Классификация антибиотиков открывает на фармакологии тему химиотерапевтических средств, и почти на каждом коллоквиуме по ней есть вопрос. Сложность одна: классификаций пять, и в ответе их легко смешать.
Ниже каждая классификация разобрана отдельно, с таблицами групп и примерами препаратов. Если нужна вся тема сразу, она есть в методичке по антибиотикам.
Что такое антибиотики и по каким признакам их классифицируют#
Один и тот же препарат можно описать с разных сторон. Амоксициллин – это бета-лактам, ингибитор синтеза клеточной стенки, бактерицидный антибиотик широкого спектра и полусинтетический пенициллин одновременно. Поэтому принципы классификации антибиотиков – это не одна схема, а несколько осей, и на экзамене важно понимать, по какой из них вас спрашивают.
- По химическому строению – к какой группе относится препарат. Главная классификация для экзамена: от группы зависят все остальные свойства.
- По механизму действия – на какую мишень в бактериальной клетке действует антибиотик.
- По типу действия – убивает бактерии (бактерицидный) или только останавливает их размножение (бактериостатический).
- По спектру действия – на какие микроорганизмы препарат действует: узкий или широкий спектр.
- По происхождению – выделен из продуцента, получен химической модификацией природной молекулы или полностью синтезирован.
В клинической фармакологии добавляют еще одну ось – по клиническому применению: препараты выбора и препараты резерва. Ее современный вариант – классификация ВОЗ AWaRe, которая делит антибиотики на группы доступа, наблюдения и резерва в зависимости от риска развития резистентности.
Классификация по химическому строению: основные группы и препараты#
Классификация антибиотиков по химической структуре – основа всего раздела. Препараты одной группы похожи строением молекулы, поэтому у них общая мишень, близкий спектр, сходные побочные эффекты и перекрестная устойчивость. Зная группу, вы выводите свойства препарата, а не вспоминаете их по отдельности.
| Группа | Подгруппы | Препараты |
|---|---|---|
| Бета-лактамы | Пенициллины | Бензилпенициллин, амоксициллин |
| Цефалоспорины | Цефазолин, цефтриаксон | |
| Карбапенемы | Меропенем | |
| Монобактамы | Азтреонам | |
| Макролиды | 14-членные | Эритромицин, кларитромицин |
| 15-членные (азалиды) | Азитромицин | |
| 16-членные | Джозамицин, спирамицин | |
| Тетрациклины | Природные | Тетрациклин |
| Полусинтетические | Доксициклин, миноциклин | |
| Глицилциклины | Тигециклин | |
| Аминогликозиды | I поколение | Стрептомицин, канамицин |
| II поколение | Гентамицин | |
| III поколение | Амикацин | |
| Амфениколы | – | Хлорамфеникол (левомицетин) |
| Линкозамиды | – | Линкомицин, клиндамицин |
| Гликопептиды | – | Ванкомицин, тейкопланин |
| Полимиксины | – | Полимиксин В, колистин (полимиксин Е) |
| Рифамицины | – | Рифампицин, рифабутин, рифаксимин |
| Оксазолидиноны | – | Линезолид, тедизолид |
| Антибиотики разных групп | – | Фосфомицин, фузидиевая кислота, даптомицин |
| Синтетические антибактериальные средства | ||
| Хинолоны и фторхинолоны | I поколение (хинолоны) | Налидиксовая кислота |
| II–IV поколения (фторхинолоны) | Ципрофлоксацин, левофлоксацин, моксифлоксацин | |
| Сульфаниламиды и триметоприм | – | Ко-тримоксазол (сульфаметоксазол + триметоприм) |
| Нитроимидазолы | – | Метронидазол |
| Нитрофураны | – | Нитрофурантоин, фуразидин |
Макролиды делят по числу атомов в лактонном кольце. Азитромицин выделяют в подгруппу азалидов. В его кольцо встроен атом азота, отсюда лучшая устойчивость в кислой среде и длинный период полувыведения.
