ANTIBIOTICE

ANTIBIOTICEAB GeneralitatiDefinitie - IstoricSubstane chimice obinute prin biosintez, semisintez sau prin sintez chimic , care n concentraie mic inhib multiplicarea sau omoar microorganismele. Waksman defineste antibioticele ca fiind substante produse de microorganisme care prezinta capacitatea de a inhiba cresterea si dezvoltarea altor microorganisme patogene.L. Pasteur si Joubert (1867) - descoperirea microbilor - efectul antagonist al unor specii microbiene asupra cresterii altor microorganisme prin producerea unor substante chimice nocive. Fenomen a fost denumit antibioza, iar substantele chimice rezultate din metabolismul celulelor vii, antibiotice.V.Babes (1885) semnaleaza actiunea inhibanta a unor substante produse de microorganisme, sugerand posibilitatea utilizarii acestora in scop terapeutic.

IstoricPenicilinele - primele antibiotice, descoperite naintea lui Alexander Fleming, n anul 1870, de medicul englez John Scott Burdon-Sanderson, dar neputnd fi purificate, au cauzat o serie de intoxicatii. Acestea actioneaza n special asupra bacteriilor gram pozitive.Primul antibiotic - Penicilina - a fost descoperit in 1929 de catre Fleming care a demonstrat ca un mucegai, Penicillium este capabil sa inhibe dezv. coloniilor de stafilococ pe mediu de agar. Florey si Chain (1940-1941) testeaza Penicilina, fiind primul antibiotic utilizat in tratamentul uman. Acesti doi cercetatori de la Universitatea din Oxford au reusit izolarea ei din mediul de cultura folosind extractia la rece ca si purificarea ei.Waksman (1944) descopera Streptomicina, compus care ofera tratamentul in tuberculoza, fiind activa impotriva bacilului declansator, Mycobacterium tuberculozis.In 1950 s-a descoperit ca un mucegai, Cephalosporinum, izolat in Sardinia, are o activitate antibiotica remarcabila si a fost supus unor numeroase studii la Universitatea din Oxford, unde Abraham si colaboaratorii au descoperit Cefalosporinele.Fleming, Chain i Florey premiul Nobel pentru Medicin, 1945

Istoric1950 Chain in colaborare cu cercetatorii de la laboratoarele Beecham - biogeneza acidului 6-amino-penicilanic (6-AP) in mediile de cultura ale ciupercii Penicillium chrysogenum.In 1950-1953 sunt izolate Oxitetraciclina si Tetraciclina si in1960 Rifampicina. Dezvoltarea chimiei instrumentale a permis determinarea structurii produselor naturale astfel ca apar primele produsele de semisinteza, Penicilinele de semisinteza, apoi cele obtinute prin sinteza totala. Dup introducerea Penicilinei n clinica general (1944), infeciile foarte grave (de exemplu,faringita streptococic) cu indici mari de mortalitate, au devenit vindecabile. In prezent, dependena omului de antibiotice este total. Din cele peste 500 substane cu proprieti antibiotice identificate, pentru terapia infeciilor umane i animale se folosete un numr restrans (circa l00), produse de reprezentanii a 5 genuri de microorganisme din grupurile actinomicete, bacili Gram pozitivi i fungi filamentoi microscopici, ca de exemplu, Bacillus, Streptomyces, Micromonospora, Penicillium, Cephalosporium. IstoricUlterior au fost obtinute progrese remarcabile in descoperirea altor antibiotice naturale cum sunt: Gentamicina, Kanamicina, Eritromicina sau de semisinteza: Doxiciclina,Amikacina, Claritromicina, Roxitromicina, Clindamicina sau antibiotice obtinute prin sinteza totala: Cloramfenicol, Fosfomicina.Alte antibiotice descoperite mai recent: Loracarbef, Meropenem, Biapenem, Ritipenem, Panipenem, Sanfetrinem, Azitromicina, Linezolida, Dalfopristina, Quinupristina, etc.Se spune si nu fara temei, ca lumea actuala este o mare de antibiotice, astfel de exemplu, numai in SUA in 1998, pentru uzul uman, s-au folosit circa 12,5 tone de antibiotice. Dac se adaug cele administrate n hrana animalelor i n agricultur, se apreciaz c n ultimii 50 de ani s-au produs i s-au utilizat peste un milion de tone de antibiotice.Sintetizand asupra conceptului de antibiotic, putem concluziona ca antibioticele sunt un grup de substante chimice organice, provenind din metabolismul celulelor vii, majoritatea obtinute prin extractie din diferite specii de ascomicete, altele obtinute prin sinteza sau semisinteza si care in dilutii au proprietatea de a opri multiplicarea si chiar distrugerea unor microorganisme patogene.

