Αντιβιοτικό

Τα αντιβιοτικά είναι χημειοθεραπευτικά φάρμακα τα οποία χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία ή πρόληψη βακτηριακών λοιμώξεων. Μπορεί είτε να σκοτώνουν (βακτηριολυτικά) είτε να αναστέλλουν την ανάπτυξη των βακτηρίων (βακτηριοστατικά). Τα αντιβιοτικά μπορούν επίσης να έχουν αποτελεσμα ενάντια σε άλλες κατηγορίες μικροοργανισμών όπως οι μύκητες και τα παράσιτα αλλά δεν είναι αποτελεσματικά ενάντια στους ιούς. Τα αντιβιοτικά - αντίθετα από τις προηγούμενες θεραπείες  για τις μολύνσεις, που ήταν συχνά οι χημικές ενώσεις όπως η στρυχνίνη και το αρσενικό, με την υψηλή τοξικότητα ενάντια στα θηλαστικά – εκμεταλλεύονται τις διαφορές ανάμεσα σε μικροοργανισμούς και ανθρώπους με αποτέλεσμα να έχουν λιγότερες παρενέργειες και υψηλότερη αποτελεσματικότητα.
Οι πρώτες αντιβιοτικές ενώσεις που χρησιμοποιήθηκαν στη σύγχρονη ιατρική παρήχθησαν και απομονώθηκαν από ζωντανούς οργανισμούς, όπως η κατηγορία των αντιβιοτικών πενικιλίνης που παρήχθη από τους μύκητες γένους Penicillium ή στρεπτομυκίνη από τα βακτήρια του γένους Streptomyces. Με τις προόδους στην οργανική χημεία πολλά αντιβιοτικά τώρα επίσης λαμβάνονται με χημική σύνθεση, όπως τα φάρμακα Σουλφοναμίδες. Πολλά αντιβιοτικά είναι σχετικά μικρά μόρια με μικρό μοριακό βάρος.  Μέχρι σήμερα, τουλάχιστον 4.000 αντιβιοτικά έχουν απομονωθεί από καλλιέργειες μικροβίων και 30.000 έχουν παρασκευασθεί ημισυνθετικά. Στην καθ’ ημέρα πράξη, όμως, χρησιμοποιούνται μόνο 100 από αυτά. Εκτός της Ιατρικής χρησιμοποιούνται στη Γεωπονία, την Κτηνιατρική και τη Χημεία Τροφίμων.
Τα αντιβακτηριακά αντιβιοτικά μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την εστίαση της δράσης τους σε: αντιβιοτικά «στενού - φάσματος», που στοχεύουν σε ιδιαίτερους τύπους βακτηρίων, όπως τα κατά Gram θετικά ή κατά Gram αρνητικά βακτήρια, ενώ τα αντιβιοτικά ευρέος φάσματος έχουν επιπτώσεις σε ένα ευρύ φάσμα βακτηρίων. Η αποτελεσματικότητα των μεμονωμένων αντιβιοτικών ποικίλλει ανάλογα με τη θέση της μόλυνσης, τη δυνατότητα του αντιβιοτικού να φτάσει στην περιοχή της μόλυνσης, και τη δυνατότητα του μικροβίου να αδρανοποιηθεί ή να καταστραφεί από το αντιβιοτικό. Μερικά αντιβακτηριακά αντιβιοτικά καταστρέφουν τα βακτήρια (βακτηριοκτόνα), καταστρέφοντας συγκεκριμένα τμήματά τους, όπως η μεμβράνη και το κυτταρικό τοίχωμά τους ή επιδρώντας στον αναπνευστικό τους κύκλο, ενώ άλλα αποτρέπουν τα βακτήρια από τον πολλαπλασιασμό (βακτηριοστατικά). Άλλα αντιβιοτικά λαμβάνονται απλά από το στόμα, ενώ  τα ενδοφλέβια αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται σε σοβαρότερες περιπτώσεις, όπως οι βαθιές συστηματικές μολύνσεις. Τα αντιβιοτικά μπορούν επίσης μερικές φορές να χορηγηθούν τοπικά, όπως με σταγόνες ή αλοιφές. Τα τελευταία έτη τρεις νέες κατηγορίες αντιβιοτικών έχουν παρουσιαστεί στην κλινική χρήση. Αυτό ακολουθείται μετά από  μια παύση 40 ετών στην ανακάλυψη νέων κατηγοριών αντιβιοτικών ενώσεων. Αυτά τα νέα αντιβιοτικά είναι των ακόλουθων τριών κατηγοριών: κυκλικές λιποπεπτίδες (daptomycin),  γλυκικυκλίνες (tigecycline), και οξαζολιδινόνες (linezolid). Το Tigecycline είναι αντιβιοτικό ευρέος φάσματος, ενώ  τα δύο άλλα  χρησιμοποιούνται για τις θετικές κατά Gram μολύνσεις. Αυτές οι εξελίξεις δίνουν υπόσχεση ότι θα ξεπεραστεί η αυξανόμενη βακτηριακή αντίσταση στα υπάρχοντα αντιβιοτικά.

