Як канаміцин пригнічує зростання бактерій

Канаміцин

Канаміцин – це антибіотик широкого спектра дії, що впливає на кислотостійкі бактерії. Випускається у формі таблеток та порошку для приготування розчину для ін'єкцій (Канаміцину моносульфат та Канаміцину сульфат).

Фармакологічна дія Канаміцину

Відповідно до інструкції до Канаміцину, активним компонентом лікарського препарату, що діє, є канаміцин.

Канаміцин є антибіотиком, що належить групі аміноглікозидів. Чинить протитуберкульозний, бактерицидний та антибактеріальний вплив на організм.

Активний компонент лікарського препарату проникає крізь клітинну мембрану та зв'язується з білками-рецепторами специфічної дії на 30S субодиниці рибосом. При цьому відбувається порушення процесу утворення комплексу між субодиницею 30S рибосоми та інформаційною РНК. Це призводить до зчитування інформації з РНК та утворення неповноцінних білків, а також розпаду полірибосом та втрати їх здатності до синтезу білка. Канаміцин змінює функції та структуру цитоплазматичних мембран, що провокує загибель мікробних клітин.

В інструкції до Канаміцину зазначено, що ліки активно по відношенню до бактерій туберкульозу, а також штамів, які стійкі до парааміносаліцилової кислоти, стрептоміцину, ізоніазиду та інших протитуберкульозних речовин, за винятком капреоміцину та віоміцину. Дія ліків поширюється на більшість грамнегативних та грампозитивних мікроорганізмів, серед яких і стійкі до еритроміцину, хлорамфеніколу, тетрацикліну, та кислотостійкі бактерії.Не поширюється дія Канаміцину на дріжджові гриби, анаероби, найпростіші та віруси.

Зазначено, що бактерії дуже швидко набувають стійкості по відношенню до дії Канаміцину. Рекомендується медикамент при туберкульозі в умовах стійкості вірусу до інших протитуберкульозних препаратів 1 та 2 ряду, за винятком віоміцину.

При пероральному прийомі Канаміцину моносульфат погано всмоктується із шлунково-кишкового тракту. Виводиться з організму в незмінному вигляді за допомогою кишківника при природному випорожненні.

При застосуванні у вигляді інгаляцій Канаміцин сульфат погано всмоктується в кров, створюючи при цьому великі концентрації у верхніх дихальних шляхах та легень.

При внутрішньом'язовому введенні Канаміцину сульфат повністю і швидко всмоктується та досягає терапевтичної концентрації у крові через 8 годин. При краплинному внутрішньовенному введенні терапевтична концентрація ліків у крові підтримується протягом 12 годин. Проникає у вміст каверн, рідина абсцесів, а також у плевральну, перикардіальну, перитонеальну та синовіальну рідини. Найвищі концентрації Канаміцину відзначаються у легенях, печінці та нирках. Період повного виведення препарату з організму дорослої людини становить 4-8 годин, немовля – 10-16 годин, виводиться за допомогою нирок.

Застосування Канаміцину є ефективним для лікування холангіогепатиту, гострого простатиту, некротичного ентероколіту у новонароджених та апендикулярного абсцесу.

Показання до застосування Канаміцину.

Відповідно до інструкції Канаміцин моногідрат призначається:

для перорального застосування при деконтамінації кишечника у комбінації з метронідазолом та еритроміцином перед проведенням планових колоректальних операцій;
для лікування інфекцій шлунково-кишкового тракту, які спричинені мікроорганізмами, чутливими до канаміцину: бактеріальний коліт, дизентерія, ентероколіт.

Використовується медикамент також як допоміжний лікарський препарат при печінковій енцефалопатії та печінковій комі. Канаміцин моногідрат застосовується у вигляді очних плівок при блефариті, кон'юнктивіті, виразці рогівки, кератиті.