Evolutie

CLASIFICAREA ANTIBIOTICELOR

I.Dupa structura chimica1.Antibiotice beta lactamice2.Macrolide3Aminoglicozide4.Tetracicline5.Antibiotice polipeptidice6.Antibiotice diverse O clasificare practic i didactic poate fi realizat dup trei criterii eseniale: mecanism de aciune, structura chimic de baz i spectrul antibcterian (specii natural sensibile).

I.1. Beta-LactamiceleIn aceasta grupa sunt incluse: penicilinele, cefalosporinele, carbapenemii si monobactamii.A.PENICILINELE se clasifica:- Benzilpeniciline (Penicilina G)- Phenoxipeniciline (Penicilina V)- Peniciline antistafilococice (Oxacilina)- Aminobenzilpeniciline (Ampicilina, Amoxicilina, Pivampicilina)- Amidinopeniciline (Mecilinam, Pivmecilinam)- Carboxipeniciline (Carbenicilina, Ticarcilina)- Ureidopeniciline (Azlocilina)

ClasificareB.CEFALOSPORINELE constituie n prezent cel mai larg si mai frecvent folosit grup de antibiotice.Sunt mpartite n trei generatii:- Generatia I (Cefalotina, Cefazolina, Cefalexin)- Generatia II (Cefamandola, Cefuroxim, Cefaclor)- Generatia III (Cefotaxim, Ceftriaxon, Ceftazidim)C.CARBAPENEMI : Imipenem, Meropenem.D.MONOBACTAMI au ca principal exponent Aztreonamul.

ClasificareI. 2. AMINOGLICOZIDELE - trei generatii:- Generatia I : Streptomicina, Kanamicina, Neomicina- Generatia II : Gentamicina, Tobramicina, Sisomicina- Generatia III : Netilmicina, AmikacinaI. 3.TETRACICLINE- Generatia I : Tetraciclina, Oxitetraciclina, Rolitetraciclina- Generatia II : DoxicilinaI. 4.MACROLIDE: Eritromicina, Spiramicina, Claritromicina, AzitromicinaI. 5.LINCOSAMIDE: Lincomicina si ClindamicinaI. 6.GLICOPEPTIDE: Vancomicina si TargocidI. 7.POLIPEPTIDE CICLICE: Polimixinele si BacitracinaI. 8.ANSAMICINE: RifampicinaI. 9.AB DIVERSE: Cloramfenicol, Griseofulvina

II. Dupa mecanismul de actiune1) antibiotice care inhiba sinteza peretelui celular al bacteriilor - penicilinele-cefalosporinele-vancomicina-cicloserina2) antibiotice care modifica permeabilitatea si functia membranei citoplasmatice- polimixine3) antibiotice care inhiba sinteza proteinelor (modifica functia ribozomilor)- tetracicline- cloramfenicol- macrolide- aminoglicozide4) antibiotice care inhiba sinteza de ARN- rifampicina- griseofulvina

III. Dupa spectrul de actiune

1)antibiotice cu actiune asupra cocilor gram pozitivi si negativi si asupra bacililor gram pozitivi- peniciline- cefalosporine gen. I- macrolide - vancomicina2) antibiotice cu actiune asupra cocilor gram pozitivi si negativi si in mod caracteristic asupra bacililor gram negativi- aminoglicozide- polimixine- cefalosporine gen. II 3) antibiotice cu spectru larg de actiune (coci si bacili gram pozitivi si gram negativi, spirocketii, chlamidii)- tetracicline- cloramfenicol- peniciline- cefalosporine gen. II si III

IV. Dupa efectul antimicrobian

1)antibiotice bactericide- inhiba sinteza peretelui celular - modifica permeabilitatea si functia membranei celulare- aminoglicozide administrate in doze mari2) antibiotice cu efect bacteriostatic- inhiba sinteza proteinelor - inhiba sinteza de ARN

Calitile ideale ale unui agent terapeutic

Proprieti antimicrobiene:toxic pentru microorganism, de preferat efect cid;spectru antimicrobian suficient de larg;s nu favorizeze dezvoltarea fenomenului de rezisten secundar;Proprieti farmacologice:lipsa de toxicitate fa de organismul gazd;persistena n organism un interval de timp suficient de lung;bun distribuie tisular, inclusiv n l.c.r.;lipsa reaciilor de sensibilizare;lipsa interaciunii cu alte medicamente;Condiii de ordin economicPre de cost sczut.

