Тема1. Мікробний антагонізм. Антибіотики. Класифікація. Механізм дії, формування резистентності . Пробіотики.

Тема1. Мікробний антагонізм. Антибіотики. Класифікація. Механізм дії, формування резистентності . Пробіотики.

Тема 2. Методи визначення антибіотикочутливості.

 

Хіміотерапевтичні препарати. Антибіотики. Методи визначення антибіотикочутливості бактерій

За характером взаємовідношень з рослинним і тваринним світом мікроорганізми поділяють на дві групи: сапрофіти і паразити. До сапрофітів відносять’мікроорганізми, що не мають властивості спри­чиняти захворювання. Групу паразитів становлять види, які присто­сувалися до життя за рахунок організмів рослин, тварин і людини.

Співжиття мікроорганізму з макроорганізмом, або симбіоз, трап­ляється  в  кількох формах.

Коменсалізм — симбіоз організмів, при якому один із них живе за рахунок іншого, не завдаючи йому шкоди. До мікроорганізмів-коменсалів належить переважна більшість представників нормальної мікрофлори   організму  людини.

Мутуалізм — така форма симбіозу, при якій обидва зв’язаних один з одним організми мають із свого співжиття взаємну вигоду. Наприклад, симбіоз бульбочкових бактерій з бобовими рослинами характеризується типовим мутуалізмом. Бульбочкові бактерії жи­вуть у коренях рослин, а бобові рослини, в свою чергу, використову­ють для живлення азотисті сполуки, що виробляються бактеріями з  атмосферного  азоту.

Типовим прикладом мутуалізму можуть бути численні лишайники (арктичний оленячий мох та ін.), що складаються з зеленої або синьо-зеленої водорості і гриба — аскоміцету або базидіоміцету. Водорості синтезують поживні речовини (фотосинтез), а гриби виконують захис­ну функцію і забезпечують водорості водою та мінеральними солями.

Деякі види бактерій із групи кишкової мікрофлори перебувають у симбіозі з організмами тварин, у яких вони існують. Ці мікроорга­нізми -мутуалісти живляться рештками їжі, що надходять у нижні відділи кишечника, а продуковані ними вітаміни використовуються тваринами для біокаталітичних реакцій.

Паразитизм — симбіоз, при якому один організм (паразит) живе за рахунок іншого (хазяїна) і завдає йому шкоди. Деякі мікроорганіз-ми-паразити спричиняють інфекційні захворювання рослин і тварин.

Хвороботворні види мікроорганізмів називаються патоген­ними. В процесі свого еволюційного розвитку вони пристосувались до паразитичного типу живлення у тканинах і рідинах тваринного організму. Сприйнятливий інфікований організм відповідає на про­никнення патогенного мікроорганізму неспецифічними і специфіч­ними біологічними реакціями, які виражаються в атипових або ти-по-вих проявах захворювання, а також у найрізноманітніших захисних пристосуваннях.

У свій час Я. Генле (1878), а потім Р. Кох (1882) сформулювали три умови, за яких мікроорганізм може бути визнаний збудником захворювання: 1) мікроорганізм-збудник має виявлятися в усіх ви­падках при цьому захворюванні і не траплятися ні в здорових, нї у хворих на інші захворювання; 2) мікроорганізм-збудник повинен бути виділений з організму хворого в чистій культурі; 3) чиста куль­тура виділеного мікроорганізму повинна спричиняти те саме захво­рювання у сприйнятливих тварин. Тепер ця тріада значною мірою втратила своє значення.

Для виникнення і розвитку інфекційного процесу потрібні три ланки: 1) наявність патогенного мікроорганізму; 2) проникнення його у сприйнятливий макроорганізм; 3) певні умови середовища, в якому відбувається  взаємодія  мікро-  та  макроорганізму.

Взаємовідношення збудника із сприйнятливим макроорганізмом відбуваються у складних умовах паразитоценозу, тобто в різних спів­відношеннях з іншими бактеріями, вірусами, грибами і найпрості­шими. Наслідки проникнення в організм людини патогенних видів залежать не тільки від реактивності макроорганізму, а й від нормаль­ної мікрофлори тіла людини, яка може проявляти себе як антагоні­стично, так і синергетично.

Поряд із патогенними є порівняно велика група мікроорганізмів, що дістали назву умовно-патогенних; вони живуть на шкірі, в кишках, дихальних шляхах, сечостатевих органах. За нор­мальних фізіологічних умов життя умовно-патогенні бактерії не спричиняють захворювань, але при перевтомі організму, перегрі­ванні, охолодженні, інтоксикації, діянні іонізуючого випромінювання, зниженні природної резистентності вони стають здатними спричиняти низку   аутоінфекцій.

В основі відкриття антимікробної дії лежить явище бактеріального антагонізму. Воно характеризується тим, що один вид мікроорганізмів (бактерії, актиноміцети, гриби, водоростей) здатний пригнічувати або  затримувати ріст інших.

Яскравою формою антагонізму, широко розповсюдженою у світі мікробів, є утворення специфічних продуктів обміну, що пригнічують розвиток організмів інших видів. Такі речовини одержали назву  антибіотиків  (грец. anti – проти, bios – життя).  Ввів цей термін у 1942 р. З. Ваксман. За його визначенням це хімічні речовини, що утворюються мікробами, і здатні пригнічувати ріст або руйнувати бактерії та інші мікророганізми.

 Антагонізм широко розповсюджений у природних мікробних співтовариствах , що складаються з бактерій , грибів , актиноміцетів , дріжджів , водоростей , найпростіших і інших мікроорганізмів. Широке поняття антагонізму включає і такі форми взаємин , як конкуренція , хижацтво , паразитизм . Нас в даному випадку цікавить антагонізм у вузькому сенсі , т. е. антагонізм , обумовлений утворенням антимікробних речовин і, зокрема , антибіотиків . Взаємини , обумовлені продукцією будь-яких антимікробних речовин , можна назвати активним або прямим антагонізмом . На відміну від нього існує пасивний , або непрямий , антагонізм , при якому придушення одних мікроорганізмів відбувається за рахунок зміни іншими мікробами умов навколишнього середовища в несприятливу для розвитку сторону. Антагонізм може бути одностороннім ( мікроорганізм придушує розвиток свого конкурента , не реагуючи на вплив суперника ) і двостороннім ( відбувається взаємне пригнічення мікроорганізмів у співтоваристві) . Існує ще поняття спрямованого ( насильницького ) , або змушеного , антагонізму. При цих взаєминах спостерігається утворення антимікробних речовин ( імовірно , різної природи , що володіють різним механізмом дії ) тільки при спільному вирощуванні двох різних мікроорганізмів , які в умовах ізольованого культивування цих речовин не утворюють. Антагонізм між мікроорганізмами можна спостерігати і в лабораторних умовах. Активність продуцентів антибіотиків звичайно виражають масою антибіотика , що міститься в одиниці об’єму поживного середовища , в якій вирощували продуцент .

Поняття про мікробний антогонізм

Антагонізм мікробний – пригнічення життєдіяльності одного мікроба іншим. Одна з форм взаємин мікробів в асоціаціях. Антагонізм мікробний є принциповою основою одержання і застосування антибіотиків. Антагонізм мікробів широко використовується у ветеринарії для профілактики і лікування різних хвороб, головним чином шлунково-кишкових. Наприклад, багато штамів кишкової палички здатні привокувати розвиток і знищувати стрептококів, стафілококів, сибіреязвенних паличок, сальмонел, збудників злоякісного набряку туберкульозу.

 

У 1929 Олександр Флемінг, спостерігаючи антагонізм Penіcіllіum notatum і стафілокока в змішаній культурі, відкрив пеніцилін і припустив можливість його застосування в лікувальних цілях. Антагоністичні відносини між хвороботворними для рослин мікробами і непатогенними мікроорганізмами ґрунту, виявлені в змішаних культурах, зацікавили фітопатологів, і вони спробували використовувати цей феномен для боротьби з хворобами рослин. Було відомо, що в ґрунті присутній певний грибок, що зменшує відпрівання паростків; у 1936 з культури цього грибка був виділений антибіотик, що одержала назву гліотоксин. Це відкриття підтвердило значення антибіотиків як засобу профілактики захворювань.

 

Серед перших дослідників, що зайнялися цілеспрямованим пошуком антибіотиків, був Р.Дюбо. Проведені ним і його співробітниками експерименти привели до відкриття антибіотиків, вироблюваних деякими ґрунтовими бактеріями, їх виділенню в чистому вигляді і використанню в клінічній практиці. У 1939 Дюбо одержав тиротрицин – комплекс антибіотиків, що складається з граміцидину і тироцидину; це стало стимулом для інших учених, що знайшли ще більш важливі для клініки антибіотики. У 1942 Х.Флори зі своїми колегами по Оксфордскому університету повторно досліджував пеніцилін і довів можливість його клінічного використання як нетоксичного засобу лікування багатьох гострих інфекцій. Тоді ж ці речовини почали називати антибіотиками. З.Ваксман зі своїми студентами в Університеті Ратджерса, США, займався актиноміцетами (такими, як Streptomyces) і в 1944 відкрив стрептоміцин, ефективний засіб лікування туберкульозу й інших захворювань. Після 1940 була отримана велика кількість клінічно важливих антибіотиків, у їх числі бацитрацин, хлорамфенікол (левоміцетин), хлортетрациклін, окситетрациклін, амфотерицин В, циклосерин, еритроміцин, гризеофульвін, канамицин, неоміцин, нистатін, полімиксин, ванкоміцин, віоміцин, цефалоспорини, ампіцилін, карбеніцилін, аміноглікозиди, стрептоміцин, гентамицин. В даний час відкривають все нові і нові антибіотики. У середині 1980-х років у США антибіотики прописувалися частіше, ніж будь-які інші ліки, за винятком седативних засобів і транквілізаторів.

 

В одних випадках під впливом антагоністів мікроби перестають рости і розмножуватися, в інші – клітини їх лізуються, розчиняються, у третіх – гальмуються або зупиняються біохімічні процеси усередині клітин, наприклад дихання, синтез амінокислот. Найбільш різко антагонізм виявляється в актиноміцетів, бактерій і грибів. Синьогнойна паличка активно пригнічує паличку чуми; актиноміцети, що виділяють нистатин, пригнічують ріст дріжджових організмів.

 

1.2 Основні види антогонізму

Антагонізм 1 (греч. antagonіsma боротьба, суперництво) речовин – і вид взаємодії речовин (амінокислот, вітамінів, лікарських речовин) в організмі, що характеризується тим, що однин з них послабляє дію іншого.

 

Антагонізм абсолютний – антагонізм, при якому ефект спільної дії речовин менше, ніж ефект кожного з них, що діють порізно.

 

Антагонізм двосторонній – антагонізм, при якому кожна з двох речовин послабляє або знімає дію іншої.

 

Антагонізм конкурентний – антагонізм прямої дії, при якому речовини оборотно взаємодіють з тими самими рецепторами клітин.

 

Антагонізм неконкурентний – антагонізм, при якому одна з взаємодіючих речовин діє на рецептор поза його активним центром.

 

Антагонізм непрямий – антагонізм, при якому дія речовин спрямована на різні клітинні елементи.

 

Антагонізм нерівноважний – антагонізм, при якому одна з речовин взаємодіє з рецепторами необратимо.

 

Антагонізм однобічний – антагонізм, при якому дія однієї речовини знімає дія іншої, але не навпаки.

 

Антагонізм відносний – антагонізм, при якому ефект спільної дії речовин більший, ніж окремі ефекти кожного з них, але менше суми ефектів тих же речовин, що діють порізно.

 

Антагонізм спрямований – антагонізм, при якому дія речовин спрямована на ті самі клітинні елементи.

 

Антагонізм 2 мікробів – тип взаємин між мікроорганізмами, що характеризується тим, що при спільному існуванні мікроорганізми одного виду пригнічують життєдіяльність інших мікроорганізмів.

 

Антагонізм 3 функціональний – умовна протилежність функцій органів або систем організму, що беруть участь в одночасній сполученій діяльності.

 

1.3 Антагонізм у світі мікробів

З явищем антагонізму у світі мікробів було зв’язане відкриття антибіотиків.

 

Антагонізм широко розповсюджений у природних мікробних популяціях, що складаються з бактерій, грибів, актиноміцетів, дріжджів, водоростей, найпростіших і інших мікроорганізмів. Значне поняття антагонізму включає і такі форми взаємин, як конкуренція, хижацтво, паразитизм. Нас у даному випадку цікавить антагонізм у вузькому змісті, тобто антагонізм, обумовлений утворенням антимікробних речовин і, зокрема, антибіотиків. Взаємини, обумовлені продукцією будь-яких антимікробних речовин, можна назвати активним або прямим антагонізмом. На відміну від його існує пасивний, або непрямий, антагонізм, при якому придушення одних мікроорганізмів відбувається за рахунок зміни іншими мікробами умов навколишнього середовища в несприятливу для розвитку сторону. Антагонізм може бути однобічним (мікроорганізм придушує розвиток свого конкурента, не реагуючи на вплив суперника) і двостороннім (відбувається взаємне гноблення мікроорганізмів у співтоваристві). Існує ще поняття спрямованого (насильницького), або змушеного, антагонізму. За цих взаємин спостерігається утворення антимікробних речовин (імовірно, різної природи, що володіють різним механізмом дії) тільки при спільному вирощуванні двох різних мікроорганізмів, що в умовах ізольованого культивування цих речовин не утворюють. Антагонізм між мікроорганізмами можна спостерігати й у лабораторних умовах. Активність продуцентів антибіотиків звичайно виражають масою антибіотика, що міститься в одиниці об’єму поживного середовища в якій вирощували продуцент.

 

 

 

Рис. 1. Синергізм у мікробів. Навколо агарового блоку з культурою актиномпцета видна зона стимуляції росту цвілевого гриба.