Канаміцин сульфат призначають при інфекційних захворюваннях, які викликані чутливими до нього збудниками. Парентеральне введення препарату рекомендовано при туберкульозі (у поєднанні з іншим протитуберкульозним засобом), інфекціях суглобів і кісток, органів дихання, жовчовивідних шляхів, сечовивідних шляхів, шкіри та м'яких тканин. Ефективне застосування ліків при тяжких гнійно-септичних захворюваннях та післяопераційних інфекціях.

Спосіб застосування та дозування

Канаміцин призначений для перорального, внутрішньовенного, внутрішньом'язового, інгаляційного, місцевого застосування.

Канаміцин моносульфат слід приймати перорально. При деконтамінації кишківника призначають по 0,5 г 4 рази на день протягом 48 годин перед операцією. При печінковій енцефалопатії (як допоміжний засіб) слід приймати по 2-3 г препарату через кожні 6 годин.

Як плівки очних Канаміцину моногідрат слід застосовувати 1-2 рази на день. За допомогою стерильного офтальмологічного пінцету слід витягти плівку з флакона, після чого, відтягнувши нижню повіку пальцями вільної руки, закласти плівку в простір, що утворився між очним яблуком і віком. Потім протягом 1 хвилини необхідно утримати око у закритому та нерухомому стані.

Канаміцину сульфат при туберкульозі дорослим вводиться внутрішньом'язово в дозі 1 г 1 раз на добу, людям з нирковою недостатністю та в похилому віці – не більше 0,75 г 1 раз на добу. Максимальна добова доза ліків має перевищувати 2 р. При інфекціях нетуберкульозного походження для дорослих разова доза дорівнює 0,5 р кожні 8-12 годин. При внутрішньовенному краплинному введенні Канаміцину призначається добова доза з розрахунку 15 мг на 1 кг маси тіла, яку вводять протягом 30 хвилин.

Мінімальна тривалість терапії при туберкульозі – 1 місяць, при нетуберкульозних інфекціях – до 7 днів. З метою промивання в плевральну порожнину або порожнину суглоба вводять 15-50 мл 0,25% водного розчину.

Канаміцину.

При застосуванні моносульфату Канаміцину можуть виникати шлунково-кишкові розлади, які супроводжуються нудотою, блюванням і діареєю.

При застосуванні Канаміцину сульфату можуть виникнути ототоксичність, що супроводжується зниженням слуху (у поодиноких випадках настає незворотня глухота), нефротоксичність, що супроводжується протеїнурією, появою в сечі лейкоцитів, еритроцитів та циліндричного епітелію. При парентеральному введенні може виникнути нервово-м'язова блокада.

При передозуванні Канаміцином спостерігається посилення побічних ефектів.

Протипоказання до застосування

Канаміцин протипоказаний пацієнтам із порушеннями функцій печінки, зниженням слуху, непрохідністю шлунково-кишкового тракту, підвищеною чутливістю до компонентів препарату.

Не призначаються ліки людям з тяжкою хронічною нирковою недостатністю, з уремією та азотемією, невритом 8 пар черепно-мозкових нервів, а також жінкам у період вагітності та лактації.

Умови та термін зберігання

В інструкції до Канаміцину зазначено, що зберігати препарат слід у темному та недоступному для дітей місці. Термін придатності – 24 місяці.

З аптек Канаміцин відпускається за рецептом.

Спори та спороутворення у житті бактерій

Мал. 1. На фото суперечки всередині бактеріальної клітини (фото зроблено у світлі електронного мікроскопа - ЕМ).

Які бактерії здатні до спороутворення

Паличкоподібні бактерії, що утворюють суперечки, називаються бацилами. Вони відносяться до сімейства Bacillaceae і представлені родом клостридіум Clostricdium, родом бацилюс (Bacillus) та родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Всі вони грам позитивні анаеробні бактерії.

Рід клостридіумналічує понад 93 види бактерій. Усі вони утворюють суперечки. Патогенні бактерії роду клостридіум викликають газову гангрену, легеневу гангрену, є винуватцями ускладнень після абортів та пологів, тяжких токсикоінфекцій, у тому числі ботулізму. Суперечки бактерій цього виду перевищують діаметр вегетативної клітини.

