抗生物質の作用機序

抗生物質は 、細菌や真菌などの微生物の増殖を阻止し、感染症を防ぐ能力を持つ分子です。抗菌薬は、その作用に応じて、殺菌性または静菌性に分類できます。

抗菌剤は、病原体に対して致死的な場合に殺菌効果を発揮し、病原体を直接殺し、排除します。静菌薬は細菌の成長と増殖を阻害しますが、致死性ではなく、 免疫系が 微生物を排除する役割を果たします。

抗菌剤は、その作用機序によっても分類できます。主な動作モードは 5 つあります。

細胞壁の構成を妨げる薬剤はβ（ベータ）ラクタムのクラスに属し、臨床現場で最も一般的に使用される抗生物質と考えられています。

細菌の細胞壁は細胞の形状を維持し、浸透圧の変化や外部環境からの作用から守る機能を持っています。 N-アセチルグルコサミンとN-アセチルムラミン酸という2種類のアミノ糖と多糖骨格からなるペプチドグリカンと呼ばれる高分子によって形成されます。また、架橋を形成する側ペプチド鎖からも構成されており、種によって異なる場合があります。

βラクタムは、原核細胞、つまり細菌の 細胞壁 の合成を阻害します。このグループには、 ペニシリン 、セファロスポリン、カルバペネム、モノバクタムが含まれます。これらは化学構造中にβラクタム環を持ち、これが薬理活性を与えます。

これらの抗菌剤は、 タンパク質合成 を担う細菌のリボソーム細胞小器官に作用します。 2 つのサブユニット 60S および 40S で構成される 真核 細胞のリボソームとは異なり、 原核 細胞のリボソームは 50S および 30S サブユニットで構成されます。この違いにより、抗菌剤は選択的な作用を持ち、細菌内でのみタンパク質合成を阻害することができます。このクラスには、アミノグリコシド、 テトラサイクリン 、アンフェニコール、マクロライド、リンコサミドおよびオキサゾリニドンが含まれます。

このクラスは キノロン類 とフルオロキノロン類に代表されます。それらは、細菌の生存に不可欠な酵素である DNA ジャイレースおよびトポイソメラーゼ IV バクテリンの作用を阻害することによって作用します。 酵素阻害 の結果として、DNA 分子の 複製 が損なわれ、 細胞死 につながります。

細菌の細胞膜はポリミキシンの作用によって不安定になります。これらの分子は細胞膜に存在するリポ多糖類（LPS）と相互作用し、膜を安定化する機能を持つカルシウムやマグネシウムを除去します。不安定化により、透過性と細胞死が増加します。ポリミキシン B とコリスチンはこのクラスに属します。

このクラスには、スルホンアミドとトリメトプリムが含まれます。

ほとんどの 細菌は 葉酸塩に対して不透過性であり、外部環境から葉酸塩を得ることができないため、葉酸塩の合成が必要です。葉酸誘導体は、細胞に必須のプリン、ピリミジン、 アミノ酸 の生合成に関与する酵素の補因子として機能します。単純化すると、葉酸合成は、ピペリジンと p-アミノ安息香酸 (PABA) の結合から形成されるジヒドロプテロン酸の形成から始まります。この反応は、ジヒドロプテロアトシンセターゼという酵素によって触媒されます。葉酸の活性型はテトラヒドロ葉酸誘導体で、酵素ジヒドロ葉酸レダクターゼの作用によるジヒドロ葉酸の還元によって形成されます。ジヒドロ葉酸は、PABAから形成されるプレ葉酸塩です。

スルホンアミドは、PABA 類似体として作用する酵素ジヒドロプテロアトシンテターゼを標的とします。このようにして、それらは酵素ジヒドロプテロアトシンテターゼをめぐって PABA と競合し、ジヒドロ葉酸の合成を防ぎます。この作用により、それらは静菌薬とみなされます。

トリメトプリムは酵素ジヒドロ葉酸レダクターゼをブロックし、補因子テトラヒドロ葉酸の利用可能性を減少させます。この細菌酵素は、 哺乳動物 細胞に存在する酵素よりもトリメトプリムに対して高い親和性を有し、その結果、作用の選択性がもたらされます。静菌作用もあります。

参考文献:

ノゲイラ、HS et al.抗菌剤: 主な種類、作用機序、耐性。モンテス・クラロス牧師、v. 18、n.2 – 7月/12月2016. (ISSN 2236-5257)。

ホエーレン、カレン。フィンケル、リチャード。パナベリル、トーマス A. 図解薬理学。第6版。 Artmed Editora、2016 年。