Бета-лактамы: пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы#
Бета-лактамные антибиотики – самая большая и самая спрашиваемая группа. Всех их объединяет бета-лактамное кольцо: оно необратимо связывает ПСБ ПСБ (пенициллин-связывающие белки) – ферменты бактерии, которые сшивают цепи пептидогликана при построении клеточной стенкии останавливает синтез пептидогликана.
Отсюда общие свойства группы:
- Бактерицидное действие только на растущие бактерии
- Перекрестная аллергия
- Разрушение бета-лактамазами – ферментами, которые бактерии выработали против этого кольца.
Чтобы защитить кольцо, к препарату добавляют ингибитор бета-лактамаз: клавулановую кислоту, сульбактам или тазобактам. Так появились ингибиторозащищенные бета-лактамы.
Пенициллины
| Подгруппа | Препараты | Чем отличается |
|---|---|---|
| Природные | Бензилпенициллин, бензатина бензилпенициллин, феноксиметилпенициллин | Узкий спектр: грамположительные кокки, спирохеты; разрушаются пенициллиназой |
| Изоксазолилпенициллины (антистафилококковые) | Оксациллин | Устойчивы к пенициллиназе стафилококков |
| Аминопенициллины | Ампициллин, амоксициллин | Расширенный спектр: часть грамотрицательных палочек |
| Антисинегнойные | Карбоксипенициллины (тикарциллин), уреидопенициллины (пиперациллин) | Действуют на Pseudomonas aeruginosa |
| Ингибиторозащищенные | Амоксициллин/клавуланат, ампициллин/сульбактам, пиперациллин/тазобактам | Устойчивы к большинству бета-лактамаз |
Цефалоспорины
Цефалоспорины делят на пять поколений. От I к IV поколению спектр смещается от грамположительной флоры к грамотрицательной, а V поколение (цефтаролин) действует на MRSAMRSA – метициллин-резистентный золотистый стафилококк, устойчивый почти ко всем бета-лактамам. Логику поколений и якорные препараты мы подробно разобрали в статье «Цефалоспорины».
Карбапенемы
Имипенем, меропенем, эртапенем, дорипенем. У карбапенемов самый широкий спектр среди бета-лактамов, и они устойчивы к большинству бета-лактамаз. Имипенем выпускают только вместе с циластатином, который ингибирует почечную дегидропептидазу-1Дегидропептидаза-1 – фермент почечных канальцев, который разрушает имипенем. Эртапенем в отличие от остальных не действует на синегнойную палочку.
Монобактамы
Единственный представитель – азтреонам. У него одно бета-лактамное кольцо без второго цикла, и действует он только на аэробные грамотрицательные бактерии, включая синегнойную палочку.
Методичка по антибиотикамВся фармакология антибиотиков в одном месте449 ₽Смотреть →
Классификация по механизму действия#
Классификация антибиотиков по механизму действия отвечает на вопрос, какую структуру бактерии препарат выводит из строя. Избирательность антибиотика держится на том, что его мишени нет в клетках человека или она устроена иначе: у нас нет клеточной стенки, а рибосомы 80S, а не 70S.
| Мишень | Группы |
|---|---|
| Синтез клеточной стенки | Бета-лактамы, гликопептиды, фосфомицин |
| Функция цитоплазматической мембраны | Полимиксины, даптомицин; полиены (противогрибковые) |
| Синтез белка, субъединица 30S | Аминогликозиды, тетрациклины |
| Синтез белка, субъединица 50S | Макролиды, линкозамиды, хлорамфеникол, оксазолидиноны |
| Синтез нуклеиновых кислот | Рифамицины (РНК-полимераза), фторхинолоны (ДНК-гираза и топоизомераза IV), нитроимидазолы |
| Синтез фолиевой кислоты | Сульфаниламиды, триметоприм |
Сульфаниламиды по строению похожи на ПАБК ПАБК (парааминобензойная кислота) – вещество, из которого бактерии синтезируют фолиевую кислотуи конкурентно вытесняют ее из фермента. Человек получает фолиевую кислоту с пищей, поэтому сульфаниламиды на наши клетки почти не действуют.
