Кратко — различия в составе и архитектуре мембран и наличия/отсутствия клеточной стенки определяют доступность мишеней, проницаемость для препаратов и чувствительность к ряду антибиотиков.
Ключевые отличия и их последствия:
- Наличие пептидогликана у прокариот (у бактерий) и его отсутствие у эукариот:
- Многие антибиотики (бета‑лактамы, гликопептиды) нацелены на синтез/структуру пептидогликана → селективно убивают бактерии; эукариотам эти мишени отсутствуют, поэтому эти антибиотики безопасны для хозяина.
- Исключение: микоплазмы без стенки устойчивы к бета‑лактамам.
- Двухмембранная организация грам‑отрицательных бактерий (внутренняя цитоплазматическая мембрана + внешняя мембрана с LPS) vs одна плазматическая мембрана у эукариот:
- Внешняя мембрана Gram‑(–) с липополисахаридом и поринами ограничивает проникновение многих препаратов; периплазма может содержать бета‑лактамазы → повышенная резистентность.
- Некоторые антибактериальные препараты (полимиксины) специфически взаимодействуют с LPS и разрушают внешнюю мембрану Gram‑(–).
- Состав липидов и заряд мембран:
- Бактериальные мембраны богаты анионными фосфолипидами (фосфатидилглицерин, кардиолипин) → более отрицательный заряд; катионные пептиды (полимиксины, некоторые антимикробные пептиды) локализуются на бактериях и нарушают мембрану.
- Эукариотические мембраны содержат холестерин и больше нейтральных/цвиттерионных фосфолипидов (фосфатидилхолин) → меньшая чувствительность к катионным пептидам; у грибов — эргостерол (мишень для азолов, полиенов).
- Наличие стеролов (холестерин у животных, эргостерол у грибов) vs отсутствие у большинства бактерий:
- Антифунгальные препараты нацелены на синтез или связывание эргостерола (азолы, амфотерицин В) — селективность за счёт различий стеролов; при высоких дозах возможна токсичность хозяина из‑за сходства с холестерином.
- Мембранная толщина/структура и внутриклеточные мембраны у эукариот:
- Эукариоты имеют органеллы с собственными мембранами и механизмы эндоцитоза/транспортировки, что влияет на распределение и накопление препаратов (часть антибиотиков плохо проникает в клетки хозяина/органеллы).
- Бактериальная мембрана тоньше (порядка $5\text{–}8$ нм) и прямой контакт с клеточной стенкой/периплазмой облегчает действие препаратов, нацеленных на мембранные процессы.
- Эффлюксные помпы и барьеры:
- У бактерий (особенно Gram‑(–)) многокомпонентные транспортеры через обе мембраны (например, AcrAB‑TolC) выкачивают антибиотики наружу, снижая эффективность. У эукариот также есть транспортеры (P‑gp), но субстратный профиль и локализация отличаются.
Итог: различия в структуре и составе мембран (и наличие/отсутствие стенки, LPS, стеролов, поринов, заряда липидов) определяют, какие антибиотики могут попасть к мишени и как они действуют — отсюда селективность (бета‑лактамы против бактерий, азолы против грибов), специфическая уязвимость (полимиксины против Gram‑(–), даптомицин против Gram‑(+)) и механизмы устойчивости (барьеры проницаемости, бета‑лактамазы, эффлюкс).