Первыми антибиотиками стали препараты пенициллинового ряда. Лекарства помогли спасти от инфекций миллионы людей. Препараты эффективны и в наше время – их постоянно модифицируют, совершенствуют. На основе пенициллинов разработаны многие популярные противомикробные средства.
Общие сведения о пенициллиновых антибиотиках
Первыми антимикробными препаратами, разработанными на основе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, являются пенициллины (Penicillium). Их родоначальником считается бензилпенициллин. Вещества принадлежат к широкому спектру β-лактамных антибиотиков. Общим признаком бета-лактамной группы является наличие в структуре четырехчленного бета-лактамного кольца.
Пенициллиновые антибиотики угнетают синтез особого полимера – пептидогликана. Он вырабатывается клеткой для построения мембраны, а пенициллины препятствуют образованию биополимера, что приводит к невозможности формирования клетки, вызывает лизис обнаженной цитоплазмы и гибель микроорганизма. На клеточную структуру человека или животных лекарство не оказывает губительного воздействия по причине того, что в их клетках пептидогликан отсутствует.
Пенициллины хорошо сочетаются с другими лекарственными препаратами. Их эффективность ослабевает при комплексном лечении совместно с бактериостатиками. Пенициллиновый ряд антибиотиков эффективно применяется в современной медицине. Это возможно благодаря следующим свойствам:
- Низкая токсичность. Среди всех антибактериальных препаратов пенициллины обладают наименьшим списком побочных эффектов, при условии правильного назначения и соблюдения инструкции. Лекарства разрешены к применению в терапии новорожденных и беременных женщин.
- Широкий спектр действия. Современные антибиотики пенициллинового ряда активны в отношении большинства грамположительных, некоторых грамотрицательных микроорганизмов. Вещества устойчивы к щелочной среде желудка и пенициллиназе.
- Биодоступность. Высокий уровень абсорбции обеспечивает способность бета-лактамов быстро распространяться по тканям, проникая даже в ликвор головного мозга.
Классификация пенициллиновых антибиотиков
Противомикробные средства на основе пенициллина классифицируются по многим признакам – принадлежности, совместимости, механизму воздействия. Неспособность природных пенициллиновых веществ противостоять пенициллиназе, определила потребность создания синтетических и полусинтетических препаратов. Исходя из этого, классификация данного типа антибиотиков по способу изготовления является информативной для понимания фармакологических свойств пенициллинов.
Биосинтетические
Бензилпенициллин продуцируется плесневыми грибами Penicillium chrysogenum и Penicillium notatum. По молекулярному строению действующее вещество относится к кислотам. Для медицины его химическим способом соединяют с калием либо натрием, получая в результате соли. Они являются основой порошков для инъекционных растворов, которые быстро всасываются в ткани. Лечебный эффект наступает уже через 10-15 минут после введения, но уже через 4 часа действие вещества заканчивается. Это вызывает потребность многократных инъекций.
Активное вещество быстро проникает в слизистые и легкие, в меньшей степени – в кости, миокард, синовиальную и цереброспинальную жидкости. Для пролонгации действия препаратов, бензилпенициллин соединяют с новокаином. Полученная соль в месте укола образует лекарственное депо, откуда вещество медленно и постоянно поступает в кровь. Это помогло сократить количество инъекций до 2 р/д с сохранением терапевтического эффекта. Данные препараты направлены на продолжительное лечение сифилиса, стрептококковой инфекции, ревматизма.
Биосинтетические пенициллины активны в отношении большинства патогенных микроорганизмов, кроме спирохет. Для лечения инфекций средней тяжести применяется производная бензилпенициллина – феноксиметилпенициллин. Вещество устойчиво к воздействию соляной кислоты сока желудка, поэтому производят его в форме таблеток и применяют перорально.
Полусинтетические антистафилококковые
Природный бензилпенициллин не активен в отношении штаммов стафилококка. По этой причине был синтезирован оксациллин, который угнетает действие бета-лактамаз возбудителя. Полусинтетические пенициллины включают в себя метициллин, диклоксациллин, клоксациллин. Эти препараты в современной медицине используются редко вследствие своей высокой токсичности.
Аминопенициллины
К данной группе антибиотиков относятся ампициллин, амоксициллин, талампициллин, бакампициллин, пивампициллин. Средства активны к большому спектру возбудителей и выпускаются в таблетках. Недостатком препаратов является неэффективность амоксициллина и ампициллина к штаммам стафилококка. Для лечения таких заболеваний вещества соединяют с оксациллином.
Аминопенициллины быстро всасываются и действуют долгое время. На сутки назначают 2-3 приема таблеток по решению врача. Из побочных эффектов наблюдается только аллергическая сыпь, которая быстро проходит после отмены средства. Препараты применяются для лечения следующих состояний:
- инфекции верхних дыхательных и мочевыводящих путей;
- синусит;
- энтероколит;
- отит;
- возбудитель язвы желудка (Хеликобактер Пилори).
Антисинегнойные
Антибиотики пенициллиновой группы имеют схожее с аминопенициллинами действие. Исключение составляют псевдомонады. Вещества эффективны при лечении заболеваний, вызванных синегнойной палочкой. К препаратам данной группы относятся:
Ингибиторозащищенные комбинированные
Препараты данной группы искусственно синтезированы для повышения резистентности действующего вещества к большинству микроорганизмов. Лекарства получены путем соединения с клавулановой кислотой, тазобактамом, сульбактамом, которые обеспечивают невосприимчивость к бета-лактамазам. Защищенные пенициллины обладают собственным антибактериальным эффектом, усиливая действие основного вещества. Лекарства успешно применяют в терапии тяжелых внутрибольничных инфекций.
