).
Препараты резерва могут быть четырех различных типов:
1) лабильные производные активной молекулы, отличающиеся улучшенными фармацевтическими свойствами (например, большей термостабильностью). Примером лекарственной формы подобного типа являются нерастворимые соли и производные пенициллинов, которые легко гидролизуются в желудке (например, хетациллин; рис. 1.6);
2) производные активной молекулы, которые характеризуются лучшей всасываемостью в желудке при пероральном применении, чем исходная форма.
Перед тем как закончить рассмотрение пенициллинов, следует упомянуть некоторые совсем недавно открытые вещества, которые можно отнести к производным ампициллина с модифицированным спектром действия, в частности, с приобретенной активностью против псевдомонад (рис. 1.10).
I (ссколько позже сотрудники лаборатории «Глаксо», которые являются участниками данной Истеровской школы, более подробно рассмотрят проблему новых цефалоспоринов, поэтому здесь дан лишь краткий обзор известных или находящихся в стадии разработки препаратов (рис.
1.16), очень сходные с цефалоспоринами.
Из тех данных, которые были приведены до сих пор, ясно, что на сегодняшний день имеется большой набор р-лактамных антибиотиков для перорального и инъекционного применения при лечении большинства обычных бактериальных инфекций. Все эти вещества специфически ингибируют синтез бактериальной клеточной стенки и фактически нетоксичны для клеток человека, в которые они не проникают.
Известные пенициллины и цефалоспорины достаточно активны против большинства микроорганизмов и относительно нетоксичны. Однако они способны вызвать аллергию, которую можно свести до минимума, если антибиотики использовать более осторожно и в высокоочищенной форме.
Одним из препятствий для более интенсивного применения Р-лактамных антибиотиков является наличие у некоторых штаммов ряда бактерий ферментов лактамаз, которые разрушают р-лак-тамное кольцо препарата еще до того, как он проявит свое действие на ферментную систему синтеза клеточной стенки.
Один тип антибактериального синергизма связан с применением двух антибактериальных препаратов, действующих на совершенно разные мишени в бактериальной клетке. Это особенно характерно для комбинации сульфонамид—триметоприм, которая успешно разработана фирмами «Роче продакт» и «Барроуге Велком» и детально описана в последующих статьях.
Второй тип синергизма относится к двойной атаке на одну ферментную систему, выполняющую конкретные функции в клетке, например синтез клеточной стенки.
Ряд таких препаратов, которые показаны на рисунках 1.17 и 1.18, недавно был описан. В таблице 1.1 показано влияние небольших доз одного из них (препарат фирмы «Бичэм» — клавулановая кислота) на антибактериальную активность ампициллина.
Последующее развитие химиотерапии бактериальных инфекций, очевидно, пойдет по следующим направлениям:
1) интенсивная разработка р-лактамных антибиотиков, которые будут обладать преимуществами по сравнению с современными препаратами;
2) разработка резервных препаратов р-лактамных антибиотиков;
3) разработка комбинированных препаратов, сочетающих разные типы синергизма, с целью преодолеть проблему резистентности;
4) все больше внимания будет уделяться проблеме взаимосвязи между лечением антибиотиками и иммунным состоянием организма хозяина.
После знакомства с таким кратким, но разносторонним обзором можно надеяться, что у читателя появился интерес к более частным вопросам, которые изложены в следующих главах.
Фармацевтическая шнола Виснонсинсного университета, США
Анализ успехов в изучении антибиотиков на протяжении последних 30 лет и стратегии их применения приводит к ряду вопросов.
В настоящий момент известно около 3800 микробных метаболитов, которые проявляют антибиотические свойства.
Дальнейшее подразделение их, очевидно, произойдет после рентгеноструктурного анализа большей части препаратов и определения их точной структуры.
Известно, что в процессе культивирования большинство продуцентов антибиотиков синтезирует группу химически близких соединений (например, микроорганизм — продуцент гентамицина синтезирует 17 антибиотиков), среди которых химической характеристике бывают подвергнуты, как правило, лишь те из них, которые вырабатываются в больших количествах [6].
Сейчас таким путем уже получено около 35 тыс. соединений, включающих примерно 20 тыс. пенициллинов, 10 тыс. цефалоспоринов, тысячи тетрациклинов и рифамицинов, сотни аминогликозидов и линкоми-цинов. Изучение взаимосвязи между структурой и активностью этих производных и аналогов антибиотиков позволило установить у некоторых из них активные центры молекулы, которые обусловливают специфический тип антимикробной активности, а также определенное (иногда нежелательное) фармакологическое и токсическое действие [8].
Способна ли медицина использовать все то, что имеется в настоящее время? Поможет ли новая серия соединений при решении лечебных проблем?
Все эти вопросы неоднократно ставились на протяжении последних 15 лет, но пока можно сделать лишь один вывод: новые производные и аналоги будут использованы и даже помогут в решении указанной проблемы.
Анализ клинического применения антибиотиков показывает, что в конечном итоге из каждой тысячи изученных препаратов используется в лучшем случае только один.
Хотя для более эффективного применения этих соединений может оказаться необходимым дополнительное обучение медицинского персонала, но это себя оправдает.
В ответ на вопрос: «Разумнее ли использовать цефалоспорины?» Гамильтон-Миллер и Брамфитт [13] высказали мнение, что для целенаправленной химиотерапии следует иметь два типа лекарств: первый из них должен представлять серию препаратов с очень широким спектром действия, причем каждый из них должен быть использован для первоначального подавления инфекции до того, как будет идентифицирован возбудитель.
При таком: подходе цефалоспорины, очевидно, будут необходимы на обеих стадиях. Указанный принцип оправдан и при применении некоторых других антибиотиков, хотя в каждом таком случае надежд на успех остается все меньше.
Анализ большого числа типов химических структур микробных метаболитов, обладающих антимикробной активностью, показывает, что мы пока еще совершенно не в состоянии предсказать специфическую антимикробную активность и фармакологические свойства веществ путем выяснения их химической структуры [1].
