Кіріспе
Антибиотиктер тобы. Рифамициндер – Amycolatopsis rifamycinica бактериясымен табиғи түрде немесе жасанды жолмен синтезделетін антибиотиктер тобы. Олар үлкен ансамициндер отбасының кіші классы болып табылады. Рифамициндер микобактерияларға қарсы әсіресе тиімді, сондықтан туберкулез, мәйіс және микобактериялар авиум кешені (MAC) инфекцияларын емдеу үшін қолданылады. Рифамицин тобына «классикалық» рифамицин препараттары, сондай-ақ рифамициннің туындылары – рифампицин (немесе рифампин), рифабутин, рифапентин, рифалазил және рифаксимин жатады. Aemcolo саудалық атауымен сатылатын рифамицин АҚШ-та белгілі бір жағдайларда саяхатшылардың диареясын емдеуге рұхсат етілген. «Рифамицин» атауы (алғашқыда «рифомицин») 1955 жылғы француз фильмі «Rififi»-ден алынған.
The rifamycins are a group of antibiotics that are synthesized either naturally by the bacterium Amycolatopsis rifamycinica or artificially. They are a subclass of the larger family of ansamycins. Rifamycins are particularly effective against mycobacteria, and are therefore used to treat tuberculosis, leprosy, and mycobacterium avium complex (MAC) infections. The rifamycin group includes the "classic" rifamycin drugs as well as the rifamycin derivatives rifampicin (or rifampin), rifabutin, rifapentine, rifalazil and rifaximin. Rifamycin, sold under the trade name Aemcolo, is approved in the United States for treatment of travelers' diarrhea in some circumstances. The name "rifamycin" (originally "rifomycin") was derived from the 1955 French film Rififi.
Бактерия
Стрептомицес медитеранеи тұңғыш рет 1957 жылы Францияның оңтүстігіндегі Сен-Рафаэль қаласының жағажай маңынан алынған топырақ үлгісінен оқшауланды. Бұл атауды алғаш рет Миландағы итальяндық Group Lepetit SpA фармацевтикалық компаниясында жұмыс істеген екі микробиолог – итальяндық Грация Беретта және Израильдің Пинхас Маргалит берді. 1969 жылы Тиман есімді ғалым оның жасуша қабырғасының Нокардия түріне тән екенін анықтағаннан кейін бактерия Nocardia mediterranei деп қайта аталды. Кейін, 1986 жылы бактерия тағы да Amycolatopsis mediterranei деп аталды, себебі Лешевалье есімді ғалым жасуша қабырғасында миколь қышқылы жоқ екенін және оның Нокардия және Родококк фагтарымен зарарлануға жарамсыз екенін анықтады. 16S рибосомалық РНК тізбектеріне сүйене отырып, Бала және авторлар тобы 2004 жылы бұл түрді Amycolatopsis rifamycinica деп атады.
Алғашқы дәрілер
Рифамициндер алғаш рет 1957 жылы Миландағы Gruppo Lepetit SpA зертханасында израильдік ғалым Пинхас Маргалитпен бірге жұмыс істеген Пьеро Сенси және Мария Тереза Тимбал есімді екі ғалым Streptomyces mediterranei ферментациялық мәдениетінен бөліп алынды. Бастапқыда рифамицин А, В, С, D, Е деп аталатын жақын туысқан антибиотиктердің тобы табылды. Бұл қоспаның таза күйде оқшаулауға жеткілікті тұрақты жалғыз құрамы рифамицин В болды, алайда, өкінішке орай, ол нашар активті еді. Бірақ, қосымша зерттеулер көрсеткендей, рифамицин В негізінен активті болмаса да, сулы ерітінділерде спонтанды түрде тотығып және гидролизденіп, өте активті рифамицин S-тің түзілуіне себеп болды. Рифамицин S-тің қарапайым тотығуы гидрохинон түрін – рифамицин SV-ні берді, ол осы класс өкілі ретінде интравенді антибиотик ретінде клиникалық қолдануға енген алғашқы препарат болды. Рифамицин SV-тің одан әрі химиялық модификациясы жақсартылған Rifamide аналогын тудырды, ол да клиникалық тәжірибеге енгізілді, бірақ интравенді қолданумен ғана шектелді. Көптеген модификация бағдарламаларынан кейін, соңында ауыздан қабылдауға болатын және туберкулезді емдеудің негізгі құралына айналған рифампин өндірілді. Рифамициндердің ерекше әрекет ету механизмі бар – олар бактериялық ДНК-ға тәуелді РНК полимеразаны таңдап тежейді және клиникалық қолданыстағы басқа антибиотиктермен өзара резистенттік көрсетпейді. Дегенмен, басқа антибиотиктерге төзімді бактерияларға қарсы активтілігіне қарамастан, рифамициндердің өзінде резистенттілік жиілігі жоғары. Осы себепті рифампин және басқа рифамициндер әдетте басқа бактерияға қарсы препараттармен бірге қолданылады. Бұл туберкулезді емдеуде кеңінен таралған және препараттардың кез келгеніне төзімді мутанттардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Рифампин тез бөлінетін микобактерия штамдарын, сондай-ақ ұзақ уақыт бойы биологиялық белсенділігін жоғалтқан және антибиотиктердің әсерінен қашуға мүмкіндік беретін "персистер" жасушаларын жылдам өлтіреді. Сонымен қатар, рифабутин мен рифапентин де ВИЧ-инфекциясы бар науқастарда туберкулезге қарсы қолданылған. Рифампин туберкулезді емдеудегі ең маңызды қолданысын сақтап қалғанмен, көптеген дәріге төзімді бактериялық инфекциялардың өсуі рифампин құрамындағы антибиотиктердің комбинациясын оларды емдеу үшін қолдануға әкелді.