Пенициллин в таблетках
Применение пенициллинов в таблетках удобно и выгодно для пациентов. Не нужно тратиться на шприцы для инъекций, лечение проводится на дому самостоятельно. Пенициллиновые антибиотики:
| Название | Действующее вещество | Показания | Противопоказания | Цена, руб |
| Азитромицин | Дигидрат азитромицина | Острый бронхит, импетиго, хламидийный уретрит, боррелиоз, эритема | Заболевания почек, непереносимость компонентов, миастения | |
| Оксациллин | оксациллин | Инфекции суставов, костей, кожи, синусит, бактериальный менингит и эндокардит | Повышенная чувствительность к пенициллинам | |
| Амоксициллин Сандоз | амоксициллин | Тонзиллит, бактериальный фарингит и энтерит, внебольничная пневмония, цистит, эндокардит | Чувствительность к пенициллину, перекрестная аллергия с другими бета-лактамными средствами | |
| Феноксиметилпенициллин | феноксиметилпенициллин | Ангина, бронхит, пневмония, сифилис, гонорея, столбняк, сибирская язва | Фарингит, афтозный стоматит, чувствительность к пенициллинам | |
| Ампициллин | ампициллина тригидрат | Инфекции ЖКТ, бронхолегочные и мочевыводящих путей, менингит, сепсис, рожа | Лимфолейкоз, инфекционный мононуклеоз, нарушение функций печени | |
| Амоксициллин | амоксициллин | Уретрит, пиелонефрит, пневмония, бронхит, листериоз, гонорея, лептоспироз, Хеликобактер | Аллергический диатез, сенная лихорадка, инфекционный мононуклеоз, астма, лимфолейкоз, болезни печени, крови и ЦНС | |
| азитромицин | Инфекции мягких тканей, кожи, дыхательных путей, болезнь Лайма, цервицит, уретрит | Чувствительность к азитромицину, заболевания печени, сочетание с дигидроэрготамином и эрготамином | ||
| Амоксиклав | амоксициллин, клавуланат | Острый отит, синусит, бронхит, заглоточный абсцесс, пневмония, инфекции кожи, гинекологические, желчных путей, соединительной и костной ткани | Болезни печени, лимфолейкоз, инфекционный мононуклеоз, повышенная чувствительность к пенициллинам |
В уколах
Для инъекций используется пенициллина G натриевая соль 500 тыс. или 1 млн. ЕД. Порошок отпускается в стеклянных флаконах, закупоренных резиновой крышкой. Перед применением средство разводится водой. Примеры препаратов:
| Наименование | Действующее вещество | Показания | Противопоказания | Цена, руб |
| Ампициллин | ампициллина натриевая соль | Цистит, пиелонефрит, бактериальный синусит, интраабдоминальные и женские половые инфекции | Нарушения работы печени и почек, колит, лейкемия, ВИЧ | |
| Бициллин-1 | бензатина бензилпенициллин | Сифилис, скарлатина, бактериальная инфекция кожи | Непереносимость компонентов, склонность к аллергии | |
| Бензинпенециллин | бензинпенециллин | Сепсис, пиемия, остеомиелит, менингит, дифтерия, актиномикоз, скарлатина, бленнорея | Повышенная чувствительность к пенициллинам и цефалоспоринам | |
| Оспамокс | амоксициллин | Пневмония, отит, бронхит, простатит, эндометрит, гонорея, рожа, брюшной тиф, листериоз | Эпилепсия, острый лимфолейкоз, астма, диатез аллергический, сенная лихорадка | |
| Бензилпенициллина новокаиновая соль | бензилпенициллин | Крупозная и очаговая пневмония, сифилис, дифтерия, менингит, септицемия, бленнорея | Гиперчувствительность к пенициллинам, эпилепсия – для эндолюмбальных инъекций |
Видео
Состав препаратов, которые относятся к группы пенициллинов , зависит от того, о каком именно лекарстве идет речь.
В настоящее время практикуется применение четырех групп:
- природные пенициллины;
- полусинтетические пенициллины;
- аминопенициллины, которые имеют расширенный спектр действия;
- пенициллины, обладающие широким антибактериальным спектром влияния.
Форма выпуска
Выпускаются препараты для инъекций, а также таблетки пенициллина.
Средство для инъекций производятся во флаконах из стекла, которые закрываются пробками из резины и металлическими колпачками. Во флаконах содержатся разные дозы пенициллина. Его растворяют перед введением.
Производятся также пенициллин-экмолиновые таблетки, предназначенные для рассасывания и для перорального приема. В таблетках для сосания содержат по 5000 ЕД пенициллина. В таблетках для приема перорально — 50000 ЕД.
В таблетках пенициллина с цитратом натрия может содержаться по 50000 и 100000 ЕД.
Фармакологическое действие
Пенициллин - это первое антимикробное средство, которое удалось получить, используя в качестве основы продукты жизнедеятельности микроорганизмов. История этого лекарства начинается в 1928 году, когда изобретатель антибиотика Александр Флеминг выделил его из штамма гриба вида Penicillium notatum . В главе, где описывается история открытия пенициллина, Википедия свидетельствует, что антибиотик был открыт случайно, после попадания в культуру бактерий из внешней среды плесневого гриба отмечалось его бактерицидное влияние. Позже была определена формула пенициллина, и то, как добыть пенициллин, начали изучать другие специалисты. Однако ответ на вопросы, в каком году изобрели это средство, и кто придумал антибиотик, однозначен.
О том, кто создал и усовершенствовал препараты, свидетельствует дальнейшее описание пенициллина в Википедии. В сороковые годы двадцатого века над процессом производства пенициллина в промышленности работали ученые в США и в Великобритании. Впервые применение этого антибактериального лекарства с целью терапии бактериальных инфекций произошло в 1941 году. А в 1945 году за изобретение пенициллина Нобелевскую премию получил его создатель Флеминг (тот, кто изобрел пенициллин), а также ученые, трудившиеся над его дальнейшим совершенствованием, — Флори и Чейн.
Говоря о том, кто открыл пенициллин в России, следует отметить, что первые образцы были получены в Советском Союзе в 1942 году микробиологами Балезиной и Ермольевой . Далее в стране началось промышленное производство антибиотика. В конце пятидесятых годов появились синтетические пенициллины.
Когда изобрели это лекарство, на протяжении длительного времени оно оставалось основным антибиотиком, применяющимся клинически во всем мире. И даже после того, как были изобретены другие антибиотики без пенициллина, этот антибиотик остался важным препаратом для терапии инфекционных болезней. Существует утверждение о том, что лекарство получают с помощью шляпочных грибов, но на сегодняшний день есть разные методы его производства. В настоящее время широко применяются так называемые защищенные пенициллины.
Химический состав пенициллина свидетельствует о том, что средство является кислотой, из которой впоследствии получают разные соли. К пенициллиновым антибиотикам относятся Феноксиметилпенициллин (пенициллин V), Бензилпенициллин (пенициллин G) и др. Классификация пенициллинов предполагает их разделение на природные и полусинтетические.
Биосинтетические пенициллины обеспечивают в бактерицидное, и бактериостатическое влияние, ингибируя синтез стенки клеток микроорганизмов. Они действуют на некоторые грамположительные бактерии (Streptococcus spp., Staphylococcus spp., Bacillus anthracis, Corynebacterium diphtheria ), на некоторые грамотрицательные бактерии (Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae ), на анаэробные спорообразующие палочки (Spirochaetaceae Actinomyces spp. ) и др.
Наиболее активным из препаратов пенициллина является . Устойчивость к влиянию Бензилпенициллина демонстрируют штаммы Staphylococcus spp. , которые вырабатывают пенициллиназу.
Пенициллин не является эффективным средством по отношению к бактериям кишечно-тифозно-дизентерийной группы, возбудителей туляремии, бруцеллеза, чумы, холеры, а также коклюшных, туберкулезных, фридлендеровских, синегнойных палочек и вирусов, риккетсий, грибков, простейших.
Фармакокинетика и фармакодинамика
Самым эффективным методом является введение внутримышечно. После такого применения активный компонент очень быстро попадает в пациента. Наибольшая концентрация средства наблюдается спустя 30-60 минут после применения. После однократного введения определяются только его следовые концентрации.
Быстро определяется в мышцах, раневом экссудате, в полостях суставов, в мышцах.
В спинномозговой жидкости наблюдается его небольшое количество. Незначительное количество также попадет в плевральные полости и брюшную полость, поэтому при необходимости требуется непосредственное местное действие лекарства.
Проникает к плоду сквозь плаценту. Выделяется из организма через почки, так выводится около 50% средства. Также его часть выводится с желчью.
Если пациент принимает пенициллин в таблетках, ему нужно учесть, что при пероральном приеме антибиотик всасывается плохо, причем его часть разрушается под воздействием желудочного сока и бета-лактамазы, которую вырабатывает кишечника .
