Các chất kháng sinh và vi khuẩn

Nhận định chung

Thuật ngữ kháng sinh theo định nghĩa ban đầu là những tác nhân kháng khuẩn có nguồn gốc từ vi sinh vật, chúng có tác dụng chống vi khuẩn hữu hiệu ở nồng độ rất thấp. Lúc đầu các kháng sinh đều chiết từ môi trường nuôi cấy nấm mốc hoặc vi khuẩn, sau đó nhiều kháng sinh được bán tổng hợp bằng cách biến đổi cấu trúc phân tử của kháng sinh để thu được kháng sinh mới.

Hiện nay kháng sinh được xem như là những hợp chất hóa học có tác dụng cản khuẩn hoặc diệt khuẩn với cơ chế tác động ở mức phân tử, hữu hiệu ở liều lượng thấp và có thể sử dụng để điều trị bệnh nhiễm trùng.

Các kháng sinh có tác dụng đặc hiệu đối với một loại vi khuẩn hoặc một nhóm vi khuẩn nhất định. Các kháng sinh có hoạt tính khác nhau, có loại có phổ kháng khuẩn rộng, có loại có phổ kháng khuẩn hẹp.

Cơ chế tác dụng của kháng sinh

Ức chế tổng hợp vách tế bào

Khác với tế bào động vật, vi khuẩn có vách tế bào. Loại bỏ vách hoặc ngăn cản sự tạo thành vách đều làm tan tế bào vi khuẩn. Vách tế bào vi khuẩn chứa mucopeptit còn gọi là murein hay peptidoglycan. Các penicilline và cephalosporin tác động lên các phân tử protein chọn lọc đặc hiệu nên ức chế sự liên kết ngang cuối cùng của cấu trúc mucopeptit của vách tế bào, vi khuẩn dể dàng bị tan.

Các kháng sinh khác như bacitracin, vancomycin, novobiocin, D-cycloserin cũng ức chế sự tạo vách của vi khuẩn bằng ức chế sự hình thành mucopeptit của vách .

Ức chế chức năng của màng nguyên tương

Màng nguyên tương hoạt động như một màng bán thấm. Màng này thẩm thấu các chất chọn lọc và nhờ vậy kiểm soát được các thành phần bên trong của các tế bào. Nếu sự toàn vẹn của màng nguyên tương bị phá vỡ thì các thành phần nội bào thoát ra khỏi tế bào và tế bào chết. Màng tế bào của một số vi khuẩn và nấm dễ bị phá vỡ bởi một số thuốc kháng sinh hơn tế bào động vật do hoạt tính tác dụng chọn lọc của các kháng sinh này lên các nhóm cấu trúc hóa học đặc biệt có ở màng của vi khuẩn hoặc của nấm mà không có ở tế bào động vật. Polymycin có tác động ở màng nguyên tương của vi khuẩn gram âm, polyen có tác động ở màng nguyên tương của nấm.

Ức chế tổng hợp protein

Nhiều thuốc kháng sinh ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn:

Chloramphenicol: chloramphenicol và các dẫn chất thuộc nhóm này ngăn cản sự kết hợp axit amin vào chuỗi peptit mới sinh ở đơn vị 50S của ribosome vi khuẩn qua việc cản trở tác động của enzyme peptidyl-transferaza.

Các tetracyclin:  tetracyclin và các thuốc kháng sinh nhóm này ức chế sự tổng hợp protein của vi khuẩn bằng cách ngăn cản sự gắn liền của amino acyl-RNA vận chuyển vào đơn vị 30S của ribosome .

Các macrolid và lincomycin: Các kháng sinh nhóm này ngăn cản sự tổng hợp protein bằng cạnh tranh vị trí kết hợp của axit amin ở ribosome và bằng cách phong bế phản ứng dây chuyển  aminoacyl.

Các aminoglycoside: các thuốc kháng sinh nhóm aminoglycoside ức chế tổng hợp protein bằng cách gắn vào protein tiếp nhận trên đơn vị 30S của ribosome làm đọc sai thông tin của ARN thông tin làm hình thành các protein không có họat tính, ngoài ra còn làm tách các ribosome ở trạng thái polymer thành monomer

Tác dụng ức chế sự hình thành  acid nucleic

Các sulfonamid và trimethoprim: Đối với nhiều vi sinh vật,  axit para-aminobenzoic (viết tắt là PABA) là một chất chuyển hóa cần thiết trong quá trình tổng hợp axit  folic cần thiết để tổng hợp purin và ADN. Sulfonamid do có cấu trúc tương tự như PABA nên có thể đi vào phản ứng thay cho PABA, hậu quả là một chất tương tự như axit folic nhưng không có họat tính được tạo thành và ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn.

Trimethoprim ức chế enzyme dihydro folic reductase, enzyme này biến đổi  axit dihydro folic thành  axit tetrahydro folic, một giai đọan trong chuổi phản ứng tổng hợp purin và DNA.

