Что такое антибиотики
После открытия в 1940 г. ценного лекарственного препарата пенициллина А. Флемингом в науку и в повседневную жизнь людей прочно вошло понятие «антибиотик», или «антибиотическое вещество». Впервые термин «антибиотик» ввел в 1942 г. 3. Ваксман. Несмотря на несовершенство этого термина («антибиотик» в переводе означает «против жизни»), в настоящее время его невозможно оспорить или заменить другим. Вместе с тем за сравнительно небольшую историю существования понятия «антибиотик» оно трактовалось разными авторами по-разному. Так, 3. Ваксман в 40-х и 60-х гг. писал, что антибиотики -- это химические вещества, образуемые микроорганизмами, обладающие способностью подавлять рост или даже разрушать бактерии и другие микроорганизмы. Анализируя это определение понятия «антибиотик», можно заметить, что, с одной стороны, оно не показывает различий между антибиотическими веществами и другими продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, которые также обладают антимикробными свойствами, но не относятся к антибиотикам. Никто, например, не относит к антибиотикам молочную и лимонную кислоты, образуемые в процессе жизнедеятельности соответственно лактобактериями и Aspergillus niger и подавляющие развитие других микроорганизмов.
Фото активные, приключенческие, оздоровительные туры
К числу антибиотических веществ не может быть отнесен также аммиак, выделяемый уробактериями при развитии их на мочевине и препятствующий росту ряда других бактерий. Егоров Н.С. ЕЗО Основы учения об антибиотиках:
С другой стороны, вышеприведенное определение понятия «антибиотики» включает в число продуцентов этих веществ только микроорганизмы, хотя хорошо известно, что к антибиотическим веществам относятся продукты жизнедеятельности высших растений (аллицин, выделенный из чеснока; берберин -- из лютиковых и барбарисовых растений; госсипол -- из семян хлопчатника мохнатого, и др.) и животных (экмолин, полученный из рыб; эритрин -- из эритроцитов крови, печени и плаценты; скваламин -- из акулы катран, и другие вещества). Таким образом, определение понятия «антибиотик», данное 3. Ваксманом, не удовлетворяет современному представлению об этих биологически активных веществах.
М.М. Шемякин, А.С. Хохлов и др. 1961 г) дают следующее определение понятия «антибиотик»: «Антибиотическими веществами (антибиотиками) следует называть все продукты обмена любых организмов, способные избирательно подавлять или убивать микроорганизмы (бактерии, грибы, вирусы и др.)». Приведенное определение отличается от определения, данного 3. Ваксманом, тем, что здесь указаны «продукты обмена любых организмов».
Фото активные, приключенческие, оздоровительные туры
Это, конечно, большое отличие. Однако по другим позициям оно совпадает с ваксмановским определением. Близкое к этому определение понятия «антибиотик» было сделано З.В. Ермольевой в 1968 г.: «Антибиотики -- вещества природного происхождения, обладающие выраженной биологической активностью. Они могут быть получены из микробов, растений, животных тканей и синтетическим путем».
Другие авторы дают слишком расширенное толкование этого понятия, рассматривая антибиотик как частный случай выделения фитонцидов в растительном мире или включая в число антибиотиков вещества, синтезируемые химическим путем и обладающие антимикробными свойствами. Таких соединений синтезируется очень много, однако причислять их к антибиотикам совершенно неправильно.
В конце 70-х -- начале 80-х гг. XX столетия были открыты и внедрены в медицинскую практику фторхинолоны, синтезированные химическим методом и обладающие широким спектром антибактериального действия. Фторхинолоны представляют собой фторсодержащие производные хинолонкарбоновых кислот.
Фото активные, приключенческие, оздоровительные туры
Эту группу соединений, играющих большую роль в медицинской практике, а также недавно полученный новый класс оксазолидинонов, активных в отношении грамположительных и анаэробных бактерий, некоторые авторы причисляют к антибиотикам, с чем решительно нельзя согласиться.
К антибактериальным веществам относят и сульфаниламиды, нитрофураны, различные антисептики (препараты, используемые для уничтожения микроорганизмов в (на) живых тканях), дезинфицирующие вещества, применяемые для подавления микроорганизмов вне живого организма (обработка инструментов, оборудо-вания и др.). Однако имеется принципиальное различие между антибиотиками, подавляющими развитие бактерий, и другими вышеназванными антибактериальными соединениями. Оно состоит в том, что первые -- это специфические продукты биосинтеза организмов, а вторые образуются в результате химического синтеза. Поэтому относить последние к антибиотикам также нелогично и неверно.
Третьи авторы значительно сужают это понятие, относя к антибиотикам лишь химиотерапевтические вещества, полученные из микроорганизмов или иных природных источников, а также их синтетические аналоги и производные, способные избирательно подавлять в организме больного возбудителей заболеваний и (или) задерживать развитие злокачественных новообразований.
Фото активные, приключенческие, оздоровительные туры
Следуя этому определению, к антибиотикам можно отнести лишь около 200 соединений. С таким представлением об антибиотиках тоже нельзя согласиться.
Итак, что же такое антибиотики? Антибиотики -- специфические продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов {вирусам, бактериям, грибам, водорослям) или к злокачественным опухолям, избирательно задерживающие их рост либо полностью подавляющие развитие. По сравнению с некоторыми другими продуктами жизнедеятельности специфичность антибиотиков характеризуется тремя основными признаками.