 

Термін “антибіотики”, або “антибіотичні речовини”, запропонований у 1942 р. Ваксманом, спочатку позначав хімічні сполуки, утворені мікроорганізмами, що мають здатність пригнічувати ріст і навіть руйнувати бактерії й інші мікроорганізми. Це визначення, як виявилося згодом, не зовсім точне, тому що в число антибіотиків потрібно було б уключити речовини мікробного походження, що спричиняють не специфічну, а загальну антисептичну або консервативну дію, на живі клітини. До таких речовин відносяться, зокрема, спирти, органічні кислоти, перекиси, смоли й ін. До того ж антибактеріальна дія цих сполук виявляється тільки у відносно високих концентраціях. До антибіотиків варто відносити тільки такі речовини, що у певних кількостях виявляють специфічну (вибіркову) дію на окремі ланки обміну речовин мікробної клітини. Пізніше в тканинах вищих рослин і тварин були знайдені сполуки, здатні в малих кількостях специфічно пригнічувати ріст мікробів. Більш того, було показано, що деякі подібні антибіотики (наприклад, цитринін) можуть синтезуватися як мікробами, так і вищими рослинами. Таким чином, коло організмів-продуцентів антибіотичних речовин розширився, що також повинно було знайти відображення в терміну “антибіотики”. Установлення структури молекул багатьох антибіотиків дозволило здійснити хімічний синтез ряду цих сполук без участі організмів-продуцентів.

 

 

 

Рис. 2. Приклад антагонізму в мікробів. Видна зона придушення росту стафілококу навколо агарового блоку з культурою актиноміцету.

 

Подальший етап розвитку хімії антибіотиків – зміна (трансформація) молекул цих сполук для одержання похідних, що володіють рядом переваг у порівнянні з вихідними препаратами. Такий напрямок досліджень пояснюється в основному двома причинами: необхідністю зниження токсичності антибіотиків при збереженні їх антибактеріальної дії; боротьбою з інфекційними захворюваннями, викликуваними стійкими до широко застосовувалися антибіотикам формами патогенних мікроорганізмів. Переваги похідних антибіотиків у порівнянні з вихідними виявляються також і в зміні розчинності, подовженні терміну циркуляції в організмі хворого і т.д..

 

Одержати похідні антибіотиків можна за допомогою як хімічного, так і біологічного синтезу. Відомий і комбінований спосіб одержання препаратів. У цьому випадку ядро молекули антибіотика формується при біосинтезі за допомогою відповідних мікроорганізмів-продуцентів, а “добудування” молекули здійснюється методом хімічного синтезу. Отримані цим способом антибіотики називаються напівсинтетичними. Так були отримані і знайшли широке застосування в клініці досить ефективні напівсинтетичні пеніциліни (метицилін, оксацилін, ампіцилін, карбеніцилін) і цефалоспорини (цефалотин, цефалоридин) з новими в порівнянні з природними антибіотиками цінними терапевтичними властивостями.

 

Усі ці дані, накопичені в процесі становлення і розвитку науки про антибіотики, потребували уточнення терміна “антибіотики”. В даний час антибіотиками варто називати хімічні сполуки, утворені різними мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльності, а також похідні цих сполук, що володіють здатністю в незначних концентраціях вибірково пригнічувати ріст мікроорганізмів або викликати їх загибель. Цілком імовірно, що і це формулювання з подальшим прогресом антибіотичної науки буде уточнюватися.

 

В перші роки після відкриття антибіотиків їх одержували з використанням методу поверхневої ферментації. Цей метод полягав у тому, що продуцент вирощували на поверхні поживного середовища у плоских суліях (матрацах). Щоб одержати помітні кількості антибіотика, були потрібні тисячі матраців, кожний з яких після зливу культуральної рідини необхідно було мити, стерилізувати, заповнювати свіжим середовищем, засівати продуцентом і інкубувати у термостатах. Малопродуктивний спосіб поверхневої ферментації (поверхневого біосинтезу) не міг задовольнити потреб в антибіотиках. У зв’язку з цим був розроблений новий високопродуктивний метод глибинного культивування (глибинної ферментації) мікроорганізмів – продуцентів антибіотиків. Це дозволило в короткий термін створити і розвити нову галузь промисловості, що випускає антибіотики у великих кількостях.

 

Метод глибинного культивування відрізняється від попередніх тим, що мікроорганізми-продуценти вирощують не на поверхні поживного середовища, а у всій її товщі. Вирощування продуцентів ведуть у спеціальних чанах (ферментаторах), ємність яких може перевищувати 50 м3. Ферментатори мають пристосування для продування повітря через поживне середовище і мішалками. Розвиток мікроорганізмів-продуцентів у ферментаторах відбувається при безперервному перемішуванні живильного і середовища подачі кисню (повітря). При глибинному вирощуванні в багато разів у порівнянні з вирощуванням продуцента на поверхні середовища збільшується нагромадження біомаси (з розрахунку на одиниця об’єму поживного) середовища, а виходить, і зростає вміст антибіотика в кожному мілілітрі культуральної рідини, тобто підвищується її антибіотична активність.

 

Виробнича схема біосинтезу будь-яких антибіотиків включає наступні основні стадії: ферментацію, виділення антибіотика і його хімічне очищення, сушіння антибіотика і приготування лікарської форми. Для здійснення ферментації – біохімічного процесу переробки сировини – необхідно мати поживне (середовище, сировина) і мікроорганізми, що переробляють цю сировина. Підняттю продуктивності антибіотичної промисловості, крім впровадження в практику глибинної ферментації, у значному ступені сприяло використання для біосинтезу нових високопродуктивних штамів-продуцентів. Для їх одержання були розроблені спеціальні методи селекції. Унаслідок великої варіабельності продуцентів і швидкої втрати ними вихідних властивостей (особливо рівня антибіотичної активності) необхідно було розробити методи збереження продуцентів і підтримки активності, а також способи приготування посівного матеріалу для засівання величезних обсягів поживного середовища у ферментерах.

 

Бактерії й актиноміцети – продуценти антибіотиків

 

Серед бактерій найбільш часте явище антагонізму зустрічається в спороносних паличок, що належать до роду Bacіllus (В. subtіlіs, Вас. mesenterіcus, В. brevіs, В. polymyxa і ін.), і неспороносних з роду Pseudomonas (P. fluorescens і ін.). З культури неспороносної бактерії антибактеріальна речовина піоціаназа була виділена Р. Еммеріхом і О. Лоу наприкінці минулого століття. Пізніше були виявлені антибіотичні речовини в культурах молочнокислих стрептококів, мікрококів, азотобактера й ін. Як приклад можна назвати кілька антибіотиків, утворених різними бактеріями:

 

Організм-продуцент Антибіотик

Bacіllus brevіs

 грамицидин і тироцидин

Bacіllus brevіs var. G.-B.

 грамицидин 3

Bacіllus subtіlіs, Вас. mesenterіcus

 субтплин, бацитрацин

Bacіllus polymyxa

 полимиксин

Pseudomonas pyocyanea

 пиоцианин

Streptococcus lactіs

 низин

 

Самою багатої антагоністами групою ґрунтових мікроорганізмів виявилася група променистих грибків, актиноміцетів, а серед них – представники роду Actіnomyces. Переважна більшість антибіотиків, що знайшли застосування в медицині і народному господарстві, отримано саме з цієї групи мікроорганізмів.

 

Численними роботами дослідників установлено, що актиноміцети-антагоністи зустрічаються в різних природних субстратах, але більше всього їх у ґрунті (до декількох мільйонів у 1 г). У деяких ґрунтах можна знайти порівняно невелику кількість актиноміцетів, але майже усі вони виявляються антагоністами. Установлено, що в окультурених, добре угноєних ґрунтах зустрічається більше актиноміцетів-антагоністів, ніж у ґрунтах цілинною, бідних органічною речовиною, малородючих ґрунтах. Багато антагоністів було виявлено Н. А. Красильниковим у ґрунтах південних посушливих районів. Крім кліматичних і географічних умов, на вміст актиноміцетів-антагоністів у ґрунтах впливають також сезонність, рослинний покрив, мікробне населення, вологість, кислотність і тип ґрунту, забезпечення її киснем і багато інших факторів.

 

1.4 Механізм мікробного антагонізму

Механізми мікробного антагонізму різні. Механізм антагонізму різний і в багатьох випадках не зрозумілий. Найчастіше антагоністи діють на конкурентів продуктами обміну речовин, у тому числі антибіотиків, або витісняють їх унаслідок більш інтенсивного розмноження або переважно споживання їжі. Ще в 19 ст. неодноразово намагалися використовувати явище антагонізму для лікування хвороб, викликаних бактеріями, але не мали успіху, тому що працювали з неочищеними препаратами. Мікроби-антагоністи широко використовуються у виробництві антибіотиків.

 

Вони можуть бути зв’язані з конкуренцією за кисень і поживні речовини, зі зміною рН середовища убік, несприятливий для конкурента, і т.д. Одним з універсальних механізмів мікробного антагонізму є синтез хімічних речовин-антибіотиків, що пригнічують ріст і розмноження інших видів мікроорганізмів (бактеріостатична дія), або вбивають їх (бактерицидна дія).

Роль антибіотиків у біоценозах

Однієї з характерних рис антибіотиків є вибірковість дії – кожен антибіотик діє на визначений набір видів мікроорганізмів, тобто має свій специфічний антимікробний спектр дії. Наприклад, актиноміцети, що належать до виду Actіnomyces streptomycіn, пригнічують ріст грампозитивних і грамнегативних бактерій, мікобактерій, деяких видів дріжджів і грибів. Actіnomyces levorіs не пригнічує ріст бактерій, але пригнічує розвиток дріжджів, деяких дріжжоподібних організмів, міцеліальних грибів і т.д. Антимікробний спектр дії – один з таксономічних ознак у систематику актиноміцетів, що служать для розмежування видів. Вироблювані актиноміцетом антибіотики не пригнічують розвитку власної культури навіть у концентраціях, що у багато разів перевищують мінімальну концентрацію, яка пригнічує ріст інших мікроорганізмів.

 

Багато учених вважають, що здатність синтезувати антибіотики – корисне для виду пристосування, що виробилося і закріплене в процесі еволюції організмів. Продукування антибіотиків – один з факторів, що дає певні переваги мікроорганізму-антагоністу в боротьбі за існування в складних природних мікробних асоціаціях. Відповідно до іншої точки зору, антибіотики являють собою “елементи” обміну речовин у мікроорганізму, які не відіграють пристосувальної, еволюційної ролі. Ця точка зору розділяється З. Ваксманом, X. Лешевалье і деякими іншими закордонними дослідниками. Своє трактування вони обґрунтовують головним чином так, що, по-перше, антибіотики утворюються не всіма широко розповсюдженими мікробами; по-друге, антибіотики швидко інактивуються в ґрунті. Але продукування антибіотиків – лише одне з пристосувань, вироблене мікробами в боротьбі за існування. Антагонізм мікробів може обумовлюватися і рядом інших речовин, крім антибіотиків, а також пристосувальними механізмами, не зв’язаними з утворенням хімічних сполук. Усе це також може сприяти широкому поширенню мікробів, у яких не виявлена здатність синтезувати антибіотики. До цього ж варто додати, що в лабораторних умовах, коли той або інший актиноміцет вирощують ізольованно (поза природним мікробним співтовариством) на штучних поживних середовищах не завжди вдається виявити здатність до синтезу антибіотика. Тобто неактивні в лабораторних умовах штами актиноміцетів здатні до біосинтезу антибіотиків.

 

Що стосується другого доводу, то в літературі є численні дані, що свідчать про наявність антагонізму між мікробами в ґрунті, обумовленого виділенням антибіотиків. Ці дані підтверджені лабораторними досвідами на чистих культурах мікроорганізмів і перевірені в польових умовах. У мікрозонах, де є присутнім антибіотик (у ґрунті), він безумовно впливає на мікроби, що контактують з ним. Дійсно, у ґрунті відбувається процес руйнування антибіотиків як під впливом різних фізико-хімічних факторів (рН, наявність колоїдів і ін.), так і в результаті інактивації специфічними речовинами (ферментами), утвореними мікробами. Однак це не може бути доказом відсутності дії антибіотиків на мікроби в ґрунті. Інактивація антибіотиків мікроорганізмами – природна реакція живого організму на шкідливий вплив середовища.

 

У відповідь на вплив антибіотиків мікроорганізми виробляють різні форми захисту. У будь-якому випадку остаточний результат цієї взаємодії буде визначатися цілим рядом і таких факторів, як швидкість розмноження, інтенсивність утворення антибіотиків і інактивуючих речовин, здатність повніше використовувати речовини навколишнього середовища для життєдіяльності, ступінь стійкості до несприятливих фізико-хімічних умов існування і т.д.

 

 

 

 

 

Рис. 3. Колонії актиноміцетів, що утворюють антибіотики, на поверхні агаризованих поживних середовищ

 

Таким чином, антибіотики не можуть вважатися випадковими елементами обміну речовин мікробної клітини, не граючої пристосувальної ролі в боротьбі за існування.

 

2.2 Поняття про антибіотики

Антибіотики (лат. anti — проти і bios — життя) — це речовини мікробного, рослинного й тваринного походження, котрі мають високу протимікробну активність, в основі якої лежить принцип антагонізму. Антибіотики широко застосовують у медицині, а також у різних галузях народного господарства.

 

Ще в давні часи індіанці племені майя застосовували плісняву для лікування при ранах і захворюваннях кишок. У середні віки Ібн-Сіпа використовував плісняву при гнійних ранах. У 187t-p. терапевт В. О. Манассеїн відкрив пригнічення зеленою пліснявою мікроорганізмів у живильному середовищі Пастера, а дерматолог О. Г. Полотебнов застосував емульсію цієї плісняви для лікування при виразках та гнійних ранах. У 1877 р. у дисертації Н. В. Лебединськин вказав, що продукти, які запліснявіли, зменшу ють кількість мікроорганізмів у кишках. В 1877 р. Луї Пастер та Жубер відкрили принцип антагонізму мікроорганізмів, установивши загибель бацили сибірки в суміші з гноєтворною флорою. На основі вчення Л. Пастера про антагонізм мікроорганізмів 1. І. Мечніков показав, що культура молочнокислих бактерій гальмує розвиток гноєтворної флори кишок. У 1928 р. англійський вчений О. Флемінг відкрив антибіотик пеніцилін із плісняви Penicillium nodosum, очищений препарат якого було отримано у 1940 р. американськими вченими X. В. Флорі та Е. Б. Чейном. У Росії в 1942 р. пеніцилін було отримано із плісняви Penicillium crustosum З. В. Єрмольєвою, яка також налагодила його промисловий випуск. Виділення стрептоміцину із променистого гриба у 1944 р. пов’язано з ім’ям американського вченого З. Ваксмана.

