Антибиотиками называют специфические продукты жизнедеятельности микроорганизмов, животных и растений, обладающие противомикробным действием.
Некоторые из этих продуктов действуют губительно на гельминтов, простейших и других возбудителей болезней человека и животных. Название антибиотики (anti — против, bios — жизнь) дано этим веществам еще тогда, когда было известно только противомикробное действие их. Позже установлено, что наряду с антибиотическим действием присущим антибиотикам, некоторые из них оказывают стимулирующее влияние на отдельные биохимические процессы, происходящие в организме животных, что ведет к улучшению общего состояния их, ускорению роста, повышению продуктивности, активизации защитных реакций.
Поэтому в настоящее время антибиотики применяют для лечения больных людей и животных, для профилактики многих инфекционных, паразитарных и незаразных болезней, для стимуляции роста и откорма животных, повышения у них плодовитости и отдельных видов продуктивности. Кроме того, антибиотики широко используют в экспериментальной работе в качестве фармакологических анализаторов, при изучении синтеза макромолекулярных соединений, механизма передачи наследственной информации, закономерностей каталитического действия ферментов, создания новых, высокоспецифических фармакологических средств и т. д.
Несмотря на большую специфичность, антибиотики действуют по общим фармакологическим законам и составляют одну группу большого класса фармакологических, или лекарственных, веществ. Они не вызывают никаких новых процессов ни в микро-, ни в макроорганизмах, а только активизируют или тормозят отдельные биохимические реакции, в результате чего существенно изменяются многие физиологические процессы.
Антибиотики очень эффективны, но только при четком выполнении разработанных условий, обеспечивающих высокую эффективность; если условия не соблюдаются, то антибиотики малоэффективны, а в некоторых случаях могут причинить вред.
К антибиотикам относится большое количество препаратов, поэтому для получения наиболее выраженного действия необходимо учитывать физико-химические свойства вещества, его дозу, лекарственную форму, способ и кратность применения. Разные антибиотики неодинаково действуют на различные микроорганизмы. Неодинаково влияет каждый из них и на микроорганизм.
Предпосылкой к открытию антибиотиков как фармакологических веществ явились предшествующие многочисленные исследования антибиоза в природе.
До середины прошлого столетия господствовало мнение о том, что для человека и животных вредны все микроорганизмы. Но со временем накапливались факты, противоречащие такому толкованию односторонней роли микробов. Большие исследования в этом направлении проведены Л. Пастером и И. И. Мечниковым. Л. Пастер в 1877 г. экспериментально доказал, что между микробами существует антагонизм. По Ц. Гарре (1887), сущность антагонизма заключается в подавлении активности одних микробов продуктами жизнедеятельности других. Вскоре такое явление в микробиологии стали, именовать антибиозом. Было установлено, что антибиоз очень распространен среди микробов, причем в одних случаях он бывает двусторонним (взаимным), а в других — превалирующим (неблагоприятное влияние одного микроба сильнее, чем влияние другого). Кроме того, стало известно, что многие микробы полезны для человека и животных (например, микрофлора пищеварительного тракта). В. А. Мапасеин еще в 1871 г. экспериментально доказал превалирующий антибиоз зеленой плесени в отношении аспергиллюса и некоторых других микроорганизмов. Несколько позже (1872) А. Г. Полотебнов сообщил о благоприятном действии зеленой плесени при лечении ран и язв.
Основателем учения о антибиозе по праву считают ТТ. И. Мечникова, который просто, по весьма убедительно доказал, что в природе и, в частности, в организме животных существуют микроорганизмы, обладающие превалирующим антагонизмом в отношении большого числа патогенных бактерий, и эти микроорганизмы надо шире использовать с лечебной целью. Он предложил лактобадиллин — молоко, заквашенное культурой болгарской палочки и молочнокислых стрептококков. И. И. Мечников утверждал, что антибиоз такой культуры обусловлен не столько действием молочной кислоты, сколько влиянием других веществ, являющихся продуктами метаболизма. Его открытия значительно активизировали исследования по выявлению химических веществ (действующих начал) микробных клеток, обладающих антибиотическим действием. Появилось много сообщений о выделении в нативном виде таких веществ. Особенно большое значение (в последующем) имели открытия А. Флеминга. В 1928 г. он описал сильный антибиоз зеленой плесени в отношении стафилококка, а в 1941 г. с участием биохимиков X. Флури и Дж. Чайна получил пенициллин, вполне пригодный для лечебных целен. В 1942 г. 3. В. Ермольева получила пенициллин-крустозин; Г. Ф. Гаузе и М. Г. Бражнинова выделили грамицидин С.
