De ce antibioticele sunt lipsiți de putere împotriva virușilor, știință și viață

De ce antibioticele sunt lipsiți de putere împotriva virușilor?

Kirill Stasevich, biolog

După cum arată sondajele, 46 # 37; conaționalii noștri cred că virusul poate fi ucis de antibiotice.

Faptul că antibioticele sunt ineficiente împotriva virusurilor, a fost mult timp un truism. Cu toate acestea, după cum arată sondajele, 46% dintre concetățenii noștri cred că virusul poate fi ucis de antibiotice. Cauza de eroare, probabil, constă în faptul că antibioticele prescrise pentru infecții, și infecții asociate în mod obișnuit cu bacterii sau virusuri. Deși este de remarcat faptul că doar un singur set de bacterii și virusuri ale agenților infecțioși nu este limitat. În general, un mare număr de antibiotice, acestea pot fi clasificate în funcție de diverse criterii medicale și biologice: structura chimică, eficiența, capacitatea de a opera pe diferite tipuri de bacterii, sau numai pentru un grup restrâns (de exemplu, antibiotice menite agentului patogen tuberculoza). Dar principalul lucru care îi unește - capacitatea de a inhiba dezvoltarea microorganismelor și a provoca moartea lor. Pentru a înțelege de ce antibioticele nu funcționează pentru viruși, trebuie să înțelegem modul în care acestea funcționează.

Pe antibioticele beta-lactamice cu celule active de perete, care includ peniciline, cefalosporine, și altele; polimixine violează integritatea membranei celulei bacteriene.

Peretele celular al bacteriilor constă din toroane heteropolimerici reticulate prin punți peptidice scurte.

Acțiunea pe E. coli penicilină: penicilină datorită în creștere de celule bacteriene nu poate construcții complete a peretelui celular, care acoperă în întregime nu mai celulei, care rezultă în membrana celulei începe să se umfle și lacrimă.

Mulți viruși, altele decât genomul sub formă de ADN sau ARN și o capsidă proteină are coajă sau superkapsid mai suplimentare, care constă din fragmente de membrane celulare gazdă (fosfolipide și proteine) și păstrează pentru sine glicoproteine ​​virale.

Care sunt punctele slabe ale antibioticelor sunt bacterii?

În primul rând, peretele celular. Orice celulă au nevoie de un fel de graniță între ea și mediul extern - fără ea, iar celulele sunt apoi nici nu va. De obicei, limita este membrana plasmatică - bistrat lipidic cu proteine ​​care plutesc in acest semi-suprafață. Dar bacteriile au mers mai departe: în plus față de membrana celulară, care le-au creat un zid asa-numita celula - o structură destul de puternic și, de asemenea, o structură chimică foarte complexă. Pentru a forma peretele celular bacterii folosi o varietate de enzime, iar dacă procesul supărat, bacteria este probabil să se piardă. (Perete celular există, de asemenea, ciuperci, alge și plante superioare, dar ele nu este creată pe bază chimică diferită.)

În al doilea rând, bacterii, precum și toate ființele vii, este necesar să se înmulțească, dar are nevoie pentru a participa la al doilea exemplar

molecula de ADN ereditar, care ar putea da celula descendent. Peste această a doua copie a proteinelor speciale de lucru responsabile de replicare, care este, pentru dublarea ADN-ului. sinteza ADN-ului este necesară „material de construcție“, adică bazele azotate din care ADN-ul este compus și care sunt formate în „cuvinte“ ei ale codului genetic. Sinteză de bază-blocuri din nou prin proteine ​​specializate.

A treia țintă de antibiotice - o traducere, sau biosinteza proteinelor. Este cunoscut faptul că ADN-ul este foarte potrivit pentru stocarea informațiilor genetice, dar citind din ea informația nu este foarte convenabil pentru sinteza proteinelor. De aceea, între ADN și proteine ​​există mediator - ARN mesager. În primul rând, o copie ADN a ARN-ului este îndepărtat, - un proces numit transcriere, ARN și apoi se produce sinteza proteinelor. Perform ribozom sale este un complex și complexele mari de proteine ​​și molecule de ARN specifice, precum și o serie de proteine, ribozomii ajuta sa faca fata cu sarcina lor.

Cele mai multe antibiotice pentru a combate bacteriile „atac“, unul dintre cele trei obiective principale - peretele celular, sinteza ADN-ului și sinteza proteinelor în bacterii.