Sự phối hợp một trong các sulfonamid với trimethoprim, hai chất tác động ở hai khâu khác nhau của một quá trình tổng hợp làm tăng rõ họat tính của thuốc, cotrimoxazol (sulfamethoxazol và trimethoprim) là chế phẩm phối hợp sử dụng hiệu quả trong điều trị các bệnh nhiễm trùng

Rifampin: Rifampin và các dẫn chất kết hợp với ARN polymerase phụ thuộc ADN và như thế ức chế sự tổng hợp ARN ở vi khuẩn.

Các quinolone: Các quinolon và cacboxy fluoroquinolon kết hợp vào ADN gyrase nên ức chế tổng hợp ADN.

Các nhóm thuốc kháng sinh

Sulfonamid

Là những hợp chất thay thế nhóm amit (SO2NH2) hoặc nhóm amin (NH2) của axit sulfanilamic.

Sulfonamid có tác dụng cản khuẩn đối với vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương. Chúng ức chế nhiều vi khuẩn gram dương và vi khuẩn đường ruột bao gồm E.coli, Klebsiella và Proteus.

Các sulfonamid đưọc sử dụng rộng rãi như sulfaguanidin, sulfadiazim, sulfisoxazol, sulfamethoxazol, sulfadimethoxin....

Trở ngại chính của các thuốc nhóm sulfamid là vi khuẩn trở nên đề kháng với thuốc nhanh chóng, thêm vào đó nhiều sulfamid có thể gây phản ứng phụ nghiêm trọng. Nên hiện nay các thuốc nhóm sulfamid chỉ được dùng hạn chế.

Chế phẩm sulfamid đang được dùng rộng rãi hiện nay là cotrimoxazol là phối hợp của sulfamethoxazol và trimethoprim. Thuốc này được dùng trong điều trị các nhiễm trùng đường tiêu hóa, hô hấp và tiết niệu. Dạng phối hợp khác là fansidar bao gồm sulfadoxin và pyrimethamin có hiệu quả trong điều trị sốt rét, ít hiệu quả đối với bệnh nhiễm trùng .

Các beta- lactamin

Các thuốc này trong công thức hóa học có chứa vòng beta-lactam bao gồm các penicillin và các cephalosporin.

Các penicillin

Các penicillin có nhân chung là axit 6 amino-penicillanic hợp bởi một vòng  thiazolidin và một vòng b-lactam các penicillin này khác với penicillin khác ở chổ gốc R  gắn vào nhân chung.

Các penicillin dùng trong điều trị thuộc 3 nhóm chính:

Các penicillin có hoạt tính cao đối với vi khuẩn gram dương, bị phá hủy bởi enzyme penicillinase: penicillin G, penicillin V (phenoxy methylpenicillin), benzathin penicillin.

Các penicillin có hoạt tính đối với vi khuẩn gram dương, đề kháng đối với enzyme penicillinase: methicillin, nafcillin, oxacillin, dicloxacillin .

Các penicillin có hoạt tính rộng đối với cả vi khuẩn gram duơng  và vi khuẩn gram âm, bị phá hủy bởi enzyme penicillinase. Các penicillin nhóm này bao gồm:

+  Các aminopenicillin: ampicillin, amoxicillin, becampicillin, metampicillin.

+  Các carboxy penicillin: carbenicillin, ticarcillin.

+  Các ureidopenicillin: azlocillin, mezlocillin, piperacillin.

Ngoài 3 nhóm chính trên hiện nay người ta còn có các penicillin phối hợp trong đó người ta kết hợp các penicillin khác nhau với những chất ức chế enzyme b lactamase dùng để điều trị các nhiễm trùng do vi khuẩn đề kháng sản xuất enzyme b lactamase. Hai chất ức chế enzyme này được dùng để phối hợp với các penicillin  là axit clavulanic và sulbactam: các thuốc của sự kết hợp này như: timentin gồm ticarcillin và axit lavulanic, augmentin (amoxicillin và  a.clavulanic), unasyn (ampicillin & sulbactam).

Các cephalosporin

Các cephalosporin có một nhân chung là axit faminocephalo-sporanic hình thành bởi một vòng b lactam kết hợp với một vòng dihydrotiazin thay thế hydro cuả nhóm amin bằng các gốc R khác nhau thì thu được các cephalosporin bán tổng hợp .

Các cephaloporin có hoạt tính với cả vi khuẩn gram dương và với cả vi khuẩn gram âm .

Dựa vào tính kháng khuẩn các cephalosporin được chia các thế hệ:

Các cephalosporin thế hệ thứ nhất:

Bao gồm cephalothin, cephazolin, cephalein, cefaclor. Các thuốc này có hoạt tính đối với tụ cầu liên cầu A,  phế cầu, E. coli, Klebsiella, Proteus..

Cephalosporin thế hệ thứ hai:

Các thuốc nhóm này có hoạt tính tốt hơn các thuốc cephalosporin thế hệ thứ nhất chống lại E. coli, Klebsiella, Proteus, Citrobacter, Enterobacter, H.influenzae, N.gonorrhoe, N. meningitidis. Các thuốc nhóm này gồm: cefamandol, cefuroxime, cefonicid, cefoxitin...