Microorganisme productoare de antibiotice

BacteriiStreptomyces spp Micromonospora sppcloramfenicol gentamicineritromicinkanamicinBacillus spprifampicin bacitracinstreptomicin polimixintetraciclinvancomicinFungi Penicillium sppCephalosporium spp peniciline cefalosporine

Bacterii consideratii generalePrezentarea structurii generale a bacteriilor gram pozitive si gram negative:

Att structural ct si chimic pereti celulelor bacteriilor Gram negative sunt mult mai complecsi dect cei ai celulelor Gram pozitive. Un perete celular Gram negativ contine doua straturi externe a membranei citoplasmatice

Baterii-structraStructura generala a bacteriilorComponentele citoplasmeiBacteriile Gram pozitive si Gram negative au structuri interne similare, dar cele externe sunt foarte diferite.Citoplasma celulei bacteriene contine ADN-ul cromozomul, ARN-m, ribozomi, proteine si metaboliti.Spre deosebire de eucariote, cromozomul bacterian este un inel unic, dublu catenar, care nu este continut ntr-un nucleu ci ntr-o zona discreta cunoscuta sub numele de nucleoida.Ribozomul bacterianEste format din subunitatile 30S+50S, formnd un ribozom 70S.Acest lucru este diferit comparativ cu ribozomul eucariotelor 80S (40S+60S), proteinele si ARN-ul ribozomului bacterian fiind semnificativ diferite de cele ale ribozomilor eucariotelor si sunt tinte majore pentru medicamentele antibacteriene.Membrana citoplasmatica are o structura lipidica bistratificata similara cu structura membranelor de la eucariote, dar nu are n compozitie steroizi (ex. colesterolul),micoplasmele fiind o exceptie de la aceast regula.

BacteriiIn spatiul periplasmatic sunt prezente enzime: proteazele, lipazele, fosfatazele, nucleazele si enzimele de degradare a carbohidratilor. n cazul speciilor patogene Gram negative, sunt prezenti multi dintre factorii de virulenta litici, cum ar fi: colagenazele, hialuronidazele, proteazele si beta-lactamazele.Membrana exterioara si canalul porinic va permite trecerea metabolitilor si a antibioticelor mici hidrofile, n conditiile n care membrana exterioara este o bariera pentru antibioticele mari sau hidrofobe si pentru unele proteine.Membrana exterioara este tinuta strns legata de catre legaturile cationilor bivalenti (Mg+2 si Ca+2) cu fosfatii pe moleculele LPS si datorita interactiunilor hidrofobe dintre LPS si proteine.Aceste interactiuni vor produce o membrana rigida, puternica, care poate fi perturbata de catre unele antibiotice (ex. polimixina) sau ca urmare a eliminarii ionilor de Mg si Ca (urmarea chelatinizarii cu acidul etilen-diamino-tetraacetic).

BacteriiPeretele celular la bacteriile Gram pozitive poate include si alte componente, cum ar fi: acizii teichoic si lipoteichoic precum si polizaharide complexe (denumite polizaharidele C), proteine, (ca de exemplu proteinele M prezente la streptococi si proteinele R prezente stafilococi) sunt asociate de asemenea cu peptidoglicanilor.

Relaia bacterie-antibiotic in vitro

Concentraia minim inhibitorie (CMI) = cantitatea minim de antibiotic care inhib cultivarea unei tulpini bacteriene;Concentraia minim bactericid (CMB) = cantitatea cea mai mic de antibiotic care omoar 99,9% dintre bacteriile unei tulpini testate.Bacterii sensibile = antibioticul, in doze uzuale, va asigura vindecarea infeciei (CMI < nivelul mediu al antibioticului n focarul de infecie);Bacterii rezistente = antibioticul, cel mai probabil, va determina eec terapeutic (CMI > nivelul mediu al antibioticului);Bacterii intermediare = efectul terapeutic poate fi obinut numai n anumite condiii (CMI nivelul mediu al antibioticului).

