آنتی‌بیوتیک‌ها چگونه کار می‌کنند؟ پنج هدف، پنج رده

برای آنکه یک آنتی‌بیوتیک سودمند باشد، باید به باکتری آسیب برساند بی‌آنکه به حیوان میزبان زیان وارد کند. به این اصل سمیت انتخابی گفته می‌شود و امکان‌پذیر بودن آن از آنجاست که باکتری ساختارهایی دارد که در سلول حیوانی یا اصلاً وجود ندارند یا به‌اندازه کافی متفاوت‌اند.

تقریباً همه آنتی‌بیوتیک‌های در حال استفاده یکی از پنج هدف را نشانه می‌روند. دانستن اینکه یک آنتی‌بیوتیک به کدام گروه تعلق دارد، درک اینکه چرا بر برخی باکتری‌ها اثر می‌کند و بر برخی دیگر نه، و اینکه مقاومت چگونه پدید می‌آید را بسیار آسان‌تر می‌سازد.

1. سنتز دیواره سلولی

بیشتر باکتری‌ها در بیرون از غشای سلولی خود دیواره‌ای سخت از پپتیدوگلیکان دارند. این دیواره باکتری را در برابر فشار داخلی بالای سلول یکپارچه نگه می‌دارد. در سلول‌های حیوانی چنین ساختاری وجود ندارد — و همین آن را به هدفی آرمانی تبدیل می‌کند.

بتالاکتام‌ها (پنی‌سیلین‌ها، سفالوسپورین‌ها، آموکسی‌سیلین و مانند آن‌ها) آنزیم‌هایی را مهار می‌کنند که رشته‌های پپتیدوگلیکان را به یکدیگر پیوند می‌دهند. باکتری در حال رشد نمی‌تواند دیواره خود را ترمیم کند و زیر فشار درونی خود از هم می‌پاشد. به همین دلیل بتالاکتام‌ها معمولاً باکتری‌کش به شمار می‌آیند و تنها بر باکتری‌هایی اثر دارند که فعالانه در حال تکثیرند.

شایع‌ترین سازوکار مقاومت در برابر این گروه، آنزیم‌های بتالاکتاماز است: باکتری آنزیمی می‌سازد که ساختار حلقوی آنتی‌بیوتیک را می‌شکافد.

2. سنتز پروتئین

باکتری‌ها پروتئین‌های خود را روی ریبوزوم 70S می‌سازند؛ ریبوزوم سلول‌های حیوانی از نوع 80S است. همین تفاوت ساختاری، پشتوانه پرجمعیت‌ترین گروه آنتی‌بیوتیک‌هاست.

زیرگروه‌ها بر پایه اینکه به کدام‌یک از دو زیرواحد ریبوزوم متصل می‌شوند از هم جدا می‌شوند:

• تتراسیکلین‌ها (داکسی‌سیکلین، اکسی‌تتراسیکلین، کلرتتراسیکلین) به زیرواحد 30S متصل می‌شوند و از ورود اسید آمینه جدید به ریبوزوم جلوگیری می‌کنند.
• آمینوگلیکوزیدها (نئومایسین، جنتامایسین) به زیرواحد 30S متصل می‌شوند و سبب خوانش نادرست کد ژنتیکی می‌گردند.
• ماکرولیدها (تایلوزین، اریترومایسین، تیلمیکوزین)، لینکوزامیدها (لینکومایسین)، آمفنیکل‌ها (فلورفنیکل) و پلوروموتیلین‌ها (تیامولین) به زیرواحد 50S متصل می‌شوند و کشیده‌شدن زنجیره پروتئینی در حال رشد را متوقف می‌کنند.

بیشتر اعضای این گروه باکتری‌ایستا هستند: باکتری را نمی‌کشند، بلکه تکثیر آن را متوقف می‌کنند و کار پاکسازی را به سامانه ایمنی می‌سپارند. به همین سبب پاسخ درمانی در حیوانی که ایمنی‌اش سرکوب شده است می‌تواند ضعیف‌تر باشد.