Показания к применению
Антибиотики группы пенициллина, названия которых подскажет непосредственно лечащий врач, применяются с целью лечения болезней, спровоцированных микроорганизмами, чувствительными к пенициллину:
- пневмония (крупозная и очаговая);
- эмпиема плевры;
- септический эндокардит в острой и подорстрой форме;
- сепсис ;
- пиемия;
- септицемия;
- в острой и хронической форме;
- инфекционные болезни желчных и мочевыводящих путей;
- гнойные инфекционные болезни кожи, слизистых, мягких тканей;
- рожа;
- сибирская язва;
- актиномикоз;
- гинекологические гнойно-воспалительные болезни;
- ЛОР-заболевания;
- болезни глаз;
- гонорея, , бленнорея.
Противопоказания
Таблетки и инъекции не применяют в таких случаях:
- при высокой чувствительности к этому антибиотику;
- при , , и других ;
- при проявлении у больных высокой чувствительности к сульфаниламидам, антибиотикам, а также к другим лекарствам.
Побочные действия
В процессе применения пациент должен понимать, что такое пенициллин, и какие побочные явления он может спровоцировать. В процессе лечения иногда проявляются симптомы аллергии. Как правило, такие проявления связаны с сенсибилизацией организма вследствие более раннего применения этих препаратов. Также может возникнуть вследствие продолжительного использования лекарства. При первом применении лекарства аллергия наблюдается реже. Существует вероятность сенсибилизации организма плода в период беременности, если женщина принимает пенициллин.
Также во время курса лечения могут развиваться следующие побочные действия:
- Пищеварительная система : тошнота, , рвота.
- Центральная нервная система : нейротоксические реакции, признаки менингизма, судороги .
- Аллергия : , повышение температуры, сыпь на слизистых и на коже, эозинофилия, . Зафиксированы случаи и летальный исход. При таких проявлениях нужно немедленно ввести внутривенно.
- Проявления, связанные с химиотерапевтическим влиянием: полости рта, кандидоз влагалища.
Инструкция по применению пенициллина (Способ и дозировка)
Антимикробное действие отмечается при местном и при резорбтивном действии пенициллина.
Инструкция по применению пенициллина в уколах
Вводить средство можно подкожно, внутримышечно, внутривенно. Также препарат вводят в спинномозговой канал. Чтобы терапия была максимально эффективной, нужно рассчитывать дозу так, чтобы в 1 мл крови было 0,1–0,3 ЕД пенициллина. Поэтому препарат вводят каждые 3-4 часа.
Для лечения пневмонии , , цереброспинального менингита и др. специальную схему назначает врач.
Инструкция по применению пенициллина в таблетках
Дозировка таблеток пенициллина зависит от заболевания и от той схемы лечения, которую назначает лечащий врач. Как правило, пациентам назначают по 250-500 мг, препарат нужно принимать через каждых 8 час. При необходимости дозу увеличивают до 750 мг. Принимать таблетки рекомендуется за полчаса до приема пищи или через два часа после еды. Продолжительность лечения зависит от болезни.
Передозировка
Следует учитывать, что при приеме больших доз пенициллина может произойти передозировка, от чего могут возникнуть неприятные симптомы в виде тошноты, рвоты, диареи . Но это состояние не является опасным для жизни.
При внутривенном введении калиевой соли у пациентов, страдающих почечной недостаточностью , может развиваться гиперкалиемия .
При введении больших доз средства внутрижелудочково или внутривенно могут проявляться эпилептические припадки. Но такой симптом проявляется у взрослых пациентов только после введения не меньше 50 млн. ед. лекарства. В таком случае больному назначают прием барбитуратов или бензодиазепинов.
Взаимодействие
При одновременном приеме с понижается канальцевая секреция бензилпенициллина , что ведет к повышению его концентрации в плазме и увеличению периода полувыведения.
Если практикуется совместное применение с , бактерицидное действие бензилпенициллина снижается.
Не допускается разведение в одном шприце или в одной системе для инфузии пенициллина и аминогликозидов , так как эти средства являются несовместимыми физико-химически.
Если прием больших доз бензилпенициллина калиевой соли сочетается с препаратами калия, калийсберегающими диуретиками либо ингибиторами АПФ, отмечается увеличенный риск гиперкалиемии.
При одновременном приеме пенициллинов, демонстрирующих активность по отношению к синегнойной палочке , с антиагрегантами и антикоагулянтами следует соблюдать осторожность, так как существует риск повышенной кровоточивости.
Сульфаниламиды ослабляют бактерицидное действие антибиотика.
При одновременном приеме Срок годности
Срок годности пенициллина — 5 лет.
Особые указания
Перед тем, как применять пенициллин, важно провести пробы и определить чувствительность к антибиотику.
Осторожно назначают лекарство людям, у которых нарушена функция почек, а также пациентам с острой сердечной недостаточностью , людям, которые имею склонность к аллергическим проявлениям или выраженную чувствительность к цефалоспоринам .
Если спустя 3-5 дней после начала лечения улучшения состояния пациента не отмечается, важно обратиться к врачу, который назначит другие антибиотики или комбинированное лечение.
Так как в процессе приема антибиотиков существует высокая вероятность проявления грибковой суперинфекции , важно принимать противогрибковые средства в процессе лечения. Также важно учесть, что при применении субтерапевтических доз лекарства или при незавершенном курсе терапии возможно появление резистентных штаммов возбудителей.
При приеме препарата внутрь нужно запивать его большим количеством жидкости. Важно четко следовать инструкции, как разводить средство.
В процессе лечения пенициллинами необходимо очень точно следовать назначенной схеме лечения и не пропускать прием доз. Если прием был пропущен, дозу нужно принять как можно скорее. Нельзя прерывать курс лечения.
Так как лекарство с истекшим сроком хранения может быть токсичным, принимать его нельзя.
Аналоги
Совпадения по коду АТХ 4-го уровня:
Существует ряд препаратов-пенициллинов, наиболее оптимальный из антибиотиков определяет врач индивидуально.
С алкоголем
Детям
Применяется для лечения детей только после назначения врача и под его контролем.
Пенициллин при беременности и лактации
Назначать антибиотик при беременности целесообразно только в том случае, если ожидаемая польза превышает вероятность проявления негативных эффектов. Лактацию на период приема препаратов следует прекратить, так как вещество попадает в молоко и может спровоцировать развитие тяжелых аллергических проявлений у ребенка.
В полевых условиях солдаты повально гибли от, казалось бы, простейших инфекций, а человечество подбиралось все ближе и ближе к разгадке проблемы. И в советских, и в английских лабораториях велись исследования гриба зеленой плесени под названием Penicillium notatum. Вначале была установлена его способность уничтожать стафилококки в культуре клеток, затем значительные количества первого пенициллина из культуры Penicillium notatum были выделены в чистом виде, а со временем для клинического использования стали доступны практически неограниченные количества бензилпенициллина.
Пенициллин - основа основ среди таких препаратов как антибиотики. Даже сегодня, когда человечеству известно широкое разнообразие его производных и антибиотиков альтернативного происхождения, применение пенициллина все еще популярно.
Что нам известно сегодня о применении пенициллина , об это «первенце» антибактериальной терапии? Как он воздействует на человеческий организм? Почему столь актуален? И когда о нем лучше позабыть и прибегнуть к другим достижениям антибактериального лечения?
