Микробы

Как действуют химиотерапевтические средства? Наиболее вероятным выглядит предположение, что каждое из антибактериальных средств по конкрутному механизму ингибирует какой-то ключевой фермент, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов. наглядно показано для сульфани­ламидных препаратов. По строению сульфаниламиды очень похожи на парааминобензойную кислоту (обычно ее название пишется следующим образом: n-аминобензойная кислота).

П-аминобензойная кислота необходима для синтеза фолиевой кислоты, важного вещества для жизнедеятельности не только микроорганизмов, но и любой клетки. Сульфаниламидные пре параты, попадая в бактериальную клетку, блокируют фермент, который синтезирует фолиевую кислоту из п-аминобензойной кислоты, а без фолиевой кислоты клетки не могут расти и раз­множаться. Клетки организма человека при этом не страдают; хотя в них и происходит то же самое, но, в отличие от бактери­альных, клетки человека способны усваивать фолиевую кислоту, поступающую извне с пищей, поэтому они и не испытывают ее дефицита. В человеческом организме нет таких ферментов, ко­торые бы блокировались сульфаниламидными препаратами в тех концентрациях, в которых они используются при терапии ин­фекционных заболеваний.

Даже если бактериальные клетки и клетки человеческого организма используют в своей жизнедеятельности одни и те же фермен­ты, можно найти другие способы избирательного воздействия па бактерии. Бактериальные ферменты могут быть более чувствитель­ными к данному лекарству по сравнению с ферментами человека, поэтому лекарство будет способно убить бактерии, не причинив вреда клеткам организма-хозяина. Или же можно так сконструиро­вать молекулу лекарственного вещества, что она будет легко прони­кать в бактериальную клетку, но мембрана клеток человека для нее будет непроницаема. Пенициллин, например, нарушает синтез кле­точной стенки, которая есть у бактериальных клеток, но которая отсутствует у клеток животных.

Являются ли антибиотики конкурентными ингибиторами фер­ментов? Вопрос остается открытым, хотя в случае некоторых антибиотиков есть достаточно оснований для того, чтобы ответил, на этот вопрос утвердительно.

Вспомним грамицидин и тироцидин, о которых упоминали ранее. Это, как помните, пептиды, состоящие из В-аминокислот. Вполне возможно, что эти «ненормальные» аминокислоты выво­дят из строя ферменты, синтезирующие вещества из природных 1,-аминокислот. Другой антибиотик пептидной природы, бацитрацин, содержит в своем составе орнитин, поэтому он может ингибировать фермент, использующий в своей работе аргинин, который по структуре очень похож на орнитин. Подобная ситуация наблюдается и в случае стрептомицина: его молекула содержит необычную разновидность сахара, поэтому стрептомицин может взаимодействовать с ферментом, субстратом для которого в живых клетках являются обычные сахара. Опять же, молекула хлорамфеникола по структуре напоминает молекулу аминокислоты фенилаланина, аналогичным образом фрагмент молекулы пенициллина похож на аминокислоту цистеин - в обоих случаях вероятность конкурентного ингибирования высока.

Весьма убедительное доказательство конкурентного действия антибиотиков получено при исследовании механизма действии пуромицина, вещества, продуцируемого плесневыми грибами рода Strеротусеs. По своей структуре это вещество очень напоминает нуклеотиды (структурные единицы нуклеиновых кислот), и Майкл Ярмолински и его сотрудники из университета Джона Хопкинса показали, что пуромицин, конкурируя с транспортны­ми РНК, нарушает синтез белков в бактериальной клетке. Стреп­томицин также взаимодействует с транспортными РНК, что при­водит к неправильному считыванию генетического кода и синтезу ненужных клетке белков. К сожалению, свойство антибиотиков взаимодействовать с транспортными РНК и нарушать синтез не­обходимых белков делает их токсичными не только для бактери­альных клеток, но и для клеток человеческого организма. По этой причине пуромицин как лекарственное средство не использует­ся вообще, а стрептомицин применяют с большой долей осторож­ности.