Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов"

Транскрипт

1 Р. А. ЖЕЛДАКОВА Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов Учебно-методический комплекс Минск 2004

2 УДК : (075.8)+574.6(075.8) ББК р.я р.я р.я73 Ж50 Рекомендовано Ученым советом биологического факультета 10 ноября 2003 г., протокол 3 Рецензенты: кандидат биологических наук, доцент Н. М. Орел; кандидат биологических наук, доцент М. А. Титок Ж50 Желдакова Р. А. Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов: Учеб.-метод. комплекс для студентов специальности «Биология» / Р. А. Желдакова. Мн.: БГУ, с. ISBN Рассмотрены основные принципы выделения продуцентов антибиотических веществ, условия их биосинтеза и действие, формирование у микроорганизмов механизмов резистентности к антибиотикам, а также факторы их распространения. В учебно-методический комплекс включены указания к лабораторным работам, программа курса, тестовые задания. Предназначено для студентов III и IV курсов дневного отделения, V курса заочного отделения специальности «Биология». УДК : (075.8)+574.6(075.8) ББК р.я р.я р.я73 ISBN Желдакова Р. А., 2004 БГУ, 2004

3 СОДЕРЖАНИЕ I. Лекции по курсу «Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов» История развития представлений об антимикробных средствах и химиопрепаратах Понятие «антибиотик». Качественные и количественные аспекты действия антибиотиков на клетки патогенов Классификация антибиотиков Образование антибиотиков в естественных условиях Клеточная мембрана и вещества, нарушающие ее целостность Антибиотики ингибиторы функционирования клеточной мембраны Антибиотики, ингибирующие процессы образование клеточной стенки бактерий Антибиотики, ингибирующие процессы биосинтеза белка Антибиотики ингибиторы репликации и транскрипции ДНК и РНК Промышленное получение антибиотиков Значение продукции антибиотиков для штаммов-продуцентов. Дифференцировка микроорганизмов и синтез антибиотиков Применение антибиотиков в сельском хозяйстве, пищевой и консервной промышленности II. Программа курса III. Методические указания к лабораторным занятиям Занятие Занятие Занятие Занятие Занятие Занятие IV. Тестовые задания Приложение

4 I. ЛЕКЦИИ ПО КУРСУ «МЕХАНИЗМЫ БИОСИНТЕЗА АНТИБИОТИКОВ И ИХ ДЕЙСТВИЕ НА КЛЕТКИ МИКРООРГАНИЗМОВ» 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ АНТИМИКРОБНЫХ СРЕДСТВАХ И ХИМИОПРЕПАРАТАХ Не многие события в истории медицины оказали такое влияние на жизнь человека и общества, как открытие возможности контролировать инфекции, вызываемые микроорганизмами. Однако следует указать, что некоторые дезинфицирующие вещества применялись задолго до выявления механизмов их действия. Первым термином, характеризующим такие соединения, был, вероятно, «антисептик», введенный Дж. Принглем в 1750 году для обозначения веществ, предотвращающих гниение. Однако широкое распространение антисептиков началось лишь в XIX веке (водный раствор хлорида и гипохлорида натрия стал использоваться в 1825 году, а настойка иода в 1839 году). Практическому внедрению антисептиков в значительной степени способствовала настойчивость английского хирурга Дж. Листера, который первым стал использовать 2,5 % раствор фенола для обработки рук хирурга, а 5 % для стерилизации хирургических инструментов и помещений. Однако даже в этом случае можно говорить лишь об эмпирическом использовании антисептических средств, без знания механизмов их действия, в силу чего этот период получил название эмпирической химиотерапии. Работы Л. Пастера о микробной природе брожения, а также Р. Коха, который усовершенствовал методы выделения чистых культур, выращивания бактерий на плотных средах и предложил способы проведения исследований в стерильных условиях, обеспечили возможность изучения действия на микроорганизмы антисептиков и дезинфицирующих веществ. Наиболее важный вывод из экспериментальных данных этого периода необходимость создания условий, в которых будет невозможно заражение. 3