ANTIBIOGRAMA

Definirea unei tulpini bacteriene ca S, I sau R prin teste in vitro:Valorile CMI, superioar i inferioar, n relaie cu concentraiile realizate in vivo, care permit ncadrarea unei tulpini n categoria S, R sau I se numesc concentraii critice, respectiv C i c: tulpini sensibile = CMI < c; tulpini rezistente = CMI > C; tulpini intermediare = C < CMI > cCMI criterii interpretative(g/ml):

AntibioticSensibilIntermediarRezistentcefazolin 816 32gentamicin 48 16Antibiograma difuzimetric, cea mai frecvent metod de testare a sensibilitii unei tulpini bacteriene n laboratorul clinic, permite definirea unei tulpini bacteriene ca S, I sau R prin raportarea diametrului zonei de inhibare a culturii la cele dou diametre critice, D i d: tulpini sensibile = zonei de inhibiie > D tulpini rezistente = zonei de inhibiie < d tulpini intermediare = d > zonei de inhibiie < DAntibiograma

Mecanismul de actiune al AB

Clasificarea mecanismelor majore de aciune ale agenilor antimicrobieni:1. Inhibarea sintezei peretelui celular (mecanismul cel mai frecvent): peniciline, cefalosporine, cefamicine (cefoxitina, cefotetan), vancomicina, bacitracina 2. Alterarea membrane celulare:polimixina B, colistina, nistatina 3. Inhibarea sintezei proteinelor (a doua cea mai mare clasa): aminoglicozide, macrolide, tetracicline, fenicoli, lincosamide4. Inhibarea sintezei acizilor nucleici - Inhibarea sintezei ADN i a replicrii: quinolone, novobiocina, metronidazol, griseofulvina -Inhibarea ARN-polimerazei, ADN dependenta: Rifamicine5. Activitatea antimetabolitica: Sulfamide, Trimetoprim

I.a: Antibiotice care inhib sinteza peptidoglicanuluiBetalactamiceGlicopeptideFosfomicina- peniciline- cefalosporine- carbapeneme- monobactam I.b: Antibiotice care inhib sinteza acizilor micolici sau arabinogalactanuluiIzoniazidaPirazinamidaEtambutol

Diagrama modului de actiune al AB

Mecanism de actiune:1.Inhibarea sintezei peretelului celular1. Inhibitori ai biosintezei peretelui celular bacterian Peretele bacterian are o structur complex, att la bacteriile gram-pozitive, ct i cele gram-negative apare ca i component comun peptidoglicanul (mureina).Toate betalactaminele mpiedic biosinteza mureinei, componenta principal a peretelui celular bacterian (80-95 % la bacteriile gram-pozitive, 10-12 % la cele gram-negative), prin inhibarea unor sisteme enzimatice prezente n interiorul bAntibioticele actioneaza afectnd sistemele enzimatice care intervin n sinteza peretelui bacterian, de obicei n stadiile de finalizare a peretelui bacterian, n procesele de atasare a aminoacizilor n structura lantului peptidic.Cnd concentratiile de antibiotic sunt crescute, membrana celulara bacteriana este denudata progresiv de structura externa si peretele celular va fi tot mai slab.n acest moment datorita presiunii osmotice poate surveni moartea celulei. 1.Tina de aciune a betalactaminelor este reprezentat de PBP (penicillin binding proteins), proteine inserate pe faa extern a membranei celulare. Numrul i natura diferit a acestor polipeptide este n funcie de specia bacterian.Pentru ca betalactaminele s-i exercite aciunea antibacterian este necesar ca AB s ajung la inta lor de aciune (PBP) i s se lege de aceasta. Accesul ctre PBP este diferit n funcie de tipul de bacterie, datorit diferenelor n structura peretelui celular: n cazul bacteriilor gram-pozitive penetrarea este mai uoar, dect n cazul bacteriilor gram-negative la care, ptrunderea antibioticului este limitat de membrana extern care face parte din structura peretelui celular, membran care lipsete la bacteriile gram-pozitive. Traversarea membranei externe de ctre betalactamine se face pe la nivelul porinelor, canale de natur proteic prezente la acest nivel.

