XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Антибиотики – это химиотерапевтические вещества биологического происхождения, избирательно угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов.

Антибиотики играют большую роль в жизни человека. К примеру, в медицине и ветеринарии они с успехом применяются как противомикробные и противоопухолевые препараты, с их помощью контролируется рост растений и ведётся борьба с болезнями микробного происхождения. Все антибиотики были выделены в ходе систематического скрининга микроорганизмов. При этом количество антибиотиков было существенно увеличено путем химической модификации, цель которой состоит в:

1. Расширении спектра действия и повышении эффективности антибиотиков;

2. Снижении токсичности и устранении нежелательных побочных эффектов;

3. Создании аналогов, устойчивых к разрушению микробами и обладающих поэтому большим временем полужизни;

4. Усовершенствовании способов введения антибиотиков [2].

В настоящий момент перед человечеством остро стоит проблема антибиотикорезистентности, которая может быть связана с повышением доступности антибиотиков с 1950-х годов и с неконтролируемыми продажами антибиотиков во многих странах, где их можно получить без рецепта и применять без назначения врача.

В связи с вышеописанным появилась необходимость в химической модификации молекул антибиотиков, механизм процесса которой связан со способностью его химических группировок участвовать в образовании комплекса с макромолекулой – мишенью. Другие функциональные группы молекулы не принимают прямого участия во взаимодействии с мишенью, и их можно модифицировать без существенных изменений активности препарата [1].

С помощью химической модификации представляется возможным изменить некоторые физико-химические свойства молекулы антибиотика, например, растворимость в воде или липидах, что сильно сказывается на фармакокинетике препарата и на возможности его использования в медицине. Отмеченные свойства могут также влиять на спектр действия препарата, поскольку от них зависит способность антибиотика проникать в клетку.

Изменения свойств молекулы, которые не влияют на ее активность на молекулярном уровне, т.е. на способность антибиотика образовывать комплекс с макромолекулой в бактериальной клетке, имеют важное значение для биологической активности in vivo и для практической ценности этого антибиотика. Более или менее значительные модификации исходной молекулы могут сопровождаться существенными изменениями ее способности проникать через клеточную мембрану, поступать в ткани организма хозяина, а также восприимчивости к действию различных ферментов.

Рассмотрим основные виды химической модификации антибиотиков. Следует выделить: реакции звеньев цепи в молекулах антибиотика (полимераналогичные превращения); реакции концевых групп; макромолекулярные реакции.

Достижения в изучении химии полиеновых антибиотиков уже дали возможность получить некоторые их высокоактивные водорастворимые производные. Метилирование молекул полиенов сопровождается снижением их токсичности. Дальнейшие исследования по химической модификации полиеновых антибиотиков расширяют спектр возможностей.

Антибиотик ристомицин А, выделенный также во ВНИИНА РАМН, содержит две свободные аминогруппы: аминогруппу N-концевой ристомициновой кислоты и аминосахара ристозамина, связанного с агликоном через β-оксигруппу трехъядерной дидехлорванкомициновой кислоты. Обладая высокой антимикробной активностью, ристомицин А способен вызывать агрегацию тромбоцитов плазмы крови. Для выяснения роли свободных аминогрупп в проявлении биологической и агрегирующей активности был получен ряд N-ацильных производных этого антибиотика [3].

В соответствии с нашим определением понятия антибиотик к этим веществам относятся также химические или биологические модификациимолекул природныхсоединений антибиотиков, которые получены заменой в них тех или иных радикалов. В результате химической модификации молекул многих природных антибиотиков получено большое число новых химических соединений с более ценными свойствами, актуальными с точки зрения медицины.

Синтез антибиотиков представляет собой очень сложный процесс, поэтому в производственных масштабах их получают микробиологическим путем. Широко развито также производство полусинтетических антибиотиков. Оно основано на химической модификации соединений, выделяемых из культуральной жидкости, вырабатываемой определенным штаммом микроорганизмов.

Несмотря на значительные достижения в изучении химической модификации антибиотиков, многие аспекты данного процесса ещё остаются неясными. Сведения о физико-химических свойствах молекулы антибиотика оказываются ограниченными. Некоторые модифицированные антибиотики охарактеризованы в химическом отношении так недостаточно, что трудно судить об их новизне. Не исключено, что некоторые из вновь синтезированных антибиотиков идентичны другим, уже известным антибиотикам. Также не следует исключать возможность выявления новых, более токсичных побочных эффектов, присущих антибиотикам [4].

Список литературы

1. Бычков, С.М. Новые данные о гликозаминогликанах и протеогликанах / С.М. Бычков, М.М. Захарова // Вопросы медицинской химии. – 1979. – №3. – С.227-237.

2. Егорова, Н.С. Антибиотики-полипептиды / Н.С. Егорова. – М., МГУ 1987. – 264 с.

3. Понеделькина, И.Ю. Кислые глюкозаминоглюканы и их химическая модификация / И.Ю. Понеделькина, Е.С. Лукина, В.Н. Финоков // Биоорганическая химия. – 2008. – Т. 34, № 1. – С. 5-28.

4. Харкевич, Д.А. Фармакология: учебник / Д.А. Харкевич. – М.:ГЭОТАР-МЕДИА, 2004. – 736 с.