Історія відкриття та створення антимікробних препаратів

ПЛАН ЛЕКЦІЇ

• Основні історичні етапи вивчення природних антимікробних сполук. Початок ери антибіотиків
• Основні історичні етапи створення синтетичних антимікробних сполук
• Роль українських вчених у розробці антимікробних препаратів
• Сучасні проблеми створення антимікробних засобів
• Поняття про антибіотики

Речовини природного походження,

що володіють антибіотичною активністю

ХІНІН

До н.е.

Індіанці Південної Америки

Лікування малярії

1870 р. Д. Сандерсон Антибактеріальна дія культур плісеневих грибів

1871-1872 р.р. Д. Лістер

Антагоністична дія Penicillium glaucum на бактеріальні культури

Пригнічення росту збудників шкірних захворювань грибами

р. Penicillium

1871 р. В.А. Манассеїн

1872 р. А.Г. Полотебнов

1875 р. Т. Хекслі

Антибактеріальна дія Penicillium

1877 р Л. Пастер і С. Джеберт

Пригнічення росту Bacillus anthracis аеробними бактеріями

Антагоністичні властивості сапрофітних мікроорганізмів

щодо патогенних

1894 р. І.І. Мечников

Л. Пастер

Т. Хекслі

Дж. Лістер

І.І. Мечников

В. А. Манасеїн

А. Г. Полотебнов

Синтетичні антимікробні препарати

Инфекції сечопровідних шляхів

​

80-ті роки ХХ ст. – фторхінолони

Широкий спектр захворювань

XVI ст. Парацельс

Миш’як

Лікування сифілісу

1909 р. П. Ерліх

Сальварсан

30-ті р.р. ХХ ст. Сульфаніламіди

1934 р. Г. Домагк

Пронтозил (червоний стрептоцид)

Стрептококові інфекції

1937 р. СРСР Сульфідин

1944 р. Додд і Штильман

Нітрофурани

Лікування сифілісу

Власне антибіотики

1942 р. З.В. Єрмольева Радянський пеніцилін

1896 р. Б. Гозіо Мікофенолова кислота (з культуральної рідини

P. brevicompactum) Пригнічення росту Bacillus anthracis

1899 р. Р. Еммеріх і О. Лоу Піоціаназа (з Pseudomonas pyocyanea

(P. aeruginosa)) Місцевий антисептик

1910-1913 р.р. О. Блек і У. Альсберг Пеніцилова кислота

(з грибів р. Penicillium) Антимікробні властивості

1929 р. А. Флемінг Пеніцилін (з грибів р. Penicillium)

Антагоністичні властивості щодо бактерій

1937 р. М. Вельш (з актиноміцетів р. Streptomyces) Актиноміцетин

1939 р. Н.А. Красильников і А.І. Кореняко Міцетин

1939 р. Р. Дюбо Тиротрицин

1940 р. Флорі та Чейн

Отримання пеніциліну в кристалічному вигляді - початок ери антибіотиків

З.В. Єрмольєва

Е.Б. Чейн

Г. Флорі

Українські вчені-розробники антибіотиків

В.Г. Дроботько

В.Й. Білай

М.М. Підоплічко

В Україні зокрема здобуто хлорофіліпт з евкаліпта, новоіманін із звіробою, сальвін із шавлії, аренарин із безсмертника, ектерицид із риб'ячого жиру (лікування стафілококових інфекцій, опіків тощо). З гриба Penicillium vitale одержано мікроцид (лікування виразок і опіків).

Next gen of weapons against antibiotic-resistant superbugs (cosmosmagazine.com)

Antibiotics: past, present and future - ScienceDirect

Сучасні проблеми створення антибіотиків

Звіт ВООЗ, 2021 р.

• 53 антимікробні засоби у розробці

(26 антибіотиків та 26 альтернативних)

​

• Жоден неактивний щодо мультирезистентних грамнегативних

збудників або збудників з розширеною резистентністю

​

• Відсутні препарати, активні щодо пріоритетних патогенів

Acinetobacter baumannii та Pseudomonas aeruginosa 

​

• Недостатньо пероральних форм, що дозволили б амбулаторне

лікування пацієнтів

​

• З 11 антибіотиків, схвалених ВООЗ на початку 21 ст., більшість

є похідними існуючих препаратів, що несе загрозу швидкого

розвитку резистентності

​

​

​

​

З 26 антибіотиків, що тестуються, тільки 7 відповідають критеріям інноваційності ВООЗ:

• Відсутність відомої перехресної резистентності
• Нова мішень дії
• Новий механізм дії та/або новий клас сполук

​

Решта 27 антибактеріальних засобів:

Антитіла

Бактеріофаги

Агенти, що модулюють мікробіом

Імуномодулятори

​

Основний недолік – більшість вимагають використання з традиційними антибіотиками

Сучасні проблеми

створення антибіотиків

М. М. Шемякін та А. С. Хохлов:

Антибіотичними речовинами слід вважати усі продукти обміну будь-яких організмів, здатні вибірково пригнічувати або вбивати мікроорганізми.

З. В. Єрмольева:

Антибіотики – це речовини природного походження, що володіють вираженою біологічною активністю. Вони можуть бути отримані з мікробів, рослин, тваринних тканин та синтетичним шляхом.

Термін «антибіотик» З. Ваксман у 1942 р.