Описание пенициллинов
Если в середине ХХ века пенициллином было названо лекарственное вещество, выделенное из зеленой плесени Penicillium notatum, то на этом наука не остановилась. На сегодняшний день пенициллины - это целая группа бета-лактамных антибиотиков, в продуцировании которых задействовано широкое разнообразие плесеней одноименного рода, а также некоторых полусинтетических средств. Получаемое лекарственное вещество активно в отношении большинства грамположительных и некоторых грамотрицательных микроорганизмов. К бета-лактамным антибиотикам, кроме пенициллинов, впоследствии отнесли цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы. Это самая многочисленная из применяемых в клинической практике группа противомикробных средств, объединенная по причине наличия в структуре молекул веществ четырехчленного бета-лактамного кольца.
В классификации антибиотиков пенициллины занимают следующие позиции:
- по механизму воздействия - ингибиторы синтеза клеточной стенки микроорганизма;
- по химическому строению - бета-лактамы;
- по типу воздействия на микробную клетку - бактерицидные;
- по спектру противомикробного действия - активны против грамположительных и грамотрицательных кокков (стафилококки, стрептококки, менингококки, гонококки), некоторых грамположительных микробов (коринебактерии, клостридии) и спирохет; полусинтетические пенициллины относятся к препаратам широкого спектра действия.
Между собой пенициллины классифицируют следующим образом:
- естественные пенициллины - активны против грамположительных бактерий и кокков
- бензилпенициллины,
- бициллины,
- феноксиметилпенициллин;
- изоксазолпенициллины - активны в основном против стафилококков
- оксациллин применяют против пенициллиназообразующих стафилококков, устойчивых к естественным пенициллинам и резистентных к другим антибиотикам
- клоксациллин,
- флуклоксациллин;
- амидинопенициллины - активны против грамотрицательных энтеробактерий
- амдиноциллин,
- пивамдиноциллин,
- бакамдиноциллин,
- ацидоциллин;
- аминопенициллины - оцениваются как широкого спектра действия
- ампициллин,
- амоксициллин,
- талампициллин,
- бакампициллин,
- пивампициллин;
- карбоксипенициллины - активны против синегнойной палочки и индолположительных видов протея
- карбенициллин,
- карфециллин,
- кариндациллин,
- тикарциллин;
- уреидопенициллины - еще более активны против синегнойной палочки, также их используют против Klebsiella spp
- азлоциллин,
- мезлоциллин,
- пиперациллин.
Механизм действия пенициллина
Механизм действия лекарственного вещества лежит в основе применения пенициллина . Применяется любое лекарственное средство вовсе не для того, чтобы случилась новая биохимическая реакция или физиологический процесс. Роль лекарства в стимуляции, имитации, угнетении или вовсе блокировке действия внутренних посредников, отвечающих за сигналы между различными органами и системами через биологические субстраты.
Так, пенициллины в частности участвуют в синтезе клеточной стенки, а точнее в синтезе гликопептида. Это очень сложный биохимический процесс, нарушение которого вызывает лизис клетки или появления участков и вовсе без клеточной стенки. Это нечто аналогичное выращиванию микроорганизмов без незаменимых аминокислот, прежде всего, без лизина или его предшественника, диаминопимелиновой кислоты.
Будучи бета-лактамным антибиотиком, пенициллин обладает способностью вмешиваться в синтез гликопептида и вызывать лизис обнаженной цитоплазмы и гибель клетки. В том и заключается основа механизма действия пенициллина.
Применение пенициллина позволяет воспрепятствовать построению микробами клеточных оболочек, происходит блокирование конечной стадии синтеза бактериальной стенки.
Действие пенициллина оценивается как бактерицидное и бактериостатическое. Он демонстрирует эффективность по отношению к:
- стрептококкам,
- гонококкам,
- пневмококкам,
- менингококкам,
- возбудителям столбняка,
- возбудителям сибирской язвы,
- возбудителям газовой гангрены,
- возбудителям дифтерии,
- некоторым штаммам патогенных стафилококков,
- некоторым штаммам протея.
Бесполезно применять пенициллин по отношению к:
- бактериям кишечно-тифозно-дизентерийной группы,
- возбудителям коклюша,
- микобактериям туберкулёза,
- фридлендеровским палочкам,
- синегнойным палочкам и прочее.
Показания к применению пенициллина
Итак, было названо, против каких микроорганизмов активны пенициллины, но какие заболевания ими можно вылечить? Перечень таковых образуют:
- сепсис,
- септический эндокардит,
- пневмококковая, менингококковая, гонококковая и другие инфекции, часто обширные и глубоко локализованные,
- крупозная и очаговая пневмония,
- плевролегочные процессы, в частности гнойные плевриты,
- крупные раны тяжелые ожоги и в период после операций для профилактики осложнений,
- фурункулез,
- абсцессы мозга и гнойный менингит,
- гонорея,
- сифилис,
- сикоз,
- воспаления глаза и уха, отиты,
- холецистит,
- холангит,
- ревматизм,
- пупочный сепсис, септикопиемии и септико-токсические болезни у новорожденных и грудных детей,
- скарлатина,
- дифтерия.
В зависимости от предполагаемой локализации инфекционного агента применение пенициллина назначают внутримышечно, подкожно и внутривенно. Практикуется также введение лекарственного вещества в полости, спинномозговой канал, сублингвально. Применение пенициллина может быть в виде ингаляций, полосканий, промываний, капель для глаз и носа.
Особую эффективность демонстрирует внутримышечное применение пенициллина . Так он быстро поступает в кровь, где выявляется пик уже спустя 30-60 минут. затем распространение пенициллина по организму затрагивает мышцы, легкие, суставные полости. Спинномозговой жидкости он достигает в минимальных количествах, а потому при лечении менингита и энцефалита применение пенициллина должно быть внутримышечным и эндолюмбальным.
Отмечается способность пенициллина проникать . При этом многочисленные исследования показали безопасность пенициллина для плода и беременной женщины. Он легко выводится из организма почками.
Обычно в течение 3-4 часов пенициллин выводится из организма с мочой. Для поддержания стабильно необходимого уровня концентрации препарата в крови его повторное введение назначается с учетом этого срока.
Противопоказания к применению пенициллина
Хоть изобретение антибиотиков и стало революционным прорывом в медицине, но использование этих лекарственных средств непременно связано с побочными действиями. Применение пенициллина , конечно же, не исключение.
Прежде всего, пенициллин представляет опасность для лиц, обладающих высокой чувствительностью к нему. Обычно чувствительность к пенициллину сопряжена с высокой восприимчивостью к сульфаниламидам и тому подобным антибиотикам. Сенсибилизация к лекарственному веществу может проявиться и при беременности, несмотря на то, что пенициллин - один из немногих допустимых в период беременности антибиотиков.
Противопоказания к применению пенициллина это еще и бронхиальная астма, и крапивница, и сенная лихорадка, и множество .
- Обычно аллергические проявления побочки от пенициллина возникают у лиц, страдающих аллергиями. Чаще всего это кожные проявления - эритема, крапивница, уртикароподобные сыпи, а также макулёзные, везикулёзные и пустулёзные высыпания, и даже представляющий угрозу для жизни эксфолиативный дерматит.
- В работе органов дыхания побочное действие от применения пенициллина может проявиться ринитом, ларингофарингитом и фарингитом, бронхиальной астмой и астматическим бронхитом.
- На функционировании желудочно-кишечного тракта пенициллин может отразиться тошнотой и рвотой, стоматитом и поносом. Также во время лечения пенициллином, как и любыми другими антибиотиками, может развиться дисбактериоз, ведь пенициллин одинаково воздействует что на патогенные, что на полезные бактерии.
