Антибиотики. Проблемы получения и применения

     Содержание 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Экология  — это наука о взаимоотношениях организмов друг с другом и со средой их обитания. Каждый организм, а точнее, каждая популяция представляет собой  сложную биологическую систему, взаимодействующую с окружающей средой и образующую с ней равновесную  систему. Любое вмешательство в  эту систему нарушает ее равновесие и часто приводит к необратимым  последствиям.

     В условиях бурного развития научно-технического прогресса усиливается антропогенное  воздействие на экосистемы, в результате чего нарушается природная гармония, сложившаяся тысячелетиями, происходят заметные сдвиги в этой системе, создаются  условия, приводящие к исчезновению целых видов животных и растений, возникают новые формы микробов, изменяются биохимические функции  существующих видов, нарушаются иммунные реакции человека.

     Наука об антибиотиках и ее практическое приложение внесли свой негативный вклад  в экологическую стабильность. Их воздействие на окружающую среду  можно проследить по крайней мере по двум направлениям: промышленное получение  антибиотиков и их практическое использование.

     Антибиотики широко применяются в медицинской  практике в качестве химиотерапевтических веществ. Незаменимы они при лечении  почти всех инфекционных и многих других, часто тяжелых заболеваний. Но помимо яркого терапевтического эффекта, применение антибиотиков, способно вызывать ряд функциональных изменений во многих системах организма. 
 
 
 
 

1. Экологические проблемы, связанные с получением и применением антибиотиков

 

     Промышленное  получение антибиотиков включает четыре основные стадии, каждая из которых  должна осуществляться с учетом факторов возможного неблагоприятного воздействия  на окружающую среду, на изменение экологического фона.

     На  первой стадии, связанной с получением высокоактивных штаммов продуцентов  антибиотических веществ, широко используются различные химические мутагены, приводящие к изменениям в ДНК микроорганизмов. Среди наиболее активных мутагенов  можно назвать соединения, состоящие  из бифенильного ядра, в пара-положении  которого имеется нитрогруппа. К  ним относятся динитрофенантренхинон, тринитрофенантренхинон, тринитроби-фенол-2-карбоновая кислота и ряд других. Нередко в качестве мутагенов используются этиленимин, нитрозогуанидин, этидий брома, некоторые антибиотики, взаимодействующие с ДНК (актиномицин D, митомицин, дауномицин и др.).

     При неосторожной работе с такими препаратами  они могут попасть в окружающую среду и вызвать неконтролируемые мутации не только у микроорганизмов, но и у других видов живых существ.

     Применение  генно-инженерных манипуляций при  конструировании различных микроорганизмов  — продуцентов антибиотиков —  не исключает вероятности попадания  этих штаммов в природные условия  и их размножения. Хотя возможности  развития микробов, полученных генно-инженерным способом, в естественных условиях весьма ограничены, тем не менее  при работе с ними должна быть проявлена  максимальная осторожность, чтобы полностью  исключить их попадание в окружающую среду. Специалисты, работающие в этой области, несут ответственность  за результаты своих экспериментов. Они должны строго соблюдать правила  и условия работы и помнить о том, как легко нарушить сложившееся в природе экологическое равновесие.

     На  стадии биосинтеза антибиотиков возможны случаи заметного вмешательства  в окружающую среду. На этом этапе  нередко нарушается процесс развития продуцента антибиотика в ферментере, что связано с фаговым заражением культуры, с загрязнением посторонней  микрофлорой и другими факторами, в результате чего содержимое ферментера необходимо слить в трап. Здесь  недопустима халатность исполнителей указанной операции: сливать зараженную культуру продуцента в трап можно  только после ее предварительной  стерилизации. При нарушении этого  основного правила может произойти  резкий сдвиг в экологическом  равновесии водного бассейна, куда попадет такая культура микроорганизмов  в большом количестве.

     Серьезные экологические проблемы возникают  при промышленном производстве антибиотиков в связи с защитой водоемов от сточных вод, образующихся в большом  объеме при биотехнологическом процессе. Основным способом очистки сточных  вод и защиты от них естественных водоемов является строительство дорогостоящих  специальных очистных сооружений, а  также замкнутых систем водооборота.

     В ходе биотехнологического процесса получения антибиотиков наиболее загрязненными  сточными водами оказываются отработанные нативные растворы, содержащие различные  высоко- и низкомолекулярные органические и синтетические неорганические вещества.

     Как правило, перед спуском сточных  вод в очистные сооружения отработанные нативные растворы подвергают предварительной  обработке: ультрафиолетовому облучению  с одновременным введением окислителя или фотохимическому окислению, либо используют иные способы, позволяющие  осуществить деструкцию высокомолекулярных органических соединений с образованием низкомолекулярных веществ, поддающихся  биологическому окислению в системе  очистных сооружений.

