Większość aminoglikozydów to naturalnie występujące substancje wytwarzane przez promieniowce z rodzaju Streptomyces oraz Micromonospora. Półsyntetyczne pochodne takie jak: amikacyna, netilmycyna, dibekacyna, isepamycyna oraz arbekacyna, mają końcówki -cyna, podczas gdy oryginalne pochodne z rodzaju Micromonospora mają końcowki -mycyna, np. neomycyna, tobramycyna, paromomycyna.

Wyróżnia się trzy podstawowe grupy aminoglikozydów:

• grupę streptomycyny (streptomycyna i spektynomycyna);
• grupę neomycyny (neomycyna, paromomycyna);
• grupę kanamycyny (najbardziej użyteczne klinicznie: gentamycyna, tobramycyna, amikacyna oraz netilmycyna).

Przeciwbakteryjne właściwości aminoglikozydów wynikają ze struktury chemicznej. Dzięki dużemu dodatniemu ładunkowi łatwo wiążą się z ujemnie naładowanymi lipopolisacharydami ścian komórek bakteryjnych oraz innymi wewnątrzkomórkowymi cząsteczkami anionowymi, takimi jak DNA, RNA i fosfolipidy. Główny mechanizm działania aminoglikozydów polega na zaburzeniu translacji przez wiązanie się antybiotyku z podjednostką 30S rybosomu bakteryjnego lub/i wiązaniu się z białkami rybosomalnymi, co skutkuje śmiercią komórki. Zasadniczym etapem poprzedzającym związanie antybiotyku z rybosomem jest aktywny transport leku do komórki bakteryjnej, hamowany w warunkach beztlenowych i przy niskim pH. Wśród innych sposobów działania przeciwbakteryjnego tych leków można też wyróżnić dezintegrację błony komórkowej i wzrost jej przepuszczalności dla jonów, zaburzenie syntezy DNA i RNA w komórce. Wychwyt aminoglikozydów przez drobnoustroje, zwłaszcza przez ziarniaki Gram-dodatnie  zwiększa się w obecności związków zaburzających syntezę bakteryjnej ściany komórkowej, tj. antybiotyków beta-laktamowych i wankomycyny.

Wszystkie aminoglikozydy mają podobny zakres aktywności, obejmujący przede wszystkim tlenowe pałeczki Gramujemne i niektóre szczepy S.aureus, S. epidermidis, P. aeruginosa i M. tuberculosis. Nie działają na bakterie beztlenowe. Ze względu na niewielką aktywność wobec  Gram-dodatnich ziarniaków minoglikozydy muszą być zazwyczaj kojarzone z innymi antybiotykami, najczęściej beta-laktamami. Powoduje to wzrost działania bakteriobójczego wobec bakterii Gram-dodatnich, w tym Enterococcus, zmniejsza częstość selekcji szczepów opornych oraz zapewnia zwiększenie aktywności przeciwbakteryjnej wobec bakterii Gram-ujemnych, zwłaszcza Pseudomonas aeruginosa, gronkowców oraz niektórych prątków. Antybiotyki aminoglikozydowe są powszechnie stosowane do leczenia ciężkich zakażeń bakteriami Gram-ujemnymi takicj jak infekcje szpitalne, posocznice, zakażenia będących powikłaniem oparzeń i zakażeń układowych. Streptomycyna stosowana jest w leczeniu tularemii, gruźlicy, czy dżumy; gentamycyna, amikacyna i netilmycyna w zapaleniu płuc i sepsie; paromomycyna w czerwonce bakteryjnej; spektynomycyna w rzeżączce, a neomycyna w leczeniu ran, oparzeń, owrzodzeń i dermatoz.

W porównaniu z antybiotykami beta-laktamowymi aminoglikozydy mają znacznie węższy zakres działania, ale rzadziej indukują oporność wśród bakterii. Istnieją 3 główne mechanizmy oporności na aminoglikozydy:

• zmniejszenie powinowactwa podjednostki 30S rybosomu do antybiotyku (najczęściej na skutek mutacji bakteryjnego DNA), ale także 16S rRNA oraz białek rybosomalnych;
• zmniejszenie transportu antybiotyku do wnętrza komórki bakteryjnej na skutek uruchomienia pompy usuwającej lek (dotyczy to przede wszystkim gronkowców i pałeczek z rodzaju Pseudomonas);
• modyfikacja aminoglikozydów przez enzymy kodowane plazmidowo.

Najczęstszym i najważniejszym mechanizmem oporności jest enzymatyczna modyfikacja antybiotyku, w której biora udział trzy acetylotransferazy, cztery adenylotransferazy i pięć fosfotransferaz. Enzymy te wykazują swoistość substratową, a ich geny są często umiejscowione na plazmidach; dzięki temu możliwe jest nabywanie oporności na aminoglikozyd przez drobnoustroje. Niektóre z tych genów występują również na transpozonach i integronach, co potęguje przenoszenie genów oporności między bakteriami. Gentamycyna i tobramycyna podlegają działaniu przynajmniej kilku enzymów, co często powoduje oporność krzyżową bakterii na te leki. Amikacyna jest modyfikowana tylko przez jeden enzym,  dzięki czemu wykazuje aktywność wobec wielu gentamycynoopornych pałeczek z rodziny Enterobacteriaceae oraz wielu opornych szczepów P. aeruginosa.

Literatura

Konopska B., Warwas M., 2007. Molekularne aspekty nefrotoksyczności antybiotyków aminoglikozydowych. Postepy Hig Med Dosw. (online), 61: 511-518.

Kotra L.P.,  Haddad J., Mobashery S., 2000. Aminoglycosides: Perspectives on Mechanisms of Action and Resistance and Strategies to Counter Resistance. Antimicrob. Agents Chemother. 44 (12):  3249-3256.

Markiewicz Z., Kwiatkowski Z.A., 2012. Bakterie, antybiotyki, lekooporność. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012 (copyright 2006)