De exemplu, peretele celular al bacteriilor - o tinta pentru penicilina antibiotic bine-cunoscut: Aceasta blochează enzimele cu care bacteria este construirea invelisului. Dacă aplicați eritromicina, gentamicină și tetraciclină, bacteriile nu vor mai sintetiza proteine. Aceste antibiotice se leaga de ribozomului, astfel încât traducerea este terminată (deși modalitățile specifice de a acționa asupra sintezei ribozom și proteina de eritromicină, gentamicină și tetraciclină sunt diferite). Chinolonele inhibă munca proteine ​​bacteriene, care sunt necesare pentru a unraveling spirale de ADN; fără ca este imposibil de a reproduce în mod corespunzător ADN-ul (sau reproduce), și erori de copiere duce la moartea bacteriilor. sulfamide perturba sinteza de substanțe necesare pentru producerea de nucleotide care alcătuiesc ADN-ul, astfel încât bacteriile sunt din nou lipsiți de posibilitatea de a juca genomul lor.

De ce antibioticele nu funcționează pe viruși?

În primul rând, amintiți-vă că virusul - este, aproximativ vorbind, o capsulă de proteină care conține un acid nucleic interior. Ea poartă informația genetică sub forma mai multor gene care sunt protejate de mediul extern al proteinelor învelișului viral. În al doilea rând, pentru reproducerea virusurilor, am ales o strategie specială. Fiecare dintre ei încearcă să creeze cât mai multe particule virale noi, care vor fi furnizate cu copii ale moleculei particulelor genetice „părinte“. Expresia „moleculă genetică“ este folosit nici un accident, deoarece printre moleculele custozi de material genetic de la virus pot fi găsite nu numai ADN-ul, dar, de asemenea, ARN, cu și ambele pot avea ambele single și dublu catenar. Dar, într-un fel sau altul virusuri, cum ar fi bacterii, și, în general, la toate ființele vii, trebuie mai întâi să multiplice molecula genetică. Dar pentru acest virus se furișează în celulă.

Ce face el? masina moleculara face ca celulele-l mențină, materialul genetic a virusului. Adică, moleculele celulare și complexele supramoleculare, toate aceste ribozomi, enzime de sinteză a acidului nucleic și așa mai departe. G. Start pentru a copia genomului viral și sintetiza proteine ​​virale. Nu vom intra în detalii cu privire la exact modul în care diferite virusuri intra in celula care pentru procesele care au loc cu ADN-ul sau ARN-ului, și modul în care merge asamblarea particulelor virale. Este important ca virusurile depind de mașinile celulare si moleculare - „conducta“, mai ales din-sintetizarea proteinelor Bacteriile, chiar pătrunde desi in celula, proteinele lor și acizi nucleici sunt sintetizați ei înșiși.

Ce se întâmplă în cazul în care celulele cu infecția virală a adăuga, de exemplu, un antibiotic, întrerupând formarea peretelui celular? Nici perete celular nu au viruși. Si pentru ca un antibiotic care actioneaza asupra sintezei peretelui celular, virusul nu face nimic. Ei bine, dacă adăugați un antibiotic care inhibă procesul de sinteza proteinelor? Tot nu va funcționa, deoarece antibioticul va fi în căutarea unui ribozomului bacterian, și celule animale (inclusiv umane) nu, ea a ribozomilor altele. Faptul că proteinele și complexele proteice care îndeplinesc aceeași funcție, diferă în structură, nu este nimic neobișnuit în diferite organisme. Organismele vii au nevoie pentru a sintetiza un ARN sintetizat de proteine, pentru a reproduce ADN-ul său, pentru a scapa de mutatii. Aceste procese au loc în toate cele trei domenii ale vieții: Archaea au, în bacterii și eucariote (care includ animale, plante și fungi), - și implicat în ele molecule similare si complexe supramoleculare. Similare - dar nu identice. De exemplu, ribozomi bacteriene diferă în structura de ribozomi eucariotice din faptul că ARN-ul ribozomal este un aspect puțin diferit la cei și altele. Acest dissimilarity si previne antibiotice antibacteriene afectează mecanismele moleculare ale eucariotelor. Acest lucru poate fi comparat cu diferite modele de masini: oricare dintre ele vă va duce la un loc, dar designul motorului poate avea diferite si piese de schimb nevoi diferite. În cazul ribozomilor acestor diferente suficient pentru antibiotice ar putea actiona numai asupra bacteriilor.