5 Основополагающими работами, которые использовали научный подход к проблеме химиотерапии инфекционных заболеваний, стали исследования П. Эрлиха, опубликованные в 1897 году, а в период с 1902 по 1912 год им были сформулированы почти все концепции, которые легли в основу последующего изучения антимикробных агентов. Его первые идеи возникли при работе с прижизненными красителями, избирательно поглощаемыми живыми клетками. Основываясь на работах Р. Коха о лечебном действии оксида мышьяка при терапии трипаносомоза, П. Эрлих синтезировал другие родственные соединения и исследовал их активность. В 1910 году им был создан лекарственный препарат сальварсан, получивший широкое применение в лечении сифилиса. П. Эрлихом был предложен и сам термин «химиотерапия» для обозначения химических соединений, с помощью которых можно бороться с инфекционными болезнями. Впоследствии были сформулированы основные принципы этого научного направления. Во-первых, было постулировано, что лекарственные препараты должны связываться с определенными рецепторами, имеющимися на поверхности клеток. Данное положение нашло свое отражение в современных представлениях о механизмах транспорта лекарств через клеточные мембраны. Во-вторых, было постулировано, что химиотерапевтическое соединение должно обладать двумя функциональными особенностями: иметь участок связывания, или «гаптофор», обеспечивающий взаимодействие с рецепторами клеток; и «токсофор» токсичную группировку, обусловливающую воздействие на клетку. В-третьих, П. Эрлих установил важность количественных измерений соотношения между дозой соединения, достаточной для лечебного эффекта и оказывающей токсическое действие. Им были введены такие понятия, как максимально переносимая доза (ДТ), минимальная лечебная доза (ДС), а их соотношение (ДТ/ДС) получило название химиотерапевтического индекса. Малотоксичные и нетоксичные препараты имеют индекс больше 1; если эта величина равна или меньше 1, то препарат является токсичным или высокотоксичным. П. Эрлих предложил и стратегию поиска новых лекарственных препаратов. Один из подходов проведение испытания большого числа различных химических соединений в относительно простом биологическом тесте для установления связи биологической активности с тем или иным типом химической структуры. Второй метод, предложенный ученым, заключался в направленном синтезе химических соединений, обладающих нужной антимикробной активностью. Любое улучшение антимикробных свойств (расширение спектра действия, снижение токсичности и др.) может быть использовано для получения наилучшей из возможных химических структур. П. Эрлих также считал, что соединения, действую- 4

6 щие на возбудителей инфекции, не обязательно должны вызывать гибель последних. Вполне достаточным может быть предотвращение его размножения, а в дальнейшем природные защитные механизмы организмахозяина (клеточные и гуморальные факторы иммунитета) справятся с чужеродными организмами. П. Эрлих обратил внимание и на проблему устойчивости микроорганизмов к химиотерапевтическим соединениям. На основании различной чувствительности трипаносом к гистологическим красителям был сделан вывод о наличии у клеток различных рецепторов для взаимодействия с ними. В случае устойчивости и меньшего накопления красителя внутри клеток происходит снижение сродства между рецепторами и красителем. Важность научных выводов П. Эрлиха и сформулированных им основных положений теории химиотерапии позволяет назвать данный этап периодом научной химиотерапии. В 1935 году появилось сообщение Г. Домагка об эффективности пронтозила красного (красный стрептоцид) при терапии бактериальных инфекций, вызванных грамположительными кокками. Оказалось, что в организме данное соединение распадается с образованием сульфаниламида, который и является эффективным антибактериальным агентом. В дальнейшем были синтезированы другие производные сульфаниламидов (этазол, фталазол), которые успешно используются до настоящего времени. Однако и сейчас достигнуто относительно мало в создании и использовании синтетических препаратов для терапии инфекционных заболеваний: синтетическими, например, являются производные 8-оксихинолина, нитрофурановые соединения и некоторые другие. Этот период развития иссследований, посвященный обнаружению синтетических антимикробных препаратов, получил название сульфаниламидотерапии и продолжался примерно до 1940 года, когда был получен в кристаллическом виде первый антибиотик пенициллин. История открытия антибактериальных свойств пенициллина является увлекательной сама по себе и стала классическим примером для молодых исследователей. В 1929 году А. Флеминг обнаружил факт задержки роста стафилококков в присутствии плесени Penicillium notatum, и вещество, которое вызывало такой эффект, было названо пенициллином. Однако только в годах Г. Флори и Э. Чейну удалось получить это вещество в неочищенном кристаллическом, но высокоактивном виде и продемонстрировать его активность in vitro. Данные исследования следует рассматривать как величайшие в медицине и биологии. Именно они послужили основой для возникновения такой отрасли знания, как учение об антибиотиках, заложили основы создания медицинской промышленности и промышленного получения антибиотиков. 5

7 Многие исследователи занимались проблемой поиска новых антибиотических препаратов. Следует отметить работы С. Ваксмана, которые привели к обнаружению и выделению стрептомицина. К 1940 году были известны пять антибиотиков: микофеноловая кислота (1896 год, Б. Гозио), пиоционаза (1899 год, Р. Эммерих и О. Лоу), актиномицетин (1937 год, М. Вельш), мицетин (1939 год, А. Красильников) и тиротрицин (1939 год, Р. Дюбо). Этот этап развития учения об антибиотиках получил название периода антибиотикотерапии. Трудно оценить количество известных в настоящее время веществ с антимикробной активностью, отметим лишь, что ежегодно на цели их изыскания выделяются огромные средства. Рассмотрим причины столь пристального внимания к ним: 1. Многие антибиотические вещества или продукты их модификации незаменимые лечебные препараты, широко применяемые при лечении инфекционных заболеваний, которые считались ранее либо неизлечимыми, либо характеризовались высокой летальностью. 2. В последние годы изменилась этиологическая структура ряда инфекций: число видов бактерий, вызывающих их, достигло Вместе с тем грамотрицательные бактерии характеризуются более высокой степенью устойчивости к антибиотикам в этиологии инфекционных заболеваний, что предполагает поиск новых антибиотиков и увелечение их выпуска. 3. Антибиотики необходимы в сельском хозяйстве как лечебные препараты, а также как стимуляторы роста животных. Кроме того, некоторые антибиотики применяются в пищевой промышленности в качестве консервантов скоропортящейся продукции. 4. Проблема возникновения и широкого распространения резистентных к антибиотикам форм микроорганизмов ставит задачу замены одних антибиотиков другими, более эффективными. 5. Антибиотики широко применяются в научных исследованиях, при изучении отдельных сторон метаболизма организмов, расшифровке тонких молекулярных механизмов биосинтеза белка, функционирования клеточных структур и т. п. 6. Изучение химической структуры и путей образования антибиотиков представляет интерес для специалистов в области химии природных соединений, способствует исследованию механизмов биосинтетической деятельности штаммов-продуцентов, раскрытию основных этапов их физиологии и др. Столь широкое использование множества химических соединений, наделенных антибиотической активностью, позволяет назвать XXI век 6