 

Починаючи від зоолога Б. П. Токіна (1928), вчені займаються також речовинами рослинного походження — фітонцидами, які мають антибактеріальну дію. Сьогодні відомо понад 2000 препаратів антибіотиків.

 

Антибіотики класифікують за різними ознаками. За походженням:

 

1. Плісняві гриби (пеніциліни, цефалоридини та ін.).

 

2. Променисті гриби (стрептоміцин, левоміцетин, тетрациклін).

 

3. Бактерії (граміцидин).

 

4. Рослини (новоіманін).

 

За хімічним складом:

 

1. релактамні (група пеніциліну, цефалоспорину, монобактами, карбапенеми).

 

2. Антибіотики-макроліди і азаліди (еритроміцин, олеандоміцину фосфат, спіраміцин, рокситроміцин, азитроміцин, клари-троміцин).

 

3. Група тетрацикліну (тетрацикліну гідрохлорид, метацикліну гідрохлорид, доксицикліну гідрохлорид).

 

4. Група левоміцетину (левоміцетин, левоміцетину стеарат, левоміцетину сукцинат).

 

5. Аміноглікозиди (стрептоміцину, нео-міцину, гентаміцину сульфат, канаміцин, мономіцин, амікоцину сульфат, тобраміцин, сизоміцину сульфат).

 

6. Поліпептиди (граміцидин С, полімік-сини,бацитрацин).

 

7. Глікопептиди (ванкоміцин, ристомі-цин).

 

8. Полієни (амфотерицин, амфоглюка-мін, ністатин, леворин).

 

9. Анзаміцини (рифампіцин, рифаміцин).

 

10. Похідні кислоти аурелової (олівоміцин, мітоміцин).

 

11.Препарати стероїдної структури (фузидин-натрій).

 

12. Лінкозаміди (лінкоміцину гідрохлорид).

 

13. Похідні антрацикліну (рубоміцину, доксорубіцину, ідарубіцину гідрохлорид).

 

14. Антибіотики різних груп (фузафунгін).

 

За спектром протимікробної дії:

 

1. Переважно на грампозитивні бактерії (пеніциліни, макроліди).

 

2. Переважно на грамнегативні бактерії (поліміксини).

 

3.Широкого спектра дії (тетрацикліни, левоміцетини; напівсинтетичні пеніциліни — ампіцилін та ін., цефалоспорини, аміноглікозиди, напівсинтетичні макроліди, азаліди — рокситроміцин, азтреонам та ін.).

 

4. Вибіркової дії:

 

а) протимікозні (ністатин, леворин, амфотерицин, гризеофульвін та ін.);

 

б) протипухлинні (рубоміцину гідрохлорид, блеоміцин).

 

За переважним механізмом дії:

 

1. Порушують синтез оболонки мікробної клітини:

 

а) блокують активність ферментів: транспептидази, карбоксипептидази, що призводить до припинення полімеризації пептидоглікану;

 

б) гальмують входження в мономерипептидоглікану одного із елементів (ристоміцину сульфат, ванкоміцин).

 

2. Порушують функцію клітинної оболонки (мембрани):

 

а) взаємодіють із білково-ліпідними комплексами, викликають дезорганізацію структури (ністатин, амфотерицин);

 

б) порушують проникність низькомолекулярних речовин (поліміксин).

 

3. Порушують синтез білка (тетрацикліни, левоміцетини).

 

4. Порушують синтез нуклеїнових кислот:

 

а) порушують синтез РНК на рівні РНК-полімерази (рифампіцин, рифаміцин);

 

б) порушують синтез ДНК на рівні ДНК-матриці (рубоміцину гідрохлорид, брунеоміцин).

 

5. Пригнічують тканинне дихання мікроорганізмів (кислота уснінова).

 

2.3 Дія антибіотиків на мікроорганізми

Бактеріостатична дія: Порушення синтезу білка в середині клітини і тому затримується ріст і розвиток мікроорганізмів. (Тетрацикліни, левоміцетини, макроліти, аміноглікозиди). Аміноглікозиди і левоміцетини на деякі мікроорганізми діють бактерицидно.

 

Чому при введенні в організм антибіотики проявляють перш за все протимікробну дію (т.б. діють на клітини мікробів). Справа в різниці інтенсивності поділу і життєдіяльності мікроорганізмів і клітин нашого організму. В середині організму мікроби розмножуються швидше, а антибіотики діють на клітини, які швидко розмножуються, тому в цих умовах антибіотики в першу чергу діють на мікроорганізми, а вже потім (при більш тривалій дії) на клітини нашого організму. Небезпека антибіотиків більша у дитячому віці (поділ клітин швидкий), вона знижується із збільшенням віку. Справа в тому, що збільшенням віку інтенсивність обміну і поділу клітин в організмі падає.

 

Але мікроорганізми гинуть не всі і зразу. Спори мікроорганізмів в присутності антибіотиків зберігають життєдіяльність (інтенсивність розмноження знижена, повністю відсутнє ділення і тимчасова зупинка життєдіяльності).

 

Антибіотики поступово сповільнюють розмноження мікроорганізмів, т.б. в організмі вони поступово вироджуються. Причому цей процес далеко не завжди закінчується повним вимиранням колоній бактерій. Справа в тому, що вони мінливі і швидко присовуються до змінених умов. В зв’язку з цим в присутності антибіотиків мікроби здатні давати потомство із покоління в покоління мікроорганізмів, і дуже швидко всі мікроби можуть стати не чутливими до препарату, особливо коли не дотримуватись принципів хіміотерапії.

 

Як правило, в організмі людини для проявлення протимікробної дії антибіотика потрібна постійна безперервна дія на протязі декількох діб. Тривала дія на організм людини може привести до пригнічення росту клітин організму, які швидко діляться. Такими є клітини крові червоний кістковий мозок. Інтенсивність їх поділу менша, ніж у мікробів, тому, Щоб антибіотики діяли, потрібний більше тривалий час (тижні). В червоному кістковому мозку антибіотики пригнічують утворення лейкоцитів і еритроцитів (частина лейкоцитів живе більше тижня, а еритроцити живуть біля 4-х місяців), і друге – подібністю лейкоцитів по своїй форм і життєдіяльності до бактерій.

 

Отже, при тривалій дії антибіотиків на організм людини зменшується кількість лейкоцитів в організмі. Тому тривале застосування антибіотиків зменшує захисні сили організму (послаблюється в боротьбі організму до інфекцій). Значення захисних сил нашого організму в боротьбі з інформаціями дуже велике. Їх ефективність всередині організму набагато більша протимікробної активності самого сильного антибіотику. Це легкого перевірити на прикладі лікування СНІДу. Хворі СНІДом в результаті дії вірусу втрачають активність захисних сил і гинуть не від вірусу СНІДом, не дивлячись на насичення його тіла самими сучасними і сильними антибіотиками. Інакше, кажучи, антибіотики . Інакше кажучи, антибіотики в боротьбі з інфекцією у відсутності захисних сил організму дуже слабкі союзники. Антибіотики лише допомагають нашим захисним силам в боротьбі з інфекціями, які не в силі справитись з ними самостійно. Найбільш виражено пригнічення кровотворення (лейкопеніз) у левоміцетинів.

 

Антибіотиків є багато. всі вони розрізняються по спектру дії або по хімічній будові. І звичайно потрібно враховувати їх небезпеку для організму. Найменш токсичними є пеніциліни, а потім цефалоспорини.

 

–     Пеніциліни можуть викликати алергічні реакції.

 

–     Цефалоспорини: порушення функції нирок, дисбактеріоз, диспепсичні розлади, при в/в можуть виникати тромбофлебіти.

 

В групу пеніцилінів входять слідуючи антибіотики. Відмінність:

 

– Бензилпеніцилін – натрію, калію, феноксиметилпеніцилін, біцилін, ампецилін, метицилін, оксацилін, ампіокс, ампіцилін, карбеніцилін та ін.

 

Всі вони близькі по принципу дії на наш організм і мікроорганізми, найменш токсичні. Відрізняються вони по швидкості заступлення ефекту, тривалості дії, ефективності при різних шляхах введення, здатності накопичуватись в окремих органах і тканинах, а також по активності по відношенню до деяких мікробів.

 

Пеніциліни поділяються на природні і напівсинтетичні.

 

Природні пеніциліни діють лише на деякі мікроорганізми – в основному на грам позитивні (стрептококи, стафілококи, пневмококи), збудників дифтерії, сибірської виразки, сифілісу, н деякі грам негативні (гонококи, менінгококи), Не ефективні у відношенні вірусів, грибків, найпростіших (амеби, трихомонади), туберкульозної палички, збудників дизентерії, холери, черевного тифу, сипного тифу. Тому ці антибіотики відносяться до вузького спектру дії.

 

Серед пеніцилінів більш широкий спектр дії мають ампіцилін, карбеніцилін, ампіокс, мікроцид. Активні у відношенні грам негативних мікроорганізмів і збудників дизентерії, кишенчної палички. Пеніциліни погано проникають у головний мозок (мало ефективні при лікуванні менінгіту).

 

Вирішуючи питання про вибір препарату, керуються слідуючим. Пеніциліни широкого спектру дії використовують в тих випадках, коли хвороба викликається змішаною інфекцією, або збудник захворювання не виявлений. В усіх інших випадках (коли тип збудника і його чутливість до пеніциліну визначені) використовують пеніциліни вузького спектру дії. Пеніциліни широкого спектру дії, як і всі антибіотики широкої дії порушують орисну мікрофлору ШКТ. Може розвинуться інфекційне пораження системи травлення (кандидомікоз). Для профілактики використовують – леворин, ністатин.

 

Небажана дія – алергія. Хворим, які страждають алергією ці препарати вводити не можна. Бензилпеніцилін – натрі, калію – однотипні, але відрізняються по впливу на організм. Найменш небезпечна натрієва сіль. Її вводять різними шляхами в/м, в/в/, ендолюмбально. Калієва сіль – більш небезпечна. Підвищена концентрація іонів калію в крові, вище норми, може сповільнити роботу серця і навіть зупинити його роботу. Тому цей препарат не слідує вводити в/в. Він звужує кровоносні судини в місці знаходження препарату, викликаючи їх спазм. Це супроводжується біллю в місці ін’єкції. Ці препарати швидкої і короткочасної дії (дія триває 4 години).

 

Менш розчинні і більш триваліше діють в організмі – біциліни. Суспензії цих препаратів водять в/м, Біцилін-1, 1 раз на тиждень по 600000 ДО або 1р. в два тижні по 120000 ОД. Біцилін-3 вводять гідні для тривалого підтримання концентрації антибіотика в організмі. Це використовують при лікуванні і профілактики ревматизму ( в осінньо-весняний період) і сифілісу.

 

І, на кінець, феноксиметилпеніцилін випускається в таблетках для прийому всередину. Приймають його 4-6 р. на добу. Використовують в тих випадках, коли ін’єкції інших препаратів пеніцилінів неможливі, а інфекційний процес не носить загрози для життя.

 

Частіше при слабкому протимікробному ефекті пеніцилінів їх заміняють цефалоспоринами. При виборі препарату враховують не тільки спектр дії антибіотиків, але враховують чутливість збудника до препарату. Спектр протимікробної дії цефплоспоринів майже такий самий, як у пеніцилінів широкого спектру дії. Дія їх триває 6-8 год. Більшість цефалоспоринів вводять ін’єкційно 2-4 рази на добу. При тривалому прийомі цих препаратів може порушуватись функція нирок, зменшуються імунні властивості організму (лейкопенія), викликають дисбактеріоз.

 

Інші антибіотики, ще більш небезпечні. Антибіотики – аміноглікозиди (стрептоміцину сульфат, неоміцин у сульфат, канаміцин, гентаміцин, тоброміцин, сизоміцин) здатні викликати ускладнення при звичайному (а не тривалому) курсі прийому. При цьому можуть викликати пораження нирок, органів слухі нервової системи і вестибулярного апарату. Особливо токсичні для дітей. Достатньо 5-7 днів регулярного прийому цих ліків на організм дитини, як вона назавжди може позбавитись слуху. Ці препарати діють ще на туберкульозну паличку, синьо гнійну і збудників дизентерії. Дія триває в основному 8 год.

 

Стафілококи –і інші грам негативні мікроорганізми стійкі до пеніциліну, стрептоміцину, тетрацикліну зберігають чутливість до макролітів, тому ці препарати використовують як резервні чутливості до пеніцилінів і цефалоспоринів. Макроліти малоефективні для монотерапії, так як до них швидко виробляються стійкі форми збудників, тому ті застосовують в період долікування або при комбінованій терапії у хворих з важкопротікаючою інфекцією.

 

Роблячи висновок, можна сказати, що всі антибіотики небезпечні для нашого організму; в ньому вони пошкоджують тканини з інтенсивним білковим обміном і клітини, які розмножуються швидким поділом. Найбільш пошкоджуються тканини зародку, площа і дитини. В організмі дорослої людини антибіотики пошкоджують червоний кістковий мозок, деякі структури нервової системи. Небезпечні наслідки прийому антибіотиків найчастіше виникають лише після багатоденного регулярного їх прийому і не проявляються в перші 4-5 днів. Токсична дія найбільш проявляється лише після 5-7 днів і збільшується з продовження курсу і збільшенням доз антибіотиків.

 

Не всі антибіотики однаково небезпечні для нас. Найменш токсичні – пеніциліни, більш токсичні антибіотики широкого спектру дії, середня токсичність у цефалоспоринів.

