибіотики – макроліди і азаліди
7. Антибіотики групи лінкоміцину (лінкозаміди)
8. Антибіотики групи левоміцетину
9. Протигрибкові антибіотики
10. Антибіотики різних груп
Класифікація антибіотиків за дією на м/о
Антибіотики, що впливають на грампозитивні бактерії.
Пеніциліни порушують синтез клітинної стінки бактерії – проявляють бактерицидну дію; макроліди – порушують внутрішньоклітинний синтез білка на рівні рибосом – бактеріостатична дія.
Антибіотики, що впливають на грамнегативні бактерії (полімиксин – порушує проникнення цитоплазми мембрани (бактерицидна дія).
Антибіотики широкого спектру дії. Левоміцетин і тетрациклін (бактеріостатична дія на рівні рибосом); цефалоспорини (бактерицидна дія – пригнічують синтез клітинної стінки бактерії). Стрептоміцин, неоміцин, канаміцин (бактерицидна дія – пригнічують синтез білка на рівні рибосом). Рифампіцин – порушують синтез РНК.
Методи одержання антибіотиків
Мікробіологічний синтез на основі плісняв (Penicillium) або променистих грибів (Streptomyces) Таким чином отримують антибіотики: тетрацикліни, природні пеніциліни, глікозиди, макроліди).
Основні етапи мікробіологічного синтезу:
а) підбір високопродуктивних штамів продуцентів;
б) підбір живильного середовища (рН, солі металів, вуглеводи, жири);
в) процес (біосинтезу) ферментації;
г) виділення і очистка антибіотика (кристалізація, хроматографія, екстрагування, переосадження).
Хімічний синтез (левоміцетин).
Поєднання мікробіологічних і хімічних методів. Добувають напівсинтетичні антибіотики на основі трансформації молекул природних антибіотиків (напівсинтетичні тетрацикліни, пеніциліни, цефалоспорини та ін.
Сучасні методи біологічного визначення активності антибіотиків:
1). Модифікований метод дифузії в агар
2). Уреазний
3). Ферментативний
4). Радіоімунний
Кількісне визначення антибіотиків мікробіологічним методом
Активність антибіотиків визначають шляхом порівняння ступеня пригнічення росту чутливих (тест-культур) м/о у результаті дії випробовуваного антибіотика і стандартного зразка у відомих концентраціях. Кількісне визначення проводять дифузним або турбідиметричними методами. Розрахунок біологічної активності проводять за стандартною кривою, заздалегідь побудованою на основі результатів визначення п’яти концентрацій стандартного зразка антибіотика. Біологічна активність виражається в одиницях дії (О.Д.).
О.Д. – це мінімальна мольна кількість антибіотика, яка пригнічує розвиток тест-мікроорганізму в певному об’ємі живильного середовища. Кількість грамів діючої речовини в О.Д. для різних антибіотиків різна!
Середнє значення активності, знайдене біологічним методом, дещо нижче, ніж теоретична активність. У фармакопейних статтях наводиться значення теоретичної активності і нижня допустима межа активності досліджуваного антибіотика, ОД/мг.
Встановлено, що 1 мг чистого стрептоміцину еквівалентний 1000 О.Д. Відповідно 1 ОД стрептоміцину еквівалентна 1 мікрограму (1 мкг) чистої основи стрептоміцину. Для інших антибіотиків ОД відрізняється від 1 мкг речовини. Наприклад для бензилпеніциліну 1 ОД еквівалентна = 0,6 мкг, тому 1 мг антибіотика містить 1667 ОД.
Побічна дія антибіотиків (АБ)(за Д.А.Харкевичем)
Суперінфекція (всі)
Алергія (всі)
Диспепсійні явища, больові відчуття
Місцевоподразнююча дія – при в/м введенні; флебіти тромбофлебіти при в/в ін’єкціях
Дія на печінку (тетрацикліни)
Нирки (цефалоридин, неоміцин, полімиксин)
Порушення кровотворення (левоміцетин)
Порушення функцій зору і слуху (левоміцетин у великих дозах)
Порушення функції VIII пари черепно-мозкового нерва (аміноглікозиди)
Мікози (жінки – гінекологічні хвороби, чоловіки – захворювання слухового апарату)
Глухота, порушення емалі зубів, відкладення в кістках – тетрацикліни.
Дослідження токсичності антибіотиків
Х Фармакопея
1. Кількість мишей – 5
2. Маса мишей – 18-
3. Спосіб введення – в/в , п/ш, у черевну порожнину, в/шл. Час спостереження згідно вимог окремої фармакопейної статті.
4. Якщо на протязі передбаченого дослідженням часу не загинула ні одна з 5 мишей препарат витримав дослідження; у випадку смерті 1 миші або більше дослід повторюють на 10 мишах масою 10-
ДФУ (аномальна токсичність)
1. Кількість мишей – 5
2. Маса мишей – 17-
3. Спосіб введення – внутрішньовенно розчин вводять від 15с до 30с, якщо немає інших зауважень. Час спостереження 24 години, або протягом часу згідно вимог окремої статті.