Визначення З. Ваксмана:

Антибіотики – це хімічні речовини, що утворюються мікроорганізмами та володіють здатністю пригнічувати ріст або навіть руйнувати бактерії та інші мікроорганізми.

Н.С. Єгоров: Антибіотики – специфічні продукти життєдіяльності та їх модифікації, що володіють високою фізіологічною активністю щодо певних груп мікроорганізмів (вірусів, бактерій, грибів, водоростей, найпростіших) або злоякісних пухлин, вибірково затримуючи їх ріст або повністю пригнічуючи їх розвиток.

З. А. Ваксман

antibiotic, chemical substance produced by a living organism, generally a microorganism, that is detrimental to other microorganisms. Antibiotics commonly are produced by soil microorganisms and probably represent a means by which organisms in a complex environment, such as soil, control the growth of competing microorganisms. Microorganisms that produce antibiotics useful in preventing or treating disease include the bacteria and the fungi (antibiotic | Description, Uses, Classification, & Antibiotic Resistance | Britannica)

The term antibiotic was coined from the word „antibiosis‟ which literally means „against life‟. In the past, antibiotics were considered to be organic compounds produced by one microorganism which are toxic to other microorganisms (Russell, 2004).

​

As a result of this notion, an antibiotic was originally, broadly defined as a substance, produced by one microorganism (Denyer et al., 2004), or of biological origin (Schlegel, 2003) which at low concentrations can inhibit the growth of, or are lethal to other microorganisms (Russell, 2004).

​

However, this definition has been modified in modern times, to include antimicrobials that are also produced partly or wholly through synthetic means [Int. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. Res., 2016].

ВІДМІННОСТІ АНТИБІОТИКІВ ВІД ІНШИХ ПРОДУКТІВ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ:

​

1. У порівнянні з органічними кислотами, спиртами та ін. продуктами, здатними пригнічувати ріст мікроорганізмів, антибіотики мають високу біологічну активність по відношенню до чутливих до них організмів. Тобто антибіотики в дуже низьких концентраціях проявляють високий фізіологічний ефект

2. Характерна особливість антибіотиків - вибірковість дії. Тобто кожен антибіотик проявляє свою біологічну дію лише по відношенню до окремих, цілком певним організмам або групам організмів, не надаючи при цьому ефекту на інші форми живих істот.

Форми взаємовідносин між організмами

Симбіоз (від грец. symbiosis, спільне проживання) - спільне тривале існування мікроорганізмів в довгоживучих спільнотах.

​

Ектосимбіоз - мікроорганізм розташовується поза клітинами господаря (більшого організму).

​

Ендосимбіоз - мікроорганізм локалізується всередині клітин або організму господаря. .�Типові ектосимбіонти - Escherichia coli, бактерії родів Bacteroides і Bifidobacterium, Proteus vulgaris та ін. представники кишкової мікробіоти.�Як приклад ендосимбіозу розглядають плазміди, що забезпечують, наприклад, резистентність бактерій до лікарських препаратів.

Симбіоз

Мутуалізм

Взаємовигідне

співжиття

Коменсалізм

Користь отримує один з партнерів,

не завдаючи шкоди іншому

​

Антагоністичний симбіоз

Один з партнерів

пригнічує іншого

Метабіоз�Продукти життєдіяльності одного організму служать�субстратом для росту іншого.

�Приклад: використання нітріфікуючими бактеріями аміаку, утвореного амоніфікуючими.

Сателізм�Виділення одними мікроорганізмами метаболітів, що стимулюють ріст інших.�Приклад: утворення сарцинами і стафілококами ростових факторів для Haemophilus.

Антагонізм у світі мікроорганізмів�Антагонізм - форма співіснування організмів, при якій один з них тим чи іншим способом затримує або навіть повністю пригнічує розвиток інших видів.��Антагонізм, що існує між мікроорганізмами:�  пасивний і активний.

Пасивний антагонізм�Виявляється тільки при конкуренції за поживні речовини і включає:

1. Антагонізм, обумовлений використанням різними організмами, що спільно розвиваються на / в будь-якому субстраті, одних і тих же поживних речовин. При цьому перевагу отримує той мікроорганізм, швидкість росту якого вище, ніж у інших мікроорганізмів.

2. Насильницький антагонізм - виділення одним видом мікроорганізмів ферментів, що лізують інший вид (лізинів).

Активний антагонізм�Має місце завжди, незалежно від наявності або браку джерел живлення і включає:

1. Утворення мікроорганізмами органічних кислот, спиртів або інших продуктів обміну, що пригнічують ріст інших мікроорганізмів.

2. Вироблення і виділення в навколишнє середовище антибіотичних речовин.

​

Є генетично обумовленою ознакою виду.

Резюме

1. Історія створення природних та синтетичних антимікробних

препаратів йшла паралельними шляхами.

​

2. Автор терміну «антибіотик» – З. Ваксман (1942 р.).

​

3. Ера антибіотиків почалася у 1940 р. з отримання Е.Б. Чейном

кристалічного пеніциліну.

​

4. Біосинтез антибіотиків – прояв мікробного антагонізму,

генетично обумовлена видова ознака.

​

5. Відмітні риси антибіотиків – вибірковість дії та висока біолоічна активність.

​

6. Виникнення стійкості до антибіотиків відбувається паралельно

з їх впровадженням.