Ιστορία των αντιβιοτικών

Αν και οι ισχυρές αντιβιοτικές ενώσεις για τη θεραπεία των ανθρώπινων ασθενειών που προκαλούνται από τα βακτηρίδια ,όπως η φυματίωση, η βουβωνική πανώλη, η λέπρα, δεν ήταν απομονωμένες και προσδιορισμένες μέχρι τον εικοστό αιώνα, η πρώτη γνωστή χρήση αντιβιοτικών ήταν από τους αρχαίους Κινέζους πριν από πάνω 2.500 έτη. Πολλοί άλλοι αρχαίοι πολιτισμοί, συμπεριλαμβανομένων των αρχαίων Αιγυπτίων και των αρχαίων Ελλήνων, χρησιμοποιούσαν ήδη μύκητες  και φυτά για να θεραπεύσουν μολύνσεις, εξ αιτίας της παραγωγής των αντιβιοτικών ουσιών από αυτούς τους οργανισμούς. Εκείνη τη στιγμή όμως, οι ενώσεις που αναπτύσσουν την αντιβιοτική δράση ήταν άγνωστες. Οι αντιβιοτικές ιδιότητες του Penicillium sp. περιγράφηκε αρχικά στη Γαλλία από τον Ερνέστ Ντυσέν (Ernest Duchesne) το 1897. Εντούτοις, η εργασία του δεν  επηρέασε την επιστημονική κοινότητα μέχρι την ανακάλυψη από  τον Αλεξάντερ Φλέμινγκ της πενικιλίνης. Η σύγχρονη έρευνα για την αντιβιοτική θεραπεία άρχισε στη Γερμανία με την ανάπτυξη του στενού-φάσματος αντιβιοτικού "Σαλβαρσάνη" από τον  Πάουλ Έρλιχ (Paul Ehrlich) το 1909, επιτρέποντας για πρώτη φορά μια αποδοτική θεραπεία της  διαδεδομένης σύφιλης. Το φάρμακο, που ήταν επίσης αποτελεσματικό και ενάντια σε άλλες  μολύνσεις, δεν είναι πλέον σε εφαρμογή στη σύγχρονη ιατρική. Τα αντιβιοτικά αναπτύχθηκαν περαιτέρω στη Μεγάλη Βρετανία μετά από την ανακάλυψη  της πενικιλίνης το 1928 από τον Φλέμινγκ. Περισσότερο από δέκα έτη αργότερα, ο Ernst Chain και ο Howard Florey έδειξαν ενδιαφέρον στην εργασία του και βρήκαν την καθαρισμένη μορφή της πενικιλίνης. Οι τρεις τους μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ του 1945 στην ιατρική. Ο όρος «αντιβιοτικό» χρησιμοποιήθηκε αρχικά για να αναφερθεί μόνο στις ουσίες που εξήχθησαν από έναν μύκητα ή άλλο μικροοργανισμό, αλλά σήμερα  περιλαμβάνει επίσης τα πολλά συνθετικά και ημισυνθετικά φάρμακα που έχουν  αντιβακτηριακά αποτελέσματα.

Παραγωγή αντιβιοτικών

Από τις πρώτες πρωτοποριακές προσπάθειες των Howard Florey και Ernst Chain] το 1939, η σημασία των αντιβιοτικών στην ιατρική έχει οδηγήσει σε πολλές έρευνες  για την  ανακάλυψη και την παραγωγή τους. Η διαδικασία της παραγωγής περιλαμβάνει συνήθως τη διαλογή ενός μεγάλου  φάσματος   μικροοργανισμών, της δοκιμής και της τροποποίησης. Η παραγωγή πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη ζύμωση, μια διαδικασία που είναι σημαντική σε αναερόβιες συνθήκες, όταν δεν υπάρχει οξειδωτική φωσφορυλίωση για να διατηρήσει την παραγωγή της Τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) με γλυκόλυση.

