FARMACEUTSKI FAKULTETUNIVERZITET U SARAJEVU

ANTIBIOTICI

MENTOR : STUDENT :

1. SADRAJ

1. SADRAJ ..................................................................................................................... 22. UVOD ........................................................................................................................... 33. RAZRADA ................................................................................................................... 33.1 MEHANIZAM DJELOVANJA ............................................................................. 33.2 INHIBICIJA ELIJSKOG ZIDA ........................................................................... 43.3 INHIBICIJA SINTEZE PROTEINA ..................................................................... 43.4 INHIBICIJA SINTEZE NUKLEINSKIH KISELINA ........................................... 53.5 INHIBICIJA METABOLIZMA ............................................................................. 53.6 NAJVANIJI ANTIBIOTICI ................................................................................. 53.6.1 PENICILIN ................................................................................................. 53.6.2 OTKRIE PENICILINA ............................................................................ 53.6.3 IZOLOVANJE ISTOG PENICILINA I PRVE PRIMJENE ................... 73.6.4 MASOVNA PRIZVODNJA ...................................................................... 83.6.5 STRUKTURA, HEMIJSKE OSOBINE I SAR ......................................... 83.6.6 MEHANIZAM DEJSTVA ....................................................................... 103.6.7 BIOSINTEZA PENICILINA ................................................................... 113.6.8 PROIZVODNJA ....................................................................................... 113.7 PRIRODNI PENICILIN ....................................................................................... 123.7.1 BENZILPENICILIN ................................................................................. 123.7.2 FENOKSIMETILPENICILIN .................................................................. 143.8 REZISTENTNOST NA PENICILIN .................................................................... 153.9 DALJI RAZVOJ PENICILINA ............................................................................ 163.10 POLUSINTETSKI PENICILIN ...................................................................... 173.10.1 AMINOPENICILIN .................................................................................. 173.10.1.1 AMPICILIN ............................................................................. 183.10.1.2 AMOKSICILIN ....................................................................... 193.10.1.3 EPICILIN ................................................................................. 203.10.1.4 METICILIN ............................................................................. 213.11 NEELJENI EFEKTI PENICILINA .............................................................. 223.12 PREOSJETLJIVOST NA PENICILIN ........................................................... 224. ZAKLJUAK ............................................................................................................. 245. LITERATURA ............................................................................................................ 25

2. UVODAntibiotici predstavljaju grupu hemijskih jedinjenja koja usporavaju rast ili unitavaju mikroorganizme, u prvom redu bakterije, na nain koji nije (u propisanim dozama) tetan po domaina. U poetku, termin antibiotik odnosio se iskljuivo na supstance koje su proizvod metabolizma drugih mikroorganizama koje imaju bakteriostatski ili baktericidan efekat, selektivnu toksinost, relativnu bezopasnost po domaina i strukturnu stabilnost da u tijelu istog mogu da se zadre dovoljno dugo da proizvedu eljene efekte efekte.Da bi hemijski agenat bio u potpunosti efektivan, on mora posjedovati selektivnu toksinost, tj. mora biti sposoban da potpuno uniti patogen, a da pri tom ima malo tetnog efekta na domaina ili da ga nema uopte. Nivo selektivne toksinosti moe biti izraen u obliku terapeutske doze, odnosno koliine hemijskog agenta neophodnog za datu infekciju toksine doze, odnosno koliine agenta u krvi koji nije tetan po domaina. Od vremena kada je britanska hemiarka Doroti Hodkin dala hemijsku strukturu penicilina, poela je proizvodnja hemijski modifikovanih antibiotika. Utoliko je i spomenuta definicija proirena i na polu-sintetske ali i na ( rijetke) sintetske antibiotike. 3. RAZRADA3.1 MEHANIZAM DJELOVANJA Antibiotik moe da oteti patogen na nekoliko naina. Antibiotici sa veoma visokim stepenom selektivnosti ( tj. oni koji imaju afinitet ka samo jednoj ili dvije baketrije) djeluju protiv patogena tako to zaustavljaju sintezu elijskog zida toga patogena, bez koga on ne moe da funcionie. U ovu grupu antibiotika spadaju penicilini, cefalosporini i vankomicini.Antibiotici takoe mogu da se veu za ribozome patogena. Vezivanjem antibiotika za ribozom spreava se sinteza proteina tog patogena, i dolazi do pogrenog itanja amino kiselina, i na taj nain antibiotik spreava funkcionisanje patogena. U ovu grupu antibiotika spadaju gentamicin, hloramfenikol, tetraciklin, i eritromicin. ( 1 )Antibiotici djeluju samo i iskljuivo na bakterije, gram pozitivne i gram negativne, ali nemaju nikakvog uticaja na viruse. Neki deluju i na gljivice.Striktno govorei, ljekovi koji su u potpunosti dobijeni sintetski putem (streptomicin) se nazivaju hemoterapeutici, ali se danas termin antibiotici koristi za sve antibakterijske lekove, bez obzira na nain dobijanja.3.2 INHIBICIJA ELIJSKOG ZIDA Ova grupa antibiotika inhibira, odnosno zaustavlja stvaranje veza peptidoglikena u elijskom zidu patogena. Ova inhibicija se ostvaruje aktiviranjem enzima koji kida veze peptidoglikena, i na taj nain dolazi do degradacije zida. u ovu grupu spadaju: ( 1 ) Penicilin Ampicilin Karbencilin Cefalosporin Vankomicin Cikloserin

3.3 INHIBICIJA SINTEZE PROTEINA Inhibicija sinteze proteina znai da dolazi do prekida regularne aktivosnoti djelovanja ribozoma. Grupa antibiotika koji djeluju na ovaj nain su: ( 2 ) StreptomicinStreptomicin je prvi antibiotik iz grupe aminoglikozida koji je otkriven, i prvi je antibiotik koji je koriten u borbi protiv tuberkuloze. Streptomicin se dobija iz mikroorganizma Actinobacterium Streptomyces griseus. Streptomicin djeluje tako to blokira razvoj bakterije zaustavljanjem sinteze proteina bakterije. Antibiotik se vee na 23S ribozomalnu RNK bakterijskog ribozoma, i na taj nain se spreava procesiranje polipeptidnog lanca. Ljudi imaju ribozome koji se strukturno razlikuju od ribozoma bakterija, te ovaj antibiotik nema negativno dejstvo na sintezu proteina u elijama ljudi. Streptomicin se ne daje oralnim putem, ve se daje putem inekcija. GentamicinGentamicin je antibiotik iz porodice aminoglikozida i djeluje na veliki broj bakterijskih infekcija, naroito na infekcije izazvane Gram negativnih bakterija. Nain djelovanja Gentamicina je tako to antibiotik moe da mimikuje prirodne biomolekule i nadovee se na bakterijske ribozome, i dovode do nepravilnog itanja genetikog koda. Kao i svi antibiotici iz porodice aminoglikozida, Gentamicin ne ulazi, tj ne prolazi kroz membrane koje bi ga dovele u tanko i debelo crevo, tako da se moe dati pacijentu samo putem infuzije, odnosno intravenski, ili topino.Sporedne tetne posledice dugoronog konzumiranja Gentaimicina mogu dovesti do gubljenja sluha ili do poremeaja koordinacije, naroito kod osoba koje ve imaju ureene genetske predispozicije za ispoljavanje problema u koordinaciji. Ove osobe imaju bezazlenu mutaciju DNK molekula koja se moe drastino ispoljiti ukoliko se Gentamicin u velikoj meri unosi u organizam i mea sa elijama domaina u itanju genetskog koda. elije uha su naroito osetljive na ovaj antibiotik. Ponekad se antibiotik namerno koristi u velikoj meri u drastinim sluajevima Menierove bolesti ili Menierovog sindroma, kako bi se oslabila aktivnost vestibularnog aparata.Gentamicin takoe moe biti jako nefrotoksian, naroito u serijskim tretmanima gdje se Gentamicin uzima na redovnoj osnovi u velikoj dozi. Da bi se izbeglo oteenje bubrega Gentamicin se prepisuje pacijentu na osnovu teine pacijenta. Postoji broj fomrula pomou kojih se izraunava korektna doza Gentamicina. ( 3 )Eerihija Koli je pokazala odreeni stepen otpornosti na Gentamicin iako je sama bakterija Gram negativne prirode.3.4 INHIBICIJA SINTEZE NUKLEINSKIH KISELINAOva grupa antibiotika djeluje tako to ili direktno degradira DNK i RNK molekule, ili se vezuje na enzime koji upravljaju DNK replikacijom, tipa DNK polimeraza I. Ovu grupu antibiotika ine: ( 1 ) Ciprofloksacin Rifampicin Metronidazol

3.5 INHIBICIJA METABOLIZMAMetabolizam je jedan od najvanijih procesa svih organizama, pomou kojeg elije dolaze do energije za razne druge procese. U sluaju da doe do degradacije enzima koji uestvuju u metabolizmu, elije su nesposobne za normalno funkcionisanje. U ovu grupu antibiotika spadaju: ( 1 ) Dapson Sulfonamid Trimetoprim Izoniazid