Серьёзными осложнениями в процессе применения препаратов пенициллина может быть анафилактический шок и нарушение функции печени.
При назначении пенициллинов медику следует взвесить потенциальный риск и ожидаемую пользу, принять во внимание все анамнестические данные о применении пенициллина и реакциях на него. И, конечно же, применение пенициллинов не должно происходить в рамках самолечения.
Пенициллин – самый первый в мире , который стал настоящим спасением для миллионов людей. С его помощью врачи смогли объявить войну заболеваниям, считавшимся на тот момент смертельными: пневмония, туберкулез, . Однако, лечение патологий с применением антибиотиков должно производиться только после установления точного диагноза и строго по предписанию врача.
История открытия
Открытие антибактериальных свойств пенициллина произошло в 1928 году. Известный ученый Александр Флеминг в результате проведения рядового эксперимента с колониями , в некоторых чашках с культурами обнаружил пятна обычной плесени.
Как выяснилось при дальнейшем изучении, в чашках с плесневыми пятнами вредоносных бактерий не оказалось. Впоследствии именно из обычной зеленой плесени была выведена молекула, которая была способна убивать бактерии. Так появился первый современный антибиотик – Пенициллин.
Группа Penicillium
В наши дни пенициллины – это целая группа антибиотиков, производимая некоторыми видами плесени (род Penicillium).
Они могут быть активны в отношении целых групп грамположительных микроорганизмов, а также некоторых грамотрицательных: , стафилококков, спирохет, менингококков.
Пенициллины относятся к большой группе бета-лактамных антибиотиков, которые имеют в своем составе особую молекулу бета-лактамного кольца.
Показания
Антибиотики группы пенициллинов применяются в курсах лечения огромного количества инфекционных заболеваний. Их назначают при чувствительности патогенных микроорганизмов к лекарственному средству для терапии следующих патологий:
- многие разновидности пневмоний;
- остеомиелит;
- инфекции мочеполовой системы, большей части органов ЖКТ;
- скарлатина;
- дифтерия;
- сибирская язва;
- гинекологические болезни;
- заболевания ЛОР-органов;
- сифилис, гонорея и многие другие.
Также данная разновидность антибиотиков применяется при лечении зараженных бактериями ран. В качестве профилактики гнойных осложнений препарат назначается в послеоперационном периоде.
Лекарственное средство может применяться в детском возрасте при пупочных сепсисах, пневмониях, отитах у новорожденных и малышей грудного, также раннего возраста. Также Пенициллин эффективен при гнойных плевритах и менингитах.
Применение пенициллина в медицине:
Противопоказания
Применение пенициллинового ряда для лечения инфекций возможно далеко не всегда. Категорически запрещен прием препарата людям, имеющим высокую чувствительность к лекарству.
Также противопоказано применение данного антибиотика у пациентов, страдающих астмой различного генеза, сенной лихорадкой, имеющих в анамнезе или прочие на действующее вещество.
Форма выпуска
Современные фармакологические компании производят препараты пенициллина для уколов либо в форме таблеток. Средства для внутримышечного введения производятся во флаконах (из стекла), закупоренных резиновыми пробками, а сверху металлическими колпачками. Перед введением субстрат разводят хлоридом натрия либо водой для инъекций.
Таблетки выпускаются в ячейковой упаковке дозировкой от 50 до 100 тысяч ЕД. Также возможен выпуск экмолиновых таблеток для рассасывания. Дозировка в данном случае не превышает 5 тысяч ЕД.
Механизм действия
Механизм действия пенициллина заключается в угнетении ферментов, участвующих в образовании клеточной оболочки микроорганизмов. Оболочка клетки защищает бактерии от воздействия окружающей среды, нарушения ее синтеза приводит к гибели патогенных агентов.
В этом и заключается бактерицидное действие препарата. Он действует на некоторые разновидности грамположительных бактерий (стрептококки и стафилококки), а также на несколько разновидностей грамотрицательных.
Стоит отметить, что пенициллины могут воздействовать только на размножающиеся бактерии. В бездействующих клетках не происходит построения оболочек, поэтому они не гибнут из-за ингибирования ферментов.
Инструкция по применению
Антибактериальный эффект пенициллина достигается при внутримышечном введении, при приеме внутрь, а также при местном действии. Более часто для лечения используют именно инъекционную форму. При внутримышечном введении лекарственное средство довольно быстро всасывается в кровь.
Однако по истечении 3-4 часов он полностью исчезает из крови. Поэтому рекомендуется регулярное введение препараты с равными интервалами от 4 раз в сутки.
Допускается введение препарата внутривенно, подкожно, а также в спинномозговой канал. Для лечения сложных пневмоний, менингита или сифилиса назначается специальная схема, прописать которую может только врач.
При приеме пенициллина в таблетированной форме дозировку также должен определить врач. Как правило, при бактериальных инфекциях назначается 250-500 мг каждые 6-8 часов. При необходимости единоразовая доза может быть увеличена до 750 мг. Принимать таблетки следует за полчаса до еды либо через 2 часа после. Продолжительность курса подскажет доктор.
Побочные действия
Поскольку пенициллины являются природным препаратом, они обладают минимальной токсичностью среди других групп антибиотиков, выведенных искусственно. Однако возникновение аллергических реакций все-таки возможно.
Запивать таблетированную форму пенициллина нужно большим количеством жидкости. В процессе лечения антибиотиками пенициллинового ряда важно не пропускать прием рекомендованных доз, поскольку возможно ослабление действия препарата. Если такое произошло, пропущенную дозу необходимо принять как можно быстрее.
Бывает, что по истечении 3-5 дней после регулярного приема или введения препарата улучшение не наступает, тогда следует обратиться к доктору за корректировкой курса лечения или дозы лекарственного средства. Прерывать курс лечения без консультации с врачом не рекомендуется.
Правила применения антибиотиков:
Лекарственное взаимодействие
При назначении пенициллина следует обращать внимание на его взаимодействие с другими применяемыми средствами. Нельзя сочетать данный антибиотик со следующими лекарственными препаратами:
- снижает эффективность антибиотиков пенициллинового ряда.
- Аминогликозиды способны конфликтовать с пенициллином в химическом аспекте.
- Сульфаниламиды также снижают бактерицидный эффект.
- Тромболитики.
Цена на Пенициллин
Пенициллин считается одним из самых недорогих антибактериальных препаратов. Цена 50 флаконов с порошком для создания раствора варьируется от 280 до 300 рублей. Стоимость таблеток 250 мг за номером 30 составляет чуть более 50 рублей.
Аналоги
В качестве замены обычного пенициллина врачи могут порекомендовать следующие препараты из списка: Цефазолин Дешевые
К дешевым аналогам пенициллина можно отнести Ампициллин и Бициллин. Их стоимость в таблетированной форме также не превышает 50 рублей.
Синонимы лекарства
Синонимами препарата называют Прокаин-бензилпенициллин, Бензилпенициллина натриевую, калиевую, новокаиновую соль.
Природные аналоги
К природным лекарственным пенициллинам относят:
- Фенкоксиметилпенициллин;
- Бензатин бензилпенициллин;
- Бензилпенициллина соли (натриевая, калиевая, новокаиновая).
Условия отпуска из аптек
По рецепту.
