Введение
Антибиотик Гентамицин – аминогликозидный антибиотик, используемый для лечения различных бактериальных инфекций. К ним могут относиться костные инфекции, эндокардит, воспалительные заболевания органов малого таза, менингит, пневмония, инфекции мочевыводящих путей и сепсис, среди прочих. Часто его применяют в течение двух дней, пока результаты бактериального посева не определят чувствительность инфекции к конкретным антибиотикам. Необходимая доза должна контролироваться посредством анализа крови. Гентамицин относится к типу аминогликозидов. Антибиотик получают из культуры Micromonospora путем разрушения клеточной стенки бактерии. В настоящее время проводятся исследования биосинтеза этого антибиотика с целью увеличения его экспрессии и усиления секреции для повышения концентрации. Гентамицин входит в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. ВОЗ классифицирует гентамицин как препарат, имеющий критическое значение для медицины человека. Он доступен в виде дженериков.
Gentamicin is an aminoglycoside antibiotic used to treat several types of bacterial infections. This may include bone infections, endocarditis, pelvic inflammatory disease, meningitis, pneumonia, urinary tract infections, and sepsis among others. It is often only used for two days until bacterial cultures determine what specific antibiotics the infection is sensitive to. The dose required should be monitored by blood testing. Gentamicin is a type of aminoglycoside The antibiotic is collected from the culture of the Micromonospora by perforating the cell wall of the bacterium. Current research is underway to understand the biosynthesis of this antibiotic in an attempt to increase expression and force secretion of gentamicin for higher titer. Gentamicin is on the World Health Organization's List of Essential Medicines. The World Health Organization classifies gentamicin as critically important for human medicine. It is available as a generic medication.
Медицинское применение
Гентамицин активен в отношении широкого спектра бактериальных инфекций, преимущественно грамотрицательных бактерий, включая Pseudomonas, Proteus, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes, Serratia и грамположительный Staphylococcus. Гентамицин применяется для лечения инфекций дыхательных путей, инфекций мочевыводящих путей, инфекций крови, костей и мягких тканей, вызванных этими чувствительными бактериями. Недостаточно данных, чтобы рекомендовать гентамицин в качестве терапии первой линии при инфекции, вызванной Neisseria gonorrhoeae. Гентамицин не используется для лечения бактериальных инфекций, вызванных Neisseria meningitidis или Legionella pneumophila (в связи с риском развития шока у пациента из-за липидного эндотоксина А, содержащегося в некоторых грамотрицательных организмах). Гентамицин также эффективен против Yersinia pestis (возбудителя чумы), родственных ей бактерий и Francisella tularensis (возбудителя туляремии, часто встречающегося у охотников и звероловов). Некоторые Enterobacteriaceae, Pseudomonas spp., Enterococcus spp., Staphylococcus aureus и другие виды Staphylococcus spp. проявляют различную степень устойчивости к гентамицину.
Беременность и грудное вскармливание
Гентамицин не рекомендуется к применению во время беременности, если только потенциальная польза для матери не превышает возможный риск. Гентамицин способен проникать через плаценту, и сообщалось о нескольких случаях необратимой двусторонней врожденной глухоты у детей. Внутримышечное введение гентамицина матери может вызывать мышечную слабость у новорожденного. Необходимо регулярно контролировать функцию почек в течение курса терапии. Длительное лечение может привести к потере слуха и нарушениям равновесия. При применении инъекций сообщалось о случаях гипокальциемии, гипокалиемии и мышечной слабости.