Поскольку большинство использованных в 1976 г. антибиотиков-было выбрано для первичного изучения совершенно случайно, то вполне вероятно, что основную часть пригодных соединений предстоит еще открыть. Одна из главных проблем состоит в том, чтобы увеличить ассигнования на поиск новых микробных метаболитов и получение производных и аналогов соединений с известной активностью и недостатками.
Скорость старения лекарств считается выше 10%, т.
д. Еще одним ограничением в применении антибиотиков в некоторых случаях явились их токсичность и побочное действие, например хлорамфеникол и новобиоцин.
Совершенно очевидно, что в данный момент нет однозначных данных об ожидаемом старении всех антибиотиков, чтобы можно было запланировать замену определенных соединений, как это было сделано несколько лет назад при изучении таких органических веществ, как кокцидиостатики (когда почти полностью удалось предопределить зависимость резистентности простейших от длительности применения препарата).
Поскольку необходимость дальнейшего изыскания антибиотиков очевидна, то следует рассмотреть стратегию такого поиска. В таблице 2.2 приведена большая часть антибиотиков, применяемых в медицине и сельском хозяйстве. Из таблицы видно, что большинство из них вырабатывается при ферментации стрептомицетов. Неоднократно показано [9, 10], что антибиотикообразующая способность данной группы микроорганизмов равна приблизительно 50 %.
Довольно интенсивно изучены представители Micromonospora, и у этой группы нитевидных микробов обнаружено несколько сот антибиотиков [5]. В большинстве своем эти антибиотики по химическому строению близки метаболитам стрептомицетов, но не всегда идентичны, и эти различия имеют терапевтическое значение. Такие же интенсивные попытки сделаны в изучении Actinoplanes, хотя в сравнении с Micromonospora здесь достигнуты более скромные результаты и обнаружено лишь несколько антибиотиков [13].
д., способных образовывать антибиотики.
Избирая первый путь, необходимо более тщательно исследовать антибиотикообразующую способность уже известных продуцентов с целью выделения минорных компонентов из культуральной жидкости и сравнения их активности с активностью основных компонентов. Например, видимо, лишь один из 14 минорных компонентов гентамицинового комплекса ..может обладать примерно таким же терапевтическим потенциалом, как и очень эффективный гентамицин Сь
Среди недостатков у каждого из этих путей следует отметить проблему получения в достаточном количестве очищенного антибиотика для изучения его терапевтической эффективности и фармакологических свойств.
Одновременно с разработкой программы исследования новых микробных метаболитов, обладающих антибиотическими свойствами, следует развивать программу получения полусинтетических антибиотиков. Как было указано выше, мы уже разработали тысячи пенициллинов, цефалоспоринов, тетрациклинов и рифамици-нов, но только около 0,1 % из всех этих препаратов оказались несколько лучше старых лекарств, что способствовало их внедрению в клиническую практику.
Испытания препаратов необходимо проводить in vivo и in vitro, однако техника испытаний пока еще остается недостаточно совершенной, чтобы можно было обнаружить тонкие различия между исследуемыми препаратами. Первоначальная стоимость оценки этих соединений может колебаться в пределах от 200 долл. при очень поверхностном исследовании до 5000 долл. при подробном изучении.
Альтернативой программы получения полусинтетических антибиотиков, основанной на успехах органической химии, является работа по осуществлению биотрансформации по типу биоконверсии стероидов.
Обзор имеющихся по этой теме сообщений показывает, что за небольшим исключением соединения, полученные путем биоконверсии, менее активны, чем исходные вещества. В то же время некоторые продукты трансформации (такие, как б-аминопенициллано-пая кислота) являются очень подходящим «строительным материалом» при получении полусинтетических антибиотиков. Непосредственные продукты биологической трансформации, как правило, не находят себе применения.
Предполагают, что происхождение этих механизмов как у микробов-продуцентов,, так и у клинических изолятов может быть связано с переносимыми плазмидами. Если это на самом деле так, то можно ожидать, что способы биотрансформации будут найдены для всех антибиотиков.
Широкое применение антибиотиков в качестве добавки к корму явилось основной причиной, обусловившей возникновение той картины резистентности, которую мы наблюдаем в клинике и повсюду.
В своем сообщении Шванновский комитет отметил соответствие цинк-бацитрацина, моеномицина и виргиниямицина этим требованиям. Можно ожидать, что со временем эти или, возможно, другие препараты заменят пенициллин, хлортетрациклин, окситетрацик-лин, эритромицин, тилозин и стрептомицин, используемые в настоящее время в разных странах в качестве добавки к корму животных. Несколько других компонентов также соответствовало требованиям Шванновского комитета, а именно: тиопептин, амфомицин и гаартрезин.
После открытия пенициллина исследователи разных стран мира предприняли попытки предотвратить болезни растений с помощью
антибиотиков. В США и Европе с этой целью использовали стрептомицин, тетрациклины, циклогексимид и гризеофульвин. Стрептомицин использовали в США для предотвращения бактериального •ожога плодовых, а смесь стрептомицина и тетрациклина нашла лрименение при других бактериальных болезнях растений.
Производство касугамицина, валидами-цина, бластицидина S и полиоксинов стало теперь настолько совершенным, что их стоимость конкурирует со стоимостью других активных соединений. В некоторых случаях часть затрат на приобретение их фермами субсидирует государство, так как производство пищевых продуктов в Японии представляет собой довольно сложную проблему. Компании, производящие антибиотики для сельского хозяйства, порой не выпускают антибиотики для медицины, и экономическим обоснованием этому, видимо, является выгодное соотношение прибыли к расходам, в то время как размеры прибылей в фармацевтической промышленности обычно выше, чем в производстве химикатов для сельского хозяйства.
с 1975 г., то можно установить, что число производственных лабораторий уменьшилось в 2 раза, а академических — в 5 раз. Указанная ситуация может быть результатом перераспределения финансов из различных источников на исследования по молекулярной биологии;
2) сейчас имеется около 30 лабораторий, выполняющих программу получения полусинтетических антибиотиков, главным образом новых цефалоспоринов и пенициллинов.