8 периодом комбинированной химиотерапии. В клинике используется около 200 антибиотиков как индивидуальных средств и примерно в 10 раз больше их лекарственных форм (в виде таблеток, мазей, суспензий, порошков и др.). Среди всех групп лекарственных веществ антибиотики занимают первое место по жизненной необходимости. В целом понятие «химиотерапевтические средства» (или вещества), к числу которых относятся антибиотики, антисептики, дезинфектанты, означает чужеродные для организма соединения, которые при введении в организм оказывают губительное воздействие на возбудителя инфекции, уничтожая его или резко снижая патогенное влияние. Если эти средства применяются до начала развития инфекции, то говорят о химиопрофилактике, если при уже развившейся инфекции, то имеют в виду химиотерапию теорию и практику использования химических средств специфического действия в комплексном лечении заболеваний, вызванных соответствующим возбудителем. Эффект комбинированного применения терапевтических средств может проявляться в форме синергизма, антагонизма и индифферентности. Под синергизмом понимают возрастание противомикробного эффекта при комбинации двух препаратов как в отношении дозы, так и в отношении ожидаемого эффекта по сравнению с использованием каждого из них по отдельности. Антагонизм снижение антимикробной активности одного препарата при добавлении другого. Индифферентность явление более частое, чем предыдущие два, и в этом случае комбинация химиотерапевтических средств не превышает эффектов каждого из них или же представляет собой их арифметическую сумму. Вещества, действующие на микроорганизмы, должны удовлетворять следующим требованиям клиники: активность в отношении одного или нескольких возбудителей; хорошее всасывание и распределение в организме; низкая токсичность или ее полное отсутствие. 2. ПОНЯТИЕ «АНТИБИОТИК». КАЧЕСТВЕННЫЕ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ АСПЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ АНТИБИОТИКОВ НА КЛЕТКИ ПАТОГЕНОВ Впервые термин «антибиотик» (буквальный перевод «против жизни») ввел в употребление С. Ваксман в 1942 году. Однако до сих пор в литературе встречаются как более широкие, так и более узкие определения этого понятия. Учитывая все биологические особенности и свойства 7

9 химической структуры этих соединений, можно остановиться на следующем определении. Антибиотики специфические продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, бактериям, грибам, водорослям и простейшим) или клеткам злокачественных опухолей, избирательно задерживающие рост или полностью подавляющие их развитие. Характеризуя антибиотики как химические соединения, следует отметить следующие их особенности: молекулярная масса антибиотиков составляет от 150 до 5000 Д; молекулы антибиотиков состоят из углерода и водорода, или же из углерода, водорода, азота и кислорода, в некоторых случаях имеются атомы серы, фосфора или галогенов; в молекуле антибиотиков представлены практически все известные в органической химии группировки: карбоксильные, карбонильные, циклические, ароматические и др.; все антибиотики могут быть получены в кристаллическом виде. Строго говоря, к антибиотикам следует отнести и полусинтетические производные, полученные либо путем химической модификации природных антибиотиков или продуктов метаболизма организмов, либо продукты, полученные в результате их микробиологической трансформации. С биологической точки зрения антибиотики относятся к вторичным метаболитам клетки. Это значит, что они синтезируются на определенной стадии развития культуры-продуцента и их образование не является обязательным для клетки. Представления о двухфазности микробиологического синтеза вторичных метаболитов свидетельствуют, что в первую фазу (ростовую, или трофофазу) происходит накопление относительно окисленных соединений клетки, интенсивный синтез белков, нуклеиновых кислот, углеводов, ферментов, а во время второй (продуктивной, или идиофазы) имеет место синтез антибиотиков. Среди других биологических особенностей образования антибиотиков можно отметить следующие: 1) большинство антибиотиков являются вторичными метаболитами трех главных групп организмов: эубактерий, актиномицетов, грибов. Немногие антибиотики образуются высшими грибами, водорослями и растениями, причем обычно такие антибиотики характеризуются малой специфичностью биологического действия; 2) наиболее разнообразные антибиотики образуются актиномицетами (не менее 50 % из всех известных), мицелиальными грибами (около 10 %), из эубактерий наиболее часто продуцентами являются представи- 8