3.6 NAJVANIJIE ANTIBIOTICI3.6.1 PENICILIN Penicilini su grupa beta-laktamskih antibiotika koji se koriste u lijeenju infekcija izazvanih bakterijama. Na dejstvo penicilina osetljivi su prevashodno Gram-pozitivni patogeni, dok je jedan broj polusintetskih penicilina efikasan i protiv Gram-negativnih bakterija. Prirodni penicilini su proizvod metabolizma gljivica iz roda Penicillium. Njihovo antibakterijsko dejstvo prepoznao je Aleksandar Fleming 1928. godine, ali su prvi penicilini u iroku kliniku primjenu uli tek tokom i nakon zavretka Drugog svjetskog rata. I danas se iroko upotrebljavaju, ali njihov terapijski znaaj polako opada, dobrim dijelom usljed rastue uestalosti pojave rezistentnih sojeva. ( 4 )3.6.2 OTKRIE PENICILINAMada se otkrie penicilina konvencionalno pripisuje Flemingu i opisuje kao jedna od najveih sluajnosti u istoriji nauke, ljekoviti uinak pojedinih gljivica bio je poznat i veoma starim kulturama gde su biljke i pojedine pljesni koritene u empirijskoj terapiji, odnosno najee za previjanje rana u sprjeavanju razvitka infekcije. Sa razvojem mikrobiologije poela je da se uvruje i veza izmeu pojedinih gljivica i njihovog antibakterijskog uinka. Niz britanskih istraivaa objavilo je nalaze po kojima prisustvo pljesni u bakterijskim kulturama efektivno inhibira rast bakterija. Meu prvima je bio Don Skot Burdon-Senderson iji su nalazi iz 1870. postali osnova za dalje istraivanje Listera i Tindala. Tindal je 1875. pred Kraljevskim drutvom objavio nalaze o baktericidnom uinku izvesne vrste roda Penicillium, koja je, po njemu, inila da bakterije pucaju. Paster je u Francuskoj dve godine kasnije objavio sline nalaze o antibakterijskom uinku gljivica iz roda Penicillium na bacile antraksa. ( 4 )U periodu nakon otkria penicilina posebno je u Francuskoj dolo do izraaja prepoznavanje ranijeg rada Ernesta Diena na potencijalnoj terapijskoj primeni spomenutih pljesni. Dien je 1897. zavrio doktorsku disertaciju koja se bavila prouavanjem evolutivne kompeticije i antagonizma izmeu bakterija i gljivica. Dien je u njoj opisao baktericidan uinak vrste Penicillium glaucum na E. coli in vitro, a zatim i dao rezultate in vivo ispitivanja antibakterijskog uinka ove gljivice. Dien je dao nizu eksperimentalnih ivotinja potencijalno smrtonosnu dozu kulture bacila tifusa, a zatim im je inokulisao nepreienu kulturu spomenute gljivice, to bi dovodilo do izljeenja ivotinja. Dien, meutim, nije tvrdio postojanje specifine antibakterijske supstance koju produkuje gljivica, ve je samo zabiljeio njen antagonizam prema bakterijama. U ovo vrijeme, on je imao samo 23 godine i bio je nepoznat u naunim krugovima to je doprinjelo da Institut Paster zanemari njegovu tezu. Dien je u poslednjem pasusu svoje teze naznaio da dodatno istraivanje ove pojave moe dovesti do otkria drugih osobina pljesni od znaaja za njihovu profilaktiku i terapijsku primjenu, ali ova istraivanja nikada nije sproveo jer je postao angaovan kao vojni lekar, da bi 1904. zadobio izvjesno pluno oboljenje (neki izvori kau da je rije o tuberkulozi), od posljedica koga je preminuo 1912, u 37. godini ivota. Mada relevantan, Dienov rad nikada nije predvidio postojanje samih penicilina, a kako je kasnije i konstatovano da prirodni penicilini ne pokazuju aktivnost protiv izazivaa tifusa, ostaje pitanje prirode same supstance koja je u Dienovom radu dovela do izljeenja zamoraca. U semptebru 1928. Fleming je tokom uobiajenog labaratorijskog rada uoio jednu Petrijevu olju sa kulturom stafilokoka koja je postala kontaminirana plaviastozelenkastom pljesni. Fleming je uoio i zabiljeio pojavu zone inhibicije rasta bakterija u okolini pljesni, navodei uoljivo svjetlije podruje u kojem dolazi do lize bakterija. Fleming je zatim izolovao istu kulturu gljivice koja je identifikovana kao Penicillium notatum, a ova kultura posluila je za pravljenje sekundarnih kultura sve do 1945. godine, pri emu su kasnija uporedna testiranja amerikih naunika pokazala da od svih do tada izolovanih pljesni roda Penicillium, ova pokazuje tree po jaini antibakterijsko dejstvo. Fleming je dalje pretpostavio da gljiva lui izvesnu supstancu koja djeluje slino lizozimu (koji je identifikovao est godina ranije), i za koju je skovao naziv penicilin. Fleming je postulirao da je ta supstanca difundovala kroz podlogu i da je ona odgovorna za antibakterijsku aktivnost gljivice. ( 4 )O poreklu pljesni koja je kontaminirala spomenutu kulturu postoji vie teorija, mada se ini najvjerovatnijim da je spora vazduhom dospjela iz mikoloke laboratorije koja se nalazila u podrumu ispod Flemingove laboratorije do otvorene kulture stafilokoka. Mada se samo otkrie moe okarakterisati kao sluajnost, Fleming se naao pred nizom naunih problema. On je prepoznao potencijalne terapijske implikacije penicilina, mada je inicijalno bio zainteresovaniji za njegovu primenu u spravljanju selektivnih podloga za izolovanje bakterija kao to je Haemophilus influenzae. Vano je napomenuti da Fleming nije odmah posmatrao penicilin kao potencijalni sistemski antibakterijski agens, jer je u njegovo vrijeme to bio prilino dalek koncept. On ga je vidio prevashodno kao antiseptik. Prvi pokuaji izolovanja penicilina nisu bili preterano uspjeni i obuhvatali su upotrebu filtrata tene kulture, ali su prinos i istoa bili na relativno niskom nivou. Nakon ispitivanja na mievima koja su se prvenstveno bavila procenom toksinosti penicilina, Fleming 1931. prekida dalji rad, ubjeen da je penicilin isuvie nestabilan u organizmu da bi bio od terapijskog znaaja kod ljudi. Ipak, 1934. godine je smanjenim intenzitetom nastavio istraivanje, istovremeno traei nekoga ko bi adekvatnije preistio filtrate koje je upotrebljavao. Sa izuzetkom nekoliko ranih pokuaja primjene kao antiseptika u previjanju inficiranih rana, Fleming nije sprovodio in vivo ispitivanja antimikrobnog uinka penicilina. ( 4 )3.6.3 IZOLOVANJE ISTOG PENICILINA I PRVE PRIMJENEU periodu neposredno nakon otkria, Fleming nije preduzimao znaajnije pokuaje da in vivo pokae antimikrobna svojstva penicilina. Ovo je znailo da pun potencijal penicilina nije odmah postao oigledan, pa je i rad na izolovanju njegove iste forme gotovo cijelu treu deceniju 20. vijeka bio veoma usporen. Kasnija istraivanja su pokazala da najraniji zapisi o uspjenoj klinikoj primjeni penicilina datiraju iz 1930. i 1931. Sesil Dord Pejn, patolog koji je u to vreme radio u bolnici u efildu, uzgajao je kulture gljivice koju je Fleming izolovao, i naknadno dobijao, koristei se slinim metodama kao i Fleming, filtrate penicilina male istoe. Prvi pokuaji njegove primjene kao antiseptika u lijeenju sikoza (vid bakterijskog folikulitisa) bili su neuspjeni, pa je Pejn dalje pokuaje usmjerio ka lijeenju oftalmije neonatorum kod beba. Prema preivjelim zapisima, prvi sluaj izljeenja bakterijske infekcije pomou penicilina zabiljeen je 25. novembra 1930. Pejn je uspjeno izljeio jo 2 bebe, i jednu odraslu osobu, dok kod petog pacijenta terapija nije bila uspena. Pejn je uskoro napustio rad sa penicilinom, velikim dijelom zbog varijabilne efikasnosti ekstrakata i uopteno malog interesovanja za penicilin u to vreme. Iz istog razloga svoje nalaze nikada nije objavio. Krajem 1938. i poetkom 1939. godine na Univerzitetu u Oksfordu okupljen je tim naunika iju su okosnicu inili Hauard Flori i Ernst Boris ejn, a koji je poeo intenzivno da radi na preiavanju penicilina i ispitivanju njegovog sistemskog dejstva. Koliine penicilina koji su uspeli da dobiju nisu, meutim, bile dovoljne da proizvedu znaajne rezultate kod ljudi. Ipak, Flori i ejn sa saradnicima uspjeno su pokazali da je penicilin, primenjen mievima inficiranim streptokokama, efikasan i netoksian sistemski antibakterijski agens. Publikacija ovih rezultata u maju 1940. oznaila je omasovljenje i intenziviranje napora na izolovanju potpuno istog penicilina, njegovoj masovnoj proizvodnji i rjeavanju strukture. ( 5 )Prvi pacijent koji je uspeno izljeen primjenom penicilina bila je En Miler oboljela od diseminovane infekcije beta-hemolitikim streptokokom koja je u to vreme bila letalna u ogromnom broju sluajeva. Njeni ljekari, Don Bamsted i Orvan Hes, 14. marta 1942. postali su prvi pojedinci koji su zabiljeili uspjenu primjenu penicilina kao sistemskog antimikrobnog hemoterapeutika kod ljudi.

