1E. Ściana komórkowa bakterii Gram dodatnich
Ściana komórkowa bakterii składa się z podstawowego szkieletu, w który "wplątane" są
dodatkowe zwiÄ…zki. Ten szkielet jest utworzony z mureiny, rodzaju peptydoglikanu. Mureina,
w ogólnym zarysie, składa się z długich, nierozgałęzionych łaocuchów polisacharydowych,
połączonych ze sobą za pomocą krótkich peptydów. A
aocuchy polisacharydowe majÄ…, w
przypadku mureiny, zawsze taki sam skład chemiczny: połączone liniowo cząsteczki N-
acetyloglukozoaminy i kwasu N-acetylomuraminowego. Cząsteczki tych cukrowców są
ułożone na przemian, zatem cała struktura jest bardzo regularna. Wiązanie pomiędzy N-
acetyloglukozoaminÄ… a kwasem N-acetylomuraminowym to wiÄ…zanie ²-1,4-glikozydowe.
Peptydy, zwiÄ…zane z resztami kwasu N-acetylomuraminowego, mogÄ… Å‚Ä…czyd siÄ™ ze sobÄ…, ale
muszÄ… zawierad aminokwasy zawierajÄ…ce dwie reszty aminowe, np. kwas mezo-
diaminopimelinowy i L-lizyna.
Bakterie gramdodatnie mają wielowarstwową ścianę komórkową. Wszystkich warstw jest
zwykle ok. 40 i są one ze sobą połączone poprzecznymi wiązaniami. Grubośd takiej ściany
komórkowej wynosi 20-80 nm. Mureina stanowi od 40% do nawet 90% suchej masy ściany
komórkowej. Jednak oprócz mureiny w ścianie komórkowej bakterii gramdodatnich znajdują
się także inne związki chemiczne.
Najważniejsze z nich to kwasy tejchojowe, będące polimerami glicerolu i rybitolu, czasami
również erytrytolu oraz mannitolu, przy czym poszczególne monomery są połączone
wiązaniami fosfodiestrowymi. Ze względu na duże ilości fosforu zgromadzonego w kwasach
tejchojowych, brak tego pierwiastka nie pozwala na syntezę tych związków. Wytwarzane są
wtedy kwasy tejchuronowe, złożone z utlenionych form cukrów Kwasy tejchojowe
i tejchuronowe przechodzą w poprzek ściany komórkowej - są "wplecione" w mureinę.
Podobnie rozmieszczone sÄ… kwasy lipotejchojowe, zawierajÄ… one jednak dodatkowy
komponent tłuszczowy, który zakotwicza je w błonie komórkowej bakterii.
Mimo że kwasy tejchojowe stanowią nawet do 50% suchej masy ściany komórkowej bakterii
gramdodatnich, bardzo ważną rolę pełnią polisacharydy oraz białka w niej zawarte. Jest to
szczególnie istotne w przypadku bakterii chorobotwórczych, gdyż zarówno białka, jak
i powierzchniowe cukry, są silnymi antygenami. Białka znajdują się głównie na zewnętrznej
powierzchni ściany komórkowej bakterii gramdodatnich i mogą pełnid funkcję adhezyn
(pozwalając na przyleganie komórki do podłoża lub komórek gospodarza), enzymów
i inwazyn (dając bakterii zdolnośd do wnikania do komórki gospodarza) oraz mogą chronid
bakterie przed zlizowaniem przez dopełniacz. Jak widad, funkcje te są w zasadniczy sposób
związane z chorobotwórczymi właściwościami danego szczepu bakteryjnego.
2E. Półsyntetyczne cefalosporyny
Produkcja cefalosporyn półsyntetycznych obejmuje 3 etapy: biosyntezę produktów
naturalnych(cefalosporyn lub penicylin), ich modyfikacjÄ™ (chemicznÄ… lub enzymatycznÄ…) oraz
wprowadzenie nowych podstawników bocznych ( w pozycje C7 lub C3).