Несмотря на общую озабоченность об обеспечении пищевыми продуктами возросшего народонаселения, большинство правительств резко снизило расходы на исследования и разработку антибиотиков, которые могли бы оказаться очень эффективными при хранении потребительских продуктов и уменьшить, их порчу в период между сбором урожая и поступлением к потребителю. В отдельных случаях уменьшение государственных субсидий произошло вследствие изменения бюджета.
Хорошим примером в этом отношении являются исследования лаборатории «Мерк Шарп» и исследовательской лаборатории «Доме», которые-совместно разработали препарат МК 642/642. Этот препарат представляет собой комбинацию дейтерийфтораланина и Na-пентандие-нового коньюгата циклосерина, обладающую синергидным действием и широким спектром антибиотической активности.
Фтораланин необратимо инактивирует аланинрацемазу.
принладной биохимии и питания Ноттингемсного университета, Саттон Бонингтон
Несколько десятилетий тому назад профессор С. Е. М. Джоад очень часто начинал свои сообщения с такой фразы: «Все зависит от того, что мы под этим понимаем». Эта ситуация относится и к предмету, избранному для обсуждения на данной Истеровской школе. Поэтому прежде всего мы должны иметь рабочие определения таким понятиям, как сельское хозяйство, антибиоз, антибиотик и синергизм.
Вместе с наукой об окружающем нас мире, которая объединяет все дисциплины, вся наука, таким образом, оказывается связанной с сельскохозяйственной наукой, а следовательно, с сельским хозяйством.
Термины «антибиоз» и «антибиотик» были введены Вильемином примерно в 1889 г. [235]. В современном понимании слово антибиотик используется, очевидно, благодаря Ваксману [236], который в своей автобиографии в 1941 г.
): работающий совместно, кооперируясь как группа мускулов
Синергист (мед. и физиол.): в медицине это орган тела (например, мускул), который кооперируется с другим или другими
Синергия: комбинированное или скорреллированное действие группы органов тела (нервных центров, мускулов и т. д.); способность к мышлению, действию лекарств
Синергист
Синергидный
Работающий совместно, кооперируясь, кооперативно
1) Физиол.
Разработка проблемы синергизма началась в начале 40-х годов-с исследования антитуберкулезных препаратов, когда в отделе химиотерапии научно-исследовательской лаборатории «Велком» в Бекингеме под руководством Браунли и Башби решались вопросы кишечной антисептики в области ветеринарной химиотерапии. Исследования противотуберкулезных препаратов позднее были продолжены на морских свинках [44], и установлен синергизм между стрептомицином и сульфоном (сульфетрон) [45].
Вслед за этой первой работой по применению пенициллина были предприняты попытки лечения рожи стрептомицином [253, 254]. В последней из указанных статей описано испытание комбинации пеницил-лин4-стрептомицин на мышах, зараженных Е. rhusiopathiae в 5%-ном муцине. Полученные результаты, выраженные в процентах выживания по дням (табл. 3.1), являются примером синергидного
Таблица 3.1. Синергизм между пенициллином и стрептомицином.
3.2) [250]. Интерес
Несмотря на обилие предложенных бактерицидных комбинаций, существуют следующие общие проблемы:
1) как установить различия между аддитивным и синергидный действием (см. гл. 7, 23 и 24);
2) как оценить комбинированное воздействие (комбинации двух, трех или более факторов, см. гл. 9), которое может вызвать сопутствующую задачу, связанную с необходимостью подтвердить эффективность этого воздействия каким-либо методом, основанным на восстановлении жизнеспособности бактериальной культуры (см.
Проблема получила также графическую интерпретацию [137]. Еще раньше этому явлению было дано крайне усложненное толкование, исходя из 4-мерной природы [166]. В свою очередь, последнее было связано с первоначальным распределением препаратов на две группы [135]:
I — пенициллины, стрептомицин, неомицин — канамицин, бацит-рацин, полимиксины;
II — тетрациклины, хлорамфеникол, эритромицины, новобиоцин, сульфонамиды.
Но как учесть действие отдельных препаратов в составе парных или множественных комбинаций?
Степень бактерицидного действия может быть оценена так, как это предложили Джевитс и др. [136]. Мы можем подтвердить, что в случае синергизма справедливы три положения, высказанные Дэвисом и Севагом [71]:
1) концентрация комбинированного препарата должна быть ниже ингибирующей концентрации каждого из входящих в него веществ;
2) концентрация каждого препарата в комбинации никогда не должна быть выше ингибирующей концентрации каждого из них в отдельности;
3) в присутствии комбинации разных веществ развитие выживших микроорганизмов должно происходить независимо от того, содержат они или нет резистентную популяцию (и причем не за короткое время).
При применении комбинированных препаратов шансы для возникновения варианта, который был бы одновременно резистентен
к двум антибиотикам так же, как к одному, очень малы [226]. Для появления варианта с двойной резистентностью может оказаться необходимой большая популяция клеток, что также снижает вероятность возникновения резистентности. Кроме того, антибактериальный спектр комбинации может быть расширен как за счет действия более чем двух веществ, так и за счет сочетания антибиотика, с физическими или химическими факторами.
Кроме того, синергизм характеризуется способностью вызывать гибель значительно большего числа бактерий, чем можно было бы ожидать от простого суммирования действия лекарств, взятых в отдельности». Это определение было подвергнуто критике Дэвисом и Севагом [71], которые полагали, что оно ограничивает понятие синергизма по отношению к полностью ингибирующей концентрации и ограниченной инкубации. Определение Мантена и др.
Краткие сведения о действии комбинированных препаратов представлены в работе Кабинса [142] и в книге Гаррода, Ламберта и ОТрэди [100] «Антибиотики и химиотерапия», где, кроме того, даны типы комбинированного действия, тесты на комбинированное действие и таблица возможного комбинирования препаратов, проявляющих синергидную активность при воздействии на бактерии.