3.6.4 MASOVNA PROIZVODNJA Iako su pionirski rad na izolovanju penicilina i njegovoj primjeni kao antibiotika Flori i ejn sproveli u Ujedinjenom Kraljevstvu, sa razbuktavanjem rata u Evropi, teite istraivanja mogunosti masovne proizvodnje penicilina premjestilo se u SAD. Norman Hitli, jedan od lanova oksfordskog tima, i Hauard Flori su 1941. godine otputovali u Ameriku gdje su uspeno razvili prvi znaajniji pogon za proizvodnju penicilina u jednoj laboratoriji u gradiu Peorija, u Ilinoisu. Proizvodnja je konstantno usavravana u cilju poveanja prinosa i smanjenja trokova dobijanja, pa se tako napustila upotreba pljesni koju je prvobitno izolovao Fleming, jer je 1943. otkrivena druga, sa povoljnijim osobinama. Osim u Peoriji, nekoliko drugih laboratorija radilo je na proizvodnji penicilina, ukljuujui i farmaceutske kue Merk i Fajzer, dok je itav niz laboratorija bez uspjeha pokuavalo da sintetski dobije penicilin. Do 1944. pripremljeno je oko 300 milijardi jedinica penicilina koje su stavljene na raspolaganje amerikoj vojsci kao dio priprema za savezniko iskrcavanje na Normandiju.Penicilin je igrao znaajnu ulogu u smanjenju smrtnosti meu ranjenicima u Drugom svjetskom ratu. Bio je, meutim, veoma ogranieno dostupan, a trajnije postizanje terapijskih koncentracija je zahtjevao uestalu primjenu zbog njegovog kratkog vremena eliminacije. Proizvodnja penicilina nije bila dovoljna da podmiri rastue potrebe, pa se ustanovila praksa prikupljanja urina pacijenata na terapiji; kako se penicilin u velikoj mjeri izluuje u nepromenjenom obliku, prikupljeni urin se koristio za njegovu izolaciju i ponovnu primjenu. Sa zavretkom rata, penicilin je postepeno postajao sve dostupniji, a u proizvodnju se ukljuio niz farmaceutskih kompanija u Evropi i drugde, mada je po koliini proizvedenog lijeka prednjaio ameriki Fajzer. Studije koje su se bavile usavravanjem postupka nastavljene su i tokom dobrog dijela 50-tih. Doroti Hodkin, zaetnica rendgenske kristalografije, je 1945. rijeila strukturu penicilina, to e kasnije omoguiti razvoj polusintetskih derivata. Iste godine je Flemingu, Floriju i ejnu, za otkrie penicilina i njegovog ljekovitog efekta kod razliitih infektivnih bolesti, dodeljena Nobelova nagrada.3.6.5 STRUKTURA, HEMIJSKE OSOBINE I SARSvi penicilini, bilo prirodnog ili polusintetskog porijekla, dijele zajedniku strukturu koja se esto naziva penicilinskim jezgrom. Kostur penicilinskog jezgra - penama - ini biciklini sistem koji se moe posmatrati kao spregnut sistem dva heterociklusa: azetidinona i tiazolidina. Penicilini se esto posmatraju i kao N-acil derivati 6-aminopenicilanske kiseline (6-APA). Struktura bonog lanca u velikoj mjeri odreuje stabilnost i osobine penicilina. 6-APA sadri tri stereogena centra koji odgovaraju poloajima 2, 5 i 6 i za koje je odreena apsolutna konfiguracija. Tako se svi penicilini hemijski mogu oznaavati kao derivati ( 5 )(2S,5R,6R)-3,3-dimetil-6-amino-7-okso-4-tia-1-azabiciklo[3.2.0]heptan-2-karboksilne kiseline.U upotrebi je i neto drugaiji sistem numeracije, ali su sistemski nazivi esto preglomazni, pa se primarno koriste generiki. Ouvanje naznaene stereohemije predstavlja uslov za dejstvo.SAR studijama dodatno je utvreno da je za dejstvo neophodno prisustvo slobodne karboksilne grupe u poloaju 2 (estarske prolek forme ne pokazuju aktivnost dok ne doe do hidrolize), amida u poloaju 6, kao i postojanje opisanog biciklinog sistema, mada su mogue izosterne zamjene sumpora, ali su ovakve modifikacije rijetke.Najnestabilniji dio strukture penicilina je -laktamski prsten. Ovaj amid se nalazi pod velikim ugaonim i torzionim naponom jer je u etvorolanom ciklusu, a dodatno je i karbonilni ugljenik, kao elektron deficitaran, aktiviran za napad nukleofila. Ovo je i posljedica nemogunosti uestvovanja slobodnog elektronskog para azota u rezonantnoj stabilizaciji strukture, jer bi rezultujui uglovi veza bili neodrivi. Vodeni rastvori su, pri sobnoj temperaturi, stabilni ali u alkalnoj sredini kao i u prisustvu jakih nukleofila (alkohola, amina) veoma lako dolazi do otvaranja prstena. U alkalnoj sredini nastaje peniciloinska kiselina (odnosno njeni acil derivati), koja moe podlei daljoj metabolikoj dekarboksilaciji. Ovi proizvodi ne pokazuju antimikrobnu aktivnost. Sa alkoholima ili aminima nastaju odgovarajui estri/amidi. Ove reakcije su od znaaja za objanjenje nastanka preosetljivosti na peniciline. Aktiviranost -laktama kod penicilina za nukleofilni napad predstavlja i osnov osetljivosti na -laktamaze koje reaguju kao jaki nukleofili. Uvoenje rezidua koje sterno ometaju pristup enzimu poveava stabilnost takvih penicilina na dejstvo beta-laktamaza.Jedan broj penicilina nestabilan je i u kiseloj sredini u kojoj dolazi do degradacije penicilina do penicilamina i penaldinske kiseline (odnosno njenih acil derivata). Ovi proizvodi nemaju antimikrobnu aktivnost, mada penicilamin ima primenu kao imunosupresiv u leenju reumatoidnog artritisa. Poveanje stabilnosti u kiseloj sredini moe se postii uvoenjem dodatnih baznih centara ili elektron-privlaeih bonih supstituenata koji smanjuju elektronsku gustinu u laktamskom prstenu. Ovakve modifikacije dozvoljavaju per os primenu penicilina. Benzilpenicilin, i drugi penicilini nestabilni u kiseloj sredini, pri pH koja odgovara eludanoj sredini imaju poluivot od tek nekoliko minuta. Amidska grupa u poloaju 6 takoe moe podlei hidrolizi, ali ova reakcija, sa izuzetkom metabolike transformacije pojedinih penicilina, nema znaaja pri fiziolokom uslovima, a ini se ni znaaja u razvitku rezistencije. ( 5 )Degradacione reakcije u in vitro uslovima mogu se usporiti puferovanjem preparata i njihovim uvanjem na niim temperaturama. ak i male koncentracije metalnih jona katalizuju razgradnju penicilina pa se boice za uvanje ili spremanje preparata za parenteralnu primenu izrauju sa poklopcima od inertne plastike.Lipofilnost bone rezidue odreuje i stepen vezivanja za proteine plazme, pri emu penicilini sa lipofilnijim bonim ostacima pokazuju vei afinitet prema proteinima plazme. Ipak, udio vezanog oblika lijeka ne utie na vrijeme eliminacije zbog postojanja transportnih mehanizama koji aktivno ekskretuju penicilin i eventualne metabolite u tubule bubrega. Utoliko je vrijeme eliminacije prevashodno odreeno radom bubrega.Pojedini penicilini imaju sposobnost da inaktiviraju aminoglikozide, reagujui kao acilujui agensi sa njihovim ekvatorijalnim hidroksilnim ili amino grupama. Mada je postojanje ovog vida interakcije jasno pokazano u in vitro uslovima, znaajniji uticaj na uspjenost terapijskih reima koji obuhvataju istovremenu primjenu penicilina i aminoglikozida moe se ispoljiti samo kod pacijenata sa ugroenom funkcijom bubrega. Ovakve formulacije koje se koriste u lijeenju teih infekcija izazvanih Gram-negativnim bakterijama sadre najee neki ureidopenicilin i tobramicin radi postizanja sinergistikog efekta dva lijeka. Novija istraivanja pokazuju da se in vivo inaktivacija tobramicina, istovremeno primenjenog sa piperacilinom, ne odvija na znaajnom nivou ni kod pacijenata sa oteenjima bubrega, odnosno da je ova interakcija zanemarljiva.3.6.6 MEHANIZAM DEJSTVA Penicilini spadaju u grupu antibiotika koji remete sintezu elijskog zida bakterije. elijski zid je odgovoran za postojanost bakterijske elije u razliitim uslovima sredine, a naroito je znaajan u sprjeavanju prekomjernog bubrenja bakterije u hipotoninoj sredini. Remeenje intregiteta elijskog zida bakteriju ini podlonu prekomernom ulasku vode, a konaan efekat jeste, uz nagomilavanje