4. Зразок витримує випробовування, якщо жодна з мишей не загине протягом часу зазначеного в окремій статті. У випадку загибелі 1 тварини випробовування знову повторюють. Зразок витримує випробовування якщо жодна з тварин у 2-й групі не загинула.
Дослідження пірогенності антибіотиків
Х Фармакопея
1. Кількість кролів – 3
2. Маса кролів – 1,5-
3. Спосіб введення – у вушну вену, кількість розчину, який вводять складає 10 мл на
4. Розчин рахується апірогенним якщо після введення ні в одного з 3 кролів не спостерігається підвищення т-ри більше ніж на 0,60С. порівнянню з вихідною т-рою і в сумі не перевищує 1,40С.Якщо в одного або 2 кролів т-ра підвищилась більше ніж на 1,40С, дослідження повторюють на 5 кролях; розчин є апірогенним, якщо не більше ніж в 3 з 8 т-ра підвищилась більш як на 0,60С і загальна сума підвищення т-р не перевищує 3,70С.
ДФУ
1. Кількість кролів – 3
2. Маса кролів не менше
3. Спосіб введення – у вушну вену, розчин вводять 4 хв, об’єм, який вводиться має бути не менше як 0,5 мл і не більше 10 мл на
4. Випробування проводиться спочатку на 3 кролях. Зразок витримує дослідження, якщо сумарне підвищення т-ри не перевищує 1,150С, якщо підвищення т-ри становить 1,150С, але не більше 2,650С. Дослідження повторюють. Тоді відповідні значення т-р становлять 2,80С; і 4,30С. Якщо сумарне збільшення є більшим 4,30С. Зразок бракують. Якщо необхідно дослідження проводять ще на 3 кролях або 6.
Дослідження стерильності антибіотиків
Проводять підбір живильного середовища і перевірку придатності методики випробування. Випробування проводять використовуючи метод мембранної фільтрації або метод прямого висівання. Незалежно від методу випробування проводять відповідний негативний контрольний дослід, використовуючи зразки, стерильність яких була доведена раніше. Посіви переглядають періодично під час і після закінчення інкубаційного періоду, відмічаючи наявність візуально виявлюваного росту м/о. Якщо випробовуваний зразок викликає помутніння живильного середовища, що робить неможливим візуальний облік, то через 14 діб після початку інкубації з кожної посудини переносять певну кількість середовища в посудини з тим самим живильним середовищем. Продовжують інкубацію вихідних і повторних посівів. Загальний час інкубації – 14+7 діб від початку випробування. Лікарський засіб вважається стерильним , якщо при візуальному обліку не виявляється ріст м/о.
Дослідження на депресорні речовини
Випробування виконують з метою виключення небезпеки зниження артеріального тиску (депресорні реакції) після введення лікарського засобу, якщо в його складі при виробництві виявилися речовини, які мають депресорну дію (гістамін, серотонін, брадикінін). Випробування проводять на кішці, маса тіла якої більше
Антибіотики аліциклічної будови і їх напівсинтетичні аналоги (тетрацикліни)
В основі їх хімічної структури лежить частково гідроване ядро тетрацену (нафтацену):
Одержують антибіотики тетрациклінового ряду з мікроорганізмів Streptomyces aurofaciens i Streptomyces rimosus.
У медичній практиці використовують природні тетрацикліни та їх напівсинтетичні аналоги.
Природні тетрацикліни
Тетрациклін (Tetracyclinum)
4-Диметиламіно-1,4,4а,5,5а,6,11,12а-октагідро-3,6,10,12,12а-пентаокси-6-метил-1,11 -діоксонафтацен-2-карбоксамід
У медичній практиці застосовується у вигляді основи або гідрохлориду (Tetracyclini hydrochloridum)
Природні тетрацикліни: тетрациклін, тетрацикліну г/х, окситетрацикліну дигідрат, окситетрацикліну г/х, хлортетрацикліну г/х (біоміцин)
Фізичні властивості
Тетрацикліни – це кристалічні речовини жовтого або світло-жовтого кольору, без запаху, гіркі на смак. їх розчини в кислоті хлоридній обертають площину поляризованого променя вліво.
Тетрацикліни-основи мало розчинні у воді, а солі легко розчинні. У спирті всі лікарські речовини групи тетрациклінів важко розчинні, але, завдяки амфотерним властивостям, легко розчинні в розведених мінеральних кислотах і розчинах лугів. Основні властивості зумовлені наявністю диметиламіногрупи в положенні 4,а кислотні -фенольного гідроксилу в положенні 10 і енольних в 3 і 12.
Наявність в молекулі тетрациклінів двох систем спряжених подвійних зв’язків в положеннях 1,11 зумовлює характерне поглинання в УФ-області спектру.
