Введение

Антибиотики (супрессоры) – вещества, синтезируемые некоторыми грибами и микроорганизмами, способные в очень малых концентрациях препятствовать развитию других видов микроорганизмов. Если следовать такому определению, то антибиотики можно рассматривать как вещества с ярко выраженными аллелохимическими свойствами. Само название происходит от латинского anti- против и bios- жизнь.

Антибиотики

Т Е М А 7.

Феромоны водорослей и низших грибов.

Феромоны встречаются не только у высокоорганизованных существ, но и у водорослей и низших грибов.

Для водорослей характерно выделение сложного стероида-антеридиола женскими гаметами для движения к ним мужских гамет (хемотаксис). Половое размножение некоторых видов низших грибов регулируется смесью триспоровых кислот терпеноидной структуры.

Предисловие

С современных позиций антибиотики продукты жизнедеятельности или их модификации, обладающие высокой физиологической активно-стью по отношению к определенным группам микроорганизмов: виру-сам, бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям или к злокаче-ственным опухолям, избирательно задерживая их рост или полностью подавляя развитие.

Применяя нетрадиционные методы выделения из природных источников продуцентов антибиотических свойств изолированных микроорганизмов, ученые продолжают получать все новые антибиотики с ценными для практики свойствами. Иллюстрацией этого могут служить новые антибиотики, обладающие антиметаболитными свойствами.

Большой размах в последнее время получили исследования по химической модификации естественно образуемых антибиотиков. Это дает возможность иметь ценные в практическом отношении полусинтетические препараты антибиотиков.

Серьезной проблемой, связанной с широким применением антибиотических веществ в медицине, в сельском хозяйстве и некоторых других отраслях народного хозяйства является резистентность (быстрое привыкание) микроорганизмов к этим биологически активным соединениям. Проблеме резистентности за истекший период также уделялось большое внимание исследователей.

Наука о микроорганизмах – микробиология относительно молодая ветвь биологии. В августе-декабре 1857 года, когда Луи Пастер впервые выступил с сообщениями о молочнокислом и спиртовом брожении.. Он впервые, вопреки утвердившимся к тому времени взглядам Либиха обратил внимание на активную роль микроорганизмов в превращении веществ субстрата. Поэтому 1857 год с полным основанием называют датой рождения микробиологии как самостоятельной науки.

Несколько позднее, в результате многочисленных и кропотливых опытов немецкому ученому Паулю Эрлиху впервые удалось синтезировать относительно малотоксичный мышьяковистый препарат, убивающий in vivoвозбудителей сифилиса. По-видимому это был один из первых синтетических антибиотиковю. Эрлих назвал этот препарат сальварсаном; последний представляет собой диоксидиамино-арсенобензол следующего строения:

сальварсан

Следует отметить, что задолго до Эрлиха известный немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс (1493-1541) пытался применять некоторые неорганические соли мышьяка в борьбе с сифилисом. Однако из-за токсичности препаратов его опыты не имели успеха и дальнейшее испытание этого вещества было надолго приостановлено.

Сальварсан долго оставался единственным эффективным химиотерапевтическим антибиотиком, если не считать природного хинина,открытого индейцами Южной Америки еще в доисторические времена и используемого при лечении больных малярией.

В 30-х годах текущего столетия химическим, синтетическим путем были получены новые органические соединения – сульфамиды, среди которых красный стрептоцид (пронтозил) был первым эффективным препаратом, оказавшим терапевтическое действие при тяжелых стрептококковых инфекциях. Впервые стрептококковое действие стрептоцида в опытах на животных обнаружил в 1934 году немецкий бактериолог Герхард Догмарк. Но уже в 1935 году было показано, что пронтозил в организме животного расщепляется с образованием высокоактивного амида сульфаниловой кислоты и токсичного триаминобензола, не обладающего антибактериальной активностью:

пронтозил сульфаниловой к-ты триаминобензол

амид

В 1937 году в нашей стране был синтезирован сульфидин – соединение структурно близкое пронтозилу. В дальнейшем этот препарат уступил место более эффективным сульфамидным соединениям, таким, как норсульфазол, этазол, фталазол и др.:

норсульфазол этазол

фталазол

Открытие сульфамидных препаратов и применение их в медицинской практике составили известную эпоху в химеотерапии многих инфекционных , ранее трудноизлечимых заболеваний, в том числе таких как сепсиса, менингита, пневмонии, рожистого воспаления, гонореи и некоторых др.

Однако наибольший интерес для медицины все же представляют различные биологически активные вещества, полученные биосинтетическим путем, т.е. соединения, образующиеся в процессе жизнедеятельности разнообразных микроорганизмов.