 

Повернемось до позитивної дії антибіотиків.

 

Пеніциліни використовують при гнійних інфекціях шкіри, слизових оболонок, росистому запаленні, ангіні, дифтерії, скарлатині, пневмонії, плевріті, ендокардуті, перитоніті, сепсисі, менінгіті, гнійному запаленні захворювання вуха, горла, очей, носа, сечостатевої систем та ін. За допомогою пеніцилінів можна лікувати різні інфекції хвороби, але не завжди вони допомагають. За роки застосування пеніцилінів багато мікроорганізмів привикли до цієї групи препаратів. Тому ефективність пеніцилінотерапії зараз нижча, ніж в перші роки застосування і все знижується. Позитивні ефекти вдається підтримувати високими дозами.

 

Самий широкий спектр дії у тетрациклінів. Вони діють на всі бактерії (грам позитивні і грам негативні), збудника сифілісу, рикетсії, а також на частину найпростіших (на амеб і збудників дизентерії), крупні віруси (віруси трахоми). Не діють на синьо гнійну паличку, грибки, дрібні віруси (група, крові, поліомієліта), туберкульозу паличку.

 

Цифалоспорини і макроліти ближче стоять до пеніцилінів, інші до тетрациклінів. Такі антибіотики як канаміцин, стрептоміцин ефективні по відношенню до туберкульозної палички і протея.

 

Група антибіотиків вузького спектру дії, які діють на грам негативні мікроорганізми – це полі міксини. Вони ефективні по відношенню до кишечної, синьо гнійної і дизентерійної палички і черевного тифу, паратифу.

 

Механізм дії антибіотиків складний, вони порушують різні сторони метаболізму. Так, стрептоміцин порушує окремі фази вуглеводного обміну; левоміцетин пригнічує активність ферментів типу естераз; тетрациклін вступає у процеси комплексоутворення з йонами магнію та кальцію.

 

У деяких антибіотиків переважає бактерицидна дія — пеніциліни, аміноглікозиди; у інших — бактеріостатична — тетрацикліни, левоміцетин, макроліди.

 

 

 

2.4 Основні вимоги до антибіотиків

Вимоги, пропоновані до антибіотиків. Щоб бути гарним лікувальним засобом, антибіотик повинний мати, принаймні, деякі обов’язкові властивості.

 

1. При низької концентрації (10-30 мкг /мл) він повинен убивати збудника хвороби або пригнічувати його ріст і розмноження.

 

2. Активність антибіотика не повинна істотно знижуватися під дією рідин організму.

 

3. Він повинен швидко впливати на мікроорганізм, щоб за короткий термін перервати його життєвий цикл.

 

4. Антибіотик не повинен шкодити макроорганізму. Алергенність і токсичність і після введення разової дози, і після багаторазового введення повинні бути відсутні.

 

5. Антибіотик не повинен перешкоджати процесу видужання.

 

6. Антибіотик не повинен знижувати і тим більше пригнічувати імунологічні реакції. Він не повинен наносити ніякого збитку імунній системі організму.

 

Хоча, тут є і виключення. Мова йде про пошук таких антибіотиків, які б пригнічували трансплантаційний імунітет. До числа останніх відноситься циклоспорин А, що володіє могутньою імуносупресивною дією. Однак його широкому застосуванню перешкоджає цитотоксичній діє на нирки.

 

Особливості застосування антибіотиків у сучасних умовах та засади раціональної антибіотико терапії.

 

Раціональне застосування антибіотиків у лікуванні госпітальних та поза лікарняних інфекційних захворювань потребує урахування багатьох факторів, пов’язаних як з пацієнтом та збудником інфекції, так і з соціальними аспектами. У статті розглянуто можливі причини необґрунтованого призначення антибіотиків на сучасному етапі, наведено характеристику найбільш вживаних та перспективних груп антибактеріальних засобів, а також основні правила проведення раціональної антибіотикотерапії та напрямки пошуку нових препаратів.

 

Одним із завдань оптимізації антибіотикотерапії є скорочення її тривалості. Якщо антибіотик призначений вірно, то позитивна динаміка, хоча б щодо окремих показників, помітна вже на 3-ю добу. А через 7–10 днів етіотропну терапію інфекційно-запального процесу можна закінчувати. Якщо ж динаміки на 3-ю добу немає, то необхідна корекція терапії. Її слід проводити з урахуванням бактеріологічних даних. Ефективність другого курсу знову оцінюється на 3-ю добу, і за позитивної клінічної відповіді він триває 7–10 днів. При адекватному виборі засобів потреба у третій зміні антибіотиків виникає рідко. Отже, тривалість раціонального курсу антибіотикотерапії складає у переважній більшості випадків 10 днів при вдалому стартовому лікуванні та збільшується до 13 при необхідності заміни препарату (за бактеріального ендокардиту ефективність антибіотика оцінюється трохи пізніше — на 5–6 добу, а терапія подовжується. При ряді інших захворювань, зокрема хронічних остеомієлітах, терміни лікування також зміщуються).

 

В окремих випадках із тривалістю протимікробної терапії пов’язане ще одне питання, і виникає воно, як не дивно, при успішному лікуванні. Трапляється, що лікар не наважується на 10-у добу відмінити антибіотик внаслідок залишкових явищ інфекції. Чи слід змінювати препарат, який вже вводився 10 днів, чи довести лікування до одужання тим самим засобом?

 

У відповідь на це питання в науковій літературі існують розрахунки динаміки розповсюдження субпопуляцій резистентних штамів збудників, якими і треба користуватись у даному випадку. Проте слід зазначити, що інколи терапія може бути подовжена тим самим препаратом до 12–14 днів без будь-яких негативних наслідків. Необхідно лише пам’ятати, що подібне подовження лікування (понад 10 діб) не є бажаним для рифампіцину, стрептоміцину та лінкозамінів (лінкоміцин, кліндаміцин), оскільки до даних препаратів мікроорганізми набувають стійкості шляхом одноступеневих мутацій.

 

Розглядаючи питання раціонального застосування антибактеріальних препаратів, доцільно зупинитися на характеристиці окремих, найбільш уживаних та перспективних на сьогоднішній день груп засобів. При порівнянні антибіотиків, що використовуються в Україні та світі, можна зазначити низку відмінностей. У нашій країні зберігає свої позиції традиційне лікування пеніцилінами, що займають майже третину всього продажу антибіотиків — 36 %. Після них на українському ринку йдуть аміноглікозиди та сульфаніламіди (разом з триметопримом) — по 15 %. І тільки близько 7–8 % припадає на цефалоспорини, макроліди, тетрацикліни. Останнім часом як на Заході, так і в Україні стрімко зростає об’єм використання фторхінолонів та фунгіцидних засобів. Характерною особливістю останнього десятиріччя є зменшення в антибактеріальній терапії частки тетрациклінів (4,8 %), але в Україні вони залишаються досить популярними препаратами.

Антагонізм мікробний – пригнічення життєдіяльності одного мікроба іншим. Одна з форм взаємин мікробів в асоціаціях. Є принциповою основою одержання і застосування антибіотиків. Існує декілька видів антогонізму: активним або прямим антагонізм, пасивний, або непрямий, антагонізм, антагонізм може бути однобічним і двостороннім, існує ще поняття спрямованого, або змушеного, антагонізму.

 

Антибіотики – органічні речовини, що синтезуються мікроорганізмами в природі для захисту від інтервенції інших видів мікроорганізмів, та володіють здатністю пригнічувати розвиток, або вбивати цих мікробів. Як правило, антибіотики виділяють з живих бактерій або грибів. Існує також велика кількість синтетичних антибіотиків, які відрізняються модифікаціями функціональних хімічних груп природніх антибіотиків. Такі модифіковані сполуки часто більш ефективні, або більш стійкі до нейтралізації, що виникає внаслідок набутої мікроорганізмами резистентності.

 

За хімічною структурою антибіотики об’єднують різноманітні групи сполук. Зокрема, сполуки, що блокують біосинтез білку на рибосомах; сполуки, що утворюють іоно-проникні канали у плазматичній мембрані, та ін.

 

Отже, сучасний арсенал антибіотиків постійно поповнюється новими, ефективними та відносно безпечними представниками та навіть класами препаратів. Найбільш відчутний прогрес у створенні нових антибіотиків спостерігався на початку 80-х років, коли у клініці з’явилися цефалоспорини ІІІ покоління, фторхінолони, інгібіторзахищені пеніциліни, трохи пізніше — напівсинтетичні макроліди.

Термін « антибіотики » , або “антибіотичні речовини” , запропонований в 1942 р. Ваксманом , спочатку позначав хімічні сполуки , що утворюються мікроорганізмами , що мають здатність пригнічувати ріст і навіть руйнувати бактерії та інші мікроорганізми. Це визначення , як виявилося згодом , не зовсім точно , так як в число антибіотиків потрібно було б включити речовини мікробного походження , що спричиняють не специфічну , а загальну антисептичну або консервативну дію на живі клітини . До таких речовин відносяться, зокрема , спирти , органічні кислоти , перекису , смоли та ін До того ж антибактеріальна дія цих сполук виявляється тільки у відносно високих концентраціях. До антибіотиків варто відносити тільки такі речовини , які в певних кількостях виявляють специфічну (вибіркову ) дію на окремі ланки обміну речовин мікробної клітини. Пізніше в тканинах вищих рослин і тварин були знайдені сполуки, здатні в малих кількостях специфічно пригнічувати ріст мікробів. Більш того , було показано , що деякі подібні антибіотики (наприклад , цитринін ) можуть синтезуватися як мікробами , так і вищими рослинами . Таким чином , коло організмів – продуцентів антибіотичних речовин розширився , що також повинно було знайти відображення в терміну “антибіотики” . Встановлення структури молекул багатьох антибіотиків дозволило здійснити хімічний синтез ряду цих сполук без участі організмів – продуцентів .

 

Подальший етап розвитку хімії антибіотиків – зміна ( трансформація ) молекул цих сполук для одержання похідних , що володіють рядом переваг у порівнянні з вихідними препаратами. Такий напрям досліджень пояснюється в основному двома причинами : необхідністю зниження токсичності антибіотиків при збереженні їх антибактеріальної дії ; боротьбою з інфекційними захворюваннями, викликаними стійкими до широко застосовувалися антибіотикам формами патогенних мікроорганізмів. Переваги похідних антибіотиків у порівнянні з вихідними виявляються також і в зміні розчинності , подовженні терміну циркуляції в організмі хворого і т. д.

Отримати похідні антибіотиків можна за допомогою як хімічного , так і біологічного синтезу . Відомий і комбінований спосіб одержання препаратів . У цьому випадку ядро молекули антибіотика формується при біосинтезі за допомогою відповідних мікроорганізмів – продуцентів , а “добудування” молекули здійснюється методом хімічного синтезу . Отримані цим способом антибіотики називаються напівсинтетичними . Так були отримані і знайшли широке застосування в клініці досить ефективні напівсинтетичні пеніциліни ( метицилін , оксацилін , ампіцилін , карбеніцилін ) і цефалоспоріпи ( цефалотин , цефалоридин ) з новими в порівнянні з природними антибіотиками цінними терапевтичними властивостями.

 

Всі ці дані , накопичені в процесі становлення та розвитку науки про антибіотики , потребували уточнення терміна ” антибіотики” . В даний час антибіотиками варто називати хімічні сполуки, що утворюються різними мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльності , а також похідні цих сполук , що володіють здатністю в незначних концентраціях вибірково пригнічувати ріст мікроорганізмів або викликати їх загибель . Цілком імовірно , що й це формулювання з подальшим прогресом антибіотичної науки буде уточнюватися.

 

У перші роки після відкриття антибіотиків їх одержували з використанням методу поверхневої ферментації. Цей метод полягав у тому , що продуцент вирощували на поверхні поживного середовища в плоских бутлях ( матрацах ) . Щоб одержати помітні кількості антибіотика , були потрібні тисячі матраців , кожен з яких після зливу культуральної рідини необхідно було мити , стерилізувати , заповнювати свіжим середовищем , засівати продуцентом і інкубувати в термостатах . Малопродуктивний спосіб поверхневої ферментації ( поверхневого біосинтезу ) не міг задовольнити потреб в антибіотиках . У зв’язку з цим був розроблений новий високопродуктивний метод глибинного культивування ( глибинної ферментації ) мікроорганізмів – продуцентів антибіотиків . Це дозволило в короткий термін створити і розвинути нову галузь промисловості , що випускає антибіотики у великих кількостях.

Метод глибинного культивування відрізняється від попереднього тим , що мікроорганізми – продуценти вирощують не на поверхні живильного середовища , а у всій її товщі . Вирощування продуцентів ведуть у спеціальних чанах ( ферментаторах ) , ємність яких може перевищувати 50 м3. Ферментатори мають пристосування для продування повітря через поживне середовище і мішалками . Розвиток мікроорганізмів – продуцентів в ферментаторах відбувається при безперервному перемішуванні живильного і середовища подачі кисню ( повітря). При глибинному вирощуванні в багато разів у порівнянні з вирощуванням продуцента па поверхні середовища збільшується нагромадження біомаси (з розрахунку на одиницю об’єму живильного середовища ) , а значить, і зростає вміст аптібіотіка в кожному мілілітрі культуральної рідини , т. е. підвищується її антибіотична активність.

Виробнича схема біосинтезу будь-яких антибіотиків включає наступні основні стадії: ферментацію , виділення антибіотика і його хімічне очищення, сушіння антибіотика і приготування лікарської форми. Для здійснення ферментації – біохімічного процесу переробки сировини – необхідно мати поживне середовище (сировина ) і мікроорганізми , переробні цю сировину. Живильні середовища підбирають з таким розрахунком , щоб вони забезпечували хороший ріст і розвиток продуцента і сприяли максимально можливому биосинтезу антибіотика .