1.Dup ce traverseaz peptidoglicanul, antibioticele se fixeaz pe anumite PBP-uri i inhib sinteza peptidoglicanului care va duce la oprirea creterii bacteriene, ceea ce reprezint efectul bacteriostatic al AB.In continuare, aceast inhibiie va determina eliberarea sistemului enzimatic autolitic al mureinhidrolazei care va permite distrugerea celular prin hidroliza mureinei, distrugnd punile dizaharidului terminal i restul pentapeptidului din peptidoglican. Bacitracina, (din grupa peptidelor ciclice) inhib sinteza peptidoglicanului.Alte antibiotice, cum sunt glicopeptidele (vancomicina) inhib de asemenea sinteza peptidoglicanilor, acionnd n etapele finale ale acestei sinteze, inhibnd creterea peretelui celular.

Beta-lactamice:penicilinecefalosporineAB inruditeAlte inhibitoare ale peretelui microbianvancomicinagramicidinabacitracina

2.Alterarea permeabilitatii membranei celulareCompui activi pe membrane Aceste antibiotice dezorganizeaz structura sau inhib funcionarea membranelor bacteriene. Integritatea membranei citoplasmatice i a membranei externe este vital bacteriilor, iar compuii care dezorganizeaz membranele determin rapid distrugerea celulelor . Polimixinele (antibiotice polipeptidice) se leag de fosfolipidele din membrana citoplasmatic i astfel interfereaz cu funcia membranei, determinnd tulburri de permeabilitate. Datorit similaritii fosfolipidelor membranelor eubacteriene i eucariote, aceast aciune este rareori suficient pentru a permite acestor compui s fie utilizai sistemic .

2. Sunt AB care exercita actiunea lor prin membrana celulelor si afecteaza permeabilitatea acesteia.Membrana citoplasmatica este esentiala pentru reglarea mediului intracelular al bacteriilor. Aceasta membrana are o structura diferita pentru bacterii si pentru fungi si pot fi deteriorate de anumite antibiotice cu activitate antimicrobiana selectiva cum sunt: polimixina, amfotericina B, si pristanamicina.Sunt AB cu structura peptidica: polimixina, colistina, neomicina, novobiocina, streptomicina, amfotericina, kanamicina, tirocidina, clindamicina gramicidina, lincomicina, etc. Interfereaza combinatiile proteice necesare dezvoltarii bacteriene, in faza de crestere, n procesele de atasare la membrana celulara, vor modifica fluxul ionic (n special ionii de magneziu) si vor instala liza celulara. Aceasta constatare a dus la ideea ca acest grup ar putea avea actiune combinata asupra peretelui si membranei celulare. Datorita acestui fapt ntreg mecanismul metabolic de membrana este conturbat si se instaleaza efecte pe termen lung care sunt ireversibile si severe.Inhibarea membranara sau distrugerea acesteia nu este ntotdeauna realizabila din cauza similitudinilor dintre membranele bacteriene si cele ale eucariotelor. Cu toate acestea, membrana exterioara a bacteriilor Gram negative este un loc de atac realizabil si unii inhibitori ai acestor membrane sunt luati deja n studiu.

2.AB care actioneaza pe membrana celulara

3.Inhibitori ai sintezei proteice

Ribozomii bacterieni au o serie de caracteristici care i difereniaz de cei ai mamiferelor: au un coeficient de sedimentare 70 (ribozomi 70S, cu subunitile 50S i 30S), n timp ce ribozomii din celulele umane au un coeficient de sedimentare 80 (ribozomi 80S, cu subunitile 60S i 40S). Majoritatea AB au specificitate de aciune la nivelul ribozomilor 70S.Inhibiia selectiv a sintezei proteice bacteriene este explicat prin sistemul de transport activ prezent la bacterii, dependent de energie, absent n celulele mamiferelor. Acest sistem de transport specific permite intrarea antibioticului numai n celula bacteriilor. Sinteza proteinelor bacteriene este realizat pe ribozomii 70S. n esen, un aminoacid activat i ataat la ARNt (ARN de transfer), se leag de locul acceptor al ribozomului. Multe antibiotice utile terapeutic i datoreaz aciunea inhibrii n diferite etape ale procesului complex de sintez proteic.

