Антибиотики: история, классификация и применение¶

Антибиотики — это группа природных, полусинтетических или синтетических веществ биологического происхождения, способных подавлять рост микроорганизмов или вызывать их гибель. Термин происходит от греческих слов anti («против») и bios («жизнь»), что отражает изначальное понимание механизма действия — антагонизм между микроорганизмами. В современной фармакологии антибиотиками называют химиотерапевтические препараты, действующие на бактерии, грибы, простейших и некоторые вирусы, при этом они относительно нетоксичны для макроорганизма.

¶История открытия

Явление антагонизма микробов было известно учёным XIX века: Луи Пастер и Роберт Кох наблюдали подавление роста одних бактерий другими. Однако рождение эры антибиотиков связано с именем британского бактериолога Александра Флеминга, который в 1928 году обнаружил, что плесневый гриб Penicillium notatum выделяет вещество, убивающее стафилококки. Флеминг назвал его пенициллином, но выделить активное вещество в чистом виде ему не удалось.

Практическое применение пенициллина стало возможным благодаря работе оксфордской группы учёных — Ховарда Флори и Эрнста Чейна, которые в 1940 году разработали методы очистки и наладили производство препарата. Массовое внедрение пенициллина в клиническую практику произошло в 1943–1944 годах, что кардинально изменило исход лечения бактериальных инфекций, включая раневые осложнения Второй мировой войны. В 1945 году Флеминг, Флори и Чейн получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Советский союз внёс собственный вклад: в 1942 году микробиолог Зинаида Ермольева получила отечественный препарат на основе гриба Penicillium crustosum, названный крустозином, который применялся в госпиталях.

¶Классификация

Единой общепринятой классификации антибиотиков не существует; их систематизируют по нескольким признакам.

¶По происхождению

Природные — синтезируются микроорганизмами (пенициллин, тетрациклин, стрептомицин).
Полусинтетические — получают модификацией природной молекулы для улучшения свойств (амоксициллин, цефазолин).
Синтетические — созданы полностью химическим путём (фторхинолоны, сульфаниламиды, хотя последние формально не являются антибиотиками).

¶По механизму действия

Ингибиторы синтеза клеточной стенки (β-лактамы: пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы; гликопептиды).
Ингибиторы синтеза белка (тетрациклины, макролиды, аминогликозиды, линкозамиды).
Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот (фторхинолоны, рифамицины).
Ингибиторы метаболических путей (сульфаниламиды, триметоприм).
Повреждающие цитоплазматическую мембрану (полимиксины, грамицидин).

¶По спектру действия

Узкого спектра — действуют преимущественно на грамположительные (бензилпенициллин) или грамотрицательные бактерии (полимиксин).
Широкого спектра — подавляют многие виды бактерий (ампициллин, левомицетин, цефалоспорины III поколения).

¶По типу воздействия на бактериальную клетку

Бактерицидные — вызывают гибель микроорганизмов (пенициллины, аминогликозиды, фторхинолоны).
Бактериостатические — останавливают размножение, иммунная система организма завершает элиминацию (тетрациклины, макролиды, сульфаниламиды).

¶Основные группы и применение

β-лактамы (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы) — наиболее обширная группа, применяется при стрептококковых, стафилококковых, менингококковых инфекциях, пневмонии, сепсисе.
Макролиды (эритромицин, азитромицин, кларитромицин) — альтернатива β-лактамам при аллергии, активны в отношении внутриклеточных возбудителей (хламидии, микоплазмы).
Аминогликозиды (гентамицин, амикацин) — бактерицидные препараты резерва при тяжёлых грамотрицательных инфекциях, сепсисе.
Тетрациклины (доксициклин) — широкий спектр, применяются при хламидиозе, риккетсиозах, акне, боррелиозе.
Фторхинолоны (ципрофлоксацин, левофлоксацин) — синтетические бактерицидные средства, активны против многих грамположительных и грамотрицательных бактерий, включая возбудителей кишечных инфекций.
Гликопептиды (ванкомицин) — препараты выбора при метициллин-резистентном золотистом стафилококке (MRSA).
Противогрибковые антибиотики (амфотерицин B, нистатин) — применяются при микозах, кандидозах.
Противотуберкулёзные (рифампицин, изониазид, стрептомицин) — выделяются в отдельную группу из-за специфики терапии туберкулёза.

¶Проблема резистентности

Устойчивость бактерий к антибиотикам (антибиотикорезистентность) — глобальная проблема здравоохранения. Механизмы возникновения включают ферментативную инактивацию препарата (например, β-лактамазы), изменение структуры мишени, активное выведение антибиотика из клетки (эффлюкс) и снижение проницаемости мембраны. Гены резистентности распространяются среди бактерий горизонтальным переносом через плазмиды и транспозоны.

Основные причины роста устойчивости — нерациональное назначение антибиотиков, бесконтрольное самолечение, использование антибиотиков в сельском хозяйстве для стимуляции роста животных. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, к 2050 году смертность от инфекций, вызванных резистентными штаммами, может достигнуть 10 миллионов человек в год, превысив смертность от онкологических заболеваний.

Для преодоления резистентности разрабатываются антибиотики новых классов (например, линезолид из группы оксазолидинонов, даптомицин из липопептидов), а также комбинированные препараты с ингибиторами β-лактамаз (амоксициллин/клавуланат).

¶Правила применения

Рациональная антибиотикотерапия предполагает назначение препарата строго по показаниям, с учётом чувствительности возбудителя (антибиотикограмма). Курс лечения должен быть полным, без преждевременной отмены, чтобы избежать селекции устойчивых штаммов. В Российской Федерации действуют стандарты и клинические рекомендации, ограничивающие безрецептурный отпуск антибиотиков — с 2017 года они отпускаются из аптек только по рецепту врача.

¶Побочные эффекты

Антибиотики могут вызывать аллергические реакции (от крапивницы до анафилактического шока), токсическое поражение печени, почек, органов слуха (аминогликозиды), нарушение микрофлоры кишечника с развитием дисбактериоза и кандидоза. Применение тетрациклинов у детей до 8 лет приводит к необратимому окрашиванию зубной эмали. Некоторые препараты (фторхинолоны) ограничены у детей и беременных из-за влияния на формирование хрящевой ткани.

¶Интересные факты

Первый антибиотик — пенициллин — был открыт случайно из-за загрязнения чашки Петри плесенью.
Стрептомицин, открытый Зельманом Ваксманом в 1943 году, стал первым эффективным средством против туберкулёза.
Некоторые антибиотики (доксициклин) применяются не только для лечения инфекций, но и в комплексной терапии ревматоидного артрита благодаря противовоспалительному действию.
В России действует государственная стратегия по борьбе с антимикробной резистентностью, утверждённая в 2019 году.