 

Підняттю продуктивності антибіотичної промисловості , крім впровадження в практику глибинної ферментації , у величезній мірі сприяло використання для біосинтезу нових високопродуктивних штамів – продуцентів . Для їх отримання були розроблені спеціальні методи селекції. Унаслідок великої варіабельності продуцентів і швидкої втрати ними вихідних властивостей (особливо рівня антибіотичної активності ) необхідно було розробити методи збереження продуцентів і підтримки активності , а також способи приготування посівного матеріалу для засівання величезних обсягів поживного середовища в ферментерах .

Антибіотики – це хіміотерапевтичні засоби, що утворюються мікроорганізмами або отримані з інших.

природних джерел, а також їх похідні та синтетичні продукти, що мають здатність вибірково пригнічувати в організмі хворого збудників захворювань.

Антибіотики мають характерні особливості, що відрізняють їх від інших продуктів життєдіяльності.

1.Висока біологічна активність. Антибіотичні речовини спричинюють біологічний ефект у дуже низьких концентраціях.  (Пеніцилін у концентрації 0,000001 г/мл має виражену бактерицидну дію на бактерії).

2.Виражена вибіркова специфічність. Кожний антибіотик проявляє активність тільки  по відношенню до певних груп організмів, не завдаючи шкоди іншим. Так, бензилпеніцилін затримує ріст грампозитивних  бактерій (стафілококів, стрептококів) і практично не діє на грамнегативні мікроби, гриби.

Біологічну активність антибіотиків оцінюють в умовних одиницях, які містяться в 1 мл розчину (од/мл) або 1 мг препарату (од/мг). За одиницю антибіотичної активності приймають мінімальну кількість препарату, здатну затримати ріст певного числа клітин стандартного штаму тест-мікробів в одиниці об’єму живильного середовища.

Одиницею активності пеніциліну є мінімальна кількість препарату, здатна затримувати ріст  штама Staphylococcus aureus 209 у 50 мл живильного бульйону.

Одиниця активності  стрептоміцину – мінімальна кількість речовини, яка затримує ріст E. coli  в 1 мл живильного бульйону.

 

Колонії Streptomycetes, що продукують стрептоміцин

Хіміотерапевтичний індекс – відношення максимальної дози препарату, що переноситься хворим (Dosis tolerantia), до мінімальної лікувальної (Dosis curativa). Цей показник не повинен бути меншим 3.

Хіміотерапевтичні препарати: галогенові (хлорамін, хлорцин, пантоцид), (йодоформ, йодикол, розчин Люголя); окисники (перекис водню, перстерил, дезоксон-1); солі важких металів (ртуті, срібла, міді, цинку, свинцю, вісмуту); нітрофурани (фурацилін, фурадонін, фуразолідон, фурапласт); барвники (похідні хіноліну, хіноксаліну); альдегіди (формальдегід, лізоформ, цитраль); кислоти (бензойна, саліцилова, борна, бікармінт, цигерол); поверхнево-активні речовини; сульфаніламідні препарати (сульфадимезин, фталазол, сульгін, сульфадиметоксин, бісептол).

 

Бактеріостатична дія препарату– препарат затримує ріст і розмноження бактерій.

Бактерицидна дія препарату – препарат зумовлює загибель мікроорганізмів.

 

Класифікації антибіотиків

 

Механізм дії антибіотиків

Напівсинтетичні пеніциліни

Варіанти цефалоспоринів

До препаратів, що використовуються в лікарській практиці, ставляться певні вимоги:

– висока вибірковість антимікробного ефекту в дозах, нетоксичних для організму;

– відсутність або повільний розвиток резистентності збудників до препарату під час його застосування;

– збереження антимікробного ефекту в рідинах організму, ексудатах, тканинах, відсутність або низький рівень зв’язування білками сироватки крові, інактивації тканинними ферментами;

– всмоктуванння, розподіл препарату, що забезпечує терапевтичні концентрації в крові, тканинах, рідинах, які швидко досягаються і підтримуються протягом  тривалого періоду; створення високих концентрацій препарату в сечі,  жовчі, калі, вогнищах ураження;

– зручна лікарська форма, яка забезпечує  максимальний ефект, і залишається стабільною  при звичайних умовах зберігання.

 

РЕЗИСТЕНТНІСТЬ МІКРОРГАНІЗМІВ ДО АНТИБІОТИКІВ

 

Під резистентністю мікроорганізмів до антибактеріальних засобів розуміють збереження їх здатності до розмноження в присутності  таких концентрацій цих речовин, які створюються  при введенні терапевтичних доз.

 

Типи стійкості бактерій до антибіотиків

      Перший тип – природна стійкість, яка визначається  властивостями даного виду або роду мікроорганізмів.      (Стійкість   грамнегативних   бактерій до  бензилпеніциліну, бактерій – до протигрибкових, грибів – до антибактеріаль- них препаратів).

     Другий тип – набута стійкість.

Вона може бути первинною і вторинною.

Термін “набута стійкість” застосовують у випадках, коли в чутливій до  даного  препарату  популяції  мікроорганізмів  знаходять резистентні варіанти.  Вона виникає, в основному, внаслідок мутацій, що відбуваються в геномі клітини.

Первинна стійкість (як результат мутації) виявляється  в окремих клітинах популяції через її гетерогенність до початку лікування антибіотиками.

Вторинна стійкість формується також за рахунок мутацій може зростати  при контакті бактерій з антибіотиками. Мутації ненаправлені та не пов’язані  із дією антибіотиків. Останні відіграють лише роль селекціонуючих агентів.  Вони елімінують чутливі особини популяції і, відповідно, починають переважати резистентні клітини.

Залежно від швидкості виникнення мутантів набута вторинна стійкість  буває двох типів:        стрептоміциного     й      пеніцилінового.

Стрептоміциновий тип виникає як “одноступенева мутація“, коли швидко відбувається утворення мутантів з високою стійкістю після одно-двократного  контакту мікроба з антибіотиком. Ступінь її не залежить від концентрації препарату (стрептоміцину, рифампіцину, новобіоцину). 

Пеніциліновий тип резистентності формується  поступово, шляхом “багатоступеневих мутацій”. Селекція стійких варіантів при цьому відбувається повільно (пеніцилін, ванкоміцин, левоміцетин, поліміксин, циклосерин)

 

Резистентність мікробів до антибіотиків забезпечується генами, які локалізуються або у хромосомі, або у складі позахромосомних елементів спадковості (транспозони, плазміди).

Хромосомні мутації – найчастіша причина зміни рецептора, мішені, з якою взаємодіють ліки. Так, білок Р10 на 30s субодиниці бактеріальної рибосоми є рецептором для прикріплення стрептоміцину. У бактерій, стійких до дії еритроміцину, може пошкоджуватись сайт на 50s субодиниці рибосоми внаслідок метилювання 23s рРНК.

 

R-плазміди можуть містити від одного до десяти і більше різних генів лікарської резистентності, що робить мікроб нечутливим до переважної більшості антиібіотиків, які використовуються в клініці. Деякі з них (кон’югативні, трансмісивні) здатні передаватись від одного бактеріального штаму до іншого не тільки в межах одного виду, але й часто різних видів і навіть родів мікробів. Крім кон’югації можлива передача детермінант стійкості  за допомогою трансдукції (у стафілококів), а також трансформації.

 

Плазміди резистентності

У деяких мікроорганізмів описано ще один клас мігруючих генетичних елементів – транспозони. Часто такі елементи виявляються у стафілококів, ентеробактерій (транспозон Tn551 несе маркери резистентності до еритроміцину, Tn552 – до пеніциліну, Tn554 – до еритроміцину і спектино-міцину).  Небезпека їх полягає в тому, що вони можуть інтегруватись як з кон’югативними R-плазмідами, так і з трансдукуючими r-факторами.

 

 

Плазміди кодують синтез ферментів, які руйнують антибіотики. Наприклад, стафілококи, які резистентні до пеніциліну, цефалоспоринів, продукують

b-лактамазу.

Грамнегативні бактерії (штами Proteus, Klebsiella, Escherichia) також здатні синтезувати цей фермент, який розщеплює ампіцилін, деякі цефалоспорини (цефалотин, цефалоридин, цефазолін та ін.).

 

Резистентні до левоміцетину бактерії синтезують хлорамфенікол-ацетилтрансферазу, штами, стійкі до аміноглікозидів, – ферменти аденілування, фосфорилювання, ацетилювання, які направлено проти відповідних антибіотиків.

 

Виникнення резистентних форм

 

Попередити формування антибіотикостійких  популяцій можна за рахунок  використання комбінацій двох антимікробних сполук або антибіотиків з препаратами, які підвищують адсорбцію і проникнення їх у мікробну клітину, здатних інтенсифікувати їх поділ, поліпшувати доступ  препарату до бактерій.

При наявності стійких форм бактерій в організмі можна  застосувати препарати з іншим механізмом дії; елімінацію плазмід сполуками, які діють на ДНК мікробів та їх мембрани,  використанням антибіотиків зі сполуками, що блокують ферменти, які руйнують препарати (пеніциліни, цефалоспорини, аміноглікози- ди, хлорамфенікол), підвищують адсорбцію та проникнення  антимікробних препаратів у клітину і підвищують природну чутливість  останніх.

 

Комбінована дія антибіотиків

 

Ефект тетрацикліну на деколоризацію зубної емалі                        Побічний ефект після прийому ріфампіну

 

Результат лікування ангіни антибіотиками

 

Визначення чутливості бактерій до антибіотиків

 

Оцінка чутливості мікробів до антибіотиків та вивчення їх фармакокінетики в організмі хворого є основними лабораторними показниками, які при їх співставленні дозволяють прогнозувати ефективність антибактеріальної терапії. Крім того, результати визначення антибіотикочутливості використовують як маркер, що дозволяє виявляти та контролювати зміни антибіотикограми збудників у динаміці, використовувати детермінанти резистентності, які найчастіше зустрічаються, або їх сполучення як додаткові маркери при діагностиці внутрішньолікарняних інфек­цій, для виявлення джерел інфікування та шляхів розповсюдження полірезистент­них штамів. Такі дані, одержані та узагальнені у різних регіонах країни протягом фіксованих проміжків часу, використовуються при формуванні політики антибак­тері­альної терапії та визначенні номенклатури антибіотиків, які випускаються в країні.

Найрозповсюдженішими методами визначення антибіотикочутливості збуд­ни­ків інфекцій є диско-дифузійний (метод дисків) та серійних ­розведень.

Живильні середовища для визначення чутливості бактерій до антибіотиків повинні відповідати таким вимогам:

• бути стандартними та забезпечувати оптимальні умови росту мікроорганізмів;

• не містити інгібіторів бактеріального росту і великої кількості стимуляторів;

• не мати речовин, що пригнічують активність препаратів.

На результати дослідження може суттєво впливати значення рН середовища. Найдоцільніше вибирати нейтральне або дещо лужне середовище (рН 7,0-7,4), оскільки ці значення придатні для більшості антибіотиків. При визначенні чутливості бактерій використовують бульйон і 1,5-2 % агар на переварі Хоттінгера, звичайний м’ясо-пептонний бульйон і 1,5-2 % агар на ньому, середовище АГВ (агар Гівенталя-Вєдьміної), агар Mueller–Hinton 2. Вони придатні при визначенні антибіотикочутливості стафілококів, ентеробактерій, псевдомонад. Однак стрептококи та гемофільні бактерії вимагають добавки ростових факторів; дріжджі та анаеробні бактерії – спеціальних середовищ і певних умов культивування. На результати визначення чутливості мікроорганізмів до антибіотиків-аміноглікозидів, поліміксинів, тетрациклінів впливає вміст у живильних середовищах катіонів кальцію, магнію, що особливо важливо при дослідженні P. aeruginosa. Оптимальний вміст – 50 мг/л Са²⁺ і 25 мг/л Mg²⁺. Більшість середовищ, що випускаються країнами СНД, за цим показником, як правило, не стандартизуються. Це призводить до суттєвих коливань вмісту двовалентних катіонів у різних серіях середовищ, навіть якщо вони випускаються одним підприємством, і спотворює результати.

 

Диско-дифузійний метод визначення антибіотикочутливості є найпростішим якісним методом і широко використовується для епідеміологічного контролю резистентності. Достовірність результатів забезпечується шляхом стандартизації проведення тесту на всіх етапах дослідження: вибір і виготовлення живильних середовищ із врахуванням всіх властивостей можливих збудників, взяття проб і умови їх доставки, виготовлення і розливання посівного матеріалу на поверхню агару, вибір дисків (використання набору дисків у відповідності до виду виділеного збудника та локалізації інфекції).

Чутливість мікроорганізмів до антибіотиків слід визначати тільки у чистій культурі. Однак у ряді випадків для швидкого одержання орієнтовних даних про антибіотикограму бактерій використовують безпосередньо патологічний матеріал. Щільні субстрати (харкотиння, гній, кал та ін.) розтирають, рідини (сеча, ексудати та ін.) центрифугують, а для посіву використовують осад. Досліджуваний матеріал наносять на поверхню живильного середовища петлею або ватним тампоном. Після одержання чистої культури дослідження повторюють.

Для виготовлення інокулюму 5-10 однорідних колоній суспендують у 2 мл рідкого середовища або фізіологічного розчину. Бактеріальну суспензію (10³-10⁵ КУО/мл залежно від виду мікробів) в об’ємі 1 мл рівномірно розподіляють по поверхні середовища при похитуванні чашки, надлишок рідини видаляють піпеткою. Чашки підсушують при кімнатній температурі протягом 20-30 хв, а потім на них на однаковій віддалі кладуть диски з антибіотиками.