3. سنتز اسید نوکلئیک

DNA باکتری باید هنگام تقسیم باز و دوباره پیچیده شود. آنزیم‌هایی که این کار را انجام می‌دهند DNA ژیراز و توپوایزومراز IV هستند.

کینولون‌ها و فلوروکینولون‌ها (انروفلوکساسین، دانوفلوکساسین، ماربوفلوکساسین، فلومکین) این آنزیم‌ها را مهار می‌کنند. DNA نمی‌تواند همانندسازی شود و باکتری می‌میرد — یعنی این گروه باکتری‌کش است.

فلوروکینولون‌ها در بسیاری از کشورها در فهرست ضدمیکروبی‌های دارای اهمیت بحرانی جای دارند؛ این یعنی انتظار می‌رود کاربردشان آگاهانه محدود شود.

4. مسیر فولات

بیشتر باکتری‌ها ناچارند فولات لازم برای ساخت پیش‌سازهای DNA را خود بسازند؛ حیوانات اما فولات را آماده از راه خوراک دریافت می‌کنند. این تفاوت، هدف انتخابی دیگری فراهم می‌آورد.

سولفونامیدها یک پله از این مسیر را و تری‌متوپریم پله بعدی را مهار می‌کند. به همین دلیل این دو غالباً با هم فرموله می‌شوند: بریدن یک زنجیره در دو نقطه، نتیجه‌ای نیرومندتر از اثر هر یک به‌تنهایی می‌دهد و پیدایش مقاومت را کند می‌کند. این اصل هم‌افزایی (سینرژی) نام دارد.

5. غشای سلولی

گروه آخر مستقیماً غشای بیرونی باکتری را هدف می‌گیرد. پلی‌میکسین‌ها (کلیستین) به لیپوپلی‌ساکارید غشای بیرونی باکتری‌های گرم‌منفی متصل می‌شوند و نفوذپذیری غشا را مختل می‌کنند؛ در نتیجه محتویات سلول به بیرون نشت می‌کند.

از آنجا که کلیستین در پزشکی انسانی یکی از گزینه‌های خط آخر است، کاربرد آن در دام در بسیاری از کشورها به‌طور ویژه محدود شده است.

جدول خلاصه

هدف	نمونه رده‌ها	اثر
دیواره سلولی	پنی‌سیلین‌ها، سفالوسپورین‌ها	باکتری‌کش
سنتز پروتئین (30S)	تتراسیکلین‌ها، آمینوگلیکوزیدها	بیشتر باکتری‌ایستا
سنتز پروتئین (50S)	ماکرولیدها، لینکوزامیدها، آمفنیکل‌ها، پلوروموتیلین‌ها	بیشتر باکتری‌ایستا
اسید نوکلئیک	فلوروکینولون‌ها	باکتری‌کش
مسیر فولات	سولفونامیدها + تری‌متوپریم	در ترکیب با هم باکتری‌کش
غشای سلولی	پلی‌میکسین‌ها	باکتری‌کش

چرا یک آنتی‌بیوتیک بر هر باکتری اثر نمی‌کند؟

برای آنکه یک آنتی‌بیوتیک اثرگذار باشد، باید به هدف خود برسد و آن هدف نیز باید در آنجا موجود باشد. باکتری‌های گرم‌منفی یک غشای بیرونی افزوده دارند؛ این غشا ورود بسیاری از مولکول‌ها را سد می‌کند. مایکوپلاسماها اصلاً دیواره سلولی ندارند — و دقیقاً به همین دلیل بتالاکتام‌ها که هدفشان دیواره سلولی است بر مایکوپلاسماها اثری ندارند.

اینکه کدام آنتی‌بیوتیک در چه شرایطی مناسب است به عامل بیماری، گونه دامی، نحوه توزیع دارو در بدن و شرایط ثبت و مجوز در کشور شما بستگی دارد. این تصمیم بر عهده دامپزشکی است که حیوان را معاینه می‌کند.

برای آگاهی از اینکه مقاومت آنتی‌بیوتیکی چگونه پدید می‌آید و چگونه می‌توان آن را کند کرد، می‌توانید به نوشته مقاومت ضدمیکروبی (AMR) چیست؟ مراجعه کنید.