10 тели родов Bacillus и Pseudomonas (около ), причем большинство антибиотиков бактериального происхождения полипептиды; 3) очень часто определенный штамм образует семейство сходных по структуре и одинаково синтезируемых антибиотиков, но возможно образование одним продуцентом двух или более неродственных соединений; 4) образование антибиотиков не является видоспецифичным или родоспецифичным свойством продуцента: один и тот же антибиотик может синтезироваться далеко отстоящими в систематическом отношении микроорганизмами. Однако связь между таксономическим положением и синтезом определенных групп антибиотиков все же прослеживается (терпеноидные структуры синтезируются только грибами, а стерины входят в число компонентов их клеточных стенок). Подавление антибиотиками роста других организмов включает два понятия: бактериостатическое, при котором после удаления антибиотика из среды рост восстанавливается, и бактерицидное необратимое летальное действие антибиотика на клетку. В том случае, если гибель микрооорганизма определяется лизисом клетки, говорят о бактериолитическом действии антибиотика. Соответствующие указанным выше эффектам концентрации антибиотиков получили название бактерицидных и бактериостатических. Основная характеристика активности антибиотика минимальная концентрация, подавляющая рост микроорганизмов, которая называется минимальная подавляющая (или ингибирующая) концентрация (МПК, МИК). На эту величину оказывают влияние ряд факторов: состав среды, в которой проводится определение (рн, наличие сыворотки, определенных катионов); условия инкубирования (температура, время, аэрация); величина и плотность инокулюма и т. п. Кроме того, характеризуя действие антибиотика, особенно необходимо учитывать вид микроорганизмов и форму его нахождения in vivo внутри- или внеклеточно. Величина биологической активности антибиотиков обычно выражается в условных единицах, содержащихся в 1 мл раствора (ед/мл) или в 1 мг препарата (ед/мг). За единицу антибиотической активности принимается минимальное количество антибиотика, способное подавить развитие или задержать рост определенного числа клеток стандартного штамма тест-микроба в единице обьема питательной среды. Например, за единицу активности пенициллина принято минимальное количество препарата, задерживающее рост золотистого стафилококка в 50 мл бульона, а для стрептомицина минимальное количество антибиотика, задерживающее рост кишечной палочки в 1 мл бульона. После выделения 9

11 антибиотиков в чистом виде появилась возможность выразить их биологическую активность в единицах массы. Для многих антибиотиков (эритромицин, нистатин, трихоцетин и др.) 1 ед. активности соответствует 1 мкг вещества. В других случаях это соотношение может отличаться: 1 мг чистого основания неомицина содержит 300 ед. активности. В табл. 1 приведены некоторые из этих величин. 10 Таблица 1 Соотношение единиц действия и единиц массы некоторых антибиотиков Антибиотик-стандарт Ед/мг Единица массы Альбомицин Нет Эритромицин (основание) мкг основания Пенициллин (натриевая соль) ,587 мкг чистой калиевой соли Ампициллин мкг ампициллина кислоты Полимиксин В (сульфат) ,1 мкг сульфата полимиксина Тетрациклин (тригидрат) мкг чистой безводной соли Стрептомицин мкг чистого основания Новобиоцин мкг новобиоцина Во взаимодействии микроб антибиотик полное ингибирование роста, которое характеризуется МИК, встречается не всегда, другие варианты возможны при субингибирующих концентрациях, т. е. находящихся в пределах от 0 до 1 МИК. При таких концентрациях антибиотика характер роста микроорганизмов может в течение определенного времени замедляться с последующим восстановлением. Изучение кинетики антимикробного действия такого типа послужило основанием для введения нового показателя минимальной антибиотической концентрации (МАК), за которую принимается концентрация антибиотика, вызывающая изменение структуры клеток бактерий или скорости их роста, или того и другого одновременно. Выделяют МАК ультраструктуры, т. е. морфологические изменения клеток, и МАК ингибирования, т. е. изменение плотности микробной популяции за время наблюдения на 1 lg. К характеристикам антибиотической активности относится и такая, как спектр антибиотической активности (действия) группа организмов, рост которых подавляется данным соединением. Различная активность антибиотиков в отношении микро-, а также макроорганизмов может быть связана с разными факторами. Во-первых, она зависит от различной проницаемости клеточных оболочек для поступления антибиотиков. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий устроена более сложно, нежели грамположительных, из-за наличия наружной мембраны. Вероятно, именно это привело к то-