3.Cele mai multe AB au afinitate sau specificitate pentru ribozomii 70S i i dobndesc toxicitatea selectiv n acest mod.Cele mai importante antibiotice cu acest mod de aciune sunt: tetraciclinele, fenicolii, macrolidele i aminoglicozidele.Aceste antibiotice pot strbate i membrana celulei eucariote, ceea ce le permite s exercite aciunea antibacterian i asupra bacteriilor care se multiplic intracelular (ricketsii, chlamidii, micoplasme). Antibioticele se leag de aceast subunitate i inhib peptidil-transferaza, enzim important pentru alungirea lanului polipeptidic.

3.Ca regula generala toate acestea actioneaza prin interferarea dezvoltarii lanturilor proteice, absolut necesare cresterii celulare bacteriene.n faza de crestere orice tulburare a aranjamentului spatial, de cuplare a aminoacizilor, de deturnare a codului genetic, va duce invariabil la blocaje care n timp, vor atrage afectarea severa a celulei bacteriene si moartea ei.n mod specific, acest grup de antibiotice actioneaza pe ribozomi (cloramfenicol, unele macrolide, spiramicina, carbamicina) altele, actioneaza la nivelul ARN-ului mesager si la formarea polizomului (streptomicina, kanamicina).n plus aminoglicozidele pot afecta permeabilitatea celulara si capacitatea ei respiratorie.Tetraciclinele ntrerup ciclul de transport si atasarea aminoacizilor la ribozomi.Cloramfenicolii ntrerup transferal lanturilor peptidice, n crestere, la aminoacizii proaspat atasati.Macrolidele si lincosamidele afecteaza n faza de translocatie bacteriana.Procesul acesta este cel mai probabil responsabil si de a determina aparitia mutantelor rezistente la antibioticele mai sus amintite.

3. macrolidelincosamideaminoglicozidetetraciclinefenicoli

4. Inhibitori ai sintezei acizilor nucleici

Unele antibitiotice i ageni chemoterapeutici afecteaz sinteza ADN sau ARN, sau se pot lega la ADN sau ARN astfel nct mesajul acestora nu poate fi citit.n ambele cazuri blocheaz creterea celulelor. Majoritatea acestor medicamente nu sunt selective i afecteaz la fel celulele animalelor ct i celulele bacteriene, datorit acestui fapt neavnd aplicare terapeutic.Totui, dou grupe de medicamente care au activitate selectiv mpotriva procariotelor i unele utilizri medicale: quinolonele i rifamicinele.Antibioticele apartinatoare acestui grup exploateaza diferentele dintre polimerazele ARN si strategiile de replicare ADN la bacterii (procariote) si mamifere (eucariote).

4.1. Inhibitori ai sintezei i ai replicrii ADN

Inhibarea sintezei ADN determin, n celula bacterian, intervenia unui sistem de reparare a acidului nucleic care are indirect un efect bactericid. Agentii care actioneaza prin acest mecanism sunt Quinolonele, Rifamicina si Novobiocina.Pentru a-i atinge inta, agentul medicamentos trebuie s traverseze peretele bacterian utiliznd fie porinele, la fel ca betalactaminele i aminoglicozidele, fie lipozaharidul; n ambele cazuri este vorba de o difuzie pasiv.Novobiocina, un antibiotic cu spectru ngust, poate fi bacteriostatic sau bactericid n concentraii ridicate prin inhibarea ADN-giraza bacteriilor.4.2. Inhibitori ai ARN-polimerazei AND-dependent

Ctiva derivati semisintetici ai rifamicinelor naturale se utilizeaz ca antibiotice cu spectru extins. Rifamicinele acioneaz specific asupra ARN-polimerazei bacteriene. tinta de actiune a acestor antibiotice este transcriptaza (ARN polimeraza ADN-dependent) a crei activitate este inhibat, mpiedicndu-se astfel sinteza ARNm (ARN mesager) si prin urmare, transcrierea informatiei din molecula de ADN.Inhibarea enzimei este obtinut rapid, prin legarea la subunitatea beta a polimerazei, n felul acesta blocnd intrarea primei nucleotide necesare activrii polimerazei, dar numai atunci cnd ARN polimeraza este liber.