Бактерицидные и бактериостатические антибиотики#
По типу действия антибиотики делят на две группы. Бактерицидные вызывают гибель микроорганизма, бактериостатические останавливают его размножение, а уничтожают бактерии уже защитные механизмы организма. Тип действия во многом следует из мишени: разрушение стенки, мембраны или ДНК клетка обычно не переживает, а остановку синтеза белка переживает.
| Бактерицидные | Бактериостатические |
|---|---|
| Бета-лактамы | Макролиды |
| Гликопептиды | Тетрациклины |
| Аминогликозиды | Линкозамиды |
| Полимиксины, даптомицин | Хлорамфеникол |
| Рифамицины | Оксазолидиноны |
| Фторхинолоны, нитроимидазолы | Сульфаниламиды (в монотерапии) |
Деление условное: тип действия зависит от концентрации препарата и от возбудителя. Макролиды в высоких концентрациях действуют бактерицидно на стрептококки, хлорамфеникол бактерициден в отношении менингококка и гемофильной палочки, а сульфаниламид вместе с триметопримом (ко-тримоксазол) дает уже бактерицидный эффект.
Внутри бактерицидных есть еще одно деление. У бета-лактамов и ванкомицина эффект время-зависимый: важно, сколько времени концентрация держится выше МПКМПК (минимальная подавляющая концентрация) – наименьшая концентрация антибиотика, которая in vitro останавливает видимый рост микроорганизма. У аминогликозидов и фторхинолонов – концентрационно-зависимый: важен пик концентрации. Этим объясняется разная кратность введения.
Клиническая значимостьБактерицидные препараты при эндокардите и менингитеРазвернутьСвернуть
Есть очаги, где иммунная защита почти не работает: вегетации на клапанах сердца, ликвор, ткани больного с нейтропенией. Бактериостатический антибиотик там только приостанавливает инфекцию, а добить бактерии некому. Поэтому при инфекционном эндокардите, менингите и фебрильной нейтропении в основе терапии лежат бактерицидные препараты.
С типом действия связан и классический пример антагонизма. Бета-лактамы действуют только на делящиеся бактерии, а бактериостатик деление останавливает. При пневмококковом менингите комбинация пенициллина с хлортетрациклином давала более высокую летальность, чем один пенициллин. Отсюда правило из учебников: бактерицидный и бактериостатический антибиотики без особых показаний не комбинируют.
Классификация по спектру действия: узкий и широкий#
Спектр действия – круг микроорганизмов, на которые антибиотик действует в терапевтических концентрациях.
Спектр во многом определяет строение клеточной стенки бактерии. У грамотрицательных поверх тонкого пептидогликана лежит наружная мембрана, и большие молекулы вроде ванкомицина через ее поры не проходят. Полимиксины, наоборот, связываются с липополисахаридом наружной мембраны, поэтому действуют только на грамотрицательные бактерии.
- Узкий спектр, грамположительные бактерии – природные пенициллины, оксациллин, цефалоспорины I поколения, гликопептиды, линезолид, даптомицин.
- Узкий спектр, грамотрицательные бактерии – полимиксины, азтреонам.
- Широкий спектр – тетрациклины, хлорамфеникол, аминопенициллины и защищенные пенициллины, цефалоспорины III–IV поколения, карбапенемы, фторхинолоны. Аминогликозиды тоже относят к широкому спектру, но на анаэробы они не действуют.
Отдельно на экзамене спрашивают, кто действует на атипичных возбудителей. Атипичные возбудители (микоплазмы, хламидии, легионеллы) живут внутри клеток или лишены клеточной стенки, поэтому бета-лактамы на них не действуют. Их берут макролиды, тетрациклины и фторхинолоны. На анаэробы действуют метронидазол, клиндамицин, карбапенемы и защищенные бета-лактамы, на MRSA – ванкомицин, линезолид, даптомицин и цефтаролин.