Surowcami do produkcji półsyntetycznych cefalosporyn są: cafalosporyna C, cefamycyna C,
penicylina G i V. Półprodukty cefemowe można uzyskad poprzez hydrolizę chemiczną
cefalosporyny C, chemiczne rozszerzenie 5-członowego pierścienia tiazolidynowego
penicyliny do 6-członowego dihydrotiazynowego cefalosporyny. Inny sposób to użycie
zmodyfikowanych szczepów Penicyllium chrysogenum, które bezpośrednio wytwarzają
półprodukty cefemowe. Trzecia metoda polega na enzymatycznym przekształceniu
cefalosporyny C w 7-AC (kwas 7-aminocefalosporanowy) w procesie trzyetapowym.
Najkorzystniejsze byłoby zastosowanie bezpośredniej hydrolizy enzymatycznej
Cefalosporyny C do 7-AC przy użyciu enzymu analogicznego do acylaz penicylanowych, który
odszczepiałby łaocuch boczny od cefalosporyny C. Jednak taki enzym nie został odnaleziony.
Dlatego łaocuch boczny odszczepia się za pomocą metod chemicznych przy użyciu chlorku
nitrozylu lub pentachlorku fosforu. Najwyższą wydajnośd deacylacji w pozycji C7
cefalosporyny C zapewnia metoda iminoeterowa.
Po utworzeniu 7-AC trzeba go zmodyfikowad wprowadzajÄ…c w tÄ™ pozycjÄ™ (C7) odpowiedniÄ…
grupę acylową. Używa się do tego celu bezwodników mieszanych lub chlorków kwasowych.
Uzyskuje się w ten sposób cefalotyny, cefalopiryny, cefaloglicyny, cefotaksymy. Kwas 7-AC
ma w pozycji C3 grupę acetoksymetylową, którą też można wymienid na inną. Zamieniając ją
na wodór na drodze uwodornienia lub za pomocą esterazy uzyskuje się kwas 7-ADC.
Natomiast w buforze pirydynowo-octanowym z 7-AC tworzy siÄ™ betaina pirydyniowa. Tak
uzyskuje siÄ™ cefalorydynÄ™ z cefalotyny.
W związku z tym, że cefalosporyna jest znacznie droższa od penicyliny, próbowano
5-członowy układ penicylanowy przekształcid w 6-członowy układ cefemowy. Klasyczny
proces jest wieloetapowy i prowadzi do powstania kwasu 7-fenyloacetylo-ADC. W latach 60
odryty został efektywniejszy sposób, który po kilku modyfikacjach stosuje się do dziś.
Poczatkowo Morin ogrzewał ester metylowy sulfotlenku penicyliny G w ksylenie z dodatkiem
śladowej ilości kwasu p-toluenosulfonowego. Uzyskał pochodną deacetoksycefalosporyny
z wydajnością 30%. Użycie bezwodnika octowego w DMF podniosło ten wynik do 60%,
natomiast czynniki sililujace BSA i BSU do 80%. Mechanizm najprawdopodobniej biegnie
przez przegrupowanie sigmatropowe. Produktem jest cefalosporyna majÄ…ca w pozycji C7
łaocuch boczny penicyliny, z której powstała (V lub G). Usuwa się go najczęściej
enzymatycznie za pomocÄ… acylaz penicylanowych w Å‚agodnych warunkach. Otrzymuje siÄ™
kwas 7-ADC z wydajnością 90%.
3E. Synteza klarytromycyny.
Klarytromycynę stosuje się w leczeniu różnych zakażeo górnych i dolnych dróg
oddechowych, takich jak zapalenie zatok przynosowych lub gardła, ostre zapalenie oskrzeli,
zaostrzenie przewlekłego zapalenia oskrzeli oraz pozaszpitalne zapalenie płuc wywołane
przez typowe i nietypowe drobnoustroje.
Klarytromycyna powstała na skutek braku stabilności erytromycyny. Erytromycyna
w środowisku kwaśnym ulega inaktywacji. Przekształca się w 6,9-hemiketal, a następnie
ulega dehydratacji do anhydroerytromycyny. Przemiany te zostały wyeliminowane
w klarytromycynie poprzez zablokowanie grupy hydroksylowej przy C6 resztÄ… metylowÄ….