Прежние неопределенные высказывания авторов [129], что активность террамицина в комбинации с двумя или более веществами часто превосходит активность его при применении отдельно, а также [127] что синергизм в микробиологии стал известен с 1923 г.
В противоположность этому, рецензируя книгу Франклина и Сноу [95], Мак Лахлан отметил сомнительность старого представления о том, что регулярная смена лекарства не более безопасна,
чем увеличение его дозировки. Это мнение поддерживает и Гридней, который утверждал, что [109] «широкое использование комбинации лекарств в химиотерапии паразитарных болезней основано на трех основных концепциях. Согласно первой из них, большинство препаратов весьма селективно и обладает слабой токсичностью для организма-хозяина.
И, наконец, согласно последней концепции, при применении комбинации препаратов задерживается возникновение резистентности, что также указывает на важность проблемы комбинирования.
«К несчастью, возросшее применение комбинации лекарств вызвало появление R-факторов у бактерий. Эти эписомные плаз-миды способны обусловливать полную резистентность к ряду лекарств одновременно. Таким образом, при наличии R-факторов резистентность может проявляться даже к комбинации из четырех или пяти лекарств, что полностью исключает предполагаемый успех, от конкурентной терапии.
Однако в большинстве случаев такие микроорганизмы возникают спонтанно и исчезают после прекращения применения антибиотиков. Проще говоря, микроорганизмы, несущие R-плазмиду, редко надолго остаются в организме хозяина. Однако при достаточном времени и селективном давлении, которые отмечаются при длительном непрерывном контакте с антибиотиками, такие штаммы все же можно обнаружить. Тем не менее установленный группой Ричмонда факт, что примерно 30 % Рч+-штаммов Е.
Тем не менее даже после длительной терапии в течение нескольких месяцев пациенты, как правило, представляют собой значительный резервуар Р+-форм. То же самое наблюдается у телят, выращиваемых в условиях постоянного контакта с антибиотиками. У них можно обнаружить от 40 до 60 % штаммов Е. coli, несущих R-фактор. В то же время телята на пастбищах, удаленных на 50 км от стационара, получавшие антибиотики только эпизодически, содержали менее 1 % Р+-форм Е.
Тот факт, что К+-формы бактерий чаще всего обнаруживают в больничных палатах, а также на фермах, использующих корма с добавлением медикаментов, и в то же время в значительно меньшей степени в других местах, также согласуется с этим мнением».
Этим двум мнениям противоречат статьи, опубликованные в последнее время, например работа Бонадонна и др. [34], в которой описан успех при лечении рака молочной железы с применением комплекса лекарств (циклофосфамида, 5-фторурацилла и .
Рассматривая современное состояние вопроса, по-видимому, следует сделать очень краткий обзор результатов применения парных препаратов, иногда называемых как синергид-ные комбинации, которые в действительности являются дополняющими друг друга и использовались в различных целях.
Простейшей и наверняка наименее синергидной является комплементация двух антибиотиков, которая в половинной от МИК каждого препарата концентрации оказывает такое же действие, как ингибирующая концентрация каждого из них по отдельности.
Специальным типом комплементации является использование пар или даже триплетов веществ для предотвращения распространения резистентности. Подобный подход привел к значительному успеху при лечении туберкулеза, в других случаях эффект был заметно ниже.
Истинно синергидной считается такая комбинация, когда эффект от использования пары веществ выше, чем при применении каждого препарата в отдельности, и даже при существенно больших концентрациях.
Триметоприм преимущественно активен против Streptococcus faecalis, тогда как сульфонамид более активен против патогенных нейссерий, в то же время ни один из препаратов не обладает достаточной активностью против Pseudomonas. Другими словами, их совместный спектр антибактериальной активности охватывает очень широкий ряд микроорганизмов, включая обычные пиогенные грамположитель-ные кокки, Haemophilias influenzae и большое число знтеробакте-рий.
Анализ содержания препаратов в плазме крови показал, что они содержатся в достаточно эффективном соотношении и это соотношение их концентраций не изменяется в интервалах между приемом лекарства [1]. Все это позволило использовать ко-тримоксазол против большого числа инфекций, а именно при лечении респираторных заболеваний, исходя из активности комбинации против стрептококков, пневмококков и Haemophillus, при менингитах, благодаря активности против пневмококков, Haemophillus и Neisseria miningitidis.
Успех ко-тримоксазола в клинической практике был отмечен на целой серии симпозиумов в разных странах и подтвержден огромным количеством клинических данных [5]. В этом смысле использование ко-тримоксазола представляет собой яркое подтверждение правильности .того направления, когда совместное применение двух препаратов дает хорошие клинические результаты. Насколько успех в клинике ко-тримоксазола можно отнести за счет взаимодействия двух компонентов комбинации и какое значение имеет специфическая активность триметоприма — все это сейчас подвергается критическому анализу
Несомненный вклад каждого компонента смеси в ее активность можно показать на классическом примере синергизма между ненициллином и аминогликозидами при лечении энтерококкового эндокардита.
Совместное применение этих препаратов исключительно эффективно уничтожает всю или почти всю огромную популяцию энтерококков. Причина состоит в том, что стрептомицин, потенциально летальный для микроорганизмов, не проявляет своего максимального действия, так как может быть отделен от своей мишени на рибосоме стрептококков относительно непроницаемой клеточной стенкой. При одновременном действии на бактерию стрептомицина и пенициллина клеточная стенка разрушается и стрептомицин получает возможность проникать внутрь клетки и проявить свое летальное действие.
Существование указанных двух форм резистентности совершенно очевидно, если учесть распределение энтерококков по их устойчивости к стрептомицину. Эти микроорганизмы подразделяются на две группы: 1) чувствительные к 250 мкг/мл или менее стрептомицина и 2) резистентные к 1000 мкг/мл или более этого вещества [8]. Слабо резистентные и особенно чувствительные к стрептомицину микроорганизмы подвержены действию пенициллина, который способствует проникновению стрептомицина в клетку и проявлению синергидного действия.
