Введение

Группа антибиотиков

Рифамицины – это группа антибиотиков, синтезируемых либо естественным путем бактерией Amycolatopsis rifamycinica, либо искусственно. Они являются подклассом более широкого семейства ансамицинов. Рифамицины особенно эффективны против микобактерий и поэтому используются для лечения туберкулеза, лепры и инфекций, вызванных комплексом Mycobacterium avium (MAC). В группу рифамицинов входят как "классические" препараты рифамицина, так и его производные: рифампицин (или рифампин), рифабутин, рифапентин, рифалазил и рифаксимин. Рифамицин, продаваемый под торговой маркой Aemcolo, одобрен в США для лечения диареи путешественников в определенных случаях. Название "рифамицин" (первоначально "рифомицин") произошло от названия французского фильма 1955 года "Rififi".

Бактерия

Streptomyces mediterranei был впервые выделен в 1957 году из образца почвы, собранного в окрестностях прибрежного города Сен-Рафаэль на юге Франции. Название впервые дали два микробиолога, работавшие с итальянской фармацевтической компанией Group Lepetit SpA в Милане – итальянка Grazia Beretta и израильтянин Pinhas Margalith. В 1969 году бактерию переименовали в Nocardia mediterranei, когда другой ученый, Тиман, обнаружил, что у неё клеточная стенка, типичная для видов Nocardia. Затем, в 1986 году, бактерию снова переименовали в Amycolatopsis mediterranei, поскольку она являлась первым видом нового рода, так как ученый Лешевалье обнаружил, что в её клеточной стенке отсутствует миколовая кислота и она невосприимчива к фагам Nocardia и Rhodococcus. На основании последовательностей 16S рибосомной РНК, Bala и др. в 2004 году переименовали вид в Amycolatopsis rifamycinica.

Первые наркотики

Рифамицины были впервые выделены в 1957 году из ферментационной культуры Streptomyces mediterranei в лаборатории Gruppo Lepetit SpA в Милане двумя учеными – Пьеро Сенси и Марией Терезой Тимбал, работавшими совместно с израильским ученым Пинхасом Маргалитом. Первоначально было обнаружено семейство тесно связанных антибиотиков, известных как рифамицин А, В, С, D, Е. Единственным компонентом этой смеси, достаточно стабильным для выделения в чистом виде, был рифамицин В, который, к сожалению, обладал низкой активностью. Однако дальнейшие исследования показали, что, несмотря на практическую неактивность рифамицина В, он спонтанно окислялся и гидролизовался в водных растворах с образованием высокоактивного рифамицина S. Простое восстановление рифамицина S давало форму гидрохинона, называемую рифамицином SV, которая стала первым представителем этого класса, введенным в клиническую практику в качестве внутривенного антибиотика. Последующая химическая модификация рифамицина SV привела к созданию улучшенного аналога – рифамида, который также был внедрен в клиническую практику, но также ограничивался внутривенным применением. После обширной программы модификации был получен рифампин, который доступен для перорального применения и стал основой терапии туберкулеза.

Рифамицины обладают уникальным механизмом действия, избирательно ингибируя бактериальную ДНК-зависимую РНК-полимеразу, и не проявляют перекрестной устойчивости с другими антибиотиками, используемыми в клинической практике. Однако, несмотря на активность против бактерий, устойчивых к другим антибиотикам, сами рифамицины подвержены достаточно высокой частоте развития резистентности. В связи с этим рифампин и другие рифамицины обычно используются в комбинации с другими антибактериальными препаратами. Это является стандартной практикой в терапии туберкулеза и позволяет предотвратить формирование мутантов, устойчивых к любому из препаратов в комбинации. Рифампин быстро уничтожает быстро размножающиеся штаммы бацилл, а также "персистентные" клетки, которые в течение длительного времени остаются биологически неактивными, что позволяет им избегать воздействия антибиотиков. Кроме того, рифабутин и рифапентин использовались для лечения туберкулеза у пациентов, инфицированных ВИЧ. Хотя терапия туберкулеза остается наиболее важным применением рифампина, растущая проблема серьезных инфекций, вызванных бактериями с множественной лекарственной устойчивостью, привела к некоторому использованию антибиотиковых комбинаций, содержащих рифампин, для их лечения.

Механизм действия

Антибактериальная активность рифамицинов основана на ингибировании бактериального ДНК-зависимого синтеза РНК. Это обусловлено высокой аффинностью рифамицинов к прокариотической РНК-полимеразе. Селективность рифамицинов определяется тем, что они обладают очень низкой аффинностью к аналогичному ферменту млекопитающих. Данные кристаллографических исследований антибиотика, связанного с РНК-полимеразой, показывают, что рифамицин блокирует синтез, вызывая сильные стерические препятствия для растущего олигонуклеотида (механизм "стерической окклюзии"). Если рифамицин связывается с полимеразой после начала удлинения цепи, ингибирование биосинтеза не наблюдается, что согласуется с механизмом стерической окклюзии. Одношаговая высокоуровневая устойчивость к рифамицинам развивается в результате изменения всего одной аминокислоты в бактериальной ДНК-зависимой РНК-полимеразе.

Биосинтез

Первая информация о биосинтезе рифамицинов получена в ходе исследований с использованием стабильного изотопа углерода-13 и ЯМР-спектроскопии для установления происхождения углеродного скелета. Эти исследования показали, что анса-цепь происходит из ацетата и пропионата, как и у других поликетидных антибиотиков. Нафталеновый хромофор, как было показано, образуется из пропионатной единицы в сочетании с семиуглеродным аминофрагментом неизвестного происхождения. Общая схема биосинтеза начинается с необычной исходной единицы – 3-амино-5-гидроксибензойной кислоты (AHBA) – посредством поликетидного пути I типа (PKS I), в котором удлинение цепи осуществляется с использованием 2 ацетатных и 8 пропионатных единиц. Считается, что AHBA происходит из шикиматного пути, однако это не было включено в биосинтетический механизм. Это связано с тем, что 3 аналога аминокислот превращаются в AHBA в клеточных экстрактах *A. mediterranei*. Риф-кластер отвечает за биосинтез рифамицинов. Он содержит гены от до , которые, как было показано, биосинтезируют AHBA. [10] , , , и предположительно действуют как трансаминазы для образования прекурсора AHBA – канозамина. "RifH" кодирует аминоДАХП-синтазу, которая катализирует конденсацию между 1-дезокси-1-имино-D-эритрозо-4-фосфатом и фосфоенолпируватом. от до кодируют модуль поликетидной синтетазы типа I, при этом загрузочный модуль представляет собой нерибосомальный пептидный синтетазу. В целом, они собирают линейный ундекакетид, за которым следует , кодирующий амидсинтазу, что приводит к высвобождению ундекакетида и образованию макролактамной структуры. Кроме того, риф-кластер содержит различные регуляторные белки и гликозилирующие гены, которые, по-видимому, находятся в неактивном состоянии. Другие типы генов, по-видимому, осуществляют постсинтазные модификации исходного поликетида.

Деривативы

Лепетит представил рифампицин, рифамицин, активный при пероральном приеме, в 1966 году. Рифабутин, производное рифамицина S, был изобретен итальянской фармацевтической компанией Achifar в 1975 году и поступил на рынок США в 1992 году. Применение рифапентина для лечения легочного туберкулеза остается нераспространенным, а лечение рифапентином проводится после тщательного отбора пациентов. Рифаксимин – это пероральный рифамицин, продаваемый в США компанией Salix Pharmaceuticals, который плохо всасывается в кишечнике. Он используется для лечения печеночной энцефалопатии и диареи путешественников.