Рівномірність газону, яка визначається величиною посівної дози, – найголовніший фактор одержання достовірних результатів і підлягає кількісній оцінці та якісній стандартизації. Ступінь нестандартності результатів дослідження, який пов’язаний із зміною величини дози інокулюму, варіює залежно від виду збудників, властивостей антибіотика та інших факторів. При невеликій дозі інокулюму при визначенні чутливості до бета-лактамних препаратів пеніциліназо-утворюючих бактерій можна одержати великі розміри зон затримки росту, які створюють уявлення про високу чутливість штамів. І, навпаки, розмір зон різко знижується при збільшенні щільності інокулюму. Вирішальне значення має його величина при визначенні чутливості до бета-лактамних антибіотиків метицилінорезистентних варіантів стафілококів внаслідок гетерогенності їх саме за показником чутливості. Для виявлення стійкості до метициліну необхідно дотриму­ватись певних температурних режимів (30-35 °С). Оскільки ці стафілококи повільніше ростуть при 37 °С, слід їх культивувати на середовищах з додаванням 5 % хлориду натрію. Результати враховують через 24 та 48 год. Для контролю стандартності проведення досліджень у кожному досліді використовують тест-культури з відомою чутливістю до антибіотиків. ВООЗ рекомендує три штами типових культур: Escherichia coli, Staphy­lococcus aureus, Pseudo­monas aeruginosa. При визначенні антибіотикочутливості виділених штамів слід співставляти отримані дані з розмірами зон пригнічення росту навколо дисків з антибіотиками для контрольних культур (табл. 12). Їх порівнюють з допустимими контрольними значеннями.

Якщо діаметри зон пригнічення росту контрольних штамів знаходяться у певних межах, це свідчить про достатню стандартизацію і точність проведених експериментів. Не слід розміщати на чашці Петрі понад 6 дисків, так як при великих діаметрах зон затримки росту це може бути джерелом помилок і впливати на кількісну інтерпретацію результатів. Правильний підбір набору дисків є фактором, який визначає коректність досліджень і, без сумніву, інтерпретацію результатів. Орієнтовні дані щодо вибору наборів дисків із врахуванням виду виділеного збудника і локалізації інфекції наведено у таблиці 13.

Оцінку результатів проводять за таблицею 14, яка містить граничні значення діаметрів зон затримки росту для резистентних, помірно резистентних та чутливих штамів, а також значення мінімальної пригнічуючої (інгібуючої) концентрації (МПК, МІК) антибіотиків для стійких і чутливих штамів.

Одержані значення діаметрів зон затримки росту порівнюють з контрольними значеннями таблиці 14 і відносять досліджувані штами до однієї з трьох категорій чутливості.

 

Метод дифузії за допомогою дисків є якісним методом. Він дозволяє встановити лише факт чутливості або резистентності збудників інфекції. Однак встановлений корелятивний зв’язок розмірів зон пригнічення росту досліджуваних штамів і значень МІК (мінімальна концентрація препарату, яка інгібує ріст дослі­джуваного штаму) антибіотиків дозволяє оцінити ступінь чутливості і кількісно, використовуючи дані, наведені у спеціальних таблицях. За своїм ступенем чутливості до антибіотиків мікроорганізми поділяються на три групи:

1 група – чутливі до антибіотиків (збудники знищуються в організмі при використанні звичайних терапевтичних доз препаратів);

2 група – помірно-резистентні (для них лікувальний ефект може бути досягнутий при використанні максимальних терапевтичних доз препаратів);

3 група – резистентні (бактерицидних концентрацій препаратів в організмі створити неможливо, тому що вони будуть токсичними).

Граничні межі діаметрів зон затримки росту еталонних штамів

Основні набори дисків, які рекомендуються для визначення чутливості залежно від виду виділеної культури та патологічного матеріалу

Граничні значення діаметрів зон затримки росту і значення МПК антибіотиків   для інтерпретації результатів

При визначенні стійкості до антибіотиків, близьких за хімічною будовою і спектром антибактеріальної дії, можливе використання клас-диска, просякнутого одним з антибіотиків певної групи. Так, за допомогою диска з бензилпеніциліном можна визначати чутливість до біцилінів, феноксиметилпеніциліну; цефалексиновим – до цефазоліну, цефаклору, цефалотину. Однак, не рекомендується використовувати тетрациклінові диски для визначення чутливості до доксицикліну.

Строки та температура зберігання дисків вказані на етикетці упаковок. Диски з малостабільними антибіотиками (бензилпеніциліном, ампіциліном, карбеніциліном, метициліном, оксациліном) слід зберігати при 4 °С або 14 °С. Після того, як флакон із дисками відкрито, його зберігають протягом тижня при 4 °С. Перед застосуванням його протягом 1 год залишають при кімнатній температурі для попередження утворення конденсату на внутрішніх стінках флакона. Диски із простроченим терміном зберігання, де сілікагель має рожевий колір, використовувати не можна.

 

Метод серійних розведень. Показаннями для визначення антибіотикочутливості за методом серійних розведень є необхідність одержання кількісних даних (переважно при тяжкому перебігу інфекційних процесів) для проведення регульо­ваної антибіотикотерапії.

Встановлення ступеня чутливості мікробів до антибактеріальних препаратів впливає на вибір антибіотика (наприклад, відмова від ліків з високою токсичністю при помірному ступені чутливості збудника до них), його дозування (концентрація антибіотика в крові повинна в 2-3 рази перевищувати його мінімальну пригнічуючу концентрацію по відношенню до збудника) і режим введення. Крім того, її кількісне визначення необхідне також для встановлення бактерицидної дії обраного препарату (як гарантії швидкого терапевтичного ефекту та безрецидивного перебігу) по відношенню до даного збудника.

Існують дві модифікації методу серійних розведень – визначення чутливості на рідкому та густому живильних середовищах. Метод дає можливість визначити МПК препарату для виділеного штаму збудника.

Для визначення антибіотикочутливості за методом серійних розведень у рідкому живильному середовищі готують ряд (8-10 і більше) пробірок з двократними послідовними розведеннями препарату.

Визначення чутливості за методом серійних розведень

 

Середовище попередньо розливають у пробірки по 2 мл. У першу додають 2 мл розчину антибіотика певної концентрації, перемішують і переносять до наступної пробірки, продовжуючи розведення до передостанньої, з якої видаляють 2 мл суміші. Остання пробірка служить контролем росту культури. У тому ж бульйоні, який використовують для розведення антибіотиків, готують суспензію добової агарової або бульйонної культури бактерій з розрахунку 10⁵-10⁶ мікробних тіл в 1 мл залежно від виду збудника. Потім до кожної пробірки з розведеннями, а також до контрольної додають по 0,2 мл виготовленої суспензії. При визначенні чутливості до пеніцилінів пеніциліназоутворюючих стафілококів рекомендують використовувати одночасно велике й мале мікробне навантаження (100, 100000 та вище мікробних тіл в 1 мл). Залежно від величини посівної дози значення МПК препарату може коливатись: при збільшенні дози чутливість знижується за рахунок зростання кількості пеніцилінази, що утворюється в середовищі.

Пробірки інкубують у термостаті при 37 °С протягом 18-24 год. Результати враховують, визначаючи наявність або відсутність росту в середовищі з різними розведеннями препарату. Остання пробірка, в якій спостерігають затримку росту культури (прозорий бульйон), відповідає МПК (мінімальній пригнічуючій концентрації) або МБсК (мінімальній бактеріостатичній концентрації) препарату відносно даного мікроба і вказує на ступінь його чутливості. Якщо ознаки росту з’являються в усіх пробірках, досліджуваний штам резистентий до максимальної концентрації препарату, яку було взято у дослід. Відсутність росту бактерій в усіх пробірках, крім контрольної, свідчить, що МПК препарату нижча, ніж та, що використовується в досліді.

Для визначення бактерицидного ефекту антибіотика з декількох останніх пробірок, в яких немає ознак росту, роблять висів на сектори агару в чашках Петрі. Через 24-48 год інкубації при оптимальній температурі відмічають ту найменшу концентрацію препарату в пробірці, посів з якої не дав росту. Її вважають мінімальною бактерицидною концентрацією (МБцК).

 

Принцип методу серійних розведень у густому живильному середовищі анало­гічний попередньому. Для цього готують серію розведень антибіотика в агарі, додаючи один об’єм, який містить певну кількість препарату до 9 об’ємів агару. Для цього зручно розлити агар у флакони або широкі пробірки по 13,5 мл. Перед постановкою агар розплавляють на водяній бані і після охолодження до 60-65 °С у кожну пробірку додають 1,5 мл відповідного розведення антибіотика (в бульйо­ні), ретельно перемішують і виливають у чашку Петрі. У контрольну пробірку з агаром замість розчину антибіотика вносять 1,5 мл дистильованої води. Чашку поділяють на сектори, на кожний з яких засівають досліджуваний штам. Посіви роблять бактеріологічною петлею або пастерівською піпеткою. Для посіву зручно використати спеціальний штамп-реплікатор, який дозволяє нанести одночасно на поверхню агару 25-50 досліджуваних культур. Результати враховують після 18-24 год інкубації в термостаті при оптимальній температурі. За МПК антибіотика для даного штаму приймають ту, при якій відсутні ознаки росту колоній на поверхні агару (або замість бляшки є ріст поодиноких колоній).

З двох способів визначення антибіотикочутливості мікробів до антибіотиків (розведень у густому та рідкому середовищах) більш точним є метод серійних розведень у рідкому середовищі. Результати, які одержують за допомогою розведень в агарі, менш постійні. Метод не слід застосовувати при оцінці чутливості тих мікробів, які дають тонкий, розріджений ріст на поверхні чашки (стрептококи, пневмококи) або, навпаки, мають тенденцію до повзучого росту (протей).

Недоліком методів серійних розведень є їх висока трудоємність, що обмежує використання в звичайних бактеріологічних лабораторіях. З метою спрощення було запропоновано модифікацію методу із заміною ряду з 10 пробірок, що містять різні кількості препарату, трьома концентраціями антибіотика. Перша з них відповідає максимальній, що знаходиться у крові при введенні терапевтичних доз, друга – рівню, що спостерігається через Т_1/2 (час зниження концентрації антибіотика на 50 %). Третя є мінімальною, тобто тою, яка дорівнює МПК для високочутливих штамів. У відповідності до використаних концентрацій антибіотиків досліджувані штами можна віднести за рівнем чутливості до трьох основних груп: резистентні (МПК для яких перевищує значення максимальної концентрації антибіотика у крові), помірно чутливі (значення МПК наближаються до максимальної або середньої концентрації) і високочутливі (чутливість яких до антибіотика знаходиться на рівні мінімальної концентрації, що використовується у досліді). Такими концентраціями при визначенні чутливості до бензилпеніциліну є відповідно 0,05-0,2, 0,5 і 2,0 ОД/мл, до макролідів – 0,1, 0,5-1,0 і 4,0 мкг/мл, до аміноглікозидів – 0,5-1,0, 6,0-8,0 і 15,0-20,0 мкг/мл.

 

Прискорені методи визначення чутливості мікроорганізмів до антибіотиків. Використовуючи звичайні методи, відповідь може бути отримана через 18-20 год від початку дослідження, не враховуючи етапів виділення чистої культури. Це призводить до того, що у більшості випадків особливо при затяжному та тяжкому перебігу хвороби, лікування антибіотиками починають задовго до одержання даних лабораторного обстеження. Залежно від принципів, на яких вони базуються, прискорені методи передбачають:

• визначення змін ферментативної активності мікроорганізмів під впливом антибіотиків;

• визначення кольору редокс-індикаторів при зміні окисно-відновного потенціалу під час росту бактерій у живильному середовищі;

• цитологічну оцінку змін морфології бактеріальних клітин під впливом антибіотиків.

До першої групи належить метод Роджерса, орієнтований на здатність антибіотиків пригнічувати ферментативну активність чутливих мікроорганізмів, що супроводжується зміною кольору відповідного індикатора. Суть його полягає у диференційованій зміні червоного кольору фенолового червоного на жовтий або фіолетовий залежно від чутливості досліджуваного штаму. У випадку чутливості до дії антибіотика не відбувається розкладання глюкози при культивуванні у середовищі, яке містить її та певні концентрації препарату. При цьому середовище забарвлюється у фіолетовий колір внаслідок зсуву рН у лужну сторону. Зміна червоного кольору на жовтий свідчить про розщеплення глюкози з утворенням кислоти внаслідок росту штаму, резистентного до дії антибіотика. Якщо до середовища додати 0,25 % дріжджового екстракту, результати можуть бути врахованими вже через 2-2,5 год від початку дослідження.

Наступна група методів реєструє зміни окисно-відновного потенціалу середовища в процесі росту мікроорганізмів, про що свідчить зміна кольору резазурину, 1,3,5-трифенилтетразолію хлориду, 2,6-дихлорфеноліндофенолу та інших, які додаються до середовища. Цей метод технічно простий, а результати одержують через 2-6 год. Принцип його зводиться до того, що розтоплений та охолоджений до 50 °С агар засівають досліджуваною культурою бактерій із розрахунку 200 млн. мікробних тіл, а на поверхню накладають диски з антибіотиками. Чашки інкубують при оптимальній температурі протягом 3-5 год, потім обробляють індикатором і повторно інкубують при 37 °С протягом 20-30 хв. Результати враховують за зміною кольору навколо дисків з антибіотиками. Якщо використовують 1 % розчин 1,3,5-трифенилтетразолію хлориду, ділянки агару з бактеріальним ростом внаслідок утворення формазану набувають червоного кольору, а зони пригнічення росту навколо дисків залишаються безбарвними.

Судити про ступінь чутливості мікробів до антибіотиків можна з такою ж точністю, як і за допомогою стандартного методу дисків, проте час дослідження зменшується до 3-5 год.

Утворення інволюційних форм бактерій під впливом антибіотиків досліджують під фазово-контрастним чи антоптральним мікроскопом у спеціальних мікрокапсулах. Вони утворюються внаслідок дії бактеріостатичних концентрацій препарату. Під впливом суббактеріостатичних концентрацій, а також при резистентності досліджуваного штаму на поверхні агару виростають нормальні мікроколонії.

Метод може бути застосований для визначення чутливості штамів кишкової палички, стафілококів, холерних вібріонів. Отримані дані у більшості випадків збігаються з тими, які дають класичні методи.

За останні роки розроблено численні модифікації методу серійних розведень у живильних бульйонах. Зокрема, експрес-методи з титруванням антибіотика в об’ємі 0,25 мл.