Przebieg syntezy klarytromycyny:
·ð Reakcja erytromycyny A z nadmiarem chlorku benzyloksykarbonylowego w celu
osłonięcia grup reaktywnych- aminowej i hydroksylowej w reszcie D-dezozaminy
·ð Grupa dimetyloaminowa ulega częściowej demetylacji, wkutek czego powstaje
2`-O,3`-N-bis(benzyloksykarbonylo)-N-demetyloerytromycyna
·ð Reakcja z jodkiem metylu prowadzi do przeksztaÅ‚cenia grupy hydroksylowej przy C6
w metoksylowÄ…
·ð Reakcja uwodornienia produktu w alkoholu etylowym na czerni palladowej
w środowisku buforu octanowego przy pH=5,0 prowadząca do usunięcia grup
benzyloksykarbonylowych
·ð Reakcja redukcyjnego metylowania wodorem i formaldehydem- przywrócenie drugiej
grupy metylowej do azotu w dezozaminie
·ð Odzielenie produktu ubocznego 6,11-di-O-metyloerytromycyny A
·ð Oczyszczenie klarytromycyny (6-O-metyloerytromycyny) przez krystalizacjÄ™ z etanolu
4E. Biosynteza antybiotyków(prekursory i podłoża)
Biosynteza antybiotyków odbywa się na drodze metabolizmu wtórnego drobnoustrojów.
Metabolizm pierwotny obejmuje podstawowe przemiany materii, podstawowe szlaki
metaboliczne. Natomiast metabolizm wtórny, który jest charakterystyczny dla danego
mikroorganizmu obejmuje reakcje specyficznego sprzęgania metabolitów pierwotnych i jest
z
ródłem antybiotyków, czyli metabolitów pierwotnych.
Regulacja biosyntezy prowadzi do nadprodukcji antybiotyków. Związana jest ona
z przemianami dostarczającymi prekursory i przebiegiem syntez, w których są one
zużywane.
U szczepów dzikich, które przebywają w warunkach optymalnych dla rozwoju, dominują
procesy związane ze wzrostem i rozmnażaniem komórek nad tymi, które prowadzą do
gromadzenia się antybiotyków. Dopiero niewielkie ilości antybiotyków są produkowane w
warunkach ograniczenia procesów wzrostu. Przykładem jest biosynteza penicyliny.
Pierwszym etapem jest kondensacja 3 prekursorów aminokwasowych: L-Cys, L-Val
i L-aminoadypinianu. Są one zużywane w syntezie białek, dlatego do podłoża dodaje się
cykloheksimid, który blokuje syntezę białek. Przez to jest większa dostępnośd prekursorów,
co za tym idzie wyższa produkcja penicyliny. Dopiero trwałe zmiany genotypowe naruszające
układy regulacyjne pozwalają otrzymad wysokowydajne szczepy produkcyjne. Znając
mechanizmy regulacji, umiejętnie dobierając warunki środowiskowe oraz skład podłoża
można doprowadzid do dominacji biosyntezy idiolitów.
Biosynteza antybiotyków podlega w wieli miejscach kontroli, która obejmuje powstawanie
prekursorów, zużywanie prekursorów, dostarczanie energii metabolicznej i transport
antybiotyku poza komórkę. W zakresie tej kontroli funkcjonują takie mechanizmy jak:
represja wywołana przez metabolity, represja kataboliczna, indukcja substratowa, indukcja
przez efektory metaboliczne, indukcja przez zwiÄ…zki azotu, regulacja fosforanowa,
hamowanie w sprzężeniu zwrotnym, regulacja z udziałem pierwiastków śladowych lub
temperatury, pH, natlenienia. Mechanizmy te decydujÄ… o inicjacji procesu biosyntezy,
kontroli jego szybkości i wydajności oraz zakooczeniu. Zakooczenie związane jest
z wyczerpywaniem się składników podłoża, nagromadzeniem produktów toksycznych,
inaktywacją lub degradacją enzymów.
Antybiotyki nie spełniają zasadniczych funkcji metabolicznych, dlatego podlegają represji w
warunkach sprzyjających wzrostowi. Derepresja następuje w warunkach ograniczenia lub
zahamowania wzrostu w póz
nym okresie rozwoju hodowli, tzw idiofazie. W inicjacji
biosyntezy antybiotyków przez derepresję specyficznych enzymów szlaku biosyntezy
podstawową rolę odgrywa zużycie łatwo przyswajalnych składników pożywki takich jak
glukoza, jon amonowy i jon fosforanowy.