Условия хранения и срок годности
Способы применения: внутривенно, внутримышечно, перорально
Легальный статус: ℞ (только по рецепту)
Метаболизм: печень
Биологический период полувыведения: от 0,5 до 56 часов
Выведение: почки
Формула: C9H11N2O4S
Молярная масса: 243,26 г · моль-1
Пенициллин (PCN) представляет собой группу антибиотиков, которые включают пенициллин G (внутривенное использование), пенициллин V (пероральное использование), прокаин пенициллин и бензатин пенициллин (внутримышечное использование). Пенициллиновые антибиотики были одними из первых лекарств, эффективных против многих бактериальных инфекций, вызванных стафилококками и стрептококками. Пенициллины до сих пор широко используются сегодня, хотя многие виды бактерий выработали резистентность к этим препаратам вследствие их обширного использования. Около 10% людей сообщают об аллергии на пенициллин; тем не менее у до 90% человек из этой группы на самом деле может не быть аллергии. Серьезная аллергия развивается только у примерно 0,03% человек. Все пенициллины являются бета-лактамными антибиотиками. Пенициллин был открыт в 1928 году шотландским ученым Александром Флемингом. Люди начали использовать его для лечения инфекций в 1942 году. Существует несколько расширенных пенициллиновых семейств, которые эффективны против дополнительных бактерий. Они включают антистафилококковые пенициллины, аминопенициллины и антисинегнойные пенициллины. Они получены из грибов Penicillium.
Медицинское использование
Термин «пенициллин» часто используется в общем смысле для обозначения бензилпенициллина (пенициллина G, оригинального пенициллина, открытого в 1928 году), прокаин бензилпенициллина (прокаин пенициллина), бензатин бензилпенициллина (бензатин пенициллина) и феноксиметилпенициллина (пенициллина V). Прокаинбензилпенициллин и бензатинбензил пенициллин имеют такую же антибактериальную активность, как бензилпенициллин, но действуют в течение более длительного периода времени. Феноксиметилпенициллин менее активен в отношении грамотрицательных бактерий, чем бензилпенициллин. Бензилпенициллин, прокаин пенициллин и бензатин пенициллин даются инъекционно (парентерально), а феноксиметилпенициллин – перорально.
Восприимчивость
В то время как количество устойчивых к пенициллину бактерий возрастает, пенициллин по-прежнему может быть использован для лечения широкого спектра инфекций, вызванных некоторыми чувствительными бактериями, в том числе стрептококками, стафилококками, клостридиями и листериями. Следующий список показывает данные восприимчивости минимальнйо ингибирующей концентрации для нескольких значимых с медицинской точки зрения бактерий:
Листерия: от менее чем или равно 0,06 мкг / мл до 0,25 мкг / мл
Менингококк: от менее чем или равно 0,03 мкг / мл до 0,5 мкг / мл
Стафилококк: от менее чем или равна 0,015 мкг / мл до более чем 32 мкг / мл
Побочные эффекты
Общие побочные реакции (≥ 1% людей), связанные с использованием пенициллинов: диарея, повышенная чувствительность, тошнота, сыпь, нейротоксичность, крапивница и суперинфекции (в том числе кандидоз). Нечастые побочные эффекты (0,1-1% людей) включают повышение температуры, рвоту, эритему, дерматит, отек Квинке, судороги (особенно у людей, страдающих эпилепсией) и псевдомембранозный колит. Около 10% людей сообщают об аллергии на пенициллин; тем не менее, в 90% случаев у этих людей в действительности нет аллергии. Серьезные аллергии наблюдаются только в примерно 0,03% случаев. Боль и воспаление в месте инъекции является обычным явлением при парентеральном введении бензатин бензилпенициллина, бензилпенициллина, и, в меньшей степени, прокаина бензилпенициллина. Хотя аллергия на пенициллин по-прежнему является наиболее часто сообщаемой аллергией, менее 20% людей, которые считают, что у них есть аллергия на пенициллин, действительно имеют аллергию на пенициллин, тем не менее, пенициллин по-прежнему является наиболее частой причиной тяжелых аллергических реакций на лекарства. Важно отметить, что существует иммунологическая реакция на стрептолизин S, токсин, выпускаемый некоторыми убитыми бактериями и связанный с инъекцией пенициллином, что может привести к смертельной сердечной синкопе. Могут развиться аллергические реакции на любой β-лактамный антибиотик у до 1% пациентов, получавших этот препарат. Аллергическая реакция представляет собой тип реакции гиперчувствительности I. Анафилаксия будет развиваться у примерно 0.01% пациентов. Ранее было принято считать, что существует до 10% перекрестной чувствительности между полусинтетическими пенициллинами, цефалоспоринами и карбапенемами, из-за общего β-лактамного кольца. В 2006 году не было обнаружено повышенного риска перекрестной аллергии для цефалоспоринов второго поколения или более поздних цефалоспоринов. Тем не менее, в качестве общего риска, исследования показывают, что все бета-лактамы имеют риск развития очень серьезных реакций у восприимчивых пациентов. Частота этих реакций меняется в зависимости от структуры. В 2006 году было показано, что одной из главных особенностей при определении частоты иммунологических реакций является сходство боковых цепей (например, цефалоспорины первого поколения похожи на пенициллины); именно поэтому бета-лактамы связаны с различными частотами серьезных реакций (например, анафилаксии).
Механизм действия
Бактерии постоянно перестраивают свои пептидогликанновые клеточные стенки, одновременно строя и разрушая части клеточной стенки, по мере роста и деления. β-лактамные антибиотики ингибируют образование поперечных связей пептидогликана в клеточной стенке бактерий; это достигается за счет связывания четырехчленного β-лактамного кольца пенициллинов с ферментом DD-транспептидазы. Как следствие этого, DD-транспептидаза не может катализировать образование этих сшивок, и развивается дисбаланс между производством и деградацией клеточной стенки, в результате чего клетки быстро погибают. Ферменты, которые гидролизуют поперечные связи пептидогликана, продолжают функционировать даже тогда, когда ферменты, которые формируют такие поперечные связи, не функционируют. Это ослабляет клеточную стенку бактерии, и осмотическое давление становится все более некомпенсированным, что, в конечном итоге, вызывает гибель клеток (цитолиз). Кроме того, увеличение прекурсоров пептидогликана вызывает активацию гидролаз бактериальной клеточной стенки и автолиз, что дополнительно поглощает пептидогликаны клеточной стенки. Небольшой размер пенициллинов повышает их активность, что позволяет им проникать на всю глубину клеточной стенки. Это отличается от гликопептидных антибиотиков ванкомицина и тейкопланина, оба из которых гораздо больше пенициллинов. Грамположительные бактерии называются протопластами, когда они теряют свои клеточные стенки. Грамотрицательные бактерии полностью не теряют своих клеточных стенок и называются сферопластами после лечения пенициллином. Пенициллин демонстрирует синергетический эффект с аминогликозидами, так как ингибирование синтеза пептидогликана позволяет аминогликозидам более легко проникать в бактериальную клеточную стенку, что способствует разрушению бактериального синтеза белка в клетке. Это приводит к пониженной минимальной бактериальной концентрации (МБК) для чувствительных микроорганизмов. Пенициллины, как и другие β-лактамные антибиотики, блокируют не только деление бактерий, в том числе цианобактерий, но и деление цианелл, фотосинтезирующих органелл глаукофитовых водорослей, а также деление хлоропластов мохообразных. В отличие от этого, они не оказывают никакого влияния на пластиды высокоразвитых сосудистых растений. Это поддерживает эндосимбиотическую теорию эволюции разделения пластид у наземных растений. Химическая структура пенициллина действует с очень точным, зависящим от рН, механизмом, с помощью уникальной пространственной сборки молекулярных компонентов, которые могут активироваться путем протонирования. Пенициллин может проходить через телесные жидкости, нацеливаясь на ферменты, ответственные за синтез клеточной стенки у грамположительных бактерий и инактивируя их, в то же время избегая окружающих ферментов, не являющихся целями. Пенициллин может защитить себя от спонтанного гидролиза в организме в его анионной форме, при сохранении его потенциала в качестве сильного ацилирующего агента, активируемого только при приближении к целевому ферменту транспептидазы и протонируемого в активном центре. Это целевое протонирование неутрализует фрагмент карбоновой кислоты, который является ослаблением связи β-лактамного кольца N-C (= O), что приводит к самоактивации.