Во-первых, антибиотики в отличие от органических кислот, спиртов и им подобных соединений, способных также подавлять рост микроорганизмов, обладают высокой биологической активностью в отношении чувствительных к ним организмов. Это означает, что антибиотические вещества даже в очень низких кон-центрациях проявляют высокий физиологический эффект. Например, пенициллин в концентрации 0,000001 г/мл оказывает четко выраженное бактерицидное действие по отношению к чувствительным к нему бактериям.
Во-вторых, характерная особенность антибиотических веществ -- избирательность их действия. Это означает, что каждый антибиотик проявляет свое биологическое действие лишь по отношению к отдельным, вполне определенным организмам или группам организмов, не оказывая при этом заметного эффекта на другие формы живых существ. Так, бензилпенициллин задерживает развитие представителей только некоторых грамположительных бактерий (кокков, стрептококков и др.) и не оказывает действия на грамотрицательные бактерии, грибы или другие группы организмов. Он практически нетоксичен для человека и животных.
В-третьих, некоторые антибиотики наряду с антибактериальными свойствами могут проявлять иммуномодуляторное действие или выступать в качестве ингибиторов ферментов, инактивирующих практически значимые антибиотические вещества.
Антибиотические вещества в процессе развития их продуцентов могут выделяться в окружающую организм среду и накапливаться в ней, могут образовываться и накапливаться внутри клеток организма и освобождаться от них в результате экстракции или при разрушении клеток.
Фото активные, приключенческие, оздоровительные туры
В соответствии с данным выше определением понятия «антибиотик» к этим веществам относятся также химические или биологические модификации молекул природных соединений антибиотиков, полученные путем замены в них тех или иных свободных группировок (радикалов). В результате химической модификации молекул пенициллина, цефалоспорина, тетрациклина и многих других природных антибиотиков получено большое число новых соединений с более ценными свойствами.
Образование антибиотиков -- это наследственно закрепленная особенность метаболизма организмов. Так, продуцент новобиоцина Streptomyces spheroides может синтезировать новобиоцин или (и) биологически неактивные его аналоги (изоновобиоцин и дескарбамилновобиоцин) и ничего другого, какие бы условия для развития стрептомицета ни создавались. Brevi bacillus может образовывать грамицидин и некоторые другие полипептидные антибиотики, но ни при каких условиях не будет синтезировать пенициллин, актиномицин или другой антибиотик.
Некоторые авторы рассматривают антибиотики как микробные метаболиты, вторичные метаболиты. Если под метаболитами понимать все продукты обмена веществ (метаболизма), то, конечно, и антибиотики можно считать метаболитами. Исходя из подобного представления, метаболитами будут и органические кислоты, и аминокислоты, и белки, и жиры, и полисахариды. Одним словом, при таком подходе метаболитами можно назвать все вещества, создаваемые организмом. Но эти вещества нельзя признать метаболитами, если придерживаться общепринятого в науке понимания данного термина.
Что же такое метаболиты? Метаболиты -- это естественно возникающие при разнообразных химических реакциях промежуточные продукты обмена веществ клетки организма (аминокислоты, жирные кислоты, витамины, пурины, пиримидины и др.), которые постоянно вовлекаются в реакции метаболизма, участвуя в синтезе белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков и других соединений, или превращаются в иные необходимые для организма продукты.
Следует отметить, что в цепи превращений веществ или в процессе их синтеза не существует ни «первичных», ни «вторичных» метаболитов. Ни в одной из относительно полных схем метаболитических циклов, например циклов превращения углеводов, нельзя найти какой-либо антибиотик, образование которого связано с углеводным или иным обменом в качестве участника цикла.
Наряду с метаболитами существуют вещества, обладающие антиметаболитными свойствами (антиметаболиты), препятствующие вовлечению метаболитов в нормальный обмен клетки.
Антибиотики -- конечные продукты обмена и поэтому никак не могут быть метаболитами. Скорее, наоборот, многие антибиотики -- это своеобразные антиметаболиты.
Фото активные, приключенческие, оздоровительные туры
Итак, антибиотики -- не промежуточные продукты обмена веществ организмов (метаболиты), а конечные продукты обмена, накапливающиеся внутри клетки или выделяющиеся в окружающую среду.
Образование антибиотических веществ микроорганизмами -- лишь одна из форм микробного антагонизма. Этот важный биологический процесс -- не случайное явление, наблюдаемое только при лабораторном культивировании организмов. Биосинтез антибиотических веществ -- специфическая особенность вида или даже штамма микроорганизмов, возникшая в результате их эволюционного развития как одна из приспособительных особенностей.
О том, что антибиотики -- не случайные продукты обмена для их продуцентов, свидетельствует и тот факт, что эти мощные биологически активные соединения не убивают и не подавляют рост собственных продуцентов в тех концентрациях, в которых они образуются. Даже в промышленных условиях развитие продуцента с образованием больших количеств антибиотика заметно не подавляет жизнедеятельность собственного продуцента. Это обусловлено тем, что в ходе эволюции наряду с возникновением процесса образования антибиотика организмы, их продуцирующие, выработали и соответствующие механизмы защиты от действия собственных антибиотиков Навашин С. М., Фомина И. П..