Внутреннее ухо
Около 11% пациентов, получающих аминогликозиды, испытывают повреждение внутреннего уха. Общие симптомы повреждения внутреннего уха включают тиннитус, потерю слуха, головокружение, нарушение координации и чувство головокружения. Для снижения риска ототоксичности во время лечения рекомендуется поддерживать водный баланс. Обычно, если некорректная тРНК связывается с кодоном мРНК в аминоацильном центре рибосомы, аденозины 1492 и 1493 исключаются из взаимодействия и отступают, сигнализируя рибосоме об отклонении аминоацилированной тРНК:: термолабильного комплекса фактора элонгации. Однако, когда гентамицин связывается с геликой 44 16S рРНК, он заставляет аденозины сохранять положение, которое они занимают при корректном, или когнитивном, соответствии между аа-тРНК и мРНК. Это приводит к принятию некорректных аа-тРНК, в результате чего рибосома синтезирует белки с неправильно расположенными аминокислотами (примерно в 1 случае из 500). Нефункциональные, ошибочно транслированные белки неправильно сворачиваются и агрегируют, что в конечном итоге приводит к гибели бактерии. Предложен вторичный механизм, основанный на кристаллических структурах гентамицина во вторичном месте связывания на гелике 69 23S рРНК, который взаимодействует с геликой 44 и белками, распознающими стоп-кодоны. Считается, что в этом вторичном месте гентамицин препятствует взаимодействию рибосомы с факторами рециклинга рибосом, в результате чего две субъединицы рибосомы остаются в комплексе даже после завершения трансляции. Это создает пул неактивных рибосом, которые больше не могут инициировать и транслировать новые белки.
Структура
Поскольку джентамицин получают из вида Micromonospora, основой этого антибиотика является аминоциклитол 2-дезоксистрептамин. Это шестиуглеродное кольцо замещено в позициях 4 и 6 молекулами аминосахаров циклического пурпурозамина и гарозамина соответственно. Заместители R1 и R2 могут варьироваться у некоторых видов в составе комплекса джентамицина. Основными компонентами джентамицина являются представители комплекса гентамицина C: гентамицин C1, гентамицин C1a и гентамицин C2, которые составляют около 80% джентамицина и обладают наиболее высокой антибактериальной активностью. Гентамицин A, B, X и некоторые другие составляют оставшиеся 20% джентамицина и проявляют более низкую антибиотическую активность по сравнению с комплексом гентамицина C.
Биосинтез
Полный биосинтез джентамицина до конца не выяснен. Гены, контролирующие биосинтез джентамицина, представляют особый интерес из-за сложностей, возникающих при выделении антибиотика после его производства. Это связано с тем, что джентамицин накапливается на поверхности клетки, и для его получения необходимо каким-либо образом перфорировать клеточную стенку. При действии на X2 кобаламинозависимого радикала S-аденозил-L-метионина фермента GenK происходит метилирование углеродной позиции 6', образуя фармакологически активный промежуточный продукт G418. Затем G418 подвергается дегидрогенизации и аминированию в положении C6' под действием дегидрогеназы, кодируемой геном GenQ, что приводит к образованию фармакологически активного JI 20B. Однако предполагается, что между этими этапами находится другой промежуточный продукт – 6'-дегидро-6'-оксо-G418 (6'DOG), а ген GenB1 предположительно кодирует аминирующий фермент. JI 20B дегидроксилируется и эпимеризируется с образованием первого компонента комплекса гентамицина C – гентамицина C2a, который затем подвергается эпимеризации под действием GenB2 и N-метилированию с помощью гена, чья функция пока не подтверждена, образуя конечный продукт в этой ветви – гентамицин C1. Далее C1a подвергается N-метилированию неподтвержденным ферментом, формируя конечный компонент – гентамицин C2b. Традиционно для увеличения производства джентамицина в ферментационную среду добавляют дрожжевой бульон на основе говядины, фосфат-ионы, ионы металлов (кобальт и некоторые другие в низкой концентрации), различные витамины (преимущественно витамины группы B), пуриновые и пиримидиновые основания. Однако степень увеличения производства зависит от вида *Micromonospora* и других компонентов среды. При использовании всех вышеперечисленных добавок ключевыми факторами, определяющими количество производимого джентамицина, являются pH и аэрация.
Исследования
Гентамицин также используется в исследованиях в области молекулярной биологии как антибактериальный агент в культурах тканей и клеток для предотвращения контаминации стерильных культур. Гентамицин – один из немногих термостабильных антибиотиков, сохраняющих активность даже после автоклавирования, что делает его особенно полезным при приготовлении некоторых сред для микробиологического культивирования.