Polymyxin là những loại kháng sinh chủ yếu chống lại vi khuẩn gram âm. Tuy nhiên, các hoạt chất chỉ tác động lên vi khuẩn nằm bên ngoài tế bào cơ thể. Hiệu quả của chúng dựa trên phản ứng của chúng với các phospholipid trong màng tế bào vi khuẩn.
Polymyxin là gì?
Polymyxin là các polypeptit phân nhánh phức tạp, thường bao gồm mười axit amin. Cuối cùng chúng có các axit béo kỵ nước. Cấu trúc phân tử cho phép hình thành phân cực tương ứng với phân cực của các phospholipid trong màng tế bào. Điều này cho phép các phân tử này tương tác với các phospholipid và phá hủy cấu trúc của chúng. Kết quả là màng tế bào vi khuẩn bị tiêu biến. Nếu nó bị tiêu diệt hoàn toàn, tế bào của vi khuẩn sẽ xảy ra.
Tuy nhiên, các polymyxin chỉ tiếp cận với vi khuẩn ở bên ngoài tế bào. Nếu vi khuẩn đã vượt qua màng tế bào cơ thể, chúng sẽ không thể bị tiêu diệt bởi các hoạt chất này nữa.
Chủ yếu là hai thành phần hoạt tính của polymyxin được sử dụng. Đây một mặt là polymyxin B và mặt khác là thành phần hoạt tính colistin. Phương thức hoạt động của cả hai chất là tương tự nhau. Tuy nhiên, các polymyxin không thể được hấp thu qua đường tiêu hóa (đi qua ruột) vì sau đó chúng có tác dụng gây độc thần kinh và gây hại cho thận. Trong các ứng dụng gần đây hơn, colistin do đó được sử dụng dưới dạng tiền chất là natri colistimethat (CMS).
Tác dụng dược lý
Polymyxin được sử dụng để kiểm soát vi khuẩn gram âm chủ yếu gây bệnh. Vi khuẩn gram âm và gram dương khác nhau về cấu trúc của màng tế bào của chúng. Sử dụng phương pháp nhuộm do nhà vi khuẩn học người Đan Mạch Gram phát triển, hai nhóm vi khuẩn này có thể dễ dàng phân biệt với nhau. Thuốc nhuộm cơ bản được sử dụng để tạo màu cho màng tế bào thông qua quá trình tạo phức. Vi khuẩn Gram dương có màu, còn vi khuẩn Gram âm không bắt màu.
Vi khuẩn gram dương có một lớp vỏ murein dày làm bằng peptidoglycans trong màng tế bào của chúng, trong khi vi khuẩn gram âm chỉ có một lớp murein mỏng. Những khác biệt này ảnh hưởng đến sự nhạy cảm của vi khuẩn với các loại kháng sinh khác nhau. Có thể đưa ra quyết định chống hoặc chống lại một số loại kháng sinh bằng cách nhanh chóng xác định vết Gram.
Do tính phân cực của chúng, polymyxin phản ứng chủ yếu với phospholipid, được liên kết với polysaccharid. Do đó, các liên kết hóa học giữa polymyxin và lipopolysaccharid (LPS) được hình thành. Do lớp murein mỏng ở vi khuẩn gram âm, nên các polymyxin đạt được LPS tốt hơn. Kết quả là ban đầu màng tế bào bị phá hủy cho đến khi toàn bộ thành phần tế bào chất được giải phóng và tế bào vi khuẩn chết.
Sự nhạy cảm của vi khuẩn với polymyxin tăng lên theo hàm lượng của phospholipid trong màng tế bào. Người ta nhận thấy rằng màng tế bào của vi khuẩn rất nhạy cảm liên kết nhiều polymyxin hơn vi khuẩn ít nhạy cảm hơn. Sự thay đổi hóa học của các thành phần hoạt tính, ví dụ như bằng cách loại bỏ các axit béo đầu cuối, có thể làm giảm hiệu quả.
Người ta cũng nhận thấy rằng nồng độ kháng sinh càng cao thì vi khuẩn càng chống chọi tốt hơn. Trong các nghiên cứu, người ta có thể quan sát thấy sự hình thành các bong bóng trên màng vi khuẩn, dẫn đến sự tiêu diệt hoàn toàn. Nếu nồng độ quá thấp, màng lọc không thể hòa tan hoàn toàn và vi khuẩn vẫn tồn tại. Về điều trị, không quan trọng việc vi khuẩn đang nghỉ ngơi hay đang phân chia. Có thể kiểm soát hiệu quả như nhau trong cả hai giai đoạn.
Ứng dụng và sử dụng y tế
Cả polymyxin B và colistin đều có phổ hoạt tính giống nhau. Ngoài ra, chúng đặc biệt tốt trong việc chống lại các vi khuẩn gram âm như Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Enterobacter spp., Pasteurella spp., Haemophilus spp., Vibrio spp., Bordetella spp. hoặc Aerobacter. Các vi khuẩn đặc biệt nhạy cảm đáp ứng tốt với điều trị là Acinetobacter spp., Bordetellanchiseptica, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Histophilus somni, Taylorella equigenitalis, Pasteurella multocida hoặc Pseudomonas aeruginosa.
Kháng polymyxin cũng có thể xảy ra. Tuy nhiên, những điều này hiếm khi xảy ra. Sự đề kháng có thể là kết quả của sự thay đổi các hoạt chất trên bề mặt vi khuẩn, từ việc ức chế sự xâm nhập vào màng tế bào hoặc từ những thay đổi trên bề mặt vi khuẩn. Một số vi khuẩn hình thành các enzym tiêu hóa có tác dụng phá vỡ các polypeptit của polymyxin trên bề mặt tế bào. Ngoài ra, một số vi khuẩn có chứa một số máy bơm đẩy kháng sinh ra khỏi tế bào. Sự thay đổi trên bề mặt vi khuẩn, chẳng hạn như có thể nhận thấy được thông qua mật độ phospholipid thấp hơn, cũng có thể góp phần vào việc đề kháng.
Các polymyxin chính được sử dụng là polymyxin B hoặc colistin. Phương thức hoạt động của cả hai chất là như nhau. Tuy nhiên, colistin chỉ có thể được sử dụng trực tiếp trong thuốc mỡ, trong bình xịt để điều trị bằng đường hô hấp hoặc đường uống để điều trị ruột. Nó hầu như không được hấp thu ở ruột, do đó nó chỉ có thể được dùng qua đường tiêm (ví dụ như tiêm tĩnh mạch) để sử dụng toàn thân. Colistin tinh khiết gây độc cho thần kinh và độc cho thận khi dùng đường tiêm. Tuy nhiên, dưới dạng tiền chất, nó có thể được sử dụng dưới dạng colistimethate natri (CMS) mà không có biến chứng.
Rủi ro và tác dụng phụ
Như đã đề cập, colistin không được hấp thụ qua đường tiêu hóa, tức là đi qua ruột, vì điều này có thể dẫn đến tác dụng độc thần kinh và độc thận. Điều này cũng áp dụng cho các polymyxin khác. Tuy nhiên, colistin uống qua đường miệng không thích hợp để sử dụng toàn thân, vì nó hầu như không được hấp thu qua ruột. Tuy nhiên, là tiền chất ở dạng colistimethate natri (CMS), nó cũng có thể được sử dụng toàn thân.