).
Препараты резерва могут быть четырех различных типов:
1) лабильные производные активной молекулы, отличающиеся улучшенными фармацевтическими свойствами (например, большей термостабильностью). Примером лекарственной формы подобного типа являются нерастворимые соли и производные пенициллинов, которые легко гидролизуются в желудке (например, хетациллин; рис. 1.6);
2) производные активной молекулы, которые характеризуются лучшей всасываемостью в желудке при пероральном применении, чем исходная форма.
Перед тем как закончить рассмотрение пенициллинов, следует упомянуть некоторые совсем недавно открытые вещества, которые можно отнести к производным ампициллина с модифицированным спектром действия, в частности, с приобретенной активностью против псевдомонад (рис. 1.10).
I (ссколько позже сотрудники лаборатории «Глаксо», которые являются участниками данной Истеровской школы, более подробно рассмотрят проблему новых цефалоспоринов, поэтому здесь дан лишь краткий обзор известных или находящихся в стадии разработки препаратов (рис.
1.16), очень сходные с цефалоспоринами.
Из тех данных, которые были приведены до сих пор, ясно, что на сегодняшний день имеется большой набор р-лактамных антибиотиков для перорального и инъекционного применения при лечении большинства обычных бактериальных инфекций. Все эти вещества специфически ингибируют синтез бактериальной клеточной стенки и фактически нетоксичны для клеток человека, в которые они не проникают.
Известные пенициллины и цефалоспорины достаточно активны против большинства микроорганизмов и относительно нетоксичны. Однако они способны вызвать аллергию, которую можно свести до минимума, если антибиотики использовать более осторожно и в высокоочищенной форме.
Одним из препятствий для более интенсивного применения Р-лактамных антибиотиков является наличие у некоторых штаммов ряда бактерий ферментов лактамаз, которые разрушают р-лак-тамное кольцо препарата еще до того, как он проявит свое действие на ферментную систему синтеза клеточной стенки.
Один тип антибактериального синергизма связан с применением двух антибактериальных препаратов, действующих на совершенно разные мишени в бактериальной клетке. Это особенно характерно для комбинации сульфонамид—триметоприм, которая успешно разработана фирмами «Роче продакт» и «Барроуге Велком» и детально описана в последующих статьях.
Второй тип синергизма относится к двойной атаке на одну ферментную систему, выполняющую конкретные функции в клетке, например синтез клеточной стенки.
Ряд таких препаратов, которые показаны на рисунках 1.17 и 1.18, недавно был описан. В таблице 1.1 показано влияние небольших доз одного из них (препарат фирмы «Бичэм» — клавулановая кислота) на антибактериальную активность ампициллина.
Последующее развитие химиотерапии бактериальных инфекций, очевидно, пойдет по следующим направлениям:
1) интенсивная разработка р-лактамных антибиотиков, которые будут обладать преимуществами по сравнению с современными препаратами;
2) разработка резервных препаратов р-лактамных антибиотиков;
3) разработка комбинированных препаратов, сочетающих разные типы синергизма, с целью преодолеть проблему резистентности;
4) все больше внимания будет уделяться проблеме взаимосвязи между лечением антибиотиками и иммунным состоянием организма хозяина.
После знакомства с таким кратким, но разносторонним обзором можно надеяться, что у читателя появился интерес к более частным вопросам, которые изложены в следующих главах.
Фармацевтическая шнола Виснонсинсного университета, США
Анализ успехов в изучении антибиотиков на протяжении последних 30 лет и стратегии их применения приводит к ряду вопросов.
В настоящий момент известно около 3800 микробных метаболитов, которые проявляют антибиотические свойства.
Дальнейшее подразделение их, очевидно, произойдет после рентгеноструктурного анализа большей части препаратов и определения их точной структуры.
Известно, что в процессе культивирования большинство продуцентов антибиотиков синтезирует группу химически близких соединений (например, микроорганизм — продуцент гентамицина синтезирует 17 антибиотиков), среди которых химической характеристике бывают подвергнуты, как правило, лишь те из них, которые вырабатываются в больших количествах [6].
Сейчас таким путем уже получено около 35 тыс. соединений, включающих примерно 20 тыс. пенициллинов, 10 тыс. цефалоспоринов, тысячи тетрациклинов и рифамицинов, сотни аминогликозидов и линкоми-цинов. Изучение взаимосвязи между структурой и активностью этих производных и аналогов антибиотиков позволило установить у некоторых из них активные центры молекулы, которые обусловливают специфический тип антимикробной активности, а также определенное (иногда нежелательное) фармакологическое и токсическое действие [8].
Способна ли медицина использовать все то, что имеется в настоящее время? Поможет ли новая серия соединений при решении лечебных проблем?
Все эти вопросы неоднократно ставились на протяжении последних 15 лет, но пока можно сделать лишь один вывод: новые производные и аналоги будут использованы и даже помогут в решении указанной проблемы.
Анализ клинического применения антибиотиков показывает, что в конечном итоге из каждой тысячи изученных препаратов используется в лучшем случае только один.
Хотя для более эффективного применения этих соединений может оказаться необходимым дополнительное обучение медицинского персонала, но это себя оправдает.
В ответ на вопрос: «Разумнее ли использовать цефалоспорины?» Гамильтон-Миллер и Брамфитт [13] высказали мнение, что для целенаправленной химиотерапии следует иметь два типа лекарств: первый из них должен представлять серию препаратов с очень широким спектром действия, причем каждый из них должен быть использован для первоначального подавления инфекции до того, как будет идентифицирован возбудитель.
При таком: подходе цефалоспорины, очевидно, будут необходимы на обеих стадиях. Указанный принцип оправдан и при применении некоторых других антибиотиков, хотя в каждом таком случае надежд на успех остается все меньше.
Анализ большого числа типов химических структур микробных метаболитов, обладающих антимикробной активностью, показывает, что мы пока еще совершенно не в состоянии предсказать специфическую антимикробную активность и фармакологические свойства веществ путем выяснения их химической структуры [1].