prekursora peptidoglikana, baktericidan. Bakterija puca, ili podlee lizi, a na dejstvo penicilina najosetljivija je u fazi diobe.Penicilini se vezuju za grupu bakterijskih proteina karakteristinih po svom afinitetu prema penicilinu koji se zbog toga nazivaju i penicilin-vezujui proteini PVP (engl. Penicillin-binding protein PBP). Penicilin-vezujui proteini locirani su sa spoljanje strane plazma membrane bakterija i obavljaju razliite enzimske uloge, najee ponaajui se kao transpeptidaze, karboksipeptidaze ili endopeptidaze. Identifikovan je niz PVP, pri emu postoje znaajne varijacije u njihovoj sktrukturi izmeu pojedinih bakterijskih vrsta, ime se objanjava i razliita efikasnost penicilina protiv razliitih bakterija. ( 4 )Od fundamentalnog znaaja za dejstvo penicilina je ireverzibilna inhibicija transpeptidaza. Transpeptidaze, tokom normalnog procesa biosinteze elijskog zida, katalizuju uklanjanje jednog ostatka D-alanina iz peptida vezanog za N-acetilmuraminsku kiselinu to omoguava reakciju preostalog terminalnog D-alanina sa pentaglicinskim ostatkom oblinjeg peptida. Na ovaj nain se formiraju unakrsne peptidne veze neophodne za stabilnost elijskog zida.Aktivno mjesto ovih transpeptidaza u potpunosti je prilagoeno acilovanom D-Ala-D-Ala dipeptidu. Serinska rezidua enzima reaguje kao nukleofil, raskida peptidnu vezu izmeu dva alanina, pri emu se jedan oslobaa a drugi ostaje u aktivnom mjestu i reaguje sa pentaglicinskim ostatkom drugog peptida. Penicilini dijele strukturnu a vjerovatno i konformacionu slinost sa ovim dipeptidom, to im omoguava da interaguju sa aktivnim mjestom. Serinska rezidua kao nukleofil reaguje sa beta-laktamom, pri emu je on, kao posljedica cikline strukture, daleko reaktivniji od amidne veze peptidoglikanskih prekursora. Vezani penicilin, meutim, ne podlijee dalje raskidanju svojih veza, ime nastala struktura ostaje intaktna. Ovime se penicilin trajno vezuje za enzim, jer je pristup pentaglicinskom lancu sterno sprjeen, a voda, kao iroko dostupan a sterno kompaktan molekul, nije dovoljno jak nukleofil da raskine formiranu estarsku vezu. Ireverzibilna inhibicija transpeptidaza ostvaruje dva efekta: rezultujui elijski zid je nestabilan zbog izostanka unakrsnih veza a poveana koncentracija peptidoglikanskih prekursora stimulie sintezu bakterijskih autolizina. Kombinacija ova dva faktora dovodi do odumiranja bakterije. ( 5 )Ovakvo objanjenje mehanizma dejstva penicilina takoe objanjava i njihovu selektivnu toksinost. Naime, budui da je pretpostavka da konformacija penicilina odgovara aktivnim mjestima transpeptidaza koje katalizuju reakcije D-aminokiselina, jasno je da penicilin nee reagovati sa transpeptidazama sisara, koje su prilagoene standardnim (L-) aminokiselinama.Postoji, meutim, i alternativna, manje prihvaena hipoteza o mehanizmu dejstva penicilina. Sintezom i odreivanjem antibakterijske efikasnosti 6-metilpenicilina dolo se do otkria da ovo jedinjenje, mada strukturno slinije D-Ala-D-Ala dipeptidu, pokazuje znatno slabije antibakterijsko dejstvo od samih prirodnih penicilina i njihovih derivata. Na osnovu ovih nalaza, formulisana je pretpostavka da penicilini ne konkuriu zapravo za aktivno mjesto transpeptidaza, ve da se vezuju, reagujui sa nukleofilom, za neki blizak domen na proteinu i da sterno (po kiobran mehanizmu) sprjeavaju pristup prirodnog supstrata enzimu. ( 5 )Penicilini se vezuju za itav spektar PVP koje jedna bakterija eksprimira. Meutim, vezivanje tek za neke od ovih proteina uzrokuje smrt bakterije, dok vezivanje za druge u manjoj ili veoj meri mjenja njenu funkcionalnost ili morfologiju. Svaki penicilin ima sopstveni aranman afiniteta prema razliitim PVP kojim je i odreena njegova efikasnost protiv date bakterije. U nekim sluajevima se tek veoma mala frakcija lijeka vezuje za PVP ija inhibicija daje baktericidan rezultat.3.6.7 BIOSINTEZA PENICILINAPenicilin je produkt metabolizma malog broja filamentoznih gljiva, meu kojima su najpoznatije Penicillium chrysogenum i Aspergillus (Emericella) nidulans.U sintezi penicilina uestvuje tri enzima - ACVS (-(L--aminoadipil)-L-cisteinil-D-valin sintetaza), IPNS (izopenicilin N sintetaza) i IAT (acil-koenzim A:izopenicilin N aciltransferaza). ACVS katalizuje sintezu ACV tripeptida od poetnih metabolita L--aminoadipske kiseline, L-cisteina i D-valina. IPNS katalizuje stvaranje prstena unutar ACV tripeptida ime kao produkt nastaje izopenicilin N. Ove reakcije se odvijaju u citoplazmi. Trei enzim (IAT) smjeten je u mikrotjelacima gde katalizuje prenos acil grupe na izopenicilin N. ( 5 )Enzimi sinteze penicilina su produkti gena acvA (pcbAB), ipnA (pcbC) i aatA (penDE), koji su fiziki organizovani u genske klastere na istom hromozomu. Kod razliitih vrsta gljiva ovaj genski klaster se nalazi na razliitom hromozomu.Iako produkcija penicilina kao sekundarnog metabolita nije od ivotnog znaaja za preivljavanje gljiva, odreeni ekoloki faktori (faktori stanita) utiu na regulaciju ekspresije pomenutih gena, npr. kiselost podloge i koliina hranljivih materija.3.6.8 PROIZVODNJARad na razvitku efikasnog naina proizvodnje velikih koliina penicilina ujedno je bio i prekretnica u razvitku industrijskih tehnika proizvodnje antibiotika. Ovo je u dobroj meri zasluga Florija i Hitlija, mada su razliite studije o poboljanju prinosa penicilina i uslovima u fermentacionim smeama sprovodili i drugi naunici tokom 50-tih godina 20. veka.Proces proizvodnje obuhvata sljedee. U velike rezervoare stavljaju se medijumi rasta (esto se naziva i podloga), koji su sutinski supstance koje favorizuju rast izabrane pljesni. U sluaju penicilina to je najee Penicillium notatum. Uslovi u ovim rezervoarima se paljivo kontroliu: za uspjeno zavren proces kao i povoljan prinos potrebno je konstantno odravati optimalnu temperaturu, koncentracije hranljivih sastojaka i kiseonika, kao i pH. Kako su antibiotici sekundarni metaboliti, paljivo regulisanje veliine populacije je takoer od presudnog znaaja. Nakon zavrene fermentacije, pristupa se izolovanju penicilina iz rastvora, njegovom preiavanju, i naknadnoj, ukoliko je to potrebno, hemijskoj modifikaciji.Don inan je 50-tih godina potpunom sintezom uspjeno dobio pojedine prirodne peniciline i njihove analoge. Meutim, dobijanje penicilina potpunom sintezom, izmeu ostalog i zbog specifine stereohemije molekula, nije praktino niti ekonomski opravdano, pa se ne koristi u proizvodnji. ( 5 )Polusintetski penicilini dobijaju se dejstvom odgovarajuih kiselinskih halogenida, anhidrida ili slinih reagenasa, na 6-aminopenicilansku kiselinu. Mada se 6-APA moe dobiti fermentacijom, prinosi nisu znaajni a dobijanje komplikovano, pa se kao polazna sirovina koristi benzilpenicilin, rjee fenoksimetilpenicilin, kontroliui uslove u fermentacionoj smei tako da se taj penicilin dobije u velikom viku. Na benzilpenicilin se deluje penicilin-amidazama bakterijskog porekla koje vre njegovu selektivnu hidrolizu do 6-APA. Ovaj proces je 1959. prva razvila i patentirala farmaceutska kompanija Biam uz upotrebu deacilaza dobijenih od bakterije Streptomyces lavendulae. Od tada je otkriven niz drugih deacilaza.3.7 PRIRODNI PENICILIN Prirodni penicilini proizvod su mikroorganizama i dobijaju se fermentacijom. U prirodne penciline ubrajaju se penicilin G, V, F, K i X, ali znaajniju kliniku primenu imaju samo prva dva predstavnika. Kao posledica slabog prolaenja kroz njihov elijski zid, za prirodne peniciline se smatra da nisu efikasni protiv Gram-negativnih bakterija.3.7.1 BENZILPENICILIN ( PENICILIN G )