Рід бацилюсналічує понад 217 видів бактерій. Патогенні бактерії роду бацилюс викликають низку захворювань у людини та тварин, у тому числі харчові токсикоінфекції та сибірку. Суперечки бактерій цього виду не перевищують діаметр вегетативної клітини.

Мал. 2. На фото бактерії роду клостридіум. Зліва – клостридії перфінгенс. Є збудниками харчової токсикоінфекції та газової гангрени. Праворуч - клостридії ботулінум. Бактерії викликають тяжку харчову токсикоінфекцію - ботулізм.

Мал. 3. На фото збудник сибірки. Bacillus anthracis рід Bacillus – велика, нерухома, з обрубаними кінцями (ліворуч) та бактерія у спороподібному стані (праворуч).

Думка лікаря:

Суперечки та спороутворення відіграють важливу роль у житті бактерій, дозволяючи їм виживати у несприятливих умовах. Цей процес дозволяє бактеріям зберігати свою життєздатність та відновлювати активне розмноження, коли умови стають сприятливішими. Суперечки також сприяють поширенню бактерій у навколишньому середовищі, що може мати як позитивні, і негативні наслідки здоров'ю людини. Важливо розуміти, що суперечки та спороутворення відіграють ключову роль у біології бактерій і можуть мати важливе значення для медичної практики.

Спороутворення у бактерій

Підготовчий етап

Перед утворенням самої суперечки у бактеріальній вегетативної клітині знижується рівень метаболізму, припиняється реплікація ДНК, в спорогенній зоні локалізується один з нуклеотидів, починає синтезуватися дипиколинова кислота.

Утворення спорогенной зони

Утворення спорогенной зони починається з ущільнення ділянки цитоплазми, де розташований нуклеотид (

проспора). Ізолювання спорогенної зони відбувається за допомогою цитоплазматичної мембрани, яка починає вростати всередину клітини.

Освіта спори та суперечки

Між внутрішнім та зовнішнім шаром мембрани утворюється кортекс. Один з його компонентів - дипіколінової кислоти, яка обумовлює термостійкість суперечки.

Сторона мембрани, звернена назовні, покривається оболонкою (екзоспорицею). Вона складається з білків, ліпідів та інших сполук, які не зустрічаються у вегетативної клітини. Оболонка товста та пухка. Має гідрофобність.

Дозрівання суперечки

У період дозрівання суперечки закінчується формування її структур. Спору набуває термостійкість.Вона набуває певної форми і займає особливе становище у клітині. Після повного дозрівання суперечки відбувається аутолізис клітини.

Мал. 4. На фото видно утворену суперечку, по периферії якої знаходяться залишки цитоплазми.

Мал. 5. На фото зліва видно щойно утворена суперечка (А), на периферії якої знаходиться залишки цитоплазми. Далі цитоплазма відмирає. На фото справа (В) суперечка, очищена у лабораторних умовах.

Мал. 6. На фото вгорі стадії спороутворення – від утворення спорогової зони до повного формування та лізису залишків клітини. На фото внизу суперечки із стрічковоподібними виростами. Про її зовнішня оболонка, К - кортекс, С - внутрішня частина.

Кортекс

Кортекс захищає суперечки від ферментів, які у великій кількості продукуються клітиною на завершальному етапі спороутворення. Їхнє призначення — повністю зруйнувати материнську вегетативну клітину. За відсутності кортексу суперечки бактерій лізуються. Кортекс містить діамінопімелінову кислоту, яка забезпечує термостабільність.

Внутрішній бік кортексу прилягає до внутрішньої сторони цитоплазматичної мембрани. У період проростання суперечки кортекс трансформується у клітинну стінку вегетативної клітини.