12 му, что последние в норме более чувствительны к большинству антибиотиков. Если же у грамотрицательных бактерий удалить наружную мембрану, то чувствительность к антибиотикам изменится. Устойчивость грамотрицательных бактерий за счет наличия наружной мембраны носит название intrinsic, что значит «природная, естественно присущая». Во-вторых, поступая в клетку, антибиотик должен проникнуть через липофильную наружную и внутреннюю мембраны, гидрофильный пептидогликан и попасть в гидрофильную цитоплазму. В этом случае говорят о том, что степень гидрофильности антибиотика должна быть подходящей. В зависимости от этого свойства может быть задействовано несколько механизмов поступления антибиотиков, в том числе активный и пассивный транспорт, использование транспортных систем для других соединений. Действие антибиотиков на бактериальные клетки определяется их способностью проникать через наружную мембрану. Основные сведения о структуре наружной мембраны были получены в х годах ХХ столетия и касались в основном представителей кишечной группы бактерий и псевдомонад. Основными компонентами наружной мембраны являются липополисахариды (ЛПС), фосфолипиды, липопротеины и мембранные белки. Наружная и внутренняя поверхность мембраны асимметричны: наружная часть представлена преимущественно ЛПС и белками, внутренняя фосфолипидами и белками. Каждое из этих соединений отдельно и все вместе могут либо способствовать (или обеспечивать), либо препятствовать поступлению антибиотиков. ЛПС-компоненты наружной мембраны связаны между собой через катионы Mg 2+. Удаление этих катионов усиливает отталкивание между соседними участками (молекулами) ЛПС и ЛПС и кислыми белками, вследствие этого обнажаются участки поверхности, и их место могут занимать фосфолипиды из нижнего слоя и облегчать поступление гидрофобных (липофильных) веществ. Доказательством тому, что ЛПС и липиды могут быть связаны с поступлением антибиотиков в клетку (например, β-лактамных), является то, что чувствительность к ним возрастает после обработки ЭДТА. Кроме того, известны так называемые «шероховатые» (deep rough) мутанты, которые характеризуются изменением ЛПС за счет укорочения полисахаридной части молекулы, что усиливает поступление гидрофобных веществ. В качестве примера можно рассматривать и повышенную чувствительность N. gonorrhaeae к β-лактамам. Показано, что отношение липидов к белкам в их мембране гораздо ниже (примерно в 12 раз), чем у Salmonella spp. Также полагают, что у N. gonorrhaeae ослаблены связи между молекулами ЛПС. 11

13 Вторым путем поступления антибиотиков в клетку является система, обеспечиваемая белками. Основную роль в данном случае играют белки-порины. Помимо пориновых белков в клеточной стенке обнаруживаются липопротеид Брауна, состоящий из 58 аминокислотных остатков и связанный с пептидогликаном, и белок ompa, или главный белок наружной мембраны, поддерживающий ее стабильность, выполняющий функцию рецепторов для бактериофагов, бактериоцинов и участвующий в конъюгации. Можно отметить также наличие ряда минорных белков и белков, обнаруживаемых при особых условиях культивирования. Белки-порины образуют на наружной поверхности клетки три канала, которые в нижней части наружной мембраны сливаются в один. Каналы заполнены водой, и, следовательно, через них осуществляется транспорт гидрофильных веществ. Количество пориновых каналов может достигать 10 5 на клетку, молекулярный вес соответствующих белков тыс. Д, у E. coli их три типа ompс, ompf, phoe. Между отдельными бактериями существуют различия в типах пориновых каналов. Например, у Salmonella имеется дополнительно ompd канал, у E.coli В нет канала ompf. Синтез omp-белков регулируется продуктами генов ompr и envz. Продукт гена envz реагирует на изменение осмолярности среды и может фосфорилировать белок ompr, который в свою очередь изменяет транскрипцию генов всего оперона. К специфическим особенностям и характеристикам пориновых белков, влияющим на поступление антибиотиков, можно отнести следующие: 1) у различных бактерий может быть различное количество типов пориновых белков и, соответсвенно, различное число каналов; 2) пориновые каналы имеют различный диаметр; 3) в зависимости от условий внешней среды (или условий культивирования) каналы определенных типов могут функционировать или нет. Одной из существенных характеристик, влияющих на поступление веществ по каналам, является их диаметр. Формально эта величина колеблется незначительно от 1,08 до 1,16 Å, но для поступающих веществ это имеет большое значение. Кроме размеров поступающих молекул, диаметр определяет также и создание «гидрофильных» условий: чем больше диаметр, тем дальше располагаются друг от друга выстилающие канал молекулы воды и тем легче осуществляется транспорт гидрофильных веществ. Условия культивирования могут влиять на синтез белковпоринов. Например, при высоком осмотическом давлении и повышенной 12