Benzilpenicilin je prvi penicilin koji je uveden u terapiju. Po uvoenju, pokazivao je do tada nezabileeno dobre rezultate u borbi protiv Gram-pozitivnih bakterija, posebno protiv stafilokoka, streptokoka, ali i Gram-negativnih serija. Nestabilan je u kiseloj sredini eluca u kojoj obilno degradira i ima poluivot od tek nekoliko minuta. Primenjen peroralno, ima bioraspoloivost od tek 15%, pa se primjenjuje iskljuivo parenteralno. Za intravensku primjenu koriste se kalijumova ili natrijumova so. Benzilipenicilin se, meutim, renalnim putem iz organizma izluuje izuzetno brzo, sa vremenom poluivota od oko 45 minuta. Pristup produenju dejstva inicijalno je podrazumjevao istovremenu oralnu primjenu probenicida, koji smanjuje efikasnost tubularne ekskrecije penicilina konkuriui za ista mesta ovog sistema aktivnog transporta. Slino je mogue primeniti i jako velike doze penicilina, jer je lijek gotovo potpuno netoksian.Ipak, za postizanje terapijskih koncentracija penicilina u plazmi na dui vremenski period koriste se veoma nerastvorne soli benzilpenicilina sa organskim bazama: prokain-benzilpenicilin i benzatin-benzilpenicilin. Ove soli predstavljaju depo oblike benzilpenicilina po intramuskularnoj primjeni postepeno se oslobaaju iz tkiva i prelaze u sistemsku cirkulaciju. Primjenom prokain-benzilpenicilina smanjuje se i bol prilikom aplikacije zbog anestetikog dejstva prokaina, a inhibitorne koncentracije u krvi odravaju se i 24 asa nakon primjene. Benzatin-benzilpenicilin se oslobaa daleko sporije, ali su i odgovarajue koncentracije u plazmi nie; benzilpenicilin je mogue detektovati u plazmi i 12 nedelja nakon primjene samo jedne doze od milion i. j. benzatin-benzilpenicilina. Terapijske doze se pak odravaju samo 2-4 nedelje.Oko jedna treina benzilpenicilina koja dospije u sistemsku cirkulaciju podlee reakcijama metabolike biotransformacije koje obuhvataju razliite hidrolitike i oksidacione reakcije. Metaboliti su inaktivni, sa izuzetkom p-hidroksibenzilpenicilina (proizvod aromatine oksidacije), koji ispoljava antimikrobnu aktivnost.Pojavom rezistentnih sojeva, kliniki znaaj benzilpenicilina poeo je da se smanjuje. Veoma je osetljiv na dejstvo beta-laktamaza, pa je esto neophodno uraditi ispitivanje osetljivosti izolovane bakterije. Pojedini sojevi su umereno tolerantni na benzilpenicilin, i kod njih se minimalna inhibitorna koncentracija (MIK) poveava sa uobiajenih 0,02 mg/l na 0,1-1 mg/l, ali je eljeni terapijski efekat mogue postii poveanjem doza. Sojevi sa veom MIK od naznaene (1 mg/l) tipino ne odgovaraju na terapiju benzilpenicilinom.Iako je uestalost izolovanja rezistentnih sojeva u porastu, benzilpenicilin se i danas, zbog svoje pristupanosti i dobre efikasnosti, smatra lijekom izbora za umjereno-teke infekcije donjih i gornjih disajnih puteva kao i kod urogenitalnih infekcija. Izuzetak su infekcije koje izazivaju Staphylococcus aureus i Staphylococcus epidermidis koji su gotovo uvek rezistentni na benzilpenicilin. ( 5 )