     Важную  задачу защиты окружающей среды в  процессе промышленного получения  антибиотиков представляет резкое сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу. Решение ее связано с глубокой очисткой дымовых газов и с  исключением рассеивания в атмосфере  конечного продукта. Последнее касается IV стадии, связанной с проведением  операций измельчения антибиотика  и его расфасовки.

     Более полное и рациональное решение вышеназванных  проблем, связанных с защитой  окружающей среды при промышленном производстве антибиотиков, должно базироваться на современных принципах разработки биотехнологических производств, основанных на безотходной или хотя бы малоотходной технологии. Это наиболее прогрессивный  путь решения экологических проблем  в области антибиотикообразования.

     Практическое  использование антибиотиков. Широкое  применение разнообразных по химической природе и спектру антимикробного действия антибиотиков в медицинской  практике, сельском хозяйстве и пищевой  промышленности сопровождается нарушением микробного экологического равновесия в различных природных очагах и, что особенно существенно, в организме  человека. Это может сказаться  на нарушении микробного равновесия в полости рта, в кишечнике, микрофлора которого играет огромную роль в обмене веществ. Такие нарушения могут  быть связаны с тем, что, во-первых, антибиотические вещества подавляют  развитие лишь определенных, чувствительных к ним форм микроорганизмов; во-вторых, массовое практическое использование  антибиотиков стимулирует возникновение  и распространение в природе  атипичных штаммов известных  групп микроорганизмов, в той  или иной степени резистентных к  этим биологически активным соединениям. Для борьбы с возникающими резистентными  к антибиотикам формами микроорганизмов  в практику вводят все новые антибиотические  препараты, а это, в свою очередь, ведет к появлению новых устойчивых форм микроорганизмов. Возникает своеобразный «порочный круг».

     Использование на практике значительного числа  антибиотических веществ, широкое  распространение в природе ксенобиотиков  и большого числа химически синтезированных  препаратов, применяемых в сельском хозяйстве, вызывает заметные изменения  экологического фона, в сфере действия которого находятся уже известные  антибиотики. Все это вместе взятое приводит к изменению реакции  организма на вводимый антибиотик (появление  аллергических реакций, снижение действия препарата и др.). Указанные явления  нельзя не учитывать в практической медицине.

     В связи с вышесказанным необходимо детально изучать воздействие антибиотиков на состояние экологических систем как внутри организма человека и  животных, так и в окружающей среде. Игнорировать воздействие антибиотических  веществ на экологическое равновесие — значит допускать непростительную  ошибку по отношению к человеку и  к природе в целом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Побочные  реакции, возникающие при применении антибиотиков

 

     Антибиотики широко применяются в медицинской  практике в качестве химиотерапевтических веществ. Незаменимы они при лечении  почти всех инфекционных и многих других, часто тяжелых заболеваний.

     Наряду  с применением природных антибиотиков все большее значение приобретают  полусинтетические препараты, полученные в результате химической модификации  природных структур.

     Среди них ценными оказались полусинтетические  пенициллины (оксациллин, диклоксациллин, карбенициллин и др.), полусинтетические  производные цефалоспорина четырех  поколений, эритромицина и других антибиотиков. Успешно применяются в медицинской  практике смеси антибиотиков, различные  препараты пролонгированного действия и т.д.

     В настоящее время наиболее активно  используется около 100 антибиотиков, а  вместе с их производными (полусинтетические, комбинированные препараты) — более 200.

     При назначении того или иного препарата  следует добиваться максимального  терапевтического эффекта при минимальном  риске побочного действия. В этих целях учитываются индивидуальные режимы применения антибиотического вещества, в том числе доза препарата, кратность  и пути введения антибиотика. Большое  значение при этом имеет непрерывный  контроль за концентрацией антибиотика  в жидкостях и тканях больного. Для этого чаще стали применять  высокоспецифичный, чувствительный и  относительно простой иммуноферментный метод определения низких концентраций антибиотиков.

     Широкое и активное применение антибиотиков в качестве химиотерапевтических веществ  на протяжении более 50 лет способствовало накоплению экспериментального материала  о побочных реакциях, вызываемых ими.

     И.А. Кассирский и Ю.И. Милевская еще  в 1966 г. указали на три основные группы побочных реакций при применении антибиотиков: аллергические, токсические  и обусловленные специфическим  действием антибиотических веществ (табл. 1).

     Таблица № 1

Побочные  реакции при терапии антибиотиками

(из Навашина  и др., 1977, по Кассирскому, Милевской, 1966)