GriseofulvinaAnsamicine-rifampicine

5. Agenti antimetaboliciMulti dintre agentii chemoterapeutici sintetici sunt inhibitori competitivi ai metabolitilor esentiali sau ai factorilor de crestere, necesari metabolismului bacterian, fiind denumiti antimetaboliti sau analogi ai factorilor de crestere, conceputi pentru a inhiba specific o cale metabolic esential a unei specii patogene bacteriene.Din punct de vedere chimic, inhibitorii competitivi sunt similari structural cu un factor de crestere bacterian sau metabolit, dar ei nu ndeplinesc functia lor metabolic n celul. Unii sunt bacteriostatici, iar altii bactericizi. Toxicitatea lor selectiv este bazat pe conceptul: calea metabolic bacterian nu apare la organismul-gazd.

Tabelul 1:Reprezentarea modului de actiune al ABAntibioticulMod de actiuneEfect antibacterianBetalactamineVancomicinActiune asupra peretelui celular;Se leag de PBP, enzime din membrana citoplasmatic;Inhib sinteza peptidoglicanuluiBactericidBactericidColistinVancomicinActiune asupra membranei citoplasmatice;Modific bariera osmotic a membranei.BactericidAminoglicozideTetraciclineCloramfenicolMacrolideLincosamideInhibarea sintezei proteinelor la nivel ribozomal;Se leag la interferenta dintre cele 2 unitti ribozomale 30S si 50SSe leag la unitatea 30SSe leag la unitatea 50SSe leag la unitatea 50SSe leag la unitatea 50SBactericidBacteriostaticBacteriostaticBacteriostaticBacteriostaticAntibioticulMod de actiuneEfect antibacterianRifampicinaQuinoloneMetronidazolSulfonamide

Actiune asupra aparatului nuclearInhib ARN-polimeraza ADN-dependent, blocnd sinteza ARNmsi, secundar, blocnd sinteza proteinelor ribozomaleInhib ADN-giraza, enzim care supraspiraleaz ADN, blocnddiviziunea celularEfect toxic direct asupra ADNInhib acidul folic si, consecutiv, sinteza ADNBactericidBactericidBactericidBacteriostaticMecanism de actiune - concluziiDatorita analogiei structurale cu portiunea terminala a pentapeptidei, antibioticele beta-lactamice se cupleaza cu transpeptidaza blocand-o, urmarea fiind inhibarea sintezei peretelui celular, ceea ce face ca celula sa se dezorganizeze.Antibioticele beta-lactamice pot sa blocheze o serie de enzime care intervin in procesele de formare celulara, de multiplicare celulara in faza de formare a peretilor despartitori, determinand liza celulei.Integritatea ciclului beta lactamic din structura antibioticelor din aceasta clasa, este indispensabila activitatii antibacteriene. Alte elemente necesare activitatii antibacteriene a antibioticelor beta-lactamice sunt:-prezenta unei grupe amidice exociclice al carui atom de azot este legat de ciclul azetidin-onic;- prezenta unei functii cu caracter acid la carbonul C2 al sistemului heterociclic;-prezenta unei configuratii precise a cel putin doua centre de asimetrie

Complexitatea interaciunii ntre pacient (P), microorganism (M) i agentul antimicrobian (AM)

MECANISMUL DEZVOLTARII REZISTENTEI LA ANTIBIOTICE

Integritatea ciclului beta lactamic din structura antibioticelor din aceasta clasa , este indispensabil activitatii antibacteriene. Alte elemente necesare activitatii antibacteriene a antibioticelor beta-lactamice sunt:-prezenta unei grupe amidice exociclice al carui atom de azot este legat de ciclul azetidin-onic;- prezenta unei functii cu caracter acid la carbonul C2 al sistemului heterociclic;-prezenta unei configuratii precise a cel putin doua centre de asimetrie

Rezistena bacteriilor la antibioticeRezisten natural:reprezint un caracter de specie;contribuie la definirea spectrului iniial sau natural de activitate antibacterian a unui antibiotic;Rezistenta castigata:atribut de tulpin;permite definirea spectrului actual de activitate a unui antibiotic;Rezistena la antibiotice este un fenomen biologic natural, amplificat i accelerat prin:presiunea de selecie exercitat de utilizarea neraional a antibioticelor;rspndirea uneori la mari distane a clonelor rezistenteMecanisme genetice de rezisten la antibiotic:mutaie;transfer orizontal de gene de rezistentransformare;transducie;conjugare.