INDIKACIJE ZA PRIMJENU BENZILPENICILINA

(kao prokain-benzilpenicilina) obuhvataju:Infekcije izazvane -hemolitikim streptokokama grupe A: tonzilitis, faringitis, arlah, upala srednjeg uha, celulitis, sinusitisStreptokokne infekcije kod novoroeneta: pneumonija, meningitis, sepsa; Sifilis, kao i: Nekomplikovani sluajevi gonoreje Lajmska bolest Streptokokni endokarditis Profilaksa u predoperativnom tokuPrimjena benzatin-benzilpenicilina indikovana je u sluajevima kada je potrebno dui period odravati nie koncentracije lijeka u organizmu. Njegova terapijska primena je veoma ograniena. Koristi se u profilaksi reumatoidne groznice, i kod rano dijagnostifikovanog sifilisa.3.7.2 FENOKSIMETILPENICILIN ( PENICILIN V )

Fenoksimetilpenicilin je stabilniji od benzilpenicilina u eludanoj sredini pa se daje per os. Poveana stabilnost u kiseloj sredini objanjava se negativnim induktivnim efektom fenoksi grupe koja doprinosi smanjenju elektronske gustine u laktamskom prstenu. Oko 60-70% oralno primenjenog lijeka biva apsorbovano u nepromenjenom obliku, a vei deo se vezuje za proteine plazme. Jedan dio lijka koji dospije u sistemsku cirkulaciju podlijee metabolikim reakcijama oksidacije i hidrolize, dok se drugi dio izluuje u nepromenjenom obliku.Vrijeme eliminacije je neto due nego kod penicilina G, ali fenoksimetilpenicilin pokazuje slabiju antibakterijsku aktivnost.Penicilin V ima priblino isti spektar dejstva kao i penicilin G, a podjednako je i osjetljiv na dejstvo beta-laktamaza. Fenoksimetilpenicilin se ne primjenjuje kod tekih akutnih infekcija, bez obzira na podlonost bakterije, jer su stepen apsorpcije i koncentracije u plazmi veoma varijabilne, a terapijske koncentracije se u tkivima zadravaju relativno kratko. U tom sluaju je mogue uvesti terapiju fenoksimetilpenicilinom nakon zapoete terapije benzilpenicilinom koja je dovela do zadovoljavajueg efekta na infekciju. Ne daje se kod gonokoknih ili meningokoknih infekcija. ( 4 )Indkikacije za primenu fenoksimetilpenicilina obuhvataju:Infekcije izazvane streptokokom grupe A Tonzilitis Faringitis Upala srednjeg uha (akutna) Kone infekcije (celulitis, crveni vetar) Profilaksa reumatoidne groznice Profilaksa pneumokoknih infekcijaPenicilin V se smatra lijekom izbora kod nekomplikovanih streptokoknih infekcija drela, mada nije izvjesno da li je antibiotska terapija u takvim sluajevima uopte prikladna. U sluaju primjene, terapija mora trajati 10 dana.3.8 REZISTENTNOST NA PENICILINEPrvi sluajevi rezistencije na peniciline zabiljeeni su 1940. i 1944. Dimenzije ove pojave u poetku nisu bile predmet zabrinutosti, ali je vremenom problem rezistentnih sojeva postao veoma znaajan, a uestalost njihove pojave sve vea. Primjera radi, po uvoenju u terapiju, benzilpenicilin je gotovo univerzalno bio efikasan protiv bakterije Staphylococcus aureus, dok danas ak 95% izolovanih sojeva pokazuje rezistenciju na ovaj antibiotik. ( 6 )Mehanizmi razvitka rezistenicije su brojni, ali je najuestaliji uzrok steena sposobnost bakterija da lue enzime beta-laktamaze. Izolovan je veliki broj ovih enzima sa razliitim afinitetom za razliite beta-laktamske antibiotike, pa se po ovom kriterijumu beta-laktamaze sa visokim afinitetom prema penicilinima nazivaju i penicilaze. Beta-laktamaze strukturno su slie membranskim transpeptidazama; to su proteaze sa serinskom reziduom koja reaguje kao nukleofil, otvara beta-laktamski prsten penicilina ali uz sposobnost oslobaanja nastalih peniciloinskih kiselina (koje ne pokazuju antimikrobnu aktivnost). Ovo znai da samo jedna molekula enzima moe da inaktivira veliki broj molekula penicilina, i to brzinom i do 1000 molekula u sekundi, kod veoma rezistentnih sojeva. Rezistentne Gram-pozitivne bakterije konstantno sintetiu ovaj enzim i oslabaaju ga u spoljnu sredinu, kroz koju on difunduje, razarajui peniciline sa kojima doe u kontakt. Za razliku od ovog mehanizma, koji uslavljava relativno male koncentracije enzima u okolini bakterije, kod Gram-negativnih bakterija beta-laktamaze se oslobaaju u periplazmatski prostor, izmeu citoplazme i elijskog zida bakterije, u kojem se zadravaju u velikoj koncentraciji jer je spoljanja membrana za njih nepropustljiva. I jedan i drugi mehanizam predstavljaju prepreku za peniciline da u intaktnom obliku stignu do mesta dejstva transpeptidaza na spoljanjoj strani plazma membrane. Ovaj vid rezistencije je najee ekstrahromozomskog porekla, i vezuje se za prisustvo R plazmida. Ovo za posljedicu ima i lako irenje rezistencije kroz bakterijsku populaciju procesima transdukcije i konjugacije. Produkcija beta-laktamaza je uglavnom inducibilna, dok mali broj bakterija, prevashodno anaeroba, bazino produkuje beta-laktamaze.Rezistencija se moe javiti i kao posledica modifikacije strukture penicilin-vezujuih proteina. Strukturne promene PVP su uglavnom posljedica spontanih mutacija na hromozomskim lokusima koji determiniu njihovu grau. Ovakve promjene uzrokuju smanjen afinitet penicilina za dati PVP to za posljedicu moe imati, ukoliko se radi o PVP koji je povezan sa letalnim efektima, znaajno smanjenu efikasnost antibiotika. Tako se kod meticilin-rezistentnih sojeva S. aureus (MRSA) javljaju promene u strukturi PVP koje uslovljavaju rezistenstnost na meticilin, a koji nije osetljiv na beta-laktamaze. Meutim, dok beta-laktamaze mogu uzrokovati rezistentnost na itav spektar antibiotika, promjene u grai PVP uglavnom ne utiu na efikasnost velikog broja struktura. ( 6 )Dodatno, promjene u permeabilnosti elijskog zida mogu takoe biti uzrok rezistencije jer ne dozvoljavaju prodor penicilina do elijske membrane. Smanjena koliina penicilina dostupnog za inhibiciju transpeptidaza moe biti i posljedica prisustva posebnih mehanizama koji aktivno transportuju penicilin kroz elijski zid u spoljanju sredinu. Kombinacija navedenih faktora moe dati bakteriju koja je potpuno otporna na dejstvo svih penicilina.3.9 DALJI RAZVOJ PENICILINAIako senzacija u poetku, neke od realnih mana prvobitnog penicilina ubrzo su postale oigledne. Relativno uzak spektar dejstva, kao i slaba aktivnost oralnog oblika penicilina fenoksimetilpenicilina usmjerili su istraivae ka proirenju spektra kao i oralne bioraspoloivosti penicilina.Rad na razvitku polusintetskih penicilina omoguen je otkriem strukture penicilinskog jezgra, kao i razliitim studijama koje su se bavile optimizacijom uslova u fermentacionim smeama u cilju poveanja prinosa eljenog penicilina. Ubrzo se dolo do zakljuka da je variranjem bonog ostatka mogue dobiti peniciline sa povoljnijim osobinama od prirodnih. Prvi polusintetski penicilin koji je uao u terapijsku primenu bio je feneticilin, blizak strukturni srodnik fenoksimetilpenicilina, koji je ubrzo praen propicilinom. Meutim, ova dva penicilina nisu pokazivali znaajno superiornije osobine od penicilina V, pa njihov kliniki znaaj nikada nije bio veliki.Prvi znaajan napredak odigrao se sintezom i prepoznavanjem potencijala aminopenicilina. Ampicilin je sintetisan 1961. i prvi je uao u upotrebu. Stabilan je pri peroralnoj primeni, a spektar dejstva mu je proiren prema pojedinim Gram-negativnim bakterijama. Amoksicilin je uveden u terapiju gotovo deceniju kasnije; strukturno je veoma slian ampicilinu, sa dodatkom fenolne grupe, ali je po osobinama znaajno povoljniji. Ima isti spektar dejstva, ali ne izaziva neeljene efekte po gastrointestinalni trakt, ima za oko 30-35% bolju bioraspoloivost (i do 90% doze biva apsorbovano) i neto due vreme eliminacije. Ovo su i danas terapijski znaajni penicilini.Paralelno sa sintezom aminopenicilina, tekla je i sinteza penicilina za koje je pokazano da su rezistentni na dejstvo beta-laktamaza. Meticilin je sintetisan 1960. godine, a prvi izoksazol penicilini (oksacilin i kloksacilin) 1962, dok su dikloksacilin i flukloksacilin sintetisani nekoliko godina kasnije. Meticilin se primjenjivao parenteralno kod infekcija sojevima koji lue beta-laktamazu, ali su ga naknadno zamjenili flukloksacilin i dikloksacilin koji se, pored otpornosti na -laktamazu, mogu primjenjivati i peroralno. Penicilini iz ove grupe koriste osetljivost beta-laktamaza na bone sterne smetnje i tako spreavaju pristup enzimu, onemoguavajui inaktivaciju leka.Karbenicilin bio je prvi penicilin efikasan protiv bakterije Pseudomonas aeruginosa, mada su njegovi rezultati u borbi protiv ovog patogena bili varijabilni i esto nedovoljni. Uveden je upotrebu 1967. godine. Kasnijom sintezom ureidopenicilina (azlocilin, mezlocilin), piperacilina i tikarcilina (kao nasljednika karbenicilina), znatno je proiren broj penicilina efikasnih protiv Gram-negativnih izazivaa infekcija. Ovi terapeutici imaju polarne bone rezidue koje uslovljavaju proiren spektar, i primjenjuju se iskljuivo parenteralno.Sintezom tikarcilina i piperacilina, rad na daljem razvitku penicilina izgubio je na intenzitetu. Poboljanje terapeutskih mogunosti ovih lijekova iscrpljeno je, a istraivanje cefalosporina i karbapenema dobijalo je na znaaju znatno veim tempom, dobrim dijelom i zahvaljujui saznanjima steenim u radu sa penicilinima.3.10 POLUSINTETSKI PENICILINIVarijacijama u strukturi bonog lanca acil supstituenta penicilinskog jezgra mogue je postii razliite promjene u osobinama penicilina spektru njihovog dejstva, farmakokinetikim parametrima i osetljivosti na dejstvo beta-laktamaza. Dobijen je niz polusintetskih penicilina, ali znaajniju ulogu u klinikom okruenju ima oko desetak predstavnika. ( 5 )3.10.1 AMINOPENICILINI Ovo su penicilini proirenog spektra, prigodni za per os primenu, ali osetljivi na dejstvo penicilaza. Rastvorne soli mogu se primenjivati i parenteralno, kod teih infekcija.

3.10.1.1 AMIPICILIN

Ampicilin je beta-laktamski antibiotik srednje-irokog spektra dejstva. Koristi se u lijeenju bakterijskih infekcija izazvanih podlonim sojevima od 1961. godine. Stabilan je u kiseloj sredini, iz gastrointestinalnog trakta se dobro apsorbuje pa se primarno primenjuje peroralno.MEHANIZAM DEJSTVA Ampicilin, kao i svi penicilini, ometa sintezu elijskog zida bakterija. Vezuje se za enzime transpeptidaze, koje ireverzibilno inhibira i tako sprjeava formiranje peptidnih veza izmeu pojedinanih lanaca peptidoglikana. Rezultujui elijski zid je nestabilan i podloan osmotskom stresu to dovodi do lize elije. Baktericidno dejstvo ampicilina izostaje kod rezistentnih sojeva koji lue beta-laktamazu jer ovaj enzim inaktivira lijek.Ampicilin je -aminobenzilpenicilin to ga ini polusintetskim penicilinom proirenog spektra. Uvoenjem dodatne amino grupe u bonu reziduu uvodi se i dodatni bazni centar to stabilizuje molekulu u kiseloj sredini. Naime, primarna amino grupa konkurentno titi laktam od protonovanja, a dodatno i protonovani oblik amino grupe elektronskim efektima smanjuje elektronsku gustinu u prstenu, a i oteava pristup dodatnom protonu. Ampicilin ima i proiren spektar ka Gram-negativnim bakterijama. Ovo se objanjava poveanjem polarnosti molekule, to moe olakati prolazak kroz bakterijski zid ovih bakterija.Primenjen per os, ampicilin se dobro apsorbuje iz GIT i ima bioraspoloivost od oko 40%. Od koliine koja dospjeva u sistemsku cirkulaciju, 15-25% se vezuje za proteine plazme. Metabolikim transformacijama u jetri podlijee varijabilna frakcija lijeka (do 50%), a metaboliti i deo lijeka u nepromjenjenom obliku eliminiu se renalno. Poluivot mu je oko sat vremena. ( 1 )PRIMJENA Ampicilin se primjenjuje prevashodno oralno, u obliku kapsula, tableta ili sirupa. Dostupna je i njegova natrijumova so za parenteralnu primenu. Efikasan je primarno protiv Gram-pozitivnih, a tek u manjoj meri i protiv Gram-negativnih bakterija. Primena ampicilina indikovana je kod infekcija drijela, sinisitisa, upale srednjeg uha, urinarnih infekcija, bronhitisa, kod nekih infekcija izazvanih bakterijom Haemophilus influenzae, kod salmoneloze, rjee i kod nekih oblika meningitisa. Doziranje je varijabilno i zavisi od infekcije i teine simptoma, ali se kree izmeu 2 i 4 g dnevno.Sa poveanom uestalou se izoluju sojevi rezistentni na ampicilin, pa se terapijski sve ee primjenjuju preparati strukturno srodnog amoksicilina sa klavulanskom kiselinom, a dostupni su i preparati koji sadre kombinaciju ampicilina i flukloksacilina.NEELJENA DEJSTVAOsim kod osoba koje pokazuju preosetljivost na peniciline, i kojima se ampicilin ne smije propisivati, lijek se generalno dobro podnosi. U visokim koncentracijama, ampicilin moe graditi polimerne oblike koje organizam prepoznaje kao imunogene, pri emu je mehanizam alergijske reakcije veoma slian, uz neke razlike, onom kod penicilina generalno. Kod primjene ampicilina i amoksicilina moe doi i do pojave osipa koji nije nuno alergijske prirode. Pojava osipa obino zahtjeva privremenu obustavu odnosno zamjenu terapije, mada ne predstavlja kontraindikaciju za buduu primjenu penicilina.Od drugih neeljenih efekata mogu se javiti blae stomane tegobe.Prolijek forme ampicilina, razvijene u cilju poboljanja bioraspoloivosti: Pivampicilin, Bakampicilin, Hetacilin