14 температуре может подавляться синтез белка ompf и, соответственно, образование наиболее широкого по диаметру канала. В средах с низким содержанием питательных веществ и осмотическим давлением синтез белка дерепрессируется. В целом считается, что скорость диффузии через пориновые каналы зависит от гидрофобности, конформации и заряда соединения. Катионные вещества характеризуются наиболее высокой скоростью поступления, промежуточное положение занимают молекулы, не несущие заряда, медленнее всего проникают анионы. Пориновые каналы служат транспортными системами для поступления таких антибиотиков, как налидиксовая кислота, хлорамфеникол, аминогликозиды и др. Роль различных поринов в характере поступления антибиотиков и возникающей вследствие этого устойчивости бактерий была доказана с использованием мутантных клеток. Основной вывод, который был сделан: при утрате одного или нескольких белков-поринов увеличивается МИК антибиотика(-ов) по сравнению с таковой для бактерий дикого типа. Данный факт был подтвержден и клиническими исследованиями. После нескольких дней терапии антибиотиками группы цефалоспоринов в клинических условиях был выделен мутант S. typhimurium, резистентный к ним и отличавшийся тем самым от штамма, выделенного до начала применения препарата. Оказалось, что такие мутантные клетки, в отличие от первоначально выделенного штамма, не имели одного из пориновых белков наружной мембраны. Отмечают также и тот факт, что у некоторых микроорганизмов пориновые каналы могут находиться как в закрытом, так и в открытом состоянии. Например, для P. aeruginosa показано, что пориновые каналы имеют достаточно широкий диаметр, но большую часть времени находятся в закрытом состоянии. Данные, полученные относительно функционирования пориновых каналов, следует учитывать при создании новых антибиотиков. Помимо каналов omp, у бактерий выявлены и специфические, предназначенные для транспорта только определенных веществ, которые тем не менее могут обеспечивать и транспорт определенных антибиотиков. К их числу можно отнести канал phoe, а также системы для транспорта витамина В 12 и нуклеозидов (Tsx), мальтозы (Lam) и системы для транспорта железа (Ton). Например, через канал Tsx поступают антибиотикинуклеозиды. Общие сведения о значении клеточных структур для поступления антибиотиков представлены в табл

15 Влияние компонентов клеточных стенок бактерий на поступление антибактериальных агентов Таблица 2 Структура Полисахариды внешней мембраны грамотрицательных бактерий Липидный бислой внешней мембраны грамотрицательных бактерий Пориновые каналы внешней мембраны грамотрицательных бактерий Рецепторы питательных веществ во внешней мембране Тейхоевые и тейхуроновые кислоты грамположительных бактерий Липидный бислой цитоплазматической мембраны Транспортные белки для питательных веществ цитоплазматической мембраны Эффект Замедляют или предотвращают поступление высокомолекулярных антибиотиков Определяют скорость поступления липофильных веществ Определяют скорость поступления водорастворимых веществ с м.м Д Проникновение высокомолекулярных веществ, родственных питательным соединениям Влияют на скорость поступления ионизированных молекул Поступление липофильных веществ Проникновение веществ, родственных питательным соединениям В-третьих, при оценке спектра действия того или иного антибиотика следует учитывать наличие или отсутствие защитных механизмов в клетках микроорганизмов. В настоящее время к основным защитным механизмам относят: 1) модификацию молекул-мишеней действия антибиотика; 2) продукцию ферментов, инактивирующих антибиотик; 3) наличие систем активного выброса антибиотика из клетки. Различают природную и приобретенную устойчивость к антибиотикам. При природной устойчивости у микроорганизмов отсутствует мишень для действия препарата. Например, микоплазмы, не имеющие клеточной стенки, устойчивы к действию β-лактамных антибиотиков. Под приобретенной устойчивостью понимают возникновение в пределах штамма клеток микроорганизмов с существенно более высокими значениями МИК антибиотика для них, чем для популяции в целом. Клиническая устойчивость штаммов заключается в неэффективности и невозможности лечения инфекционного заболевания данным антибиотиком, хотя микроорганизм-возбудитель и обладает мишенями для его действия. В этом случае в организме не может быть достигнута такая концентрация препарата, при которой происходит подавление роста микробных клеток. Например, для некоторых энтерококков МИК цефалоспоринов, необходимая для подавления их роста за счет связывания с ПСБ, со- 14

Инфекционный процесс как «диалог» между хозяином и паразитом

Инфекционный процесс как «диалог» между хозяином и паразитом 301 УДК 616.9-092 Инфекционный процесс как «диалог» между хозяином и паразитом С.В. Сидоренко Госдарственный научный центр по антибиотикам, Москва, Россия Infectious Process as a «Dialog» Between Host

Подробнее

Макеев Александр Владиславович ОСНОВЫ БИОЛОГИИ 1996 и 1997

Макеев Александр Владиславович ОСНОВЫ БИОЛОГИИ 1996 и 1997 Макеев Александр Владиславович ОСНОВЫ БИОЛОГИИ 1996 и 1997 ОГЛАВЛЕНИЕ Часть 1 Введение.4 Лекция 1. АТОМНЫЙ И МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ.6 Лекция 2. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ БЕЛКОВ И НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.31

Подробнее

Общие сведения Бифидумбактерин «Бифишка» Наринэ-Форте Бифидумбактерин «Бифишка» Наринэ-Форте «Бифидум 791 БАГ с антиоксидантом»

Общие сведения Бифидумбактерин «Бифишка» Наринэ-Форте Бифидумбактерин «Бифишка» Наринэ-Форте «Бифидум 791 БАГ с антиоксидантом» Общие сведения Более восьми лет компания Лактомир успешно занимается производством пробиотических биопродуктов: Бифидумбактерин «Бифишка», Наринэ-Форте и Бифидум 791 БАГ с антиоксидантом. Бифидумбактерин

Подробнее

ТРАНСГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И РАСТЕНИЯ: СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА. Иванов А.В. сотрудник Отделения молекулярной и радиационной

ТРАНСГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И РАСТЕНИЯ: СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА. Иванов А.В. сотрудник Отделения молекулярной и радиационной ТРАНСГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И РАСТЕНИЯ: СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА. Иванов А.В. сотрудник Отделения молекулярной и радиационной биофизики ПИЯФ РАН Эти лекции являются частью дополнительного