The rifamycins have a unique mechanism of action, selectively inhibiting bacterial DNA dependent RNA polymerase, and show no cross resistance with other antibiotics in clinical use. However, despite their activity against bacteria resistant to other antibiotics, the rifamycins themselves suffer from a rather high frequency of resistance. Because of this, Rifampin and other rifamycins are typically used in combination with other antibacterial drugs. This is routinely practiced in TB therapy and serves to prevent the formation of mutants that are resistant to any of the drugs in the combination. Rifampin rapidly kills fast dividing bacilli strains as well as "persisters" cells, which remain biologically inactive for long periods of time that allow them to evade antibiotic activity. In addition, rifabutin and rifapentine have both been used against tuberculosis acquired in HIV positive patients. Although Tuberculosis therapy remains the most important use of Rifampin, an increasing problem with serious Multiple Drug Resistant bacterial infections has led to some use of antibiotic combinations containing Rifampin to treat them.
Әрекет ету механизмі
Рифамициндердің антибактериалды әрекеті бактериялық ДНК-ға тәуелді РНК синтезінің тежелуіне негізделген. Бұл рифамициндердің прокариоттық РНК полимеразаға жоғары бейімділігіне байланысты. Рифамициндердің таңдамалылығы аналогты сүтқоректілер ферментіне өте төмен бейімділігімен шартталған. Антибиотик РНК полимеразаға байланысқан кездегі кристалдық құрылымдық деректер рифамициннің өсіп келе жатқан олигонуклеотидпен күшті кеңістіктік кедергілер тудырып ("кеңістіктік бітелу" механизмі), синтезді тоқтататынын көрсетеді. Егер рифамицин тізбекті ұзарту процесі басталғаннан кейін полимеразаға байланысса, онда биосинтезде тежелу байқалмайды, бұл кеңістіктік бітелу механизмімен сәйкес келеді. Рифамициндерге бір қадамды жоғары деңгейдегі тұрақтылық бактериялық ДНК-ға тәуелді РНК полимеразадағы бір аминқышқылының өзгеруі нәтижесінде пайда болады.
Биосинтез
Рифамициндердің биосинтезі туралы алғашқы мәліметтер көміртек қаңқасының тегін анықтау үшін тұрақты изотоп – Көміртек-13 және ЯМР спектроскопиясын пайдалана отырып жүргізілген зерттеулерден алынды. Бұл зерттеулер анса тізбегінің басқа поликетидтік антибиотиктер сияқты ацетат пен пропионаттан түзілгенін көрсетті. Нафталиндік хромофор пропионат бірлігінен және белгісіз текті жеті көміртекті амин тобынан құралған. Биосинтездің жалпы схемасы сирек кездесетін бастапқы бірлік – 3-амино-5-гидроксибензой қышқылы (AHBA) арқылы I типті поликетидтік жолмен (PKS I) басталады, онда тізбек 2 ацетат және 8 пропионат бірлігін пайдалана отырып ұзартылады. AHBA шикимат жолынан пайда болған деп саналады, бірақ бұл биосинтетикалық механизмге енгізілмеген. Бұл *A. mediterranei* клеткалық сыртқы ортасында 3 аминқышқылы AHBA-ға айналатыны байқалғандықтан. Риф кластері рифамициндердің биосинтезіне жауапты. Онда AHBA-ны биосинтездейтін гендер бар. [10] , , , және AHBA прекурсоры – канозаминді түзету үшін трансаминазалар ретінде әрекет етеді деп есептеледі. "RifH" 1-дезокси-1-имино-D-эритроз-4-фосфат пен фосфоенолпируват арасындағы конденсацияны катализдейтін aminoDAHP синтезасын кодтайды. арқылы I типті поликетид синтеза модулін кодтайды, ал жүктеу модулі рибосомалық емес пептид синтетазасы болып табылады. Барлығы сызықтық ундекакетидті құрастырады және одан кейін амид синтезасын кодтайтын , ундекакетидтің босатылуына және макролактам құрылымын қалыптастыруына себеп болады. Сонымен қатар, риф кластерінде әртүрлі реттеуші ақуыздар мен гликозилдейтін гендер бар, олар белсенді емес сияқты көрінеді. Басқа гендер түрі бастапқы поликетидтің синтезден кейінгі модификацияларын жүзеге асырады.
Деривативтер
Лепетит 1966 жылы ауызға қабылдауға болатын рифамицин – Rifampicin-ді енгізді. Рифамицин S-тің туындысы – рифабутин 1975 жылы итальяндық Achifar фармацевтикалық компаниясымен ойлап табылды және 1992 жылы АҚШ нарығына шықты. Рифапентин өкпе туберкулезін емдеуде сирек қолданылады, ал рифапентинмен емдеу пациенттерді сақтап таңдау негізінде жүргізіледі. Рифаксимин – АҚШ-та Salix Pharmaceuticals компаниясы сататын, ішекте нашар сіңетін ауызға қабылдауға арналған рифамицин. Ол бауыр энцефалопатиясы және саяхатшылардың іш сүюін емдеу үшін қолданылады.