3.10.1.2 AMOKSICILIN

Amoksicilin je beta-laktamski antibiotik srednje-irokog spektra dejstva koji se koristi u lijeenju infekcija izazvanih podlonim mikroorganizmima. Spada u peniciline (proirenog spektra), i u toj grupi je najei izbor kada je re o oralnoj primjeni, jer je stabilan u kiseloj sredini, dobro apsorbuje u poreenju sa drugim slinim antibioticima, i generalno dobro podnosi. Osjetljiv je na dejstvo beta-laktamaza pa se u preparatima esto kombinuje sa inhibitorom istih, najee klavulanskom kiselinom. ( 1 )Amoksicilin, kao i svi penicilini, inhibira sintezu elijskog zida bakterija. Vezuje se za enzime transpeptidaze, uz otvaranje laktamskog prstena, i time sprjeava formiranje postojanih peptidnih veza izmeu lanaca peptidoglikana. Ovo smanjuje integritet i modifikuje permeabilnost elijskog zida, pa se smatra da amoksicilin djeluje baktericidno.Amoksicilin je primarno prilagoen oralnoj primeni, i dostupan je u vidu tableta, kapsula i sirupa najee u obliku amoksicilin-trihidrata (Amoksicilin, Sinacilin...). 95% unjete koliine se apsorbuje iz digestivnog trakta i oko 30% metabolie u jetri. Metaboliti i lijek u neizmenjenom obliku izluuju se gotovo iskljuivo putem urina.Osim oralne, natrijumova so amoksicilina primenjuje se i intravenski. Terapijske doze kod odraslih variraju izmeu 750 i 1500 mg dnevno.Dostupan je prolijek amoksicilina pivampicilin (pivaloiloksimetilestar amoskicilina) koji ima bolju bioraspoloivost kod per os primene.PRIMJENAUpotreba amoksicilina indikovana je kod infekcija gornjih respiratornih organa i uha izazvanih podlonim vrstama pneumokoka, stafilokoka i hemofilusa, zatim, kod infekcija urinarnog trakta, streptokoknih infekcija donjeg respiratornog trakta i gonoreje. Efikasan je primarno kod gram-pozitivnih bakterija.Preparat sa dodatkom klavulanske kiseline (Amoksiklav, Panklav...) moe se primjenjivati kod sojeva koji lue beta-laktamazu, ali je neophodno prethodno uraditi antibiogram.NEELJENA DEJSTVAOsim reakcija preosetljivosti koje se mogu javiti kod primene penicilina u kom sluaju je upotreba kontraindikovana, amoksicilin se dobro podnosi. Mogu se javiti lake alergijske reakcije u vidu promjena na koi. Pojava osipa uglavnom zahteva prekid terapije. Drugi neeljeni efekti su ogranieni na lake stomane tegobe. Kod primjene preparata sa klavulanskom kiselinom mogu se javiti i drugi neeljeni efekti, uglavnom holestatina utica ili hepatitis samoograniavajueg karaktera.3.10.1.3 EPICILINPenicilini sa inhibitorima beta-laktamazeSa pojavom sojeva koji lue beta-laktamaze, terapijska vrijednost pojedinih penicilina znatno je smanjena jer vie nisu pokazivali dobre rezultate protiv intrinsiki podlonih bakterija. Zato su razvijene formulacije koje kombinuju penicilin sa inhibitorom beta-laktamaze - strukturom koja se koja se kompetitivno vezuje za ovaj enzim i znaajno smanjuje udio penicilina koji biva inaktiviran pre nego to dospije do mjesta djelovanja. Ove formulacije su efikasne u terapiji jer dozvoljaju ispoljavanje svih pozitivnih osobina penicilina, premoavajui steenu rezistentnost bakterije: ( 1 ) Amoksicilin + klavulanska kiselina Ampicilin + sulbaktam Tikarcilin + klavulanska kiselina Piperacilin + tazobaktam -laktamaza rezistentni penicilini uskog spektraOvi penicilini posjeduju specifinu strukturu koja sterno onemoguava pristup penicilazama beta-laktamskom prstenu, tako titei lijek od inaktivacije. Meticilin danas nije od terapijskog znaaja, a i druge predstavnike ove grupe polako zamenjuju cefalosporini.

3.10.1.4 METICILIN

Meticilin je beta-laktamski antibiotik uskog spektra. Pripada grupi penicilina i razvijen je za borbu sa sojevima gram-pozitivnih bakterija koje lue beta-laktamazu, kao npr. posebno rezistentinim sojevima Staphylococcus aureus koji inae ne odgovaraju na terapiju drugim penicilinima. Danas je uveliko povuen iz klinike upotrebe i zamenili su ga dikloksacilin i flukloksacilin.Kao i drugi beta-laktamski antibiotici, meticilin deluje inhibirajui stvaranje elijskog zida bakterije, inhibicijom stvaranja peptidoglikanskih veza koje spajaju molekule polimera koji gradi spomenutu membranu, primarno kod gram-pozitivnih bakterija. Ovo ima baktericidan uinak, kako kod sljedee diobe bakterijske elije pucaju i ugibaju. ( 1 )Specifinost meticilina je u njegovoj otpornosti na dejstvo enzima beta-laktamaze koje lue neki sojevi bakterija, a koji se vezuje i razara beta-laktamski prsten inaktivirajui cio antibiotski molekul. Prisustvo orto-dimetoksifenilne grupe vezane sa penicilinsko jezgro meticilina onemoguava dejstvo enzima beta-laktamaze na beta-laktamski prsten, jer je ovaj enzim posebno osjetljiv na promjene u prostornoj konformaciji svog supstrata. Utoliko meticilin moe da djeluje na standardan nain, bez obzira na prisustvo penicilaze.Iako je njegova klinika upotreba u velikoj mjeri obustavljena (zahvaljujui razvitku flukloksacilina i dikloksacilina) meticilin danas ima ulogu u labaratorijskim testiranjima mikrobiolokih kultura, gdje slui kao referentna supstanca prilikom odreivanja antibiotske senzitivnosti datog soja. Nekad je upotrebljavan u lijeenju infekcija prouzrokovanih gram-pozitivnim, penicilaza lueim bakterijama. Nije postojan u kiseloj sredini eluca, pa se primjenjivao iskljuivo intravenozno. Metabolie se u jetri, izluuje renalno.