Поскольку большинство использованных в 1976 г. антибиотиков-было выбрано для первичного изучения совершенно случайно, то вполне вероятно, что основную часть пригодных соединений предстоит еще открыть. Одна из главных проблем состоит в том, чтобы увеличить ассигнования на поиск новых микробных метаболитов и получение производных и аналогов соединений с известной активностью и недостатками.
Скорость старения лекарств считается выше 10%, т.
д. Еще одним ограничением в применении антибиотиков в некоторых случаях явились их токсичность и побочное действие, например хлорамфеникол и новобиоцин.
Совершенно очевидно, что в данный момент нет однозначных данных об ожидаемом старении всех антибиотиков, чтобы можно было запланировать замену определенных соединений, как это было сделано несколько лет назад при изучении таких органических веществ, как кокцидиостатики (когда почти полностью удалось предопределить зависимость резистентности простейших от длительности применения препарата).
Поскольку необходимость дальнейшего изыскания антибиотиков очевидна, то следует рассмотреть стратегию такого поиска. В таблице 2.2 приведена большая часть антибиотиков, применяемых в медицине и сельском хозяйстве. Из таблицы видно, что большинство из них вырабатывается при ферментации стрептомицетов. Неоднократно показано [9, 10], что антибиотикообразующая способность данной группы микроорганизмов равна приблизительно 50 %.
Довольно интенсивно изучены представители Micromonospora, и у этой группы нитевидных микробов обнаружено несколько сот антибиотиков [5]. В большинстве своем эти антибиотики по химическому строению близки метаболитам стрептомицетов, но не всегда идентичны, и эти различия имеют терапевтическое значение. Такие же интенсивные попытки сделаны в изучении Actinoplanes, хотя в сравнении с Micromonospora здесь достигнуты более скромные результаты и обнаружено лишь несколько антибиотиков [13].
д., способных образовывать антибиотики.
Избирая первый путь, необходимо более тщательно исследовать антибиотикообразующую способность уже известных продуцентов с целью выделения минорных компонентов из культуральной жидкости и сравнения их активности с активностью основных компонентов. Например, видимо, лишь один из 14 минорных компонентов гентамицинового комплекса ..может обладать примерно таким же терапевтическим потенциалом, как и очень эффективный гентамицин Сь
Среди недостатков у каждого из этих путей следует отметить проблему получения в достаточном количестве очищенного антибиотика для изучения его терапевтической эффективности и фармакологических свойств.
Одновременно с разработкой программы исследования новых микробных метаболитов, обладающих антибиотическими свойствами, следует развивать программу получения полусинтетических антибиотиков. Как было указано выше, мы уже разработали тысячи пенициллинов, цефалоспоринов, тетрациклинов и рифамици-нов, но только около 0,1 % из всех этих препаратов оказались несколько лучше старых лекарств, что способствовало их внедрению в клиническую практику.
Испытания препаратов необходимо проводить in vivo и in vitro, однако техника испытаний пока еще остается недостаточно совершенной, чтобы можно было обнаружить тонкие различия между исследуемыми препаратами. Первоначальная стоимость оценки этих соединений может колебаться в пределах от 200 долл. при очень поверхностном исследовании до 5000 долл. при подробном изучении.
Альтернативой программы получения полусинтетических антибиотиков, основанной на успехах органической химии, является работа по осуществлению биотрансформации по типу биоконверсии стероидов.
Обзор имеющихся по этой теме сообщений показывает, что за небольшим исключением соединения, полученные путем биоконверсии, менее активны, чем исходные вещества. В то же время некоторые продукты трансформации (такие, как б-аминопенициллано-пая кислота) являются очень подходящим «строительным материалом» при получении полусинтетических антибиотиков. Непосредственные продукты биологической трансформации, как правило, не находят себе применения.
Предполагают, что происхождение этих механизмов как у микробов-продуцентов,, так и у клинических изолятов может быть связано с переносимыми плазмидами. Если это на самом деле так, то можно ожидать, что способы биотрансформации будут найдены для всех антибиотиков.
Широкое применение антибиотиков в качестве добавки к корму явилось основной причиной, обусловившей возникновение той картины резистентности, которую мы наблюдаем в клинике и повсюду.
В своем сообщении Шванновский комитет отметил соответствие цинк-бацитрацина, моеномицина и виргиниямицина этим требованиям. Можно ожидать, что со временем эти или, возможно, другие препараты заменят пенициллин, хлортетрациклин, окситетрацик-лин, эритромицин, тилозин и стрептомицин, используемые в настоящее время в разных странах в качестве добавки к корму животных. Несколько других компонентов также соответствовало требованиям Шванновского комитета, а именно: тиопептин, амфомицин и гаартрезин.
После открытия пенициллина исследователи разных стран мира предприняли попытки предотвратить болезни растений с помощью
антибиотиков. В США и Европе с этой целью использовали стрептомицин, тетрациклины, циклогексимид и гризеофульвин. Стрептомицин использовали в США для предотвращения бактериального •ожога плодовых, а смесь стрептомицина и тетрациклина нашла лрименение при других бактериальных болезнях растений.
Производство касугамицина, валидами-цина, бластицидина S и полиоксинов стало теперь настолько совершенным, что их стоимость конкурирует со стоимостью других активных соединений. В некоторых случаях часть затрат на приобретение их фермами субсидирует государство, так как производство пищевых продуктов в Японии представляет собой довольно сложную проблему. Компании, производящие антибиотики для сельского хозяйства, порой не выпускают антибиотики для медицины, и экономическим обоснованием этому, видимо, является выгодное соотношение прибыли к расходам, в то время как размеры прибылей в фармацевтической промышленности обычно выше, чем в производстве химикатов для сельского хозяйства.
с 1975 г., то можно установить, что число производственных лабораторий уменьшилось в 2 раза, а академических — в 5 раз. Указанная ситуация может быть результатом перераспределения финансов из различных источников на исследования по молекулярной биологии;
2) сейчас имеется около 30 лабораторий, выполняющих программу получения полусинтетических антибиотиков, главным образом новых цефалоспоринов и пенициллинов.
