W dobie narastającej antybiotykooporności oraz częstego stosowania terapii skojarzonych w warunkach szpitalnych, znajomość mechanizmów działania antybiotyków jest znacząca dla racjonalnej, skutecznej i bezpiecznej antybiotykoterapii.
Hamowanie syntezy ściany komórkowej bakterii
Antybiotyki hamujące syntezę ściany komórkowej prowadzą do powstania defektów w strukturze peptydoglikanu, co skutkuje lizą komórki bakteryjnej. Leki te wykazują najczęściej działanie bakteriobójcze, szczególnie wobec bakterii intensywnie dzielących się.
Główne grupy leków:
- β-laktamy (penicyliny, cefalosporyny, karbapenemy, monobaktamy) – wiążą się z białkami PBP (penicillin-binding proteins), hamując końcowy etap syntezy peptydoglikanu – transpeptydazę umożliwiająca tworzenie wiązań krzyżowych pomiędzy nićmi peptydoglikanu. Rezultatem jest tworzenie osłabionej ściany komórkowej i ostatecznie śmierć komórki;
- glikopeptydy (wankomycyna, teikoplanina) – blokują przyłączanie prekursorów peptydoglikanu do rosnącego łańcucha,
- lipopeptydy (daptomycyna),
- fosfomycyna – hamuje wczesny etap syntezy ściany komórkowej poprzez blokadę enzymu MurA.
Ze względu na brak ściany komórkowej u komórek ludzkich, antybiotyki te charakteryzują się wysoką selektywnością działania.
Różnice w mechanizmie działania:
- β-laktamy – kowalencyjnie wiążą PBP, blokując sieciowanie mureiny; aktywują autolizyny bakteryjne,
- wankomycyna – wiąże D-Ala-D-Ala prekursorów peptydoglikanu, blokując ich przyłączenie do rosnącego łańcucha; skuteczna wobec MRSA, brak aktywności wobec bakterii Gram-ujemnych,
- fosfomycyna – hamuje MurA, działając na wczesnym etapie syntezy peptydoglikanu, co umożliwia terapię skojarzoną z β-laktamami.
Uszkodzenie błony komórkowej bakterii
Antybiotyki uszkadzające błonę prowadzą do zwiększenia jej przepuszczalności, utraty jonów oraz zaburzeń potencjału błonowego, co skutkuje szybką śmiercią bakterii.
Główna grupa leków:
- polimyksyny (np. kolistyna) – oddziałują z lipidami błony bakteryjnej Gram-ujemnych bakterii, destabilizując ją poprzez wypieranie jonów wapnia i magnezu. Działają jak deteregenty kationowe, wywołując efekt przeciwbakteryjny.
Mechanizm selektywności tłumaczy zarówno wysoką skuteczność wobec bakterii wieloopornych, jak i znaczną nefro- i neurotoksyczność, co ogranicza ich stosowanie do ciężkich zakażeń szpitalnych.
Hamowanie biosyntezy białek – rola rybosomów 30S i 50S
Biosynteza białek bakteryjnych zachodzi na rybosomach 70S, złożonych z podjednostek 30S i 50S, które różnią się od rybosomów eukariotycznych 80S złożonych z podjednostek 40S i 60 S, co umożliwia selektywne działanie antybiotyków.
Podjednostka 30S:
- aminoglikozydy – powodują błędny odczyt kodu genetycznego, prowadząc do syntezy nieprawidłowych białek; działanie bakteriobójcze,
- tetracykliny – blokują przyłączanie aminoacylo-tRNA, hamując elongację łańcucha peptydowego; działanie bakteriostatyczne.
Podjednostka 50S:
- makrolidy i linkozamidy – hamują translokację rybosomu wzdłuż mRNA,
- chloramfenikol – blokuje peptydylotransferazę,
- linezolid (oksazolidynony) – hamuje tworzenie kompleksu inicjacyjnego; skuteczny wobec szczepów wieloopornych Gram-dodatnich.
Zaburzenie syntezy kwasów nukleinowych bakterii
Mechanizmy działania:
- fluorochinolony – hamują gyrazę DNA i topoizomerazę IV, prowadząc do pęknięć dwuniciowych DNA,
- ryfamycyny – blokują bakteryjną polimerazę RNA, hamując transkrypcję,
- metronidazol i nitrofurany – po aktywacji w komórce wytwarzają reaktywne metabolity uszkadzające DNA, szczególnie w bakteriach beztlenowych.
Leki te wykazują szybkie działanie bakteriobójcze i są szeroko stosowane w leczeniu ciężkich zakażeń szpitalnych.
Hamowanie syntezy kwasu foliowego
Antybiotyki hamujące produkcję puryn i pirymidyn powodują zahamowanie syntezy kwasów nukleinowych. Do syntezy bakteryjnego RNA i DNA niezbędny jest kwas p-aminobenzoesowy (PABA). Sulfonamidy konkurują z PABA o miejsce enzymatyczne syntazy dihydropteroilowej. Ich działanie można przełamać przez podanie zwiększonej ilości PABA.
Trimetoprim jest antagonistą kwasu foliowego. Sulfonamidy blokują szlak metaboliczny kwasu foliowego na wcześniejszym etapie niż działanie reduktazy dihydrofolianów, stąd mogą być wzmacniać działanie trimetoprimu.
Mechanizmy działania:
- sulfonamidy – blokują syntezę dihydrofolianu,
- trimetoprim – hamuje reduktazę dihydrofolianową.
Połączenie obu leków (kotrimoksazol) wykazuje działanie synergistyczne i stosowane jest w leczeniu wielu zakażeń bakteryjnych i oportunistycznych.
Podsumowanie
Antybiotyki oddziałują na kluczowe struktury i procesy życiowe bakterii: syntezę ściany i błony komórkowej, biosyntezę białek, replikację i transkrypcję DNA oraz metabolizm kwasu foliowego. Dogłębna znajomość tych mechanizmów jest podstawą racjonalnej antybiotykoterapii w warunkach szpitalnych i pozwala farmaceucie szpitalnemu aktywnie uczestniczyć w optymalizacji leczenia oraz zapobieganiu narastaniu antybiotykooporności.
Opracowała: mgr farm. Zofia Zarzycka
Bibliografia:
[1] Olszanecki R, Wołkow P, Jawień J. Farmakologia. Mechanizmy – leki – farmakoterapia oparta na faktach. Tom 1-2. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL; 2025
[2] Rang HP, Dale MM, Ritter JM, Flower RJ, Henderson G. Farmakologia Rang i Dale. Wrocław: Elsevier Urban & Partner; 2021.
[3] Whalen K, Finkel R, Panavelil TA. Farmakologia Lippincott. Ilustrowane repetytorium. Wyd. 8. Wrocław: Edra Urban & Partner; 2024.