Regulacja kataboliczna z
ródłem węgla polega szybkim metabolizowaniu łatwo
przyswajalnych z
ródeł węgla takich jak glukoza. Wiąże się to z wysoką szybkością
generowania energii metabolicznej i dostarczania produktów pośrednich do dalszych
procesów komórkowych. Początkowo nazywano proces ten efektem glukozowym , ale to nie
glukoza ma kluczowy wpływ na niższą produkcję antybiotyku, ale jej ilośd. Podobny efekt
można uzyskad dodając do pożywki trudno przyswajalną laktozę lub glukozę w małych
porcjach. Ten typ regulacji zaobserwowano m.in. przy produkcji penicyliny czy cefalosporyny.
Regulacja uwarunkowana związkami azotu funkcjonuje niezależnie od powyższego
mechanizmu regulacyjnego. Drobnoustroje Å‚atwo przyswajajÄ… takie formy azotu jak jon
amonowy, mocznik i niektóre aminokwasy. Jednak to dostępnośd jonu amonowego jest
jednym z głównych czynników regulacyjnych. Wysokie jego stężenie z reguły hamuje
produkcję antybiotyków, ale znane są też przykłady limitacji wytwarzania antybiotyków
w warunkach deficytu tego jonu(streptomycyna). Czasami do podłoża można wprowadzid
fosforan magnezowy lub ziemię okrzemkową, które wiążą nadmiar jonu amonowego
i uwalniajÄ… go stopniowo podczas procesu biosyntezy.
Regulacja fosforanowa obejmuje zmiany stężenia jonu fosforanowego w podłożu, którego
dodatek jest ważny w syntezie nukleotydów oraz fosforylowaniu metabolitów.
Drobnoustroje dobrze rosną w szerokich przedziałach stężenia jonu fosforanowego, ale
biosynteza antybiotyków charakteryzuje się niską tolerancją na duże stężenie jonu PO43-,
które nie powinno przekraczad 10mmoli/l. Wyjątkiem jest biosynteza gramicydyny
i nowiobiocyny- kilkadziesiąt mmoli/l. W wielu procesach rozpoczęcie wytwarzania
antybiotyku następowało po wyczerpaniu się jonu fosforanowego w podłożu i zmniejszeniu
zawartości ATP e komórkach (streptomycyna, kandamycyna). Limitacja fosforanowa jest
głównym warunkiem biosyntezy idiolitów, ale może prowadzid do niekorzystnego
całkowitego zahamowania wzrostu komórek w fazie produkcji. W związku z tym do podłoży
dodaje siÄ™ organiczne z
ródło fosforanu lub w sposób kontrolowany zasila się hodowlę
roztworem o bardzo małym stężeniu jonu PO43-.
Można otrzymad mutanty szczepów, w których działanie powyższych mechanizmów jest
eliminowane lub ograniczone. Uzyskuje się wtedy dużą nadprodukcję antybiotyku i rozciąga
fazę produkcji w czasie hodowli. Jednak mutanty takie są upośledzone biologicznie.
W związku z tym dąży się do uzyskania nadprodukcji bez nadmiernego zakłócania
podstawowych procesów przemiany materii.
5E. Promieniowce, grzyby, bakterie
Głównym z
ródłem antybiotyków są promieniowce. Wytwarzają ponad 6 000 antybiotyków.
O wiele mniej antybiotyków produkują grzyby  ponad 2 000 oraz bakterie  ponad 1 000.