Φαρμακοδυναμική

Η αξιολόγηση της δραστικότητας ενός αντιβιοτικού είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχή έκβαση της αντιμικροβιακής θεραπείας. Μη μικροβιολογικοί παράγοντες, όπως οι μηχανισμοί άμυνας, η θέση της λοίμωξης, η υποκείμενη νόσος, καθώς και οι εγγενείς φαρμακοκινητικές και φαρμακοδυναμικές ιδιότητες του αντιβιοτικού, αποτελούν σημαντικές παραμέτρους αποτελεσματικής θεραπείας. [18] Βασικά, τα αντιβιοτικά έχουν ταξινομηθεί ως βακτηριοκτόνα που σκοτώνουν τα μικρόβια, ή ως βακτηριοστατικά, που εμποδίζουν την ανάπτυξη βακτηριδίων. Αυτές οι ταξινομήσεις βασίζονται σε εργαστηριακές συμπεριφορές των αντιβιοτικών, όμως στην πράξη, και οι δύο από αυτές τις ομάδες είναι σε θέση να θεραπεύσουν μια βακτηριακή μόλυνση [18] [20] «In vitro», ο χαρακτηρισμός της δράσης των αντιβιοτικών αξιολογείται με την μέτρηση της δραστηριότητας της Ελάχιστης Ανασταλτικής Συγκέντρωσης και την Ελάχιστη Βακτηριοκτόνο Συγκέντρωση του αντιμικροβιακού και είναι άριστοι δείκτες της αντιμικροβιακής δραστικότητας [21]. Ωστόσο, στην κλινική πράξη, αυτές οι μετρήσεις και μόνο είναι ανεπαρκείς για να προβλέψουν την κλινική έκβαση μιάς λοιμώξεως. Με το συνδυασμό του φαρμακοκινητικού προφίλ του ένα αντιβιοτικό με την αντιμικροβιακή δράση, διάφορες φαρμακολογικές παράμετροι φαίνεται να είναι σημαντικοί δείκτες της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων. [22] [23] Η δράση των αντιβιοτικών μπορεί να εξαρτάται από τη συγκέντρωση αυτών στούς ιστούς και η χαρακτηριστική αντιμικροβιακή δράση αυξάνει προοδευτικά με τον υψηλότερο επίπεδο συγκεντρώσεων του αντιβιοτικού στον ιστό [24] Μπορούν επίσης η δράση του αντιβιοτικού να είναι χρονικά εξαρτώμενη, και να μήν εξαρτάται από την αύξηση της συγκεντρώσεως του αντιβιοτικού. Ωστόσο, είναι κρίσιμο ότι μια Ελάχιστη Ανασταλτική Συγκέντρωση είναι απαραίτητο να διατηρείται στον ορό για ορισμένο χρονικό διάστημα [24] Ένα μικροβιολογικό εργαστήριο μπορεί να αξιολόγήσει της φαρμακοκινητική ενός αντιβιοτικού και την ικανότητα της αντιμικροβιακής δραστικότητας με διάφορες μεθόδους, καθορίζοντας τα αναγκαία επίπεδα συγκεντρώσεων που απαιτούνται και κατ επέκταση την δοσολογία του φαρμάκου.
Η διείσδυση (penetration) των αντιβιοτικών στους ανθρώπινους ιστούς είναι εύκολο να τεκμηριωθεί, εφόσον ο ιστός είναι εύκολο να παραληφθεί, ή να συλλεγεί, όπως και τα ούρα, τα πτύελα, κλπ. Όμως, είναι δύσκολο ή πολύ δύσκολο να τεκμηριωθεί το επίπεδο Αντιβιοτικών σε ορισμένους "δύσκολους" ιστούς, όπως του εγκεφάλου (μόνο πτωματική βιοψία, ή διεγχειρητική), του ήπατος (βιοψία διά βελόνης), ή των οστών. Μέχρι και το έτος 1989, η διείσδυση των αντιβιοτικών σε ανθρώπινο ιστό των οστών (Οστίτης Ιστός), ελέγχονταν μόνο με πειράματα σε ζώα, όπως τα κουνέλια, ποντίκια, σκύλους, κλπ.

Παρενέργειες αντιβιοτικών

Οι πιθανές παρενέργειες είναι ποικίλες, εξαρτώνται από τα χρησιμοποιούμενα αντιβιοτικά και τους μικροβιακούς οργανισμούς που στοχεύουν. Τα δυσμενή αποτελέσματα μπορούν να κυμανθούν από τον πυρετό και τη ναυτία ως σημαντικές αλλεργικές αντιδράσεις συμπεριλαμβανομένου της φωτοδερματίτιδας. Μια από τις πιο κοινές παρενέργειες είναι  η διάρροια, που προκαλείται μερικές φορές από το αναερόβιο βακτήριο clostridium difficile, που προκύπτει από το αντιβιοτικό που αναστατώνει την κανονική ισορροπία της εντερικής χλωρίδας. Μια σχετιζόμενη με τα αντιβιοτικά διάσπαση του πληθυσμού των βακτηρίων που κανονικά υπάρχουν ως συστατικά της κανονικής κολπικής χλωρίδας μπορεί επίσης να εμφανιστεί, και μπορεί να οδηγήσει σε υπεραύξηση των ειδών του γένους μυκήτων Κάντιντα στη περιοχή. Άλλες  παρενέργειες μπορούν να προκύψουν από την αλληλεπίδραση με άλλα φάρμακα, όπως ο υψηλός κίνδυνος ζημίας τενόντων ιδίως από Κινολόνες.