Подробнее

ЧАСТЬ 2. ПРИМЕНЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ В БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ. В последние годы в результате интенсивного развития

ЧАСТЬ 2. ПРИМЕНЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ В БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ. В последние годы в результате интенсивного развития ЧАСТЬ 2. ПРИМЕНЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ В БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ. В последние годы в результате интенсивного развития биотехнологии и генной инженерии ферменты и белки находят широкое

Подробнее

«ЛЕКАРСТВА» ОТ СТАРЕНИЯ ВОЗМОЖНО ЛИ ИХ СОЗДАНИЕ? Выполнила работу Ноготкова Виктория Сыктывкарский Государственный Университет Институт Естественных

«ЛЕКАРСТВА» ОТ СТАРЕНИЯ ВОЗМОЖНО ЛИ ИХ СОЗДАНИЕ? Выполнила работу Ноготкова Виктория Сыктывкарский Государственный Университет Институт Естественных «ЛЕКАРСТВА» ОТ СТАРЕНИЯ ВОЗМОЖНО ЛИ ИХ СОЗДАНИЕ? Выполнила работу Ноготкова Виктория Сыктывкарский Государственный Университет Институт Естественных наук 2013 2 Содержание Введение 3 Глава 1. Молекулярные

Подробнее

Кардиолипин один из фармакологически активных липидов. Бактерицидное действие кардиолипина на микобактерии туберкулеза

Кардиолипин один из фармакологически активных липидов. Бактерицидное действие кардиолипина на микобактерии туберкулеза Кардиолипин один из фармакологически активных липидов. Бактерицидное действие кардиолипина на микобактерии туберкулеза Селищева А.А., Микулович Ю.Л., Сорокоумова Г.М. Тема этой статьи туберкулез и кардиолипин.

Подробнее

Национальные рекомендации по минеральным и костным нарушениям при хронической болезни почек

Национальные рекомендации по минеральным и костным нарушениям при хронической болезни почек Национальные рекомендации по минеральным и костным нарушениям при хронической болезни почек Российское диализное общество (май 2010 г.) National recommendations on CKD-MBD Состав Рабочей группы Проф. Ермоленко

Подробнее

Скипетров В.П. Аэроионы и жизнь. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Саранск: Типография "Красный Октябрь", 2005. 136 с.

Скипетров В.П. Аэроионы и жизнь. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Саранск: Типография Красный Октябрь, 2005. 136 с. Скипетров В.П. Аэроионы и жизнь. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Саранск: Типография "Красный Октябрь", 2005. 136 с. Книга содержит материалы о влиянии отрицательных аэроионов кислорода на состояние всех

Подробнее

1. Краткая характеристика нормальной микрофлоры.

1. Краткая характеристика нормальной микрофлоры. НОРМАЛЬНАЯ МИКРОФЛОРА И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА. ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ДИСБАКТЕРИОЗОВ. В.А. Бурмистров 2009 ООО НПЦ «Вектор-Вита», Новосибирск 1. Краткая характеристика нормальной

Подробнее

Химико-технологический процесс и его содержание. Критерии эффективности химико-технологического процесса

Химико-технологический процесс и его содержание. Критерии эффективности химико-технологического процесса Химико-технологический процесс и его содержание. Критерии эффективности химико-технологического процесса Химическая технология - это научная основа химической промышленности. Под технологией в широком

Подробнее

Э. Рис, М. Стернберг ВВЕДЕНИЕ Г 1 В МОЛЕКУЛЯРНУЮ БИОЛОГИЮ ОТ КЛЕТОК К АТОМАМ

Э. Рис, М. Стернберг ВВЕДЕНИЕ Г 1 В МОЛЕКУЛЯРНУЮ БИОЛОГИЮ ОТ КЛЕТОК К АТОМАМ Э. Рис, М. Стернберг ВВЕДЕНИЕ Г 1 В МОЛЕКУЛЯРНУЮ БИОЛОГИЮ ОТ КЛЕТОК К АТОМАМ Перевод с английского под редакцией д-ра физ.-мат. наук Ю. С. ЛАЗУРКИНА и д-ра биол. наук В. А. ТКАЧУКА Москва «Мир» 2002 FROM

Подробнее

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ. Защита от радиации. Данное учебное пособие составлено для ознакомления со спецификой работы в условиях ионизирующего излучения.