Несмотря на общую озабоченность об обеспечении пищевыми продуктами возросшего народонаселения, большинство правительств резко снизило расходы на исследования и разработку антибиотиков, которые могли бы оказаться очень эффективными при хранении потребительских продуктов и уменьшить, их порчу в период между сбором урожая и поступлением к потребителю. В отдельных случаях уменьшение государственных субсидий произошло вследствие изменения бюджета.
Хорошим примером в этом отношении являются исследования лаборатории «Мерк Шарп» и исследовательской лаборатории «Доме», которые-совместно разработали препарат МК 642/642. Этот препарат представляет собой комбинацию дейтерийфтораланина и Na-пентандие-нового коньюгата циклосерина, обладающую синергидным действием и широким спектром антибиотической активности.
Фтораланин необратимо инактивирует аланинрацемазу.
принладной биохимии и питания Ноттингемсного университета, Саттон Бонингтон
Несколько десятилетий тому назад профессор С. Е. М. Джоад очень часто начинал свои сообщения с такой фразы: «Все зависит от того, что мы под этим понимаем». Эта ситуация относится и к предмету, избранному для обсуждения на данной Истеровской школе. Поэтому прежде всего мы должны иметь рабочие определения таким понятиям, как сельское хозяйство, антибиоз, антибиотик и синергизм.
Вместе с наукой об окружающем нас мире, которая объединяет все дисциплины, вся наука, таким образом, оказывается связанной с сельскохозяйственной наукой, а следовательно, с сельским хозяйством.
Термины «антибиоз» и «антибиотик» были введены Вильемином примерно в 1889 г. [235]. В современном понимании слово антибиотик используется, очевидно, благодаря Ваксману [236], который в своей автобиографии в 1941 г.
): работающий совместно, кооперируясь как группа мускулов
Синергист (мед. и физиол.): в медицине это орган тела (например, мускул), который кооперируется с другим или другими
Синергия: комбинированное или скорреллированное действие группы органов тела (нервных центров, мускулов и т. д.); способность к мышлению, действию лекарств
Синергист
Синергидный
Работающий совместно, кооперируясь, кооперативно
1) Физиол.
Разработка проблемы синергизма началась в начале 40-х годов-с исследования антитуберкулезных препаратов, когда в отделе химиотерапии научно-исследовательской лаборатории «Велком» в Бекингеме под руководством Браунли и Башби решались вопросы кишечной антисептики в области ветеринарной химиотерапии. Исследования противотуберкулезных препаратов позднее были продолжены на морских свинках [44], и установлен синергизм между стрептомицином и сульфоном (сульфетрон) [45].
Вслед за этой первой работой по применению пенициллина были предприняты попытки лечения рожи стрептомицином [253, 254]. В последней из указанных статей описано испытание комбинации пеницил-лин4-стрептомицин на мышах, зараженных Е. rhusiopathiae в 5%-ном муцине. Полученные результаты, выраженные в процентах выживания по дням (табл. 3.1), являются примером синергидного
Таблица 3.1. Синергизм между пенициллином и стрептомицином.
3.2) [250]. Интерес
Несмотря на обилие предложенных бактерицидных комбинаций, существуют следующие общие проблемы:
1) как установить различия между аддитивным и синергидный действием (см. гл. 7, 23 и 24);
2) как оценить комбинированное воздействие (комбинации двух, трех или более факторов, см. гл. 9), которое может вызвать сопутствующую задачу, связанную с необходимостью подтвердить эффективность этого воздействия каким-либо методом, основанным на восстановлении жизнеспособности бактериальной культуры (см.
Проблема получила также графическую интерпретацию [137]. Еще раньше этому явлению было дано крайне усложненное толкование, исходя из 4-мерной природы [166]. В свою очередь, последнее было связано с первоначальным распределением препаратов на две группы [135]:
I — пенициллины, стрептомицин, неомицин — канамицин, бацит-рацин, полимиксины;
II — тетрациклины, хлорамфеникол, эритромицины, новобиоцин, сульфонамиды.
Но как учесть действие отдельных препаратов в составе парных или множественных комбинаций?
Степень бактерицидного действия может быть оценена так, как это предложили Джевитс и др. [136]. Мы можем подтвердить, что в случае синергизма справедливы три положения, высказанные Дэвисом и Севагом [71]:
1) концентрация комбинированного препарата должна быть ниже ингибирующей концентрации каждого из входящих в него веществ;
2) концентрация каждого препарата в комбинации никогда не должна быть выше ингибирующей концентрации каждого из них в отдельности;
3) в присутствии комбинации разных веществ развитие выживших микроорганизмов должно происходить независимо от того, содержат они или нет резистентную популяцию (и причем не за короткое время).
При применении комбинированных препаратов шансы для возникновения варианта, который был бы одновременно резистентен
к двум антибиотикам так же, как к одному, очень малы [226]. Для появления варианта с двойной резистентностью может оказаться необходимой большая популяция клеток, что также снижает вероятность возникновения резистентности. Кроме того, антибактериальный спектр комбинации может быть расширен как за счет действия более чем двух веществ, так и за счет сочетания антибиотика, с физическими или химическими факторами.
Кроме того, синергизм характеризуется способностью вызывать гибель значительно большего числа бактерий, чем можно было бы ожидать от простого суммирования действия лекарств, взятых в отдельности». Это определение было подвергнуто критике Дэвисом и Севагом [71], которые полагали, что оно ограничивает понятие синергизма по отношению к полностью ингибирующей концентрации и ограниченной инкубации. Определение Мантена и др.
Краткие сведения о действии комбинированных препаратов представлены в работе Кабинса [142] и в книге Гаррода, Ламберта и ОТрэди [100] «Антибиотики и химиотерапия», где, кроме того, даны типы комбинированного действия, тесты на комбинированное действие и таблица возможного комбинирования препаратов, проявляющих синергидную активность при воздействии на бактерии.