Ідентифікація
1. Реакції з кислотою сульфатною концентрованою – утворюються ангідропохідні тетрацикліну, які мають специфічне забарвлення (тетрациклін – фіолетове забарвлення, окситетрациклін – червоне):
2. УФ-спектрофотометрія. Визначають максимуми і мінімуми поглинання і розраховують питомий показник поглинання.
3. Визначення питомого обертання.
4. Утворення забарвлених комплексних солей у спиртовому середовищі з FeCl3– коричневе або червоно-коричневе забарвлення (наявність фенольного гідроксилу в пол. 10).
5. Утворення забарвлених комплексів із солями купруму (II), цинку.
6. Гідрохлориди тетрациклінів дають позитивну реакцію на хлориди.
7. Метод ТШХ у порівнянні з стандартним фармакопейним зразком.
8. Утворення в певних умовах флуоресціюючих продуктів.
9. В експрес-аналізі лікарських засобів тетрациклінового ряду використовують кольорові реакції з натрію нітропрусидом, п-диметиламінобензальдегідом, реактивом Несслера, діазореактивом.
Утворення азобарвника можливе за рахунок наявності фенольного гідроксилу:
Кількісне визначення
Антибіотики тетрациклінового ряду кількісно визначають біологічним методом дифузії в агар. При цьому 1 мкг = 1 ОД, відтак
Спектрофотометрія в УФ-області, фотоколориметрія і флуориметрія.
Зберігання
У сухому, захищеному від світла місці при кімнатній температурі, в посуді із темного скла.
При зберіганні антибіотиків групи тетрацикліну спостерігається зміна кольору – потемніння в результаті утворення домішок ангідротетрацикліну і 4-епіангідротетрацикліну та продуктів їх перетворення. Ці речовини токсичніші, ніж вихідні лікарські засоби.
Водні розчини солей лікарських речовин тетрациклінового ряду поступово мутніють внаслідок випадіння основ.
У слабокислому середовищі розчини гідрохлоридів відносно стійкі, але в розчинах кислот і лугів вони легко руйнуються. Наприклад, у лужному середовищі утворюються ізотетрациклінові похідні:
Застосування
Антибіотики широкого спектру дії при пневмонії, дизентерії, гонореї, тифі та інших інфекційних захворювань.
Призначають зазвичай всередину у вигляді таблеток, капсул, суспензій, рідше для в/м ін’єкцій. Зовнішньо – у вигляді мазей для лікування опіків, флегмон і очних захворюваннях. В.р.д. –
Олететрин – тетрациклін + олеандоміцин.
Вітациклін – тетрациклін + вітаміни С, В1, В2.
Окситетрацикліну г/х входить до складу мазей “Гіоксизон”, “Оксикорт”, аерозоля “Оксициклозоль.
Напівсинтетичні тетрацикліни
Доксицикліну хіклат (Doxycyclini hyclas) (ДФУ) Вібраміцин, Доксібене, Доксі-М, Юнідокс солютаб
Г/хл геміетанолу гемігідрату (4S,4aR,5S,5aR,6R,12aS)-4-( диметиламіно)-3,5,10,12,12а-пентагідрокси-6-метил-1,11 -діоксо-1,4,4а,5,5а,6,11,12а-октагідротетрацен-2-карбоксаміду
Метацикліну г/хл (Methacyclini hydrochloridum) Рондоміцин
4-Диметиламіно-1,4,4а,5,5а,6,11,12а-октагідро-3,5,10,12,12а-пентаокси-6-метилен-1,11 -діоксонафтацен-2-карбоксаміду гідрохлорид
Доксицикліну хіклат (Вібраміцин, Доксібене, Доксі-М, Юнідокс солютаб)
Властивості. Кристалічний порошок жовтого кольору. Гігроскопічний. Легко розчинний у воді, метанолі, помірно розчинний у 96 %-ному спирті, практично нерозчинний в ефірі.
Ідентифікація:
1. Методом тонкошарової хроматографії.
2. За зявленням жовтого забарвлення при взаємодії з кислотою сульфатною концентрованою.
3. Субстанція дає характерну реакцію на хлориди.
Кількісне визначення. Метод рідинної хроматографії.
Застосування
Доксицикліну г/х високоефективний при інфекціях верхніх дихальних шляхів (бронхіт, плеврит, пневмонія), має пролонговану дію (1-2 прийоми на добу). Метацикліну г/х краще всмоктується при пероральному прийомі (капсули), довше зберігається в крові й ефективний при лікуванні гонореї. Антибіотики цієї групи викликають перехресну стійкість, але м/о до них звикають менше, ніж до пеніцилінів.
Побічна дія тетрациклінів
Утворюють комплекси з іонами Ca2+, Fe3+ і тому можуть відкладатися в кістках, емалі зубів. Не рекомендують прийом тетрациклінів дітям і вагітним жінкам.
При прийомі цих лікарських засобів не слід вживати молочні продукти, препарати феруму й антациди, які містять солі алюмінію, магнію, кальцію.