Еще в 1870 году врач бактериолог Д. Сандерсон обратил внимание на то, что в среде, содержащей плесень (пенициллиум), не развиваются бактерии. Несмотря на то, что он дал неправильное толкование наблюдаемому явлению, это сообщение стимулировало Д. Листера провести в 1871 и 1872 г.г. серию опытов, в которых он убедительно доказал способность плесневого гриба подавлять рост бактерий. Листер даже пытался использовать свои наблюдения в официальной клинической практике.

В 1871 году русский терапевт и общественный деятель В. А. Манассеин (1841-1901), а в 1872 году один из основоположников отечественной дерматологии А. Г. Полотебнов (1838-1908) показали, что грибы из рода пенициллиум способны задерживать в условиях in vivo развитие возбудителей ряда кожных заболеваний человека. Спустя 3 года английский биолог Т. Хексли наблюдал антибактериальный эффект продуктов жизнедеятельности некоторых грибов рода пенициллиума. А уже 22 года спустя, в 1896 году Б. Гозио из культуральной жидкости пенициллиум выделил кристаллическое соединение – микофеноловую кислоту, эффективно подавляющую рост бактерий сибирской язвы.

Эммерих и Лоу в 1899 году сообщили об антибиотическом веществе, образуемом Pseudomonas pyocyanea, они назвали его пиоцианозой; препарат использовался в качестве лечебного фактора как местный антисептик. В 1910-1913 годах Блек и Асберг впервые выделили из гриба рода Penicillium пеницилловую кислоту, обладавшую антимикробными свойствами.

К сожалению, эти и некоторые другие наблюдения и открытия не получили в то время дальнейшего развития, но они оказали огромное положительное влияние на более поздние исследования в области изучения биологически активных продуктов жизнедеятельности организмов. В 1929 году Александром Флемингом на базе упомянух исследований был открыт новый препарат пенициллин, который только лишь в 1940 году удалось выделить в кристаллическом виде. Это новое и весьма эффективное химиотерапевтическое средство было получено в результате жизнедеятельности микроорганизма, т.е. биосинте-тическим путем. С получением пенициллина как препарата возникло новое направление в науке – учение об антибиотиках, которое необычайно активно развивается и поныне

Открытие пенициллина – огромная победа современных биологических, медицинской и химической наук, что особенно наглядно проявилось в годы Второй мировой войны. Применение пенициллина при лечении раненых спасло многие тысячи жизней. С не меньшим успехом пенициллин и прежде всего его производные применяют в медицинской практике и в настоящее время.

Успешное использование в борьбе с различными инфекционными заболеваниями и воспалительными процессами явилось мощным стимулом для поисков новых, еще более эффективных антибиотических веществ, образуемых группами микроорганизмов (бактериями, актиномицетами), низшими растениями (дрожжами, водорослями, плесневыми грибами), высшими растениями и животными организмами.

Так, если проследить за динамикой роста числа известных антибиотиков, то можно заметить следующую закономерность. В 1896 году Гозио выделил микофеноловую кислоту, в1899 году Эммерих и Лоу описали пиоцианазу. В 1937 году Вельш описал первый антибиотик актиномицетного происхождения актиномицетин, в 1939 году Красильниковым и Кореняко был получен мицетин и Дюбо – тиротрицин.

Таким образом, к моменту получения пенициллина в очищенном виде уже было известно пять антибиотических веществ. Далее число антибиотиков росло очень быстрыми темпами (см. табл.3).

Сейчас из-за высокой их токсичности и быстрой инактивации в организме больного или по другим причинам, из более 5 тысяч антибиотиков, лишь примерно 5 % находят применение в медицинской практике.

Таблица 3

Рост числа открытых антибиотиков по годам.

Сейчас из-за высокой их токсичности и быстрой инактивации в организме больного или по другим причинам, из более 5 тысяч антибиотиков, лишь примерно 5 % находят применение в медицинской практике.

Антибиотические свойства проявляются у многих групп микроорганизмов, обитающих в разных экологических системах и условиях. Микробы-продуценты этих биологически активных веществ встречаются среди морской фауны, в водах рек и озер, в растительных и животных остатках и. т. д. Однако наибольшее количество сообществ микроорганизмов обитает в почве, представляющей собою по существу живой единый организм.Многие патогенные для человека и животных бактерии (кишечная и дизентерийная палочки и др.), а так же и фитопатогенные грибы и бактерии, попадая в почву быстро в ней погибают. Однако, в стерильной почве те же самые организмы сохраняются в течение длительных периодов времени. В водоемах наблюдается та же картина, так как бактерии кишечной палочки попадая в морскую воду гибнут в ней через несколько дней. В прокипяченной морской воде этот микроб заметно развивается. Аналогичные наблюдения получены и при анализе пресной воды.