Grzyby stanowią zróżnicowana grupę eukariotów jedno i wielo komórkowych
o heterotroficznym sposobie odżywiania. Uczestniczą w degradacji materii organicznej
i występują w wielu środowiskach: w glebie, w wodzie, szczątkach roślin. Mogą rozwijad się
w szerokim zakresie temperatury od 0 do 60°C, pH od 2 do 8,5 , w warunkach tlenowych lub
beztlenowych. Mogą współżyd w symbiozie z roślinami lub zwierzętami. W biotechnologii
wykorzystuje się grzyby strzępkowe do biosyntezy antybiotyków, enzymów, kwasów
organicznych, ryboflawiny, alkaloidów sporyszu, giberelin. Najważniejsze antybiotyki
wytwarzane przez grzyby to: cefalosporyna C (Cephalosporium acremonium), penicylina G
i V (Penicillium chrysogenum). Grzyby strzępkowe tworzą w czasie rozwoju wegetatywnego
wielokomórkową, rozgałęzioną grzybnię. Podczas rozmnażania wegetatywnego powstaje
duża masa konidiów. Grzyby strzępkowe mogą rozmnażad się przez fragmentację strzępek
lub płciowo tworząc worki, w których powstają zarodniki.
Promieniowce wykorzystywane w biotechnologii sÄ… saprofitami bytujÄ…cymi w glebie
i kompoście. Wytwarzają większośd antybiotyków o różnej aktywności: przeciwbakteryjne
(gentamycyny, tetracykliny, ryfamycyny, erytromycyny, streptomycyny, wankomycyny),
przeciwgrzybowe (amfoterycyny, nystatyna), przeciwnowotworowe (aktynomycyna,
mitomycyna, daunorubicyna). Promieniowce zajmują szczególne miejsce wśród bakterii 
mają budowę prokariotyczną ale morfologię, cyklom rozwojowym i sposobem rozmnażania
przypominają grzyby strzępkowe. W hodowli wgłębnej promieniowce rosną w postaci
grzybni nitkowatej. Dojrzałe komórki strzępek mogą tworzyd egzospory nazywane
artrosporami. Artrospory sÄ… wrażliwe na wysokÄ… temperaturÄ™  ginÄ… w 70°C ale dojrzaÅ‚e
mogą przetrwad w stanie uśpienia kilkanaście lat. Jednak najlepiej kiełkują artrospory
trzytygodniowe. W podłożu potrzebne są składniki stymulujące kiełkowanie: L-Ala, L-Glu,
LTyr, puryny i pirymidyny, dwutlenek węgla, kationy wapniowy i magnezowy. Pierwszym
etapem kiełkowania jest zwilżenie spor. Następuje pęcznienie zarodników i nasilenie
procesów oddechowych. Po wykiełkowaniu następuje okres intensywnego rozwoju grzybni
strzępkowej, rzadko podzielonej przegrodami. W tym czasie zużywane są składniki pożywki,
promieniowce intensywnie oddychają oraz syntetyzują DNA, RNA , białka. Po kilkunastu
godzinach grzybnia ulega zróżnicowaniu. Procesy komórkowe ulegają zahamowaniu
i z grzybni substratowej wykształca się grzybnia generatywna.
Wśród bakterii produkujących antybiotyki najważniejsze są te z rodzaju Bacillus. Są to
bakterie gram dodatnie o złożonym cyklu rozwojowym, których częstą cechą jest ruch czynny
komórek. Te tlenowe bakterie wytwarzają liczne antybiotyki peptydowe, enzymy
przemysłowe, preparaty owadobójcze. U bakterii z rodzaju Bacillus znane są powiązania
pomiędzy sporulacją a biosyntezą antybiotyków  antybiotyki peptydowe mogą pełnid
funkcję efektorów procesów sporulacji. Natomiast inhiibitory procesu sporulacji hamują
również biosyntezę antybiotyków.
5E. Inhibitory ²-laktamaz
Antybiotyki ²-laktamowe z zaÅ‚ożenia majÄ… dziaÅ‚anie bakteriobójcze. Ich mechanizm dziaÅ‚ania
opiera się na hamowaniu syntezy ściany komórkowej bakterii, której podstawą jest
muramina. Drobnoustroje w celu obrony przed antybiotykami ²-laktamowymi wytwarzajÄ… ²-
laktamazy-enzymy hydrolizujÄ…ce wiÄ…zanie ²-laktamowe. WiÄ…zanie amidowe ulega
rozpadowi. Tworzy się kwas karboksylowy i amina, a następnie wskutek dekarboksylacji
niemożliwe jest odbudowanie ukÅ‚adu ²-laktamowego. W celu zapobieżenia procesowi
opisanemu powyżej stosuje siÄ™ inhibitory ²-laktamaz.