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ. Защита от радиации. Данное учебное пособие составлено для ознакомления со спецификой работы в условиях ионизирующего излучения. УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Защита от радиации Данное учебное пособие составлено для ознакомления со спецификой работы в условиях ионизирующего излучения. Требования по радиационной безопасности при выполнении работ

Подробнее

ИНГАРОН новое слово в лечении гриппа

ИНГАРОН новое слово в лечении гриппа ИНГАРОН новое слово в лечении гриппа СОДЕРЖАНИЕ: Интерфероны надежная защита от гриппа H1N1 2 Интерферон-гамма: структура и свойства. 3 ИНГАРОН-Интерферон-гамма 9 Набор для профилактики и лечения гриппа

Подробнее

ДЕТИ СО ЗНАКОМ «ПЛЮС»

ДЕТИ СО ЗНАКОМ «ПЛЮС» Научно-практический центр профилактики и лечения ВИЧ-инфекции у беременных женщин и детей Республиканская клиническая инфекционная больница Иркутское областное отделение Российского Красного Креста Детский

Подробнее

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА НАНОЧАСТИЦ

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА НАНОЧАСТИЦ Московский Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции и Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет имени М.В.Ломоносова ФАКУЛЬТЕТ НАУК О МАТЕРИАЛАХ МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ХИМИЧЕСКИЕ

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ СТРЕСС И ПАТОЛОГИЯ Методическое пособие для самостоятельной работы

Подробнее

Курский государственный медицинский университет. Кафедра биологической химии. Л.П. Чалая, А.И. Конопля ЗАДАНИЯ

Курский государственный медицинский университет. Кафедра биологической химии. Л.П. Чалая, А.И. Конопля ЗАДАНИЯ Курский государственный медицинский университет Кафедра биологической химии Л.П. Чалая, А.И. Конопля ЗАДАНИЯ для аудиторного и внеаудиторного изучения биологической химии студентами заочного отделения

Подробнее

Обзор медико-биологических подходов при адаптации спортсменов к предельным и запредельным физическим нагрузкам

Обзор медико-биологических подходов при адаптации спортсменов к предельным и запредельным физическим нагрузкам Обзор медико-биологических подходов при адаптации спортсменов к предельным и запредельным физическим нагрузкам Адаптация в широком смысле - это приспособление организма к среде обитания, к условиям его

Подробнее

И.С. Фрейдлин ИММУННАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ДЕФЕКТЫ

И.С. Фрейдлин ИММУННАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ДЕФЕКТЫ И.С. Фрейдлин ИММУННАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ДЕФЕКТЫ НТФФ Полисан Санкт-Петербург 1998 3 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ И.С. Фрейдлин ИММУННАЯ

Подробнее

Министерство образования Республики Беларусь. Учреждение образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка»

Министерство образования Республики Беларусь. Учреждение образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка» Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка» Мазец Ж.Э., Судейная С.В. ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

Подробнее

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т Р О С С И Й С К О Й Ф Е Д Е Р А Ц И И ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 13335-3 2007 Информационная технология МЕТОДЫ

Подробнее

Зачем клинической лаборатории нужна стандартизация и как ее применить на практике? Учебно-методическое пособие

Зачем клинической лаборатории нужна стандартизация и как ее применить на практике? Учебно-методическое пособие ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова НИИ общественного здоровья и управления здравоохранением Лаборатория проблем клинико-лабораторной диагностики Научно-практическое общество специалистов лабораторной

Подробнее

ВМС и их растворы. Лекция 1

ВМС и их растворы. Лекция 1 ВМС и их растворы Лекция 1 Современную эпоху часто называют веком атома и полимеров, так как проникновение пластмасс, синтетических волокон, эластомеров во все сферы материальной культуры обусловило бурное

Подробнее

Руководство по кодированию причин смерти

Руководство по кодированию причин смерти Материалы сайта www.mednet.ru ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ

Подробнее

GENE THERAPY FANTASY OR REALITY. é. é. îäçéêéçä êóòòëèòíëè ÓÒÛ appleòú ÂÌÌ È Ï ˈËÌÒÍËÈ ÛÌË ÂappleÒËÚÂÚ O. O. FAVOROVA

GENE THERAPY FANTASY OR REALITY. é. é. îäçéêéçä êóòòëèòíëè ÓÒÛ appleòú ÂÌÌ È Ï ˈËÌÒÍËÈ ÛÌË ÂappleÒËÚÂÚ O. O. FAVOROVA î ÓappleÓ é.é., 1997 GENE THERAPY FANTASY OR REALITY O. O. FAVOROVA The paper deals with gene therapy which is crucially new approach for treatment of hereditary, cancer and infectious diseases. The incorporation

Подробнее

Фадеев В.В. То, что вы хотели бы знать о гипотиреозе недостатке гормонов щитовидной железы

Фадеев В.В. То, что вы хотели бы знать о гипотиреозе недостатке гормонов щитовидной железы То, что вы хотели бы знать о гипотиреозе недостатке гормонов щитовидной железы Москва, 2013 ББК 54.15 Ф15 Профессор Фадеев В.В. Ф15 То, что вы хотели бы знать о гипотиреозе недостатке гормонов щитовидной

Подробнее

ФОТОСИСТЕМА 1 ЦИАНОБАКТЕРИЙ: ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИИ

ФОТОСИСТЕМА 1 ЦИАНОБАКТЕРИЙ: ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИИ УДК Фотосистема 577.355.581.132 1 цианобактерий: Успехи организация биологической и функциихимии, т. 41, 2001, с. 39 76 ФОТОСИСТЕМА 1 ЦИАНОБАКТЕРИЙ: ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИИ 8 2001 г. Н. В. КАРАПЕТЯН Институт

Подробнее