În ce măsură se poate manifesta antibiotice specializare? În general, antibioticele inițial - aceasta nu substante artificiale create de chimiști. Antibiotice - o armă chimică care ciuperci și bacterii a fost mult timp folosit împotriva celuilalt pentru a scăpa de concurenți care concurează pentru aceleași resurse de mediu. Numai atunci au adăugat compuși, cum ar fi sulfonamidele și chinolonele menționate mai sus. Cunoscutul penicilina a primit o dată de fungi din genul Penicillium și bacteriile streptomicete sintetiza o serie de antibiotice împotriva bacteriilor precum și împotriva altor fungi. Mai mult decât atât, streptomicete încă servi ca o sursă de noi medicamente: nu atât de mult timp în urmă, cercetătorii de la Northeastern University (SUA) a raportat pe un nou grup de antibiotice, care au fost obținute din bacteria Streptomyces hawaiensi, - aceste noi agenți acționează chiar și asupra acelor celule bacteriene care sunt în Prin urmare, în stare latentă și nu simt acțiunea medicamentelor convenționale. Ciupercile și bacteriile trebuie să lupte cu unele adversar bine definit, de asemenea, trebuie să fie arme chimice au fost în condiții de siguranță pentru persoana care îl folosește. De aceea, printre unele antibiotice au o activitate antimicrobiană foarte larg, în timp ce altele sunt declanșate numai împotriva grupurilor individuale de microorganisme, chiar dacă o destul de mare (cum ar fi polimixină, care acționează numai asupra bacteriilor gram-negative).

Mai mult, sunt antibiotice care dăunează și anume celulele eucariote, dar bacterii complet inofensive. De exemplu, sintetizat de streptomicete cicloheximidă, care inhibă activitatea exclusiv ribozomilor eucariote, și ele produc, de asemenea, antibiotice, care inhiba creșterea celulelor canceroase. Mecanismul de acțiune al acestor medicamente anticancer pot varia: ele pot fi încorporate în ADN-ul celular și interfera ARN sintetizează și noua moleculă de ADN, poate inhiba functionarea enzimelor care lucreaza cu ADN-ul, etc. - dar efectul lor una: .. O celula de cancer încetează să împartă și moare.

În ceea ce privește virușii, este mai bine să lupte cu ei, folosind caracteristicile specifice ale biologiei lor. Virusul poate fi prevenit să se adune în particula, sau, de exemplu, pentru a preveni ieșirea spre exterior și prin aceasta a preveni contaminarea celulelor adiacente (acesta este mecanismul de agent antiviral zanamivir) sau, dimpotrivă, să-l împiedice să elibereze materialul genetic în citoplasmă celulei (deci rimantadina funcționează) sau în general, interzic să-l pentru a interacționa cu celula.

Virusurile nu se bazează în întregime pe enzimele celulare. Pentru sinteza ADN sau ARN, folosesc propriile lor proteine ​​polimerazice care difera de proteinele celulare și care sunt codificate în genomul viral. In plus, astfel de proteine ​​virale pot fi formulate în particula virală finită. Și agent antiviral poate acționa doar asupra unor astfel de proteine ​​virale sensibile: de exemplu, aciclovir inhibă operarea ADN polimerazei virusului herpes. Această enzimă construiește molecula de ADN de molecule de monomer de nucleotide și fără virus nu se poate multiplica ADN-ul lor. Aciclovirul așa modifică monomerilor molecula, care au pus în afara acțiunii ADN polimerazei. Multe virusuri ARN, inclusiv virusul SIDA, intra în cușcă cu ARN-ul său, și în primul rând sintetizat pe această moleculă de ADN ARN, care necesită din nou o proteina speciala numita revers transcriptaza. Și un număr de medicamente antivirale pentru a ajuta la ameliorarea infecției virale, acesta acționează pe această proteină specială. In moleculele celulare, cum ar fi medicamentele antivirale sunt ineficiente. În cele din urmă, scapa corpul virusului prin simpla activare a sistemului imunitar, care detectează viruși și celulele infectate cu viruși în mod eficient dumneavoastră.