Cephalosporin thế hệ thứ  ba:

Có phổ tác dụng kháng khuẩn bao trùm toàn bộ vi khuẩn đường tiêu hóa, tuy nhiên có tác dụng kém với vi khuẩn gram dương, thuốc nhóm này có thể chia 02 nhóm, nhóm có tác dụng chống Pseudononas aeruginosa gồm ceftazidime và cefoperazone, và các nhóm không có tác dụng chống P. aeruginosa bao gồm cefotaxim, ceftazidime, ceftizoxime, moxalactam. Nhiều thuốc nhóm này thấm vào màng não tốt nên được dùng để điều trị viêm màng não do vi khuẩn gram âm.

Monobactam và Carbapenem

Hai nhóm thuốc này khác với các beta-lactam về cấu tạo hóa học nhưng cơ chế tác dụng là ức chế tổng hợp vách tương tự như cách tác dụng của các beta lactam,  aztreonam là thuốc thuộc nhóm monobactam có sẵn hiện nay, phổ kháng khuẩn giới hạn trên vi khuẩn gram âm tương tự như các aminoglycoside.

Imipenem là kháng sinh carbapenem có sẵn hiện nay, phổ kháng khuẩn của thuốc này được xem là rộng nhất trong các thuốc kháng sinh hiện nay bao trùm lên các vi khuẩn gram dương gồm cả liên cầu D, có tác dụng chống lại hầu hết các vi khuẩn gram âm  kể cả P.aeruginosa, và có tác dụng chống lại vi khuẩn kỵ khí.

Các kháng sinh aminoglycoside

Gồm streptomycin, neomycin, gentamycin, tobramycin, amikacin, kanamycin

Các kháng sinh nhóm này có tác dụng diệt khuẩn bao gồm cả vi khuẩn gram dương và nhiều vi khuẩn gram âm. gentamycin, tobramycin, neomycin có tác dụng chống P.aeruginosa, trái lại streptomycin có tác dụng với vi khuẩn lao nên là thuốc dành riêng để điều trị lao.

Các thuốc tetracyclin

Có công thức hóa học tương tự nhau. Các thuốc khác nhau chỉ ở các gốc R khác nhau.

Các thuốc này bao gồm tetracyclin, chlotetracyclin, oxytetracyclin, doxycyclin, minocyclin, thuốc nhóm này có tác dụng cản khuẩn với vi khuẩn gram dương và gram âm, các tetracyclin có hiệu quả với Rickettsia, Chlamydia, Mycoplasma pneumoniae và Leptospira.

Chloramphenicol

Lúc đầu chiết xuất từ Streptomyces venezuelae nhưng hiện nay được tổng hợp. Thuốc này có tác dụng cản khuẩn và phổ kháng khuẩn rộng. Nó có hiệu quả trong bệnh thương hàn và các nhiễm trùng do Rickettsia.

Macrolit và các thuốc tương tự

Các thuốc kháng sinh macrolit gồm erythromycin, oleandomycin, spiramycin. Các kháng sinh thuộc nhóm này có tác dụng cản khuẩn, chúng tác dụng tốt trên vi khuẩn gram dương, một số vi khuẩn gram âm như phẩy khuẩn tả. Erythromycin là thuốc an toàn nên đựơc dùng làm thuốc thay thế penicillin trong các nhiễm trùng do vi khuẩn gram dương ở bệnh nhân dị ứng với penicillin. Lincomycin và clindamycin có cơ chế tác dụng và họat phổ tương tự như erythromycin.

Polypeptid

Kháng sinh nhóm polypeptit chủ yếu là polymycin, phổ tác dụng chủ yếu diệt khuẩn với vi khuẩn gram âm kể cả Pseudomonas. Polymycin độc với thần kinh và thận, hiện nay ít được dùng đường toàn thân để điều trị các nhiễm trùng gram âm. Cac thuốc có polymycin thường được dùng để điều trị nhiễm trùng tại chỗ.

Rifamycin

Là kháng sinh chiết suất từ Streptomyces mediterranei, chất dẫn xuất bán tổng hợp là rifampin, hai thuốc này có họat phổ đối với một số vi khuẩn gram âm và gram dương, vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn kháng acid cồn. Rifamycin do vậy là thuốc sử dụng chủ yếu để điều trị bệnh lao hiện nay.

Các quinolon và cacboxy - fluoroquinolon

Hợp chất quinolon tổng hợp đầu tiên là axit nalidixic chủ yếu dùng để điều trị nhiễm trùng đường tiết niệu. Các cacboxy-fluoroquinolon là các dẫn chất từ axit nalidixic, các thuốc này có tác dụng diệt khuẩn đối nhiều vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm kể cả tụ cầu đề kháng với methicillin và P.aeruginosa, chúng còn còn có tác dụng chống Mycoplasma và Chlamydia. Các fluoroquinolon được sử dụng trong nhiều nhiễm trùng các cơ quan. Một số fluoroquinolon thường dùng hiện nay gồm ciprofloxacin, enoxacin, norfloxacin, pefloxacin.