Pierwszym wykrytym inhibitorem jest kwas klawulanowy, naturalny metabolit Streptomyces
clavuligerus. Oprócz tego, że jest to inhibitor ²-laktamaz, wykazuje sÅ‚abe wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
antybiotyczne. Stosuje się go w połączeniu z penicylinami i cefalosporynami wrażliwymi na
dziaÅ‚anie ²-laktamaz. Powoduje on znaczne zmniejszenie wartoÅ›ci MIC tych antybiotyków
wobec szczepów bakterii opornych.
Kwas klawulanowy
Preparatami stosowanymi w lecznictwie sÄ… augmentyna- mieszanina kwasu klawulanowego
i amoksycyliny, tymentyna- kwas klawulanowy i tikarcyklina.
Odkrycie kwasu klawulanowego zainicjowało koncepcję w technologii polegającą na
połączeniu antybiotyku ze związkiem, który zabezpiecza jego aktywne działanie. Inny
inhibitor ²-laktamaz to sublaktam-półsyntetyczna pochodna kwasu 6-deamino-
penicylanowego. Stosuje się w lecznictwie 1 częśd sublaktamu+2 części ampicyliny lub
podwójny ester sublaktamu i ampicylicy-sultamycylinę.
Kolejny inhibitor to tazobaktam podawany z piperacylinÄ… w preparacie tazobak.
Interesującym inhibitorem jest tienamycyna, wyodrębniona z hodowli Streptomyces
cattleya, która wykazuje dużą aktywnośd bakteriobójczą o szerokim zakresie działania.
Niestety pojawiÅ‚ siÄ™ nowy typ opornoÅ›ci bakterii skierowany przeciwko inhibitorom ²-
laktamaz. Polega on na enzymatycznej inaktywacji czÄ…steczki inhibitora lub na nadprodukcji
typowych ²-laktamaz do poziomu przekraczajÄ…cego liczbÄ™ czÄ…steczek inhibitora.
Miejsca działania antybiotyków
Miejsca działania antybiotyków to tak zwane miejsca uchwytu. Są to struktury komórkowe
lub układy enzymatyczne spełniające istotne funkcje dla wzrostu i rozmnażania komórek,
takie jak ekspresja informacji genetycznej, syntezy komórkowe, procesy transportu.
Mechanizmy działania antybiotyków:
1. Hamowanie syntezy kwasów nukleinowych przez blokownaie matrycy albo
polimerazy DNA lub RNA na poziomie:
·ð Replikacji DNA (mitomycyna-matryca, bleomycyna-polimeraza)
·ð Syntezy RNA (aktynomycyny-matryca, ryfamycyny-polimeraza)
2. Hamowanie syntezy białka jako wyznacznik blokowania:
·ð Funkcji rybosomów (aminoglikozydy)
·ð WiÄ…zania tRNA (tetracykliny, makrolidy niepolienowe)
3. Zaburzenia funkcji błon biologicznych poprzez:
·ð Zmiany w strukturze bÅ‚ony (polimyksyny, amfoterycyna)
·ð Transport jonów poza komórkÄ™ (jonofory, gramicydyna, nystatyna)
4. Zakłócenie syntezy składników ściany komórkowej na etapie:
·ð Syntezy peptydoglikanu (cykloseryna, bacytracyna, wankomycyna)
·ð Transpeptydacji (antybiotyki ²-laktamowe)
5. Zakłócenie procesów energetycznych lub oddechowych (antymycyna, oligomycyna,
pirymicyna)
Skutecznośd antybiotykoterapii zależy od stopnia powinowactwa antybiotyku do
miejsca uchwytu oraz efektywności oddziaływania na procesy życiowe
drobnoustrojów chorobotwórczych. Selektywnośd działania na struktury i procesy
patogenów, przy jak najmniejszym powinowactwie do struktury gospodarza
(ludzkich, zwierzęcych) jest czynnikiem decydującym o bezpieczeostwie preparatu
i braku jego toksyczności czy alergenności. Niestety większośd antybiotyków nie jest
pozbawiona tych wad.
