Диссертация (1139676), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Хинолоныявляются специфическими ингибиторами ДНК-гиразы. Хинолоны блокируют60реакции ДНК-гиразы, такие как суперспирализация и деспирализация, которыетребуют раскручивания ДНК и восстановления, в частности, они препятствуютреакции деспирализации, катализируемой ДНК-гиразой, путем взаимодействия ссубъединицей A (GyrA) [222; 330; 521]. Хинолоны первого поколения –налидиксоваяиоксолиноваякислотыимеютотносительнослабуюантимикробную активность. Однако синтез фторхинолонов и их модификация втечение нескольких поколений, например, норфлоксацин и ципрофлоксацин(второе поколение), левофлоксацин (третье поколение) и моксифлоксацин игемофлоксацин (четвертое поколение), привели к появлению ряда мощныхпротивомикробных агентов [236; 223; 385; 256].
Помимо топоизомераз типа II,большинство бактериальных патогенов обладают дополнительной весьма важнойтопоизомеразой I (Тоpо I). Данный фермент структурно и по механизму действияотличается от гиразы и топоизомеразы IV, и как таковая представляет собойпривлекательную мишень для открытия новых антибактериальных агентов [259;381; 177].РифамициныингибируютДНК-зависимуютранскрипциюпутемвысокоаффинного связывания с β-субъединицей (кодируемой rpoB) ДНКзависимой и активно транскрибирующей РНК-полимеразой.
β-Субъединицарасположена в канале, который образован комплексом РНК-полимераза-ДНК, изкоторого возникает вновь синтезированная цепь РНК. Рифамицины уникальнодействую на синтез РНК, не позволяя прогрессировать за пределы добавлениядвух рибонуклеотидов, что объясняется способностью молекулы лекарственногосредства стерически ингибировать начинающуюся инициацию нити РНК.
Следуетотметить, что рифамицины, как полагают, не действуют через блокировку стадииэлонгации на уровне синтеза РНК, хотя недавно обнаруженный классингибиторовРНК-полимеразы,способенингибироватьэлонгациюполипептидной цепи путем аллостерической модификации фермента [333; 439;494; 487].Триметоприм и сульфонамиды препятствуют метаболизму фолиевойкислоты в микробной клетке путем конкурентного блокирования биосинтеза61тетрагидрофолата, который действует как носитель одноуглеродных фрагментови необходим для окончательного синтеза ДНК, РНК и белков клеточной стенки. Вотличие от млекопитающих, бактерии и простейшие паразиты обычно не имеюттранспортной системы для приема готовой фолиевой кислоты из окружающейсреды.
Большинство этих организмов должны сами синтезировать фолиевуюкислоту, хотя некоторые из них способны использовать экзогенный тимидин,обходя необходимость метаболизма фолиевой кислоты [98; 10; 398].Сульфонамиды конкурентно ингибируют превращение птеридина и раминобензойной кислоты в дигидрофолиевую кислоту посредством ферментаптеридиновой синтетазы. Сульфонамиды имеют большее сродство, чем раминобензойная кислота к птеридиновой синтетазе. Триметоприм обладаетогромным сродством к бактериальной дигидрофолатредуктазе (от 10000 до 100000 раз выше, чем к ферменту млекопитающих); связываясь с этим ферментом, онингибирует синтез тетрагидрофолата [98; 10; 398; 514].Биологические мембраны состоят в основном из липидов, белков илипопротеинов.
Цитоплазматическая мембрана действует как диффузионныйбарьер для воды, ионов, питательных веществ и содержит почти всетранспортные системы. Большинствонаучныхработников считают, чтомембраны представляют собой липидную матрицу с глобулярными белками,случайно распределенными для проникновения через липидный бислой.
Рядпротивомикробных агентов может вызывать дезорганизацию мембраны. Этиагенты можно разделить на катионные, анионные и нейтральные. Наиболееизвестными соединениями являются полимиксин В и колистерметат натрия(полимиксин Е) [98; 10; 398; 514].Цитоплазматическая мембрана является эффективным барьером длямолекул многих противомикробных соединений. Способ действия некоторыхантимикробныхагентовможетзаключатьсялекарственныхсредствповышатьвспособностипроницаемостьнекоторыхмембраны,облегчаяпроникновение самих себя и других соединений.
Сообщалось, что катионныеантибактериальныепрепараты,такиекакполимиксинВ,увеличивают62проницаемость внешней мембраны для лизоцима и гидрофобных соединений.Первоначальным механизмом действия этих противомикробных агентов являетсяразрушение структуры наружной мембраны, позволяющее молекулам самихвеществ и молекулам других соединений проникать в клетку и ингибироватьспецифические метаболические процессы [386]. Полимиксин В способенизменять поверхностный заряд, липидный состав и структуру мембран, снижатьK+градиентнацитоплазматическоймембране,деполяризоватьцитоплазматическую мембрану. Проницаемость внешней мембраны для молекуллипофильныхсоединенийявляетсяоднимизосновныхфакторов,контролирующих бактериальную чувствительность к полимиксину В.
Посколькумолекулы полимиксина В являются более объемными, чем неорганическиедвухвалентныекатионы,которыеонвытесняет,порядокупаковкилипополисахарида (ЛПС) изменяется в его присутствии. Это приводит кповышенной проницаемости внешней мембраны для различных молекул, а такжеспособствуетусвоениюсамогополимиксинаB(«самозапускающееся»поглощение) [337].1.3. Механизмы развития резистентности к противомикробным агентамУстойчивость к противомикробным препаратам стала важной проблемой вборьбе со многими заболеваниями и, несомненно, заслуживает научноговмешательства для принятия некоторых мер контроля [459; 48].