Оболонка суперечки (екзоспоріум)

Сторона цитоплазматичної мембрани, звернена назовні, при спороутворенні покривається оболонкою (екзоспорицею). Вона складається з білків, ліпідів та інших сполук, які не зустрічаються у вегетативної клітини. Оболонка товста та пухка. Складає близько 50% обсягу самої суперечки. Має гідрофобність. Зовнішня стінка суперечки стійка до дії ферментів. Вона оберігає суперечку від передчасного проростання.

Мал. 7. На фото суперечки з виростами. Її серцевина — вегетативна клітина, що лежить в покоях.

Вирости на суперечках

На деяких суперечках у процесі спороутворення утворюються вирости. Вони різноманітні та специфічні. Ця ознака для кожної бактерії спадково закріплена і постійна. Вирости на суперечках складаються переважно з білка. Амінокислоти білка подібні до таких у кератину і колагену. Функція виростів на суперечках остаточно ще не з'ясовано.

Мал. 8. Види виростів на суперечках: джгутики, трубки, ершикоподібні палички, широкі стрічки, шипи, шпильки, як оленячих рогів.

Мал. 9. На фото суперечки бактерій роду клостридіум. Вирости у вигляді трубок (1 і 5), вирости у вигляді джгутиків (2), стрічковоподібні вирости (3), перисті вирости (4), суперечки, на поверхні яких є шипи (6).

Характеристика суперечки бактерій

У клітці, яка знаходиться у спороподібному стані, зазначається:

повна репресія геному,
майже повна відсутність обміну речовин,
зниження кількості води в цитоплазмі на 50% (значна втрата води клітиною призводить до її загибелі),
підвищена кількість катіонів кальцію та магнію в цитоплазмі,
поява дипіколінової кислоти та кортексу, що відповідають за термостабільність,
підвищення кількості білка цистеїну та гідрофобних амінокислот,
зберігає життєздатність сотні років.

Думка пацієнтів

У світі мікроорганізмів, суперечки відіграють ключову роль у виживанні та розмноженні бактерій. Досвід дослідників показує, що спороутворення є стратегією, що дозволяє бактеріям вижити у несприятливих умовах, таких як нестача поживних речовин або зміни у навколишньому середовищі. Цей процес також дозволяє бактеріям передавати свої генетичні матеріали іншим організмам, що сприяє різноманітності та виживаності видів.Таким чином, досвід та спостереження вчених підтверджують важливість спороутворення у житті бактерій та його вплив на біологічні процеси.

Стійкість суперечка

У процесі спороутворення спору покривається оболонками – зовнішньою оболонкою та кортексом. Вони захищають суперечку від несприятливих умов довкілля.

Кортексмістить діамінопімелінову кислоту, яка відповідає за термостабільність.

Зовнішня оболонкаоберігає суперечку від передчасного проростання та негативних факторів зовнішнього середовища.

У спороподібному стані бактерія стійка до підвищеної температури навколишнього середовища та висушування. Вона здатна вижити в розчинах, з підвищеним вмістом солей, перенести тривале кип'ятіння та проморожування, радіацію та вакуум, ультрафіолетове опромінення. Спору виявляє стійкість до цілого ряду токсичних речовин та дезінфікуючих препаратів.

Стійкість спор патогенних бактерій у зовнішньому середовищі сприяє збереженню інфекції та розвитку тяжких інфекційних захворювань.

Вид, форма та розташування спор у бактерій

Суперечки бактерій мають овальну та кулясту форму. Вони можуть розташовуватися на кінцях клітини (збудники правця), ближче до центру (збудники ботулізму та газової гангрени) або в центральній частині клітини (сибіркова виразка). Рідше суперечки бактерій розташовуються латерально.

Мал. 10. На фото термінальні ендоспори C. difficile та Clostridium tetani.

Мал. 11. На фото центрально розташовані суперечки бактерій Bacillus cereus.

Мал. 12. На фото кінцеве розташування спори у бактерії Bacillus subtilis.