Deci, antibiotice antibacteriene nu ne va ajuta împotriva virușilor, pur și simplu, deoarece virusurile sunt organizate în principiu diferit față de bacterii. Nu putem acționa sau peretelui celular virale sau ribozomului, deoarece virusul fie una sau alta nu. Putem doar suprima activitatea unora dintre proteinele virale și a întrerupe procesele specifice în ciclul de viață viral, dar acest lucru necesită substanțe speciale, care acționează diferit față de antibiotice antibacteriene.

Cu toate acestea, este necesar să se facă câteva precizări. De fapt, se întâmplă că, atunci când un virus rece, medicii recomanda administrarea de antibiotice, dar acest lucru se datorează faptului că infecția virală este complicată de bacterii, cu aceleași simptome. Deci, nu au nevoie de antibiotice, dar nu pentru a scăpa de virus, dar, în scopul de a scăpa de „vin la flacără“ bacterii. In plus, vorbind de antibiotice inhiba biosinteza proteinelor, vom scoate în evidență faptul că aceste antibiotice pot interactiona numai cu masini moleculare bacteriene. Dar, de exemplu, tetraciclină antibiotice suprima în mod activ de lucru și ribozomi eucariote prea. Cu toate acestea, în celulele tetraciclinele noastre încă nu funcționează - pentru că ei nu pot penetra membrana celulară (deși membrana bacteriană și peretele celular permeabil la ele destul). Unele antibiotice, cum ar fi puromicină, acționează nu numai asupra bacteriilor, ci și pe amoebe infecțioase, paraziți viermi și unele celule tumorale.

Evident, diferențele dintre moleculele bacteriene și eucariote și complexe moleculare implicate în aceleași procese pentru o serie de antibiotice nu sunt atât de mari și ei pot acționa ca cele și ceilalți. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că astfel de compuși pot fi eficienți împotriva virusurilor. Este important să se înțeleagă că, în cazul virusurilor sunt adăugate împreună câteva caracteristici ale biologiei și antibiotice lor împotriva unor astfel de circumstanțe sumă este lipsit de putere.

Iar al doilea rafinament rezultă din prima: dacă o astfel de „promiscuu“, sau, mai degrabă, un antibiotice larg de specialitate stau la baza efectelor secundare de la ei? De fapt, aceste efecte nu sunt atât de mult, deoarece antibioticele acționează asupra individului cât și bacteriile, multe deoarece antibioticele au descoperit proprietăți noi și neașteptate, cu locul lor de muncă principal fără legătură. De exemplu, penicilina si alte antibiotice beta-lactamice este rau pentru neuroni - si toate, deoarece acestea arata ca o molecula de GABA (acid gamma-aminobutiric), unul dintre principalii neurotransmitatori. Neyromedia nevoie de comunicare Tori intre neuroni, si adaugarea de antibiotice poate duce la efecte nedorite, ca și în cazul în care în sistemul nervos al unui exces de aceiași neurotransmițători. În special, unele dintre antibioticele gândire pot provoca crize epileptice. În general, multe antibiotice interactioneaza cu celulele nervoase, și de multe ori această interacțiune conduce la un efect negativ. Și unul numai celulele nervoase nu se limitează la: antibioticul neomicină, de exemplu, dacă introduceți fluxul de sânge, dăunează foarte mult rinichii (din fericire, este aproape nu este absorbit din tractul gastro-intestinal, astfel încât atunci când luate pe cale orală, adică prin gura, nu produce nici un daune, cu excepția bacteriilor intestinale).

Cu toate acestea, efectul secundar principal al antibioticelor este asociat doar cu faptul că acestea dăunează pacea microflorei gastro-intestinal. Antibioticele sunt, de obicei, nu distinge, care se află în fața lor, simbiontul de pace sau de bacterii patogene, și ucide pe oricine care devine în mod. Dar rolul bacteriilor intestinale nu poate fi supraestimat: fără ele ne-ar avea dificultăți în digestia alimentelor, ele mențin un metabolism sănătos, ajută în crearea sistemului imunitar și de a face mult mai mult - a intestinale cercetatorii funcția microflorei studiaza pana acum. Vă puteți imagina cum se simte la corp, lipsit de însoțitori iubiți, din cauza atac de droguri. Deci, de multe ori, un antibiotic prescris puternic sau un curs intensiv cu antibiotice, în același timp, medicii recomanda administrarea de medicamente care mențin microflora normală în tractul digestiv al pacientului.