Випускаються комерційні набори тривалого зберігання, які складаються з планшетів з ліофільно висушеними розведеннями антибіотика, куди вноситься по 0,1 мл суспензії чистої культури мікроорганізмів. Результати визначення антибіотикочутливості можна оцінювати візуально (при наявності у середовищі індикатора) або за допомогою спектрофотометрів, коли реєструється зміна оптичної густини середовища.

Визначати чутливість бактерій до антибіотиків можна й за допомогою автома­тизованих мікробіологічних систем (“Autobac MS-2”, “Cobas Micro”, Quantum 2, Sceptor та ін.). При їх використанні результати отримують вже через 3-10 год. Одна з їх переваг полягає в тому, що вони дозволяють отримувати результати одночасно до 18-20 антибіотиків. Ці методи широко використовують у мікробіологічних лабораторіях, вони добре корелюють з іншими методиками і за їх допомогою можна не тільки вибирати раціональну схему антибіотикотерапії, але й проводити епідеміологічний контроль резистентності.

Однак при користуванні такими автоматизованими системами частота виявлення резистентних штамів може бути знижена внаслідок повільного росту стійких варіантів. У більшості подібних систем результати враховують шляхом порівняння росту (або загибелі) бактеріальних клітин у присутності антибіотиків з контролем, де є тільки мікроби. За цих умов досить важко диференціювати клітини, які гинуть, від тих, що повільно розмножуються.

До інших факторів, які впливають на результати, належить дія субінгібіторних концентрацій препаратів на ультраструктуру бактеріальних клітин. Вони призводять до зміни форми, набухання клітин, що може супроводжуватись зміною оптичної густини суспензії та спотворенням результатів. В свою чергу, це дає неправильну інформацію про чутливість збудників.

Таким чином, застосування будь-якого методу дозволяє визначити антибіотикограму збудника – спектр його чутливості та антибіотикостійкості.

Усі методи визначення чутливості бактерій до антибіотиків мають свої перева­ги і свої недоліки. Тому постійний контроль за об’єктивністю результатів і дотри­ман­ням правил проведення досліджень сприяють одержанню достовірних даних.

У більшості випадків результати визначення антибіотикостійкості in vitro збігаються з клінічними наслідками антибіотикотерапії. Випадки розбіжності пояснюються рядом причин, серед яких найчастіше зустрічається помилкове трактування одержаних лабораторних даних.

Причиною таких ситуацій може бути використання при посіві не чистої культури бактерій, а патологічного матеріалу. Тому визначається не чутливість інфекційного агента, а мікробної асоціації, в тому числі й сапрофітної флори. Помилки зустрічаються при дослідженні вмісту дванадцятипалої кишки, фекалій, харкотиння, виділень з ран, сечі тощо.

Плазміди роблять бактерії нечутливими до переважної більшості антибіотиків, які використовуються у клініках, оскільки кодують синтез ферментів, що руйнують препарати. Одним з найдослідженіших ферментів є бета-лактамаза, яка руйнує антибіотики, що належать до групи бета-лактамів. Розроблено декілька методичних прийомів, що дозволяють швидко визначити її активність. Один з них полягає в тому, що на фільтрувальний папір розміром 22 см, що знаходиться в чашці Петрі, капають одну краплю 2 % водного розчину крохмалю. Потім на цей папір наносять петлею агарову культуру мікробів і розтирають її, формуючи бляшку діаметром до 5 мм. На її поверхню наносять робочий йодний розчин пеніциліну.

Облік результатів проводять через 10 хв інкубації системи при кімнатній температурі. При наявності бета-лактамази на темно-синьому фоні спостерігається яскра­во виражена чітка зона просвітління навколо бляшки, що містить агарову культуру мікробів. При негативному результаті зона просвітління відсутня, а краї бляшки нечіткі.

Визначення концентрації антибіотиків у біологічних рідинах. При тяжких інфекційних процесах, наприклад, сепсисі інколи доводиться визначати концентрацію антибіотиків у біологічних рідинах, зокрема, сироватці крові, сечі. Для цього використовують метод серійних розведень (табл. 16) на рідкому середовищі з глюкозою та індикатором Андреде. У двох паралельних рядах готують серійні розведення сироватки і стандарту антибіотика. Потім до кожної пробірки, включаючи контрольні, додають стандартну суспензію тест-мікробів. Пробірки інкубують у термостаті при температурі 37 °С протягом 18 год. У тих пробірках, де концентрація антибіотика пригнічує мікроби, середовище залишається безбарвним і прозорим. Якщо мікроорганізми проростають, про це свідчить помутніння середовища і поява рожевого забарвлення.

Можна використати також фенол-сироваткове середовище з індикатором фено­ловим червоним. У цьому випадку при відсутності росту мікроорганізмів сере­до­вище залишається червоним, а при наявності ознак росту стає мутним і набуває жовтого кольору.

Виходячи із даних таблиці, розчин стандарту пеніциліну затримує ріст тест-мікробів у концентрації 0,025 ОД/мл, а досліджувана сироватка – в розведенні 1:8. Отже, вміст пеніциліну в сироватці крові буде дорівнювати 0,2 ОД/мл (0,025 ОД/мл8).

Визначення концентрації пеніциліну в сироватці крові

Основні групи антибіотиків

Основні принципи раціональної антибактеріальної терапії:

•Призначення антибіотиків тільки при інфекціях бактеріальної етіології;

•Своєчасний початок лікування;

•Вибір препаратів, активних у відношенні ймовірних або визначених збудників захворювання;

•Призначення препаратів з доведеною клінічною ефективністю при інфекціях даної локалізації;

•Урахування локальних та регіональних особливостей резистентності збудників;

•Застосування адекватних доз;

•Оптимальна тривалість курсу;

•Оптимальне співвідношення вартість/ефективність;

•Використання ресурсозберігаючих технологій;

•Оцінка ефективності стартової антибактеріальної терапії через 48-72 год. від її початку;

•Контроль за станом мікроекології кишечника, імунним статусом.

 

 

Першими відкритими антибіотиками були пеніцилін (Флемінг) і стрептоміцин (Ваксман).

 

Антибіотики можуть бути розділені за походженням, спрямованості і спектру дії, за механізмом дії.

 

За походженням антибіотики можуть бути:

 

– Бактеріального (поліміксин, граміцидин);

 

– Актиномицетного (стрептоміцин, левоміцетин, еритроміцин);

 

– Грибкового (пеніцилін);

 

– Рослинного (рафанін, фітонциди);

 

– Тваринного походження (інтерферони, лізоцим).

 

Найбільше відомо антибіотиків актиномицетного походження. Актиноміцети-переважно грунтові мікроорганізми. В умовах великої кількості і різноманітності грунтових мікроорганізмів їх антогонизм, в тому числі за допомогою вироблення антибіотиків-один з механізмів їх виживання.

 

По спектру дії антибіотики поділяють на:

 

– Діють переважно на грампозитивну мікрофлору-пеніцилін, еритроміцин;

 

– Діють переважно на грамнегативну мікрофлору-поліміксин;

 

– Широкого спектру дії (на грам-плюс і грам-мінус флору) – стрептоміцин, неоміцин;

– Протигрибкові-ністатин, амфотерріцін, леварін, низорал;

 

– Протитуберкульозні-стрептоміцин, канаміцин;

 

– Протипухлинні-рифампіцин;

 

– Противірусні-інтерферон, зовіракс, ацикловір.

 

^ Антибіотики розділяють за механізмом дії:

 

– Інгібітори синтезу пептікоглікана клітинної стінки (пеніцилін, цефалоспорин, ванкоміцин, рістоміцін). Діють на мають клітинну стінку зростаючі бактерії, не діють на L-форми, що спочивають форми бактерій;

 

– Інгібітори синтезу білка (стрептоміцин, левоміцетин, тетрациклін);

 

– Інгібітори синтезу нуклеїнових кислот, пуринів і амінокислот (Налідіксова кислота, рифампіцин);

 

– Інгібітори синтезу мембрани і цитоплазматичної мембрани грибів (ністатин, поліміксин).

 

^ Побічна дія антибіотиків.

 

Для макроорганізму:

 

– Токсична дія;

 

– Дисбактеріози;

 

– Алергічні реакції;

 

– Імунодепресивну дію;

 

– Ендотоксичний шок.

 

^ Для мікроорганізмів:

 

– Формування атипових форм мікробів;

 

– Формування антибіотикорезистентних і антібіотікозавісімих форм мікроорганізмів.

 

^ Біохімічні та генетичні механізми лікарської стійкості мікроорганізмів.

 

Існує два типи лікарської стійкості-природна (природна) і набута (в результаті мутацій, обміну R-плазміди ін).

 

Природна лікарська стійкість є видовою ознакою, частіше пов’язана з недоступністю антибіотика до його мішені, тобто неможливістю здійснення його механізму дії. У природних умовах, особливо в грунті, мікроорганізми знаходяться в конкурентній боротьбі за субстрати. Антибіотики-один з селективних факторів відбору. Мікроорганізми-продуценти антибіотиків захищені від синтезованих антибіотиків генетичними механізмами (генетично детермінована стійкість, кодована в хромосомі або обумовлена ​​наявністю R-плазмід). Мікроорганізми в умовах спільного проживання змушені виробляти стійкість до антибіотиків.

 

Резистентність до антибіотиків у мікробів може бути пов’язана з негенетичні факторами (низька метаболічна активність, перехід в L-форму).

 

Основну роль в лікарської стійкості належить R-плазміди, здатним передаватися в інші бактерії і формувати своєрідний генофонд лікарської стійкості мікроорганізмів. Резистентність сучасних стафілококів до пеніциліну доходить до 100%.

 

На біохімічному рівні у формуванні резистентності можуть брати участь різні механізми.

 

1.Разрушеніе молекули антибіотика (пеніциліни та інші бета-лактамні антибіотики руйнуються ферментом бета-лактамази).

 

2.Модіфікація структури молекули антибіотика, що приводить до втрати біологічної активності (так діють ізоферменти).

 

3.Ізмененіе структури мішеней, чутливих до антибіотика (білків 70S рібомос-стійкість до тетрациклінів, стрептоміцину, макролідів, гірази-до хінолонів, рнк-полімераз-до рифампіцину, пеніцилінзв’язуючих білків-транспептидаз-до бета-лактамів).

 

4.Утворення бактеріями “обхідного” шляху метаболізму.

 

5.Формірованіе механізмів активного виведення антибіотика з клітки.

 

Через формування антибіотикостійкість популяцій мікроорганізмів з метою ефективного лікування необхідно попередньо визначати чутливість даного антибіотика до виділеної культури збудника.

 

Основними методами визначення антибіотикочутливості бактерій in vitro є метод серійних розведень, дифузії в агар (паперових дисків), визначення здатності до продукції бета-лактамази, in vivo-на моделі безмікробних тварин, визначення концентрації антибіотиків у крові та сечі.

 

Метод дифузії в агар із застосуванням стандартних дисків, просочених різними антибіотиками в певних концентраціях (залежать від терапевтичної дози і соотвествует рекомендаціями ВООЗ). Заснований на використанні стандартних поживних середовищ, дисків і методів. Оцінка результатів пов’язана з існуванням залежності між розміром зони пригнічення росту досліджуваних культур навколо дисків і значеннями мінімальних переважних концентрацій (МПК) відповідних антибіотиків (чутливістю мікроорганізмів). Є спеціальні таблиці для оцінки результатів, у відповідності з якими культури визначають як чутливі, помірно стійкі та стійкі (резистентні) до тестируемому антибіотика.

 

Метод серійних розведень антибіотиків дозволяє більш точно визначити МПК, проте через громіздкість застосовується рідше.

Бета-лактамазний тест (визначення здатності до утворення бета-лактамаз) частіше визначають методом дисків з нітроцефіном – цефалоспорином, що змінює забарвлення дисків при гідролізі. Позитивний тест свідчить про резистентність бактерій до всіх бета-лактамаза-чутливим пеніцилінів.

 

Існує ряд причин, що обумовлюють різну чутливість мікроорганізмів до антибіотиків in vitro та in vivo.

 

На антимікробну активність in vitro впливають багато факторів, в тому числі:

 

– РН середовища;

 

– Компоненти середовища;

 

– Концентрація мікроорганізмів;

 

– Умови і час культивування.

 

На антимікробну активність препаратів in vivo також впливають різні чинники, з яких необхідно відзначити:

 

– Фармакодинаміку препарату в організмі (швидкість всмоктування, виведення, розщеплення і т.д.);

 

– Локалізацію мікробів в організмі (особливо внутрішньоклітинну локалізацію).

 

За визначенням експертів ВООЗ (FAO /WHO Expert Consultation, 2001), пробіотики – це живі мікроорганізми, які при призначенні в адекватній кількості сприяють поліпшенню здоров’я. Корисні властивості деяких мікроорганізмів описанні в працях багатьох вчених вперше описав Луї Пастер., далі в XX столітті вивчав взаємини мікробів і організму «хазяїна» І.І. Мечников. У 1950-х роках в США ліцензований перші пробіотичний продукт. Термін «пробіотики» вперше ввели в 1965 р. Lilley і Stillwell для позначення сполук мікробного походження, які стимулювали ріст визначених мікроорганізмів. Відповідно до сучасного уявлення пробіотики — це живі, спеціально підібрані штами мікроорганізмів або специфічні субстанції мікробного, рослинного чи тваринного походження, що мають антагоністичну активність стосовно умовно-патогенної і патогенної флори, які стимулюють репаративні процеси в слизовій оболонці кишечника та підвищують імунологічну реактивність організму хворого і сприяють швидкому клінічному видужанню. Цей термін об’єднує препарати, які містять живі мікроорганізми або продукти їх метаболізм.

В даний час біологічно активні речовини, що вживаються для поліпшення функціонування травного тракту, ругуляції мікрофлори шлунково-кишкового тракту, профілактики і лікування деяких специфічних інфекційних захворювань поділяються на дієтичні добавки, функціональне харчування, пробіотики, пробіотики, синбіотики, бактеріофаги і біотерапевтичні агенти. Перші три групи об’єднуються в одну — пробіотики.