Прежние неопределенные высказывания авторов [129], что активность террамицина в комбинации с двумя или более веществами часто превосходит активность его при применении отдельно, а также [127] что синергизм в микробиологии стал известен с 1923 г.
В противоположность этому, рецензируя книгу Франклина и Сноу [95], Мак Лахлан отметил сомнительность старого представления о том, что регулярная смена лекарства не более безопасна,
чем увеличение его дозировки. Это мнение поддерживает и Гридней, который утверждал, что [109] «широкое использование комбинации лекарств в химиотерапии паразитарных болезней основано на трех основных концепциях. Согласно первой из них, большинство препаратов весьма селективно и обладает слабой токсичностью для организма-хозяина.
И, наконец, согласно последней концепции, при применении комбинации препаратов задерживается возникновение резистентности, что также указывает на важность проблемы комбинирования.
«К несчастью, возросшее применение комбинации лекарств вызвало появление R-факторов у бактерий. Эти эписомные плаз-миды способны обусловливать полную резистентность к ряду лекарств одновременно. Таким образом, при наличии R-факторов резистентность может проявляться даже к комбинации из четырех или пяти лекарств, что полностью исключает предполагаемый успех, от конкурентной терапии.
Однако в большинстве случаев такие микроорганизмы возникают спонтанно и исчезают после прекращения применения антибиотиков. Проще говоря, микроорганизмы, несущие R-плазмиду, редко надолго остаются в организме хозяина. Однако при достаточном времени и селективном давлении, которые отмечаются при длительном непрерывном контакте с антибиотиками, такие штаммы все же можно обнаружить. Тем не менее установленный группой Ричмонда факт, что примерно 30 % Рч+-штаммов Е.
Тем не менее даже после длительной терапии в течение нескольких месяцев пациенты, как правило, представляют собой значительный резервуар Р+-форм. То же самое наблюдается у телят, выращиваемых в условиях постоянного контакта с антибиотиками. У них можно обнаружить от 40 до 60 % штаммов Е. coli, несущих R-фактор. В то же время телята на пастбищах, удаленных на 50 км от стационара, получавшие антибиотики только эпизодически, содержали менее 1 % Р+-форм Е.
Тот факт, что К+-формы бактерий чаще всего обнаруживают в больничных палатах, а также на фермах, использующих корма с добавлением медикаментов, и в то же время в значительно меньшей степени в других местах, также согласуется с этим мнением».
Этим двум мнениям противоречат статьи, опубликованные в последнее время, например работа Бонадонна и др. [34], в которой описан успех при лечении рака молочной железы с применением комплекса лекарств (циклофосфамида, 5-фторурацилла и .
Рассматривая современное состояние вопроса, по-видимому, следует сделать очень краткий обзор результатов применения парных препаратов, иногда называемых как синергид-ные комбинации, которые в действительности являются дополняющими друг друга и использовались в различных целях.
Простейшей и наверняка наименее синергидной является комплементация двух антибиотиков, которая в половинной от МИК каждого препарата концентрации оказывает такое же действие, как ингибирующая концентрация каждого из них по отдельности.
Специальным типом комплементации является использование пар или даже триплетов веществ для предотвращения распространения резистентности. Подобный подход привел к значительному успеху при лечении туберкулеза, в других случаях эффект был заметно ниже.
Истинно синергидной считается такая комбинация, когда эффект от использования пары веществ выше, чем при применении каждого препарата в отдельности, и даже при существенно больших концентрациях.
Триметоприм преимущественно активен против Streptococcus faecalis, тогда как сульфонамид более активен против патогенных нейссерий, в то же время ни один из препаратов не обладает достаточной активностью против Pseudomonas. Другими словами, их совместный спектр антибактериальной активности охватывает очень широкий ряд микроорганизмов, включая обычные пиогенные грамположитель-ные кокки, Haemophilias influenzae и большое число знтеробакте-рий.
Анализ содержания препаратов в плазме крови показал, что они содержатся в достаточно эффективном соотношении и это соотношение их концентраций не изменяется в интервалах между приемом лекарства [1]. Все это позволило использовать ко-тримоксазол против большого числа инфекций, а именно при лечении респираторных заболеваний, исходя из активности комбинации против стрептококков, пневмококков и Haemophillus, при менингитах, благодаря активности против пневмококков, Haemophillus и Neisseria miningitidis.
Успех ко-тримоксазола в клинической практике был отмечен на целой серии симпозиумов в разных странах и подтвержден огромным количеством клинических данных [5]. В этом смысле использование ко-тримоксазола представляет собой яркое подтверждение правильности .того направления, когда совместное применение двух препаратов дает хорошие клинические результаты. Насколько успех в клинике ко-тримоксазола можно отнести за счет взаимодействия двух компонентов комбинации и какое значение имеет специфическая активность триметоприма — все это сейчас подвергается критическому анализу
Несомненный вклад каждого компонента смеси в ее активность можно показать на классическом примере синергизма между ненициллином и аминогликозидами при лечении энтерококкового эндокардита.
Совместное применение этих препаратов исключительно эффективно уничтожает всю или почти всю огромную популяцию энтерококков. Причина состоит в том, что стрептомицин, потенциально летальный для микроорганизмов, не проявляет своего максимального действия, так как может быть отделен от своей мишени на рибосоме стрептококков относительно непроницаемой клеточной стенкой. При одновременном действии на бактерию стрептомицина и пенициллина клеточная стенка разрушается и стрептомицин получает возможность проникать внутрь клетки и проявить свое летальное действие.
Существование указанных двух форм резистентности совершенно очевидно, если учесть распределение энтерококков по их устойчивости к стрептомицину. Эти микроорганизмы подразделяются на две группы: 1) чувствительные к 250 мкг/мл или менее стрептомицина и 2) резистентные к 1000 мкг/мл или более этого вещества [8]. Слабо резистентные и особенно чувствительные к стрептомицину микроорганизмы подвержены действию пенициллина, который способствует проникновению стрептомицина в клетку и проявлению синергидного действия.