3.11 NEELJENI EFEKTI PENICILINAPenicilini su, uopteno govorei, supstance veoma niske toksinosti, i smatraju se, osim kod preosetljivih pojedinaca, jednim od bezbjednijih dostupnih antibiotika.Ipak, njihovom primjenom, kao i primjenom bilo kog drugog lijeka, mogua je pojava neeljenih efekata. Oralno primjenjeni penicilini proirenog spektra mogu dovesti do blagih poremeaja u normalnoj flori crijeva, i posljedine dijareje; mogu se javiti i munina ili povraanje ali su sva ova stanja samoograniavajua i nestaju ubrzo nakon prekida terapije. Zabiljeena je i pojava kolitisa kao posledica antibiotske terapije oralnim penicilinima, ali je ovo izuzetno rijetka komplikacija. Primjena aminopenicilina moe dovesti i do poremeaja u flori drjela ili vagine, to u nekim sluajevima pogoduje razvitku gljivine superinfekcije, pa se kod manjeg broja pacijenata na terapiji moe javiti kandidijaza. ( 6 )Kod primjene jako velikih doza penicilina G, naroito kod pacijenata sa smanjenom bubrenom funkcijom, postoji rizik od pojave encefalopatije. Ovakav toksian efekat penicilina veoma je rijedak pri standardnim terapijskim dozama. Izoksazolpenicilini mogu ispoljavati izvjesne hepatotoksine i nefrotoksine efekte.Specifini penicilini mogu ispoljavati i dodatne neeljene efekte, ali je generalno, pored navedenog, opisana i pojava (sa malom uestalosti) intersticijalnog nefritisa i hematolokih poremeaja (leukopenije, posebno kod ampicilina i flukloksacilina, hemolitika anemija, trombocitopenija, poremeaji koagulacije).3.12 PREOSJETLJIVOST NA PENICILINE Preosjetljivost na peniciline javlja se kod 1-10% pacijenata. Anafilaktiki ok, kao najozbiljnija reakcija preosetljivosti, je daleko manje uestao i javlja se tek kod 1-5 pacijenata na 10.000 onih kojima je terapija propisana (0,05%). Anifalaksa je potencijalno letalna pa se visoke doze parenteralno primenjivanog penicilina moraju davati samo u ambulantnim ili klinikim uslovima, jer se pacijentu hitno moraju primeniti adrenalin i osigurati prohodnost disajnih puteva u sluaju pojave anafilaktike reakcije. Atopiari (pojedinci sa istorijom preosetljivosti na druge agense polen, hranu...) imaju vei rizik za razvitka ovakvih reakcija. Predvianje reakcija preosjetljivosti na peniciline je veoma teko, i istorija ranijih reakcija predstavlja najpouzdaniji parametar, mada postoje reagensi za izvoenje konih proba. ( 6 )Reakcije kasne preosjetljivosti ivotno ne ugroavaju pacijenta na terapiji, ali su indikativne i mogu dovesti do dodatne senzibilizacije organizma i intenzivnijih reakcija u budunosti. Ogledaju se u pojavi eritema, poviene temperature, bolova u zglobovima i osipa po razliitim dijelovima tijela. Osipi mogu biti razliitog karaktera a uestaliji su kod primjene polusintetskih penicilina, naroito ampicilina i amoksicilina. Pojava osipa vie od 72 asa nakon primjene penicilina moe da ukazuje da osip nije posljedica preosjetljivosti, pa istorija pojave ovakvih osipa nije nuno kontraindikacija za buduu primjenu penicilina, ali je dodatan obzir neophodan.Sami penicilini su mali molekuli i nisu imunogeni, odnosno predstavljaju haptene. Meutim, u reakciji sa nukleofilnim grupama proteina domaina, penicilin i dati protein grade antigen koji moe izazvati reakciju imunskog sistema. Alternativno, u samoj fermentacionoj smjei moe doi do reakcije penicilina i prisutnih proteina, a mogue je i povezivanje samih penicilina uz graenje polimernih neistoa velike molekulske mase koje takoe predstavljaju alergene. Po prvom izlaganju dolazi do senzibilizacije organizma, dok ponovljena izlaganja dovode do intenzivnih reakcija imunskog sistema posredovanih IgE antitelima. Prisustvo polimernih neistoa ee je u koncentrovanim preparatima, pa se formulacije za parenteralnu primjenu moraju uvati na hladnom, a rekonstituisani prakovi se moraju primjenjivati bez odlaganja i ne smiju uvati za naknadnu primjenu.Kod 90% pacijenata koji boluju od infektivne mononukleoze javlja se pojava osipa kao reakcija na primjenu polusintetskih penicilina, naroito amoksicilina. Slino se deava i kod infekcija citomegalovirusima. Mehanizam pojave ovih reakcija nije poznat. Smatra se, na osnovu niza studija, da je 5-10% pojedinaca alerginih na peniciline unakrsno preosjetljivo i na cefalosporine, ali postoje studije koje tvrde da je uestalost alergijskih reakcija na cefalosporine kod pacijenata sa istorijom preosetljivosti na peniciline tek neznatno vea u odnosu na celokupnu populaciju. Smatra se da su ovakve unakrsne reakcije posledica slinosti u jezgru strukture svih beta-laktama. Zbog ozbiljnosti potencijalnih neeljenih reakcija, kod pacijenata sa istorijom reakcija preosetljivosti na peniciline za koje se sumnja da su posredovane IgE antitelima, kao i kod pacijenata kod kojih je konim probama utvrena preosetljivost na neki penicilinski reagens, primena cefalosporina se ne savetuje. Meutim, veliki dio pacijenata sa alergijom na peniciline nije alergino i na druge beta-laktame, pa ukoliko su dostupni specifini reagensi za kone probe, npr. cefalosporinski, a rezultati testiranja negativni, primjena drugih beta-laktama potpuno je opravdana jer je kod takvih pacijenata rizik od razvitka tekih reakcija preosetljivosti minimalan. ( 7 )Novija istraivanja pojedinih autora, pak, tvrde da taj rizik gotovo i ne postoji prilikom primene cefalosporina druge ili kasnijih generacija, ak ni kod onih alerginih na peniciline. Naime, rezultati novijih ispitivanja pokazuju da je unakrsna reaktivnost prije posljedica slinosti u strukturama bonih lanaca penicilina i cefalosporina prve generacije, nego u strukturi beta-laktamskog jezgra ovih antibiotika. Nesigurnosti doprinosi injenica da antigenske determinante cefalosporina nisu utvrene.

4. ZAKLJUAKBakterijske infekcije koje danas smatramo banalnim, nekada su bile smrtonosne. Penicilin i njegovi nasljednici su sve to promenili.Od kada je Aleksandar Fleming 1928. godine otkrio antibakterijska svojstva penicilina, nastala je prava revolucija u medicini i svijet je uao u tzv. antibiotsku eru. Istini za volju, Fleming nije bio prvi naunik koji je opisao antibakterijsko dejstvo gljivica iz roda Penicillium. Prije njega je francuski vojni lekar Ernest Dien primetio 1897. godine da su arapski konjuari uvali sedla u tamnim i vlanim prostorijama, da bi se na njih naselile bui. Kad ih je upitao zbog ega to ine, odgovorili su da bu ubrzava zarastanje rana od sedla na konjima. To ga je navelo da sam uzgaja istu kulturu bui koja je identifikovana kao vrsta Penicillium glaucum i da je ubrizgava zamorcima inficiranim patogenim bakterijama. Svi zamorci su preiveli inae smrtonosne infekcije. Meutim, ovaj rad nije prihvaen od strane Pasterovog instituta. Godinama kasnije, Aleksandar Fleming je primetio da oko bui koja je sluajno kontaminirala kulturu bakterija koje je prouavao, ove bakterije ne rastu. On je zakljuio da bu proizvodi neke materije koje blokiraju rast, ili ubijaju druge mikroorganizme. Uzgojio je istu kulturu ove bui i otkrio da pripada rodu Penicillium (tanije, vrsti Penicillium notatum), pa je misterioznu supstancu koja ubija bakterije nazvao penicilin. Put od ovog otkria do klinike upotrebe lijeka je bio dug, a najvea zasluga za njegovu uspenost pripada australijskom nauniku Hauardu Floriju. Tek u martu 1942. penicilin je uspeno upotrebljen u lijeenju pacijenta oboljelog od teke streptokokne infekcije (na ovu terapiju potroena je polovina tadanje amerike proizvodnje penicilina). Od tog trenutka, sudbina penicilina i njegovih nasljednika ide uzlaznom linijom. Do sada je proizvedeno preko 200 razliitih antibiotika, od kojih je neto manje od polovine odobreno za ljudsku upotrebu. Antibiotici se danas klasifikuju u razliite grupe, prema hemijskom sastavu, mehanizmu dejstva i vrsti bakterija na koje djeluju.

5. LITERATURA

1. M.Bulat, J.Geber, Z.Lackovi, Medicinska Farmakologija, 2.izdanje, Medicinska naklada, Zagreb, 1999.2. ukrija Zvizdi, Edina Belagi, Elvedina Kapic, Mikrobiologija s parazitologijom, prirucnik za studente farmaceutskog fakulteta, Sarajevo ,2006. 3. Dikli, Vukosava, Kosanovi, Marija, Duki, Smiljka, Nikoli, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, Grafopan, Beograd, 20014. Irena Bilii, Prirodni antibiotici, Duevi i Krajinik Zagreb 20135. S. Matoi, J. ukovi: Biotehnoloka proizvodnja lijekova i specifinih kemikalija (antibiotici, alkaloidi), Interna skripta, 1999. 6. Cunha BA. Antibiotic resistance. Med Clin North Am, 2000; 84:140729.7. W. R. Strohl: Biotechnology of antibiotics, Marcel Dekker, Inc. New York, 1997.

Sarajevo, novembar 2013. godine