Структура
Термин «пенам» используется для описания общего базового скелета члена семьи пенициллинов. Это ядро имеет молекулярную формулу R-C9H11N2O4S, где R является переменной боковой цепью, которая отличает пенициллины друг от друга. Ядро пенама имеет молекулярную массу 243 г / моль, при этом более крупные пенициллины имеют молекулярную массу около 450, например, клоксациллин имеет молекулярную массу 436 г / моль. Основной структурной особенностью пенициллинов является четырехчленное β-лактамное кольцо; этот структурный фрагмент играет важную роль в антибактериальной активности пенициллина. Β-лактамное кольцо само по себе слито с пятичленным тиазолидиновым кольцом. Слияние этих двух колец приводит к тому, что β-лактамное кольцо является более реакционноспособным, чем моноциклические бета-лактамы, так как два конденсированных кольца искажают β-лактамную амидную связь и, следовательно, удаляют резонансную стабилизацию, обычно находящуюся в этих химических связях.
История
Открытие
Начиная с конца 19-го века, многие ученые и медики обращали внимание на антибактериальные свойства различных типов форм пенициллина, включая плесненый пенициллин, но они не смогли понять, что за процесс вызывает эффект. Эффекты плесненого пенициллина наконец были выделены в 1928 году шотландским ученым Александром Флемингом, в работе, которая кажется независимой от ранних наблюдений. Флеминг сообщил о дате своего открытия пенициллина – утро пятницы 28 сентября 1928 года. Согласно традиционной версии, эта история описывается как счастливая случайность: в своей лаборатории в подвале больницы Святой Марии в Лондоне (ныне часть Имперского Колледжа), Флеминг заметил чашку Петри, содержащую Staphylococcus, который был по ошибке оставлен открытым и был загрязнен сине-зеленой плесенью, сформировавшей видимый рост. Вокруг плесени наблюдался ореол заторможенного роста бактерий. Флеминг пришел к выводу о том, что плесень выпустила вещество, которое подавляло рост и вызывала лизис бактерий.
После того, как Флеминг сделал свое открытие, он вырастил чистую культуру и обнаружил, что это была плесень пенициллина, сейчас известная как Penicillium notatum. Флеминг ввел термин «пенициллин», чтобы описать фильтрат бульонной культуры плесени пенициллина. Флеминг попросил C. J. La Touche помочь определить форму, которую он неправильно идентифицирован как Penicillium rubrum (впоследствии исправленной Чарльзом Томом). Он выразил первоначальный оптимизм, что пенициллин станет полезным дезинфицирующим средством, из-за его высокой эффективности и минимальной токсичности по сравнению с антисептиками того времени, и отметил его лабораторное значение в изоляции Bacillus influenzae (которая теперь называется Haemophilus influenzae).
Флеминг был плохим пропагандистом и оратором, поэтому результатам его исследований изначально не уделялось большого внимания. Он не смог убедить химика помочь ему извлечь и стабилизировать антибактериальное соединение, содержащееся в бульонном фильтрате. Несмотря на отсутствие химика, ученый не потерял интерес в потенциальном использовании пенициллина и представил документ, озаглавленный «Среда для изоляции бациллы Пфайффера» в клуб медицинских исследований Лондона, который не был встречен с большим интересом, а его коллеги проявили даже еще меньший энтузиазм. Если бы Флеминг был более успешен в том, чтобы заинтересовать других ученых своей работой, пенициллин для использования в медицинских целях, возможно, был бы разработан годами ранее.
Несмотря на отсутствие интереса коллег-ученых, Флеминг провел несколько экспериментов на антибиотике, который он открыл. Наиболее важным результатом оказалось то, что антибиотик был не токсичен в организме человека, что было доказано путем проведения испытаний токсичности сначала на животных, а затем на людях. Его последующие эксперименты по реакции пенициллина на нагревание и рН позволили Флемингу повысить стабильность соединения. Один тест, которые современные ученые не находят в его работах, включает испытание пенициллина на инфицированном животном, и его результаты, вероятно, вызвали бы большой интерес к пенициллину и ускорили бы его развитие почти на десять лет.
Медицинское применение
В 1930 году Сесиль Джордж Пейн, патологоанатом из Королевского лазарета в Шеффилде, попытался использовать пенициллин для лечения сикоза обыкновенного в фолликулах бороды, но безуспешно. Перейдя к офтальмии новорожденных, гонококковой инфекции у детей раннего возраста, 25 ноября 1930 г, он достиг первого зарегистрированного результата лечения с пенициллином. Затем он вылечил четырех дополнительных пациентов (одного взрослого и троих детей) от глазных инфекций, однако ему так и не удалось вылечить пятого пациента. В 1939 году австралийский ученый Говард Флори (позднее барон Флори) и группа исследователей (Эрнст Борис Чейн, Артур Дункан Гарднер, Норман Хитли, М. Дженнингс, Дж. Орр-Юинг и Г. Сандерс) из Школы Патологии сэра Уильяма Данна, Оксфордский университет, добились прогресса в демонстрации in vivo бактерицидного действия пенициллина. В 1940 году они показали, что пенициллин эффективно лечит бактериальную инфекцию у мышей В 1941 году они вылечили полицейского Альберта Александра с тяжелой инфекцией лица. Его состояние улучшилось, но затем поставки пенициллина прекратились, и он умер. Впоследствии, были успешно вылечены несколько других пациентов.