Opornośd drobnoustrojów na antybiotyki. Przyczyny nabywania oporności i sposoby jej
przekazywania.
Zasadniczym problemem współczesnej antybiotykoterapii jest powstawanie i narastanie
oporności na antybiotyki u drobnoustrojów pierwotnie wrażliwych. Wynika to ze zmienności
genetycznej organizmów żywych. Naturalnym jest, że mikroorganizmy wytwarzają
mechanizmy obronne w odpowiedzi na czynniki środowiskowe skierowane przeciwko ich
podstawowym procesom życiowym. Problemem jest szybkośd, z jaką ta odpowiedz
siÄ™
pojawia.
Opornośd na antybiotyki wiąże się z miejscem i mechanizmami ich działania. O efektywności
działania antybiotyków decyduje możliwośd ich dotarcia do miejsc uchwytu i powinowactwo
do tych miejsc. Z tego wynika, że drobnoustroje mogą byd oporne na antybiotyki ze względu
na swojÄ… budowÄ™, np. grzyby oporne sÄ… na antybiotyki ²-laktamowe, gdyż w swojej Å›cianie
nie majÄ… peptydoglikanu, którego syntezÄ™ blokujÄ… ²-laktamy. Analogicznie jest w przypadku
bakterii, które nie mają w ścianie steroli, miejsca uchwytu dla polienów.
Opornośd lub wrażliwośd naturalna może zależed także od przyczyn niezwiązanych
z miejscem uchwytu, np. od procesów transportu i barier na drodze transportu antybiotyku
przez osłony komórkowe do miejsca uchwytu lub od występowania enzymów
inaktywujących antybiotyki. Ostatni typ oporności jest najważniejszym problemem w
leczeniu chorób zakaz
nych.
Do głównych przyczyn pojawiania się oporności należą mutacje , w wyniku których może
nastÄ…pid zmniejszenie lub utrata powinowactwa do miejsca uchwytu, wytworzenie lub
aktywacja enzymów. Czynnikiem selekcjonującym oporne szczepy bakterii jest obecnośd
danego antybiotyku w pożywce.
Enzymatyczna inaktywacja antybiotyków przez szczepy oporne jest również uwarunkowana
genetycznie. Może mied charakter chromosomowy lub częściej plazmidowy. Opornośd
kodowana w plazmidach jest zakaz
na i może się rozprzestrzeniad nawet do gatunków
odległych filogenetycznie. Uważa się, że pierwotnym z
ródłem oporności na antybiotyki
polegającej na enzymatycznej detoksykacji były promieniowce wytwarzające te metabolity
i równocześnie oporne na własne produkty. U bakterii i grzybów syntetyzujących antybiotyki
można wyróżnid mechanizmy obronne przed własnymi produktami toksycznymi:
·ð Brak miejsca uchwytu
·ð Miejsce uchwytu niewrażliwe lub zablokowane
·ð Zwielokrotnienie liczby miejsc uchwytu
·ð Wytworzenie zastÄ™pczych procesów metabolicznych
·ð Bariera transportu antybiotyku do miejsca uchwytu
·ð Transport antybiotyku poza komórkÄ™
·ð Unieczynnienie antybiotyku przez wiÄ…zanie ze strukturami komórkowymi
·ð Enzymatyczna inaktywacja antybiotyku
·ð Biosynteza antybiotyku dopiero po fazie namnożenia komórek
Wszystkie powyższe punkty oprócz ostatniego warunkują opornośd również bakterii
chorobotwórczych.
W celu zachowania skuteczności antybiotyków są one modyfikowane chemicznie. Jednak to
paradoksalnie prowadzi do powstania nowych szczepów opornych. Niezależnie od
chemicznej modyfikacji powstała nowa metoda walki z opornością na antybiotyki opierająca
siÄ™ na biologii molekularnej. Jest to metoda zainicjowana przez Altmana i polega na
wprowadzeniu do komórki bakteryjnej specyficznych polinukleotydów rozpoznających geny
oporności i unieczynniających je. W ten sposób uzyskano eliminację oporności na ampicylinę
i chloramfenikol u E.coli.