Пробіо́тики, еубіотики — речовини мікробного або немікробного походження, які при природному способі введення сприяють відновленню гомеостазу за рахунок нормалізації нормобіоценозу; вони є засобами корекції і підтримки рівноваги кишкової мікрофлори на оптимальному рівні. За визначенням Р. Фуллера -“Пробіотики – це живі мікроорганізми, частіше біфідо-або лактобактерії, іноді дріжджі, які відносяться до представників нормальних «мешканців» кишкового тракту здорової людини». До складу пробіотиків входять авірулентні штами мікроорганізмів, які при попаданні в шлуново- кишковий трак намагаються оптимізувати і зберегти свою популяцію, а також розширити сферу її перебування, витісняють шкідлиі мікроорганізмів і відновлюють мікробний баланс кишок, при застосуванні їх в адекватних кількостях викликають поліпшення стану здоров’я організму господаря. Ці мікроорганізми покращують травлення і загальний стан шлунково-кишкового тракту. Вони зміцнюють імунний захист організму і виробляють багато нутрієнтів, необхідних організму, в тому числі фолієву кислоту, біотин і вітамін К. При використані молочнокислих бактерій, здатних в процесі життєдіяльності перетворювати цукор (зокрема лактозу) та інші вуглеводи на молочну кислоту, відбувається зниження pH середовища і обмежується можливість росту інших організмів.

Маючи активні ферментні системами, пробіотичні організми забезпечують деградацію багатьох мікробних токсинів, антигенів, алергенів і частково перетравлених білків, зменшують таким чином небезпеку сенсибілізації організму і розвитку супутніх захворювань, попереджує підтримку деяких патологічних станів аутоімунної природи, а саме ревматоїдного артриту, хвороби Крона і інших захворювань, які пов’язані з поступленням неметаболізованих кишковою флорою метаболітів в інші органи, що супроводжується стимуляцією неадекватних імунних реакцій і ушкодження органів і тканин. Як зазначалося вище, пробіотичні властивості мають тільки живі мікроби. Більш того, рядом досліджень було показано, що мінімально достатньою дозою, здатною здійснювати значущу дію, може вважатися доза не менше 10⁷ КУО.

Пробіотикотерапія має найбільш високий антидисбіозний ефект без небезпеки розвитку побічних реакцій, лиш в тому випадку, якщо вона направлена на відновлення і посилення фізіологічної для організму апатогенної групи ГАЦАБ (грампозитивні аспорогенні цукролітичні анаеробні бактерії) – флори, що складає 90-95 % всієї аутофлори здорової людини, яка ніколи не викликає негативних ефектів. Штучне збільшення рівня аеробного компоненту аутофлори, наперекір еволюційно сформованим міжпопуляційним відносинам є небезпечним, оскільки призводить до поглиблення дисбіотичних розладів і може стати причиною інфекційних ускладнень. Пробіотична флора успішно конкурує з потенційними кишковими патогенами за ліміт поживних речовин і життєвий простір, за сайти адгезії на кишковому епітелію. Основний механізм конкурентної боротьби полягає в закисленні середовища кишок за рахунок синтезу органічних кислот, продукції антибіотиків, бактеріоцинів і інших антимікробних компонентів, висока швидкість розмноження в кишковому біотипі, адгезивні властивості. Основний терапевтичний ефект пробіотика полягає в тимчасовому його функціонуванню в кишках з метою відновлення індигенної флори, хоча серед них є штамів, які надовго приживляються і виконують функції одного з компонентів ауто біоценозу.

Пробіотичні бактерії володіють властивістю акумулювати і руйнувати токсичні продукти екзо- і ендогенного походження, в тому числі металів, фенолів, ксенобіотиків.

Позитивний вплив пробіотиків на організм здійснюється завдяки їхнім основним властивостям: антагонізму щодо патогенної та умовно-патогенної мікрофлори, ферментативній, адгезивній і синтезувальній функціями.   У пробіотичних штамів мікроорганізмів мікробний антагонізм проявляється здатністю пригнічувати або затримувати ріст і розмноження інших видів.

Деякі автори розглядають механізми мікробного антагонізму як патогенетичну основу взаємовідносин пробіотичного штаму з учасниками мікробіоценозів кишечника, від якої багато в чому залежить успіх лікування синдрому дисбактеріозу кишечника.

 Встановлено спектри антагоністичної дії пробіотичних штамів B. subtilis 3, B. licheniformis 31, що входять до складу препарату біоспорин, Lactobacillus fermentum 90 TC-4 (препарат лактобактерин), Saccharomyces boulardіi (препарат ентерол-250), Esherichia coli M-17 (препарат біфікол)  щодо клінічних штамів патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів.

Застосування пробіотиків як альтернативних засобів для лікування кишкових інфекцій і дисбактеріозу кишечника надто актуальне у тих випадках, коли використання антибіотиків у даного пацієнта небажане, або можливість їх застосування проблематична: – за кишкових інфекцій і дисбактеріозів із помірною клінікою, які мікробіологічно проявляються як досить високим, так і низьким рівнем колонізації кишечника умовно-патогенними мікроорганізмами; за полірезистентності збудників до найбільш вживаних у практиці антибіотиків; – за алергічних реакцій на вживані антибіотики; – за наявності у препараті побічних дій, які не дозволяють застосовувати їх вагітним, дітям і пацієнтам із певною патологією; – за дисбактеріозів, пов’язаних зі збільшенням кількості в мікробіоценозі кишечника E. coli із нормальною ферментативною активністю та/або Enterococcus faecalis понад нормативні показники для пацієнтів даного віку. Встановлено, що серед тестованих штамів мікроорганізмів найширший спектр антагоністичної активності, який включає грампозитивні та грамнегативні бактерії, має пробіотичний штам E. coli М-17.

В деяких роботах вказана позитивна дія пробіотиків на рівень артеріального тиску і сироваткову концентраціяю холестерину.

У дорослих in vivo показана здатність пробіотиків підвищувати продукцію секреторного IgA і циркулюючих імуноглобулінів, активувати макрофаги, знижувати продукцію прозапальних цитокінів. Усупереч поширеній думці про загибель пробіотичних бактерій при проходженні через «кислотний» і «жовчний» бар’єри, деякі штами мають досить високу стійкість до агресивної дії соляної кислоти, жовчі та ферментів (Streptococcus faecium, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium animalis DN173010 (комерційна назва штаму ActiRegularis) і деякі інші).

Позитивна дія пробіотикофлори базується на синтезі великої кількості ферментів, покращення симбіонтного травлення, нормалізації секреторної функції різноманітних відділів травної системи, благоприємний вплив на морфофункціональні характеристики системи травлення, формування всіх структурних компонентів кишкової стінки, моторну активність кишок, водносольовий обмін, процеси газообміну. Ця функція тісно переплітається з захисними властивостями нормофлори, оскільки багато ферментних і метаболітних субстанцій, які вона синтезує, беруть участь в обмінних і в захисних процесах. Важливим значенням роботи пробіотичної флори є здатність в широкому спектрі синтезувати вітаміни і забезпечувати практично повну потребу організму в окремих з них ( В1, В6, В12, К, фолієва і пантотенова кислоти).

З огляду на те, що в природніх умовах мікроорганізми співіснують у вигляді складних популяцій з певними механізмами взаємодії між окремими представниками, використання пробіотиків здатне впливати на природні мікробні формування відкритих біологічних систем людини. Ефективність застосування даних препаратів пов’язана з наявністю більш виражених гістоадгезивних властивостей їх штамів до пристінкового мікробіотопу кишечника в конкуренції за сайти адгезії з патогенами або УПМ, які за сприятливих умов поступово витісняють останніх.

Адгезія мікроорганізмів до клітинної поверхні – важливе, але не обов’язкова умова дії пробіотика на лімфоїдну тканину і епітелій. Доведено, що пробіотики за рахунок проникнення всередину клітин цілих мікроорганізмів, структурних компонентів, в тому числі ДНК і полісахаридів стінки, а також метаболітів (білки, продукти ферментації) впливають на клітинні сигнальні молекули (NF-κB, PPAR-γ, ферменти протеасом) 

«Палітра» сучасних пробіотиків вельми різноманітна. Найчастіше використовуються мікроорганізми видів Lactobacillus і Bifidobacterium, певні штами кишкової палички, бактероїдів. Серед найбільш широко вживаних штамів пробіотиків є представники кисломолочних бактерії, що мають здатність зброджувати цукри, зокрема лактозу: I. Lactobacillus spp. — L. acidophilus, L. casei, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. cellobiosus, L. curvatus, L. fermentum, L. lactis, L. plantarum, L. reuteri, L. brevis. II. Bifidobacterium spp. — B. bifidum, B. adolescentis, B. animalis, B. infantis, B. thermophilum, B. longum. III. Enterococcus spp. — Ent. faecalis, Ent. faecium. IV. Streptococcus spp. — S. cremoris, S. salivarius, S. deacetylactis, S. intermedius. Лікувальні та профілактичні ефекти пробіотиків, відображенні в багатьох дослідженнях.

Мазанковою Я.Н. запропоновано наступну класифікацію пробіотиків, яка виділяє 4 покоління пробіотиків.

 До 1-покоління пробіотиків належать монокомпонентні препарати (Колібактерин, Біфідумбактерин, Лактобактерин), до складу яких входять представники одного виду бактерій (монопробіотики).

Препарати 2- го покоління (Бактисубтил, Біоспорин, Споробактерин і ін.) базуються на використанні неспецифічних самоелімінуючих антагоністів, що представляють собою асоціації штамів кількох видів мікроорганізмів (асоційовані пробіотики).

Препарати 3-го покоління включають полікомпонентні пробіотики, які містять декілька симбіотичних штамів бактерій одного виду( Ацилакт, Аципол і др.), або різних видів (Лінекс, Біфіформ), з взаємопідсилюючою дією. Дані пробіотики поділяються на комплексні (Біфіформ, Симбітер -2) і полікомпонентні симбіотики( Флорин форте, Віта-баланс 300).

До 4-го покоління відносять імобілізовані на сорбенті біфіфумвмісткі препарати, наприклад Біфідумбактерин форте, Пробіфор). Деякі автори розрізняють метаболічні пробіотики.

Пробіотики повинні відповідати наступним вимогам: позитивно впливати на організм господаря; не викликати побічних ефектів при тривалому застосуванні; мати колонізаційний потенціал, тобто зберігатися у травному тракті до досягнення максимального позитивного ефекту (бути стійкими до низької рН, жовчним кислотам, антимікробним субстанціям, що продукуються патогенною мікрофлорою); мати стабільну клінічну ефективність. Вони не повинні бути небезпечними, патогенними, повинні зберігатися живими, кислотостійкими або бути поміщеними в кислотостійку капсулу, здатні адгезуватися до кишкового епітелію, володіти високою колонізаційною резистентністю. Тільки ті, що довели свою клінічну ефективність в плацебо-контролюючих дослідженнях штами можуть бути використані для виробництва пробіотиків.

Вимогою до пробіотичних штамів є відсутність можливості конкуренції з представниками індигенної флори, яка завжди є більш фізіологічна для кожного конкретного індивідуума, не дивлячись на потенціал їх корисної дії. Пробіотики повинні відновлювати фізіологічний нормобіоценоз і самоелімінуватися із біотопу.

Позитивний ефект використання різного роду пробіотиків висвітлено в багатьох працях, для прикладу мультипробіотик «Лаціум». До складу якого входять 9 штамів мікроорганізмів, серед яких більшість представників родини Bifidumbacterium, при лікуванні хворих із захворюваннями кишечнику та дисбіозом товстої кишки значно збільшує показники контамінації даного біотопу нормальною мікрофлорою і зменшує кількість представників умовно -патогенної мікрофлори, виявляє імуномодулювальну активність.

При дослідженні ефективності використання пробіотика біфілакт -екстра, встановлено, що даний препарат сприяє елімінації з порожнини товстої кишки бактерій роду Clostridium, ентеротоксигенних ешерихій, протеїв, стафілококів, дріжджоподібних грибів роду Candida та пептококів і не призводить до зміни видового складу автохтонних облігатних анаеробних фізіологічно корисних біфідобактерій, лактобактерій.

Позитивний ефект використання пробіотиків зафіксовано при наявності ознак дисбіозу товстої кишки на фоні різноманітної патології. Покращення стану мікроекології кишок у хворих на РА відмічено при включенні в комплексну терапію пробіотика Апібакт, що супроводжувалося збільшенням загальної кількості кишкових паличок, біфідобактерій, лактобактерій, зменшенням або зникненням умовно-патогенної мікрофлори, суттєвим зниженням частоти виявлення гемолізуючих кишкови паличок.

 

 

Джерела інформації:

А – Основні:

1. К.Д.Пяткін, Ю.С. Кривошеїн. Мікробіологія. Київ, 1992.- С. 46-51, 56-59, 61-68.

2. Климнюк С.І., Ситник І.О., Творко М.С., Широбоков В.П. Практична мікробіологія: Посібник // Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. – С. 45-78.

 

Додаткові:

1. І.О. Ситник, С.І. Климнюк , М.С. Творко. Мікробіологія, вірусологія, імунологія. Тернопіль, “Укрмедкнига”, 1998. С. 63-82, 94-97, 120- 125, 129-132. 78 – 82, 96 – 97, 99 – 101.

2. Борисов Л.Б., Козьмин-Соколов Б.Н., Фрейдлин И.С.. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии, иммунологии. /Под ред. Борисова Л.И. – М.: Медицина, 1993.

3. Джавец Э., Мельник Дж. Л., Эйдельберг Э.А. Руководство  по медицинской микробиологии. 1-ый т. Пер. с англ. – М.: Медицина, 1982.

4.  «Медична мікробіологія вірусологія імунологія» за ред.. академіка НАМНУ проф.. Широбокова В.П., Вінниця, «Нова книга». – 2011.

Матеріали склали: доц. Ткачук Н.І., доц.. Романюк Л.Б.