Массовое производство
К концу 1940 года, команда из Оксфорда под руководством Говарда Флори изобрела способ массового производства препарата, но размер выработки оставался на низком уровне. В 1941 году Флори и Хитли совершили поездку в США с целью заинтересовать фармацевтические компании в производстве пенициллина. Флори и Чейн разделили Нобелевскую премию в области медицины 1945 года с Флемингом. Существовала проблема массового производства этого препарата. 14 марта 1942 года первый пациент со стрептококковой септицемией был обработан пенициллином американского производства производства компании Merck & от Co. Половина общего объема поставок, производимого в то время, использовалась для лечения этого пациента. К июню 1942 года в США было достаточно пенициллина для лечения десяти пациентов. В июле 1943 года Совет военного производства составил план для массового распределения запасов пенициллина в союзные войска, воюющие в Европе. Результаты исследования брожения на кукурузном экстракте в лаборатории Северных региональных исследований в Пеории, штат Иллинойс, позволили Соединенным Штатам производить 2,3 миллиона доз во времени для вторжения в Нормандии весной 1944 г. После осуществления поиска по всему миру, в 1943 году на рынке Пеории, штат Иллинойс, была найдена заплесневелая дыня, содержащая лучший штамм для производства с использованием процесса с жидким кукурузным экстрактом. Крупномасштабное производство было осуществлено благодаря методу брожения в глубокой цистерне, разработанному инженером-химиком Маргарет Хатчинсон Руссо. В качестве прямого результата войны и создания Совета военного производства, к июню 1945 года производилось более 646 миллиардов единиц пенициллина в год. G. Raymond Rettew внес значительный вклад в военные усилия американцев благодаря своим методам для получения коммерческих количеств пенициллина. Во время Второй мировой войны, пенициллин спас жизни 12% -15% солдат союзных войск. Его доступность, однако, была сильно ограничена из-за сложности изготовления большого количества пенициллина и быстрого почечного клиренса препарата, связанного с необходимостью частого приема. Методы массового производства пенициллина были запатентованы Эндрю Джексоном Мойером в 1945 году. Флори не запатентовал пенициллин по совету сэра Генри Дейла, заявившего, что это было бы неэтично. Пенициллин активно выводится из организма. Около 80% дозы пенициллина выводится в течение трех-четырех часов после введения. В начале эры пенициллина препарата был так мало, и он так высоко ценился, что распространенной практикой стал сбор мочи пациентов, проходящих лечение, из которой пенициллин может быть выделен и использован повторно. Такое решение не было удовлетворительным, поэтому исследователи искали способ замедлить экскрецию пенициллина. Они надеялись найти молекулу, которая могла бы конкурировать с пенициллином относительно переносчика органической кислоты, ответственной за экскрецию, таким образом, что переносчик преимущественно будет выделять конкурирующую молекулу и пенициллин будет сохранен. Агент выведения мочевой кислоты пробенецид оказался подходящим. При совместном введении пробенецида и пенициллина, пробенецид конкурентно ингибирует выделение пенициллина, повышая концентрацию пенициллина и продлевая его активность. В конце концов, появление методов массового производства и полусинтетические пенициллины решили вопросы поставок, поэтому от использования пробенецида отказались. Пробенецид все еще полезен, однако, при лечении некоторых инфекций, требующих особенно высокой концентрации пенициллина. После Второй мировой войны, Австралия стала первой страной, в которой препарат стал доступным для гражданского использования. В США, пенициллин стал доступным для широкой общественности 15 марта 1945 года.
Определение структуры и полный синтез
В 1945 году химическая структура пенициллина была определена с помощью рентгеновской кристаллографии Дороти Кроуфут Ходжкин, которая также работала в Оксфорде. Позже она получила Нобелевскую премию за это определение структуры и другие открытия.
Химик Джон С. Шихан из Массачусетского технологического института (MIT) завершил первый химический синтез пенициллина в 1957 году. Шихан начал свои исследования по синтезу пенициллина в 1948 году, и в ходе этих исследований были разработаны новые методы синтеза пептидов, а также новых защитных групп – групп, которые маскируют реакционную способность некоторых функциональных групп. Несмотря на то, что первоначальный синтез, разработанный Шиханом, не подходит для массового производства пенициллина, одно из промежуточных соединения в синтезе Шихэна представляло собой 6-аминопенициллановую кислоту (6-АРА), ядро пенициллина. Присоединение различных групп к «ядру» 6-APA пенициллина позволило создать новые формы пенициллина.
Дальнейшее развитие
Узкий круг поддающихся лечению заболеваний или «спектр активности» пенициллинов, наряду с плохой активностью перорально активного феноксиметилпенициллина, привели к поиску производных пенициллина, которые могут лечить более широкий круг инфекций. Выделение 6- APA, ядра пенициллина, позволило изготовлять полусинтетические пенициллины, с различными усовершенствованиями по сравнению с бензилпенициллином (биодоступность, спектр, стабильность, толерантность). Первым важным событием стало развитие ампициллина в 1961 году. Препарат имеет более широкий спектр активности, чем любой из исходных пенициллинов. Дальнейшее развитие получили β-лактамаза-устойчивые пенициллины, в том числе флуклоксациллин, диклоксациллин и метициллин. Они имеют существенное значение в их активности в отношении видов бактерий, продуцирующих β-лактамазы, но были неэффективны против штаммов метициллин-устойчивого золотистого стафилококка (MRSA), которые появились впоследствии. Другой линией развития истинных пенициллинов были антисинегнойные пенициллины, такие как карбенициллин, тикарциллин и пиперациллин, полезные по своей активности в отношении грамотрицательных бактерий. Тем не менее, полезность β-лактамного кольца была таковой, что соответствующие антибиотики, в том числе мециллинамы, карбапенемы и, самое главное, цефалоспорины, все еще сохраняют его в центре их структур.
Производство
Пенициллин является вторичным метаболитом некоторых видов Penicillium и производится, когда рост гриба подавляется стрессом. Он не производится в период активного роста. Производство также ограничивается обратной связью в пути синтеза пенициллина. α-кетоглутарат + AcCoA → homocitrate → L-α-аминоадипиновая кислота → L-лизин + бета-лактам Побочный продукт, L-лизин, ингибирует продукцию гомоцитрата, поэтому при производстве пенициллина следует избегать наличия экзогенного лизина. Клетки Penicillium выращивают с использованием техники, называемой подпиткой культуры, в которой клетки постоянно подвержены стрессу, который необходим для индукции производства пенициллина. Имеющиеся источники углерода также имеют важное значение: глюкоза подавляет производство пенициллина, в то время как лактоза не подавляет его. Значение рН и уровней азота, лизина, фосфата и кислорода также следует тщательно контролировать. Биотехнологический метод направленной эволюции был применен для получения в результате мутации большого числа штаммов Penicillium. Эти методы включают в себя подверженную ошибкам ПЦР, перетасовку в ДНК, ITCHY и нить-перекрывающая ПЦР. Полусинтетические пенициллины получают, начиная с ядра пенициллина 6-АРА.
Биосинтез
В целом, существует три основных и важных шагов в биосинтезе пенициллина G (бензилпенициллина). Первый шаг состоит из конденсации трех аминокислот – L-альфа-аминоадипиновой кислоты, L-цистеина, L-валина в трипептид. Перед конденсацией в трипептид, аминокислота L-валин должна пройти эпимеризацию и стать D-валином. Конденсированный трипептид называется δ- (L-α-аминоадипил)-L-цистеин-D-валин (ACV). Реакция конденсации и эпимеризации катализируются ферментом δ- (L-α -аминоадипил)-L-цистеин-D-валин-синтетазы (ACVS), нерибосомной пептидной синтетазы или NRPS. Второй стадией в биосинтезе пенициллина G является окислительное превращение линейного ACV в бициклическое промежуточное изопенициллин N путем изопенициллин N-синтазы (IPNS), которая кодируется геном PCBC. Изопенициллин N является очень слабым промежуточным продуктом, так как он не демонстрирует сильной антибиотической активности. Последним шагом является переамидирование при помощи изопенициллин N, N-ацилтрансферазы, в которой α-амиоадипиловая боковая цепь изопенициллина N удаляется и меняется на фенилацетильную боковую цепь. Эта реакция, кодируемая геном penDE, является уникальной в процессе получения пенициллинов.
:Tags
Список использованной литературы:
Gonzalez-Estrada, A; Radojicic, C (May 2015). «Penicillin allergy: A practical guide for clinicians». Cleveland Clinic journal of medicine. 82 (5): 295–300. doi:10.3949/ccjm.82a.14111 (inactive 2016-06-20). PMID 25973877
