Въпреки че се използва в единствено число, терминът пеницилин не се отнася до едно лекарство, а до голяма група молекули, използвани при лечението на многобройни бактериални инфекции.
Откриването на пеницилин
Откритието на пеницилина се дължи на лекаря и биолога Александър Флеминг.
През 1928 г. Флеминг провежда изследвания върху някои патогенни бактерии, като ги култивира в подходящи културни плочи. Една от тези плочи е заразена с гъбички, Penicillium notatum (днес известна като Penicillium chrysogenum ). Нещото, което най-много поразяваше Флеминг, беше не толкова фактът, че гъбата е израснала в средата на културата, а фактът, че е успял да убие всички бактерии около него, създавайки инхибиращ ореол на бактериалния растеж около него. към техните колонии.
Флеминг веднага разбра, че антимикробната активност може да се дължи на вещество, произведено от същата гъбичка, и да го изолира в опит да се идентифицира това конкретно вещество.
След няколко опита Флеминг най-накрая успял да изолира един вид „сок“ от тази гъба и го нарекъл пеницилин .
Флеминг даде пеницилина на заразените животни със същите бактерии, които са чувствителни към това вещество in vitro и успяха да получат положителни резултати. Успехът, получен при животните, подтикна Флеминг да опита администрирането на пеницилин и на пациенти, които са имали заразени инфекции.
През 1929 г. Флеминг решава да популяризира своите изследвания и резултатите от клиничните си проучвания. За съжаление, поради редица неблагоприятни обстоятелства и поради невъзможността да се пречисти пеницилинът по такъв начин, че да може да се използва безопасно и в голям мащаб дори при мъжете, този обещаващ антимикробен препарат беше оставен настрана.
Десет години по-късно, група британски химици (включително Авраам, Верига, Флори и Хетли) - след многобройни изследвания и няколко опита - най-накрая успяха да изолират скъпоценния антибиотик. През 1941 г. клиничните проучвания започнаха да установяват ефикасността и безопасността на употребата на пеницилин при инфекции при човека и през 1943 г. започва производството си в голям мащаб.
Обща структура на пеницилините
Пеницилинът, получен от културите на P. notatum, в действителност не е единична молекула, а смес от различни съединения, които се различават за някои вариации в тяхната химична структура. Извършените по-късно изследвания подчертаха този факт; освен това беше установено, че чрез промяна на състава на културалната среда могат да се получат различни молекули.
По-точно, беше установено, че чрез добавяне на фенилоцетна киселина към културалната среда се получава главно пеницилин G (днес известен като бензилпеницилин ). Ако в културалната среда присъстват големи количества феноксиоцетна киселина, се получава и пеницилин V (днес познат като феноксиметилпеницилин и се счита за родител на киселинно устойчиви пеницилини).
Освен това, беше открито, че чрез елиминиране на някои елементи от хранителната среда на гъбата, може да се получи основното ядро на всички пеницилини: 6-аминопеницилановата киселина (или 6-АРА ).
6-АРА съдържа в себе си фармакофора на пеницилините, т.е. тази част от молекулата, която придава антибиотична активност на този тип лекарства. Този фармакофор е р-лактамен пръстен .
Благодарение на откритието на 6-АРА е било възможно да се получат - чрез синтетични средства - множество нови видове пеницилини, някои от които все още се използват в терапията.
Що се отнася до напълно естествените пеницилини, единствените досега използвани в терапията са бензилпеницилин и феноксиметилпеницилин.
Показания
За това, което използвате
Благодарение на наличието на много различни видове молекули, пеницилините са показани за лечение на голямо разнообразие от инфекции, причинени от множество бактерии, както грам-положителни, така и грам-отрицателни.
Механизъм за действие
Пеницилините упражняват своето антибиотично действие, като инхибират синтеза на пептидогликан (бактериалната клетъчна стена).
Пептидогликанът е полимер, съставен от две паралелни вериги от азотни въглехидрати, свързани заедно чрез напречни връзки между аминокиселинни остатъци. Тези напречни връзки се образуват благодарение на специфичен ензим, наречен трансамидаза .
Пеницилините се свързват с трансамидаза, предотвратявайки образуването на гореспоменатите напречни връзки, като по този начин генерират слаби области в структурата на пептидогликана, които водят до клетъчен лизис и последваща смърт на самата бактериална клетка.
Устойчивост на пеницилини
Някои видове бактерии са резистентни към пеницилини благодарение на производството на определен ензим, β-лактамаза . Този ензим е в състояние да хидролизира бета-лактамния пръстен на пеницилините, като ги инактивира.
За да се преодолее този феномен, пеницилините могат да се прилагат в комбинация с други специфични типове молекули, бета-лактамазни инхибитори . Тези съединения са в състояние да възпрепятстват действието на бактериалните ензими, като по този начин позволяват на пеницилините да извършват терапевтичното си действие.