В поисках активных антибиотических веществ ученые обратили внимание на лучистые грибки. В 1890 г. Паеперини отметил очень сильное антагонистическое влияние актиномицетов на различные микроорганизмы, а Гренг Стрит (1915) доказал, что актиномицеты подавляют рост плесеней. В 1921 г. Лиске опубликовал монографию «Морфология и биология актиномицетов», в которой обобщил материалы о антибиотическом влиянии актиномицетов. Начиная с 1934 г. интенсивные исследования, касающиеся биологии актиномицетов и их антибиотического влияния, проводят Н. А. Красильников и его сотрудники. Изысканием новых антибиотиков стали заниматься специалисты разного профиля. И это привело к открытию веществ подобного действия в животном организме (экмолин, лизоцим и др.) и в растениях (протоанемонин, новоиманин и др.).
В интенсивном развитии антибиотической промышленности большую роль сыграла селекционная работа с основными продуцентами. Например, после изучения ряда закономерностей действия мутагенных факторов в селекции микроорганизмов штамма 77 (Streptomyces aureofaciens) были использованы ультрафиолетовые и рентгеновы лучи, фотореактивация видимым светом и
другие факторы, воздействующие в разных сочетаниях. Ми привело к тому, что после нескольких ступеней, отбора получен штамм, который образует антибиотика в 10 раз больше, чем исходный. Повысилась и активность зеленой плесени: штамм, который используют в настоящее время, продуцирует пенициллина в 1000 раз больше, чем тот, который первоначально имел А. Флеминг. Работа в этих направлениях продолжается. Цель ее не только повысить производство антибиотиков, но и выработать у продуцента определенные свойства, обеспечивающие устойчивость к неблагоприятным факторам, способность производить новый антибиотик и др.
Ученые изучили строение почти всех антибиотиков и могут воспроизводить большинство из них. При каталитическом гидрировании стрептомицин превращен в дигидрострептомицин; при дехлорировании биомицина получен тетрациклин и т. д. Созданы сложные и очень сложные соли антибиотиков, стойкие при хранении и пригодные для парентерального введения. Например, номокаиновая соль бензилпенициллина и N, N1-дибензилэтилендиаминовая соль пенициллина (бициллин-1), которая действует более суток. Затем получен дибиомицин и днтетрациклин, которые действуют не менее 7 суток (а в ряде случаев 14 суток).
Много внимания уделяется устранению побочного действия антибиотиков вообще, и в особенности наиболее широко применяемых в животноводстве. Получены новые соли этих антибиотиков, а также комбинации их с витаминами, аминокислотами и некоторыми другими соединениями, содержащими карбоксильные группы — комплексные препараты, имеющие гораздо меньше отрицательных сторон, чем основные.
В настоящее время исследования многих ученых направлены на создание препаратов, преодолевающих устойчивость микроорганизмов (особенно стафилококков). Первым соединением такого действия была экмолниовая соль дигидрострептомицина, а теперь имеется около десяти препаратов.
В настоящее время возможен синтез многих антибиотиков. Но абсолютное большинство применяемых препаратов микробного происхождения, и получать их биологическим путем проще, быстрее и дешевле.
При получении антибиотиков широко пользуются методом культивирования продуцентов (микроорганизмы, производящие антибиотик) в жидкой питательной среде в специальных аппаратах (ферментерах). После этого происходит очистка их от балластных веществ, и в зависимости от степени ее различают антибиотики очищенные (фармакопейные), полуфабрикаты (сухие концентраты) и нативные (неочищенные). В ряде случаев молекулу антибиотика изменяют, усложняя или упрощая ее. Это дает возможность ослабить или усилить отдельные стороны действия антибиотика. Полученные препараты называются полусинтетическими.
Каждая группа антибиотиков имеет свои особенности. Очищенные препараты более совершенны. Они имеют постоянный состав; их можно применять внутрь и парентерально.
Нативные препараты значительно дешевле очищенных. Кроме антибиотиков, они содержат другие фармакологические вещества (тканеные стимуляторы, витамины и др.). Противомикробное действие их такое же, как и очищенных, а ростостимулирующая эффективность в ряде случаев даже выше. К недостаткам их относятся сравнительно небольшое содержание антибиотика, более короткий срок годности и только оральное применение. Нативные препараты применяются преимущественно с профилактической целью и для улучшения роста животных (для этих целей требуются небольшие дозы антибиотика).
Полуфабрикаты по свойствам и составу близки к нативным препаратам, но имеют стандартное и более высокое содержание антибиотика. Одни из них используются с профилактической целью и для ускорения роста животных, а другие — с той же целью, что и очищенные препараты.
В настоящее время известно несколько тысяч антибиотиков, а практически используется всего 20—25. Объясняется это тем, что многие препараты имеют высокую химиотерапевтическую активность, но ядовиты для человека и животных и поэтому не могут использоваться. Имеется много антибиотиков, пригодных для практики, но имеющих очень сходный спектр противомикробного действия; из них используются только лучшие.