Kháng sinh hoạt động như thế nào? Năm đích tác động, năm nhóm thuốc

Để một kháng sinh có ích, nó phải gây hại cho vi khuẩn mà không gây hại cho con vật vật chủ. Điều này được gọi là độc tính chọn lọc, và nó khả thi vì vi khuẩn sở hữu những cấu trúc mà tế bào động vật hoặc hoàn toàn không có, hoặc được xây dựng theo cách đủ khác biệt.

Gần như mọi kháng sinh đang được sử dụng đều nhắm vào một trong năm đích tác động. Biết một thuốc thuộc nhóm nào sẽ giúp hiểu dễ dàng hơn vì sao nó có tác dụng với vi khuẩn này mà không với vi khuẩn khác, và đề kháng phát sinh ra sao.

1. Tổng hợp vách tế bào

Phần lớn vi khuẩn mang một lớp vách cứng bằng peptidoglycan nằm bên ngoài màng tế bào. Vách đó giữ cho tế bào nguyên vẹn trước áp suất rất cao ở bên trong. Tế bào động vật không có cấu trúc tương đương — điều này biến nó thành một đích lý tưởng.

Beta-lactam (các penicillin, cephalosporin, amoxicillin và những thuốc cùng họ) chặn các enzym nối chéo những chuỗi peptidoglycan với nhau. Vi khuẩn đang lớn không sửa được vách của mình và vỡ ra dưới chính áp suất nội bào. Vì thế beta-lactam thường được xem là diệt khuẩn và chỉ tác dụng trên những vi khuẩn đang phân chia tích cực.

Cơ chế đề kháng kinh điển với nhóm này là enzym beta-lactamase: vi khuẩn tạo ra một enzym phá vỡ cấu trúc vòng của kháng sinh.

2. Tổng hợp protein

Vi khuẩn tổng hợp protein trên ribosom 70S; tế bào động vật thì dùng ribosom 80S. Khác biệt cấu trúc đó là nền tảng của nhóm kháng sinh đông đảo nhất.

Các phân nhóm được phân biệt theo tiểu đơn vị ribosom mà chúng gắn vào:

• Tetracyclin (doxycyclin, oxytetracyclin, chlortetracyclin) gắn vào tiểu đơn vị 30S và ngăn acid amin mới đi vào ribosom.
• Aminoglycosid (neomycin, gentamicin) gắn vào tiểu đơn vị 30S và làm cho mã di truyền bị đọc sai.
• Macrolid (tylosin, erythromycin, tilmicosin), lincosamid (lincomycin), amphenicol (florfenicol) và pleuromutilin (tiamulin) gắn vào tiểu đơn vị 50S và làm dừng quá trình kéo dài chuỗi protein.

Phần lớn nhóm này là kìm khuẩn: chúng không giết vi khuẩn mà chặn sự nhân lên của vi khuẩn, để phần dọn dẹp lại cho hệ miễn dịch. Đó là một lý do khiến đáp ứng có thể yếu hơn ở con vật bị suy giảm miễn dịch.

3. Tổng hợp acid nucleic

DNA của vi khuẩn phải được tháo xoắn rồi cuộn lại trong lúc phân chia. Các enzym đảm nhiệm việc đó là DNA gyrase và topoisomerase IV.

Quinolon và fluoroquinolon (enrofloxacin, danofloxacin, marbofloxacin, flumequin) chặn những enzym này. DNA không sao chép được và vi khuẩn chết — nghĩa là nhóm này diệt khuẩn.

Ở nhiều quốc gia, fluoroquinolon được xếp vào nhóm kháng sinh có tầm quan trọng đặc biệt; điều đó có nghĩa là việc sử dụng chúng phải được hạn chế một cách có chủ đích.

4. Con đường folat

Phần lớn vi khuẩn phải tự tổng hợp folat để dựng nên các thành phần cấu tạo DNA; động vật thì nhận folat có sẵn từ khẩu phần. Khác biệt đó tạo ra thêm một đích chọn lọc nữa.

Sulfonamid chặn một bước của con đường này, còn trimethoprim chặn bước kế tiếp. Đó là lý do hai thuốc rất thường được phối hợp trong cùng một công thức: cắt cùng một chuỗi ở hai điểm cho kết quả mạnh hơn từng thuốc riêng lẻ và làm chậm sự xuất hiện của đề kháng. Nguyên tắc này được gọi là hiệp đồng.

5. Màng tế bào

Nhóm cuối cùng tấn công trực tiếp màng ngoài của vi khuẩn. Polymyxin (colistin) gắn vào lipopolysaccharid ở màng ngoài của vi khuẩn gram âm và phá vỡ tính thấm của màng; các thành phần bên trong tế bào rò ra ngoài.

Vì colistin là một trong những lựa chọn cuối cùng của y học người nên việc sử dụng nó trên động vật bị hạn chế đặc biệt ở nhiều nước.

Bảng tóm tắt

Đích tác động	Nhóm thuốc ví dụ	Tác dụng
Vách tế bào	Penicillin, cephalosporin	Diệt khuẩn
Tổng hợp protein (30S)	Tetracyclin, aminoglycosid	Chủ yếu kìm khuẩn
Tổng hợp protein (50S)	Macrolid, lincosamid, amphenicol, pleuromutilin	Chủ yếu kìm khuẩn
Acid nucleic	Fluoroquinolon	Diệt khuẩn
Con đường folat	Sulfonamid + trimethoprim	Diệt khuẩn khi phối hợp
Màng tế bào	Polymyxin	Diệt khuẩn

Vì sao một kháng sinh không diệt được mọi vi khuẩn?

Để một kháng sinh phát huy tác dụng, nó phải đến được đích của mình và đích đó phải thực sự tồn tại. Vi khuẩn gram âm có thêm một lớp màng ngoài giữ nhiều phân tử ở lại bên ngoài. Còn mycoplasma thì hoàn toàn không có vách tế bào — chính vì thế beta-lactam, vốn nhắm vào vách tế bào, không có tác dụng với chúng.

Kháng sinh nào phù hợp trong một tình huống cụ thể còn tùy thuộc vào tác nhân gây bệnh, loài vật, cách thuốc phân bố trong cơ thể và những gì được phép lưu hành ở nước bạn. Quyết định đó thuộc về bác sĩ thú y trực tiếp khám con vật.

Về cách đề kháng phát sinh và điều gì làm chậm nó lại, xem bài Kháng kháng sinh (AMR) là gì?