– Najważniejszą cechą tych antybiotyków jest to, że walczą z bakteriami przez dwa punkty uchwytu – powiedział badacz Alexander Mankin, profesor nauk farmaceutycznych na Uniwersytecie Illinois w Chicago (UIC). – Według najnowszego badania, jeśli antybiotyk działa na dwa punkty uchwytu w tym samym stężeniu, bakterie tracą zdolność do uodporniania się – wyjaśnił Mankin w komunikacie prasowym uniwersytetu.
Makrolony, czyli makrolidy i fluorochinolony w jednym
Makrolony zawierają w sobie struktury dwóch powszechnie stosowanych antybiotyków:
- makrolidów (np. erytromycyna, klarytromycyna, roksytromycyna), których działanie polega na blokowaniu rybosomów bakterii czyli fabryki produkującej białka wewnątrz komórki bakteryjnej,
- fluorochinolonów (np.cyprofloksacyna, moksyfloksacyna, lewofloksacyna) działających na enzymy niezbędne bakteriom do replikacji.
Antybiotyki makrolidowe działają głównie bakteriostatycznie, wstrzymując rozwój i namnażanie bakterii. Mechanizm takiego działania polega na hamowaniu produkcji niektórych białek, niezbędnych komórkom bakteryjnym do prawidłowego funkcjonowania. Wchodząc w szczegóły, makrolidy łączą się z podjednostką 50S rybosomu bakteryjnego, w efekcie czego powstaje niekompletny łańcuch polipeptydowy.
Fluorochinolony są antybiotykami bakteriobójczymi, będącymi jedynymi bezpośrednimi inhibitorami produkcji kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) przez mikroorganizmy. Leki te uszkadzają dwa enzymy kluczowe dla replikacji bakterii: gyrazę DNA oraz topoizomerazę IV.
- Czytaj również: Zmodyfikowany antybiotyk omija prawidłowy mikrobiom
Eksperymenty laboratoryjne przeprowadzone na Uniwersytecie Illinois w Chicago wykazały, że makrolony mogą jednocześnie działać poprzez obydwa opisane mechanizmy. Nie wywołują przy tym aktywacji żadnych genów oporności bakterii. Makrolony oddziałują na rybosomy bakteryjne i gyrazę DNA i omijają przez to mechanizmy oporności.
Atakowanie dwóch celów i brak skutecznej linii obrony bakterii
– Dzięki atakowaniu dwóch celów przy takim samym stężeniu dla bakterii staje się niemal niemożliwe stworzenie skutecznej linii obrony – powiedział badacz Jurij Polikanow, adiunkt nauk biologicznych na Uniwersytecie Illinois w Chicago.
– Głównym rezultatem całej naszej pracy jest zrozumienie, w jakim kierunku powinniśmy się rozwijać – powiedział Mankin. – Nasze wnioski przekazaliśmy chemikom, a ich zadaniem jest teraz tak pracować nad makrolonami, aby ich skuteczność i wykorzystanie w medycynie mogło być jak najlepsze.
Rosnąca oporność na antybiotyki makrolidowe działające na rybosomy ograniczyła ich użyteczność kliniczną i skłoniła do poszukiwania nowych, bardziej skutecznych substancji. Makrolony to syntetyczne pochodne makrolidów z łańcuchem bocznym chinolonu, strukturalnie podobne do fluorochinolonów ukierunkowanych na topoizomerazę DNA.
Makrolony skutecznie hamują in vitro zarówno rybosom, jak i topoizomerazę DNA, a w komórce ukierunkowują się albo na rybosom, albo na gyrazę DNA, albo na oba jednocześnie.
Oporność bakterii jako ogromny problem na skalę światową
Oporność na antybiotyki stanowi poważny światowy problem niezależnie od granic międzypaństwowych i poziomu dochodów w poszczególnych krajach. Narasta on nieustannie poprzez niewłaściwe stosowanie tej grupy leków, nadużywanie ich, a także przez brak dostępu do czystej wody, urządzeń sanitarnych i brak higieny, słabą profilaktykę i kontrolę zakażeń w placówkach opieki zdrowotnej, brak świadomości oraz słaby dostęp do wysokiej jakości diagnostyki, leczenia i szczepionek. Szacuje się, że w 2019 roku oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe przyczyniła się do ponad 4,95 miliona zgonów na całym świecie.
Konieczność poszukiwania nowych substancji i walki z opornością drobnoustrojów
Innym kluczowym problemem związanym z opornością na antybiotyki jest ich wpływ na zdrowie i uznane nowoczesne sposoby leczenia. Powodzenie zabiegów, operacji, przeszczepów narządów i chemioterapii nowotworów zależy od antybiotyków, które zapobiegają infekcjom bakteryjnym. Bez skutecznych terapii przeciwdrobnoustrojowych zmniejszających ryzyko powikłań po tych metodach leczenia, oporność na antybiotyki zagraża postępom współczesnej medycyny i i może powodować zwiększenie częstości występowania powikłań związanych z infekcjami, a co za tym idzie zwiększenie śmiertelności.
Źródła:
- Antimicrobial resistance: a silent pandemic | Nature Communications
- ’Two-Target’ Antibiotics Could Make Bacterial Resistance Much Tougher – Drugs.com MedNews
- Macrolones target bacterial ribosomes and DNA gyrase and can evade resistance mechanisms | Nature Chemical Biology
©MGR.FARM