Микробыизвестны своей универсальностью в отношении лекарств, однако они имеютограниченноечисломеханизмовприобретеннойпротивомикробнойрезистентности [311; 405; 372; 447]. Главным механизмом выживания,находящейся под угрозой гибели микробной популяции, является генетическаямутация, экспрессия скрытых генов резистентности и приобретение генов срезистентными детерминантами [238; 270].
Микробиологические патогеныразвилигенетическиеибиохимическиеспособыпротиводействияпротивомикробным агентам. Патогенные микробы могут иметь врожденную или63приобретеннуюрезистентностьпротивомикробныхагентов.кодномуОсновнымиилинесколькимгенетическимиклассаммеханизмами,приводящими к резистентности к противомикробным препаратам, являютсягенетические мутации (точечные мутации, крупные делеции или транслокации),экспрессия скрытого резистентного гена и получение генов или фрагментов ДНКс помощью резистентных детерминант.
Некоторые из генов наследуются,некоторые возникают через случайные мутации в микробной ДНК, а некоторыеиз них импортируются из других микроорганизмов. Эти генетические изменениякодируют изменения в связывающих белках, рибосомах, мембранной структуреили инактивирующих ферментах. После того, как патогены получают геныустойчивости для защиты от различных противомикробных агентов, ониспособны реализовывать несколько биохимических механизмов резистентности[279; 322]. Микробы биохимически противостоят антибактериальным агентам,инактивируя препараты с помощью β-лактамаз, ацетилаз, аденилаз и фосфорилаз,за счет сокращения доступа для лекарственных средств в силу изменениямембранныххарактеристик,изменениямишенидействия,чтобыпротивомикробные средства больше не могли связываться с ней, путемформирования обходных путей метаболизма и развития невосприимчивости [364;440; 449].Взаимодействие между противомикробным агентом и молекулой-мишеньюочень специфично, поэтому даже небольшие изменения в молекуле-мишенимогут влиять на связывание антибиотика с мишенью [279; 322].
Антимикробныеагенты действуют на мишени, которые присутствуют в микробных клетках, нодостаточно различаются в отношении клеток млекопитающих, чтобы обеспечитьизбирательное ингибирование бактериальных аналогов. Из-за жизненно важныхклеточных функций мишеней микроорганизмы не могут обойти антимикробноедействие, полностью прекращая их синтез. Однако микробы способныприобретать некоторые мутационные изменения в мишени, которые снижаютвосприимчивость к ингибирующему действию лекарственных средств, сохраняяпри этом их клеточную функцию [341; 322; 242].64Устойчивость к β-лактамным противомикробным агентам у S.pneumoniaeобусловлена развитием пенициллинсвязывающих белков (PBPs) со сниженнойаффинностью к препаратам.
Устойчивость к цефалоспоринам третьего поколенияобусловлена наличием измененных форм PBP1a и 2x, тогда как устойчивость кпенициллину включает также изменения в PBP2b [287; 396; 244; 380; 448; 334;529]. Измененные PBP возникают в результате рекомбинационных процессовмеждугенамиPBPS.pneumoniaeигенамиPBPблизкородственныхстрептококковых видов и распространяются путем трансформации [234; 455;444].Neisseria gonorrhoeae имеет четыре PBP, обозначенные PBP 1, 2, 3 и 4. Изних только PBP1 и 2 необходимы для жизнеспособности клеток и являютсяпотенциальными мишенями для уничтожения N.gonorrhoeae антибиотиками.Поскольку пенициллин имеет приблизительно в 10 раз более высокую скоростьацилирования PBP2, чем PBP1, он убивает N.gonorrhoeae в типичныхминимальныхингибирующихконцентрацияхпутеминактивацииPBP2.Пенициллин-резистентные штаммы N.gonorrhoeae способны передавать своирезистентные гены восприимчивым штаммам посредством трансформации игомологичной рекомбинации.
Восприимчивые штаммы N.gonorrhoeae становятсяустойчивыми к пенициллину, приобретая множественные гены устойчивостипоэтапно. Трансформация высокоуровневой резистентности к пенициллинуопосредуется геном penA, кодируя измененные формы PBP2, которые в 5-10 разуменьшают скорость их ацилирования пенициллином [464; 254; 480; 506].Причиной устойчивости к гликопептидным антибактериальным агентам уE.faecium и E.faecalis является результатом получения одного из двухродственных кластеров генов, известных как VanA и VanB. Эти кластеры геновкодируютферменты,которыепродуцируютмодифицированныйпептидогликановый предшественник, заканчивающийся D-Аланил-D-лактатом(D-Ala-D-Lac) вместо D-Ala-D-Ala [208; 199; 304]. Гликопептиды обладают болеенизким сродством к D-Ala-D-Lac, чем к D-Ala-D-Ala [239; 224; 415].Низкоаффинное взаимодействие гликопептидов с D-Ala-D-Lac происходит из-за65измененияструктурымежмолекулярноговодородногосвязывания,ответственного за высокоаффинный контакт между лекарственным средством иего субстратом [515; 422; 294; 253].Досихпоррибосомальноеметилированиеостаетсянаиболеераспространенным способом резистентности к макролидам и линкозамидам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