По спектру антибиотики делят и шире, за пределами бактерий. Есть противогрибковые (нистатин, амфотерицин В) и противоопухолевые антибиотики (доксорубицин, блеомицин).
Клиническая значимостьПочему широкий спектр не значит «лучше»РазвернутьСвернуть
Антибиотик широкого спектра подавляет не только возбудителя, но и нормальную микрофлору кишечника. На освободившемся месте размножаются устойчивые микроорганизмы: Clostridioides difficile, вызывающая антибиотик-ассоциированную диарею и псевдомембранозный колит, и грибы рода Candida.
Второе следствие – отбор резистентных штаммов. Чем больше видов бактерий попадает под действие препарата, тем больше среди них выживших мутантов. Поэтому после того как возбудитель выделен и известна его чувствительность, терапию переводят на препарат с более узким спектром.
Микро-пакМикробиология без хаоса899 ₽Природные, полусинтетические и синтетические антибиотики#
Классификацию антибиотиков по происхождению чаще спрашивают на микробиологии, чем на фармакологии: она связана с продуцентами. Логика простая – природную молекулу находят у микроорганизма, а потом химики ее улучшают.
- Природные – выделены из продуцентов. Плесневые грибы: Penicillium дает пенициллин, Acremonium – цефалоспорин С. Актиномицеты рода Streptomyces дают стрептомицин, тетрациклин, эритромицин. Бактерии: Paenibacillus polymyxa синтезирует полимиксины.
- Полусинтетические – к природному ядру химически присоединяют новые боковые цепи. Из 6-аминопенициллановой кислоты получают ампициллин, амоксициллин и оксациллин, из эритромицина – азитромицин, из канамицина – амикацин.
- Синтетические – получены полностью химическим путем. Сюда относят хлорамфеникол, который сегодня не выделяют из продуцента, а синтезируют, и оксазолидиноны.
Зачем нужна полусинтетика, хорошо видно на пенициллинах. Бензилпенициллин разрушается в желудке и пенициллиназой стафилококка. Новые боковые цепи сделали молекулу кислотоустойчивой (амоксициллин), устойчивой к пенициллиназе (оксациллин) и расширили спектр на грамотрицательные палочки.
Как запомнить группы антибиотиков#
Не учите пять классификаций как пять отдельных списков. Достаточно выучить одну – по химическому строению, – а остальные выводить из нее по цепочке.
- Выучите группы по химическому строению и подвесьте к каждой один-два якорных препарата: бета-лактамы – амоксициллин и цефтриаксон, макролиды – азитромицин, аминогликозиды – гентамицин.
- К каждой группе привяжите мишень (Таб. 3 и мнемоника про 30S и 50S).
- Из мишени выведите тип действия: стенка, мембрана и нуклеиновые кислоты – бактерицидно, рибосома – бактериостатично.
- Из строения молекулы и стенки бактерии выведите спектр: большие молекулы не проходят наружную мембрану грамотрицательных, а без клеточной стенки нет мишени для бета-лактамов.
- Исключения выучите отдельно: бактерицидные аминогликозиды, грамотрицательный азтреонам, эртапенем без действия на синегнойную палочку.
Почему амоксициллин не действует на микоплазму?
Почему при микоплазменной пневмонии амоксициллин не помогает, а азитромицин помогает? Оба препарата вы наверняка слышали, и их группы есть в Таб. 1. Амоксициллин – бета-лактам, его мишень – клеточная стенка, а у микоплазм клеточной стенки нет. Азитромицин – макролид, он действует на субъединицу 50S рибосомы, а рибосомы у микоплазм есть. Ответ складывается из двух классификаций, и заучивать его отдельно не нужно.
Что дальше?#
Классификация – каркас, на который ложатся все частные темы раздела. Дальше логично перейти к отдельным группам, например к цефалоспоринам. Чтобы повторить тему целиком перед зачетом, загляните в нашу методичку по антибиотикам.