Въпреки това, антибиотичната резистентност не се причинява само от производството на тези ензими от бактериите, но може да бъде причинена и от други механизми.
Тези механизми включват:
- Промени в структурата на антибиотичните цели;
- Създаване и използване на метаболитен път, различен от този, който се инхибира от лекарството;
- По този начин модификации на клетъчната пропускливост срещу лекарството пречат на преминаването или адхезията на антибиотика към мембраната на бактериалната клетка.
Развитието на антибиотична резистентност се е увеличило значително през последните години, преди всичко поради злоупотребата и злоупотребата с него.
Следователно, дори един клас молекули, толкова големи и мощни, колкото и на пеницилините, рискува, всеки ден повече, да станат неизползваеми и неефективни поради непрекъснатото развитие на редица устойчиви бактериални щамове.
Класификация на пеницилините
Пеницилините обикновено се класифицират според начина на приложение, техния спектър на действие и техните химико-физични характеристики.
Забавяне на пеницилините
Тези пеницилини се намират под формата на соли и се използват парентерално.
Солевата форма на лекарството позволява бавно освобождаване в организма, след като е приложен.
Този тип пеницилин се използва, когато е необходимо удължено освобождаване на лекарството за поддържане на постоянна плазмена концентрация на антибиотици с течение на времето.
Бензил бензилпеницилин и прокаинов бензилпеницилин са част от тази категория.
Киселинно устойчиви пеницилини
Пеницилините лесно се разграждат в кисела среда, така че могат да се разграждат и в стомаха. В действителност, някои видове пеницилини трябва да се прилагат парентерално, за да се избегне разграждането.
Чрез някои малки промени в химичната структура на пеницилините, човек може да получи стабилни молекули дори в кисела среда, като по този начин позволява орално приложение.
Всички киселинно-стабилни пеницилини са получени от феноксиметилпеницилин (пеницилин V). Те включват фенетицилин, пропицилин, фенбецилин и кломоцилин .
Устойчиви на бета-лактамазни пеницилини
Както подсказва името, пеницилините, принадлежащи към тази категория, са устойчиви на действието на β-лактамаза.
Този тип пеницилин обикновено се дава парентерално.
Метицилин, нафцилин, оксацилин, клоксацилин, диклоксацилин и флуклоксацилин принадлежат към тази категория.
Пеницилини с широк спектър
Тези пеницилини имат широк спектър на действие; следователно те са полезни при справянето с множество видове инфекции.
Някои от пеницилините, принадлежащи към тази категория, могат да се прилагат орално, докато други се прилагат парентерално, но всички са чувствителни към бактериални β-лактамази. Поради това много често тези пеницилини се прилагат в комбинация с инхибитори на β-лактамаза.
Към тази категория принадлежат ампицилин, пивампицилин, бакампицилин, метампилин, амоксицилин, карбеницилин, кариндицилин, карфецилин, мезлоцилин, пиперацилин, азолилин, сулбеницилин, темоцилин и тикарцилин .
Инхибитори на Р-лактамази
Тези съединения не са пеницилини, но притежават химична структура, много подобна на тази на 6-АРА. Те са способни да инхибират бактериални β-лактамази, като по този начин предотвратяват разграждането на пеницилините и им позволяват да извършват терапевтичното си действие. Освен това те са надарени със слабо антибактериално действие.
Инхибиторите на l-лактамаза са клавуланова киселина, сулбактам и тазобактам .
Алергия към пеницилините
Пеницилините са клас лекарства, които лесно могат да предизвикат алергични реакции. Като цяло, тези реакции са леки и забавени и могат да се появят под формата на обриви и сърбеж.
Много рядко непоносимостта се проявява по остър и тежък начин, но ако това се случи, лекарството трябва незабавно да бъде спряно.
При пациенти с анамнеза за остри и тежки епизоди на непоносимост към пеницилини, лечението с други видове β-лактамни антибиотици (като лечение с цефалоспорини) също е противопоказано.
Възможно е обаче да има случаи, при които индивидите се чувстват чувствителни към пеницилините, без да са наясно с тях; това може да се случи с приема на храна или лекарства, заразени с тези антибиотици.
Пеницилините трябва да се приготвят в отделни помещения, различни от тези, използвани за производството на други лекарства, за да се избегне случайно замърсяване и възможна сенсибилизация на индивиди, които след това ще вземат замърсеното лекарство.
Що се отнася до храната, от друга страна, животните, на които са дадени антибиотици, трябва да спрат да приемат лекарството дълго време, преди да могат да се използват за консумация от човека.
В случай на алергия към пеницилини могат да се прилагат алтернативни антибиотици, като еритромицин (родител на макролидни антибиотици) или клиндамицин (антибиотик, принадлежащ към класа на линкозамидите ).