Ковпачки на суперечках

На суперечках роду клостридіум і бацилюс у процесі спороутворення утворюються ковпачки. Вони мають конусоподібну або серпоподібну форму та пористу будову.Осередки нагадують мішечки, які заповнені газоподібною речовиною. Вони мають форму паличок чи овалів. Осередки допомагають суперечці зберігати у воді плавучість. Навіть при центрифугуванні суперечки з ковпачками неможливо осадити. Ковпачки на суперечках утворюються у ґрунтових бактерій гідроморфних ґрунтів, які сформувалися в умовах застою поверхневих вод або за наявності ґрунтових вод.

Мал. 13. На фото ковпачки на спорах - конусоподібні (ліворуч) та серпоподібні (праворуч).

Мал. 14. На фото будова ковпачка суперечки бактерії. Видно окремі газові осередки (вакуолі, мішечки) овальної форми.

Параспорові тільця

Такі бактерії, як B.anthracis (збудник сибірки) і B.cereus (збудник токсикоінфекцій) під час утворення утворюють параспорові тільця. У B.anthracis ці утворення округлої форми розташовані на поверхні спор або ізольовано. У Bacillus thuringiensis параспорові тільця у вигляді білкових кристалів біпірамідальної форми. Кристали токсичні для гусениць, комах та личинок нематод, мошок та москітів. Ген ендотоксину використовується в біозахисту рослин.

Мал. 15. На фото параспорові біпірамідальні кристали ґрунтової бактерії Bacillus thuringiensis morrisoni.

Проростання суперечка

Потрапляючи у сприятливі умови, суперечка починає проростати у вегетативну клітину. Процес проростання триває 4 - 5 годин.

Процес активації

Сприяють проростанню прогрівання, глюкоза, амінокислоти, іони деяких речовин та механічні пошкодження стінки спори.

Процес ініціації

Процес ініціації починається з дерепресії геному. Активуються процеси дихання та ферментні системи. З клітини видаляється дипіколінова кислота, іони кальцію, руйнується кортекс. У суперечці збільшується кількість води.Всі ці зміни призводять до втрати спорою таких властивостей, як термостабільність, стійкість до радіації та хімічних речовин. Відмінною особливістю цього процесу є зменшення спорою величини заломлення світла.

Процес власне проростання

Зі суперечки починає проростати паросткова трубка, що руйнує її оболонку. Формується оболонка клітини. Регулюються процеси проростання цілою низкою спеціальних речовин – гермінантами. Після закінчення проростання суперечки клітка починає ділитися.

Мал. 16. На фото клітина бактерії, яка після проростання суперечки починає ділитися.

Детально про бактерії читай у статтях:

«Зростання та розмноження бактерій»,

«Як харчуються та дихають бактерії? Навіщо бактеріям ферменти та пігменти?».

Спороутворення є метою збереження виду бактерій. Суперечки бактерій надзвичайно стійкі у зовнішньому середовищі, що стало приводом для розгортання у багатьох країнах світу інтенсивних досліджень вченими цього процесу.

Часті запитання

Які види спороутворення існують у бактерій?

Існує кілька видів спороутворення у бактерій, включаючи ендоспори, екзоспори та артроспори. Ендоспори формуються всередині клітини, екзоспори утворюються поза клітиною, а артроспори утворюються внаслідок фрагментації клітини.

Яку роль відіграють суперечки у житті бактерій?

Суперечки відіграють важливу роль у житті бактерій, дозволяючи їм виживати у несприятливих умовах, таких як нестача поживних речовин або екстремальні температури. Спори також допомагають бактеріям поширюватися та колонізувати нові середовища.

Корисні поради

РАДА №1

Вивчіть основні принципи спороутворення у бактерій, щоб розуміти, які умови сприяють утворенню суперечки та які фактори можуть перешкоджати цьому процесу.

РАДА №2

Вивчіть різні види суперечок у бактерій та їх роль у виживанні та поширенні у різних середовищах, щоб розуміти, які бактерії здатні утворювати суперечки та як це впливає на їх життєвий цикл.