Modificarea permeabilitii bacterieneModificarea intei (PBP = penicillin binding proteins) Inactivarea prin -lactamazePenicilinazeCefalosporinazeBLSLBLSE Pompe de efluxUtilizarea greit a antibioticelor - relativ frecvent Greeli n tratamentul antibiotic :tratarea infeciilor viraletratamentul febrei de origine necunoscutdozajul impropriu lipsa informaiilor bacteriologice

Mecanisme biochimice de exprimare a genelor de rezisten:modificarea permeabilitii peretelui celular (blindajul celulei bacteriene);excluderea prin eflux a antibioticului n mediu extracelular;modificarea biochimic a intei de atac (camuflajul intei);substituirea intei de atac printr-o deviaie metabolic (eschivare metabolic);inactivarea enzimatic a antibioticul

Rezistenta la AB

Rezistenta la AB

Mecanismul general al rezistentei

Mecanismul rezistentei la AB

Utilizarea pe scara larga a antibioticelor pt. tratamentul infectiilor bacteriene, precum si folosirea lor nejustificata , au condus la aparitia de tulpini microbiene rezistente (care au capacitatea de a se multiplica si de a se mentine in forma activa in prezenta antibioticelor).Aceasta rezistenta se manifesta prin producerea de enzime (-lactamaze) care modifica structura antibioticului si afinitatea fata de proteinele plasmatice de care se leaga antibioticul , precum si dezvoltarea unei structuri alterate si reducerea permeabilitatii membranei exterioare. - lactamazele inactiveaza antibioticul prin hidroliza legaturii amidice din nucleul -lactamic , formand compusi inactivi biologic. -lactamazele sunt produse in numar mare de bacteriile gram negative si in numar redus de bacteriile gram pozitive.Rezistena la antibiotice este capacitatea natural sau dobndit a unui microorganism de a rezista efectelor unuia sau mai multor antibiotice. Dei aceasat noiune este folosit i referitor la rezistena natural -capacitatea intrinsec a unor bacterii de a rezista la anumite antibiotice- de o mai mare importan clinic i tiinific este rezistena dobndit.Rezistena la antibiotice poate s apar prin selecie natural sau prin mutaii (sub efectul factorilor de mediu mutageni sau prin erori necorectate n procesul de replicare a ADN). Odat aprut rezistena la antibiotice, gena codificnd acest caracter se poate rspndi la alte celule prin transfer de plasmide. O bacterie poate purta simultan mai multe gene de rezisten la antibiotice, fiind numit n acest caz multirezistent.

Rezistena la antibiotice poate fi indus unui microorganism i pe cale artifical, prin tehnici de transformare (introducerea n celul de material genetic strin i exprimarea caracterelor codificate). Aceast metod este util n inginerie genetic i n biotehnologie pentru selectarea bacteriilor care poart un anumit caracter adiional, transmis mpreun cu gena de rezisten.Apariia rezistenei la antibiotice este un fenomen evolutiv, cauzat de presiunea selectiv a factorilor de mediu. Antibioticele reprezint un factor de selecie, iar bacteriile care sufer o mutaie benefic (apariia rezistenei la antibiotic) vor supravieui i -posibil- vor transmite aceste caractere descendenilor. Utilizarea din ce n ce mai frecvent a antibioticelor n tratamentul infeciilor a avut ca efect apariia unui numr tot mai mare de tulpini bacteriene rezistente la un numr tot mai mare de antibiotice.Exist mai multe mecanisme prin care acest fenomen se poate manifesta:

1. Inhibarea pompelor de eflux medicamentos al bacteriilor sistem de aparare impotriva antibioticelor poate masca efectul mutatiilor ce au condus la dobandirea rezistentei la antiobiotice prin scaderea afinitatii de legare la moleculele tinta din celula bacteriana.Introducerea antibioticelor pe scara larga in tratamentul infectiilor bacteriene dupa cel de-al doilea Razboi Mondial a reprezentat un moment revolutionar in medicina si a imbunatatit semnificativ starea de sanatate a populatiei. Cu timpul, a aparut fenomenul de rezistenta la antibiotice printre patogenii pana atunci sensibili la acesti agenti terapeutici, efectul lor diminuand.Mecanismul de actiune al antibioticelor consta intr-un atac asupra moleculelor tinta din bacterie. Bacteriile contracareaza acest fenomen fie prin pompele de eflux al medicamentului (canale membranare specializate in exocitarea moleculelor de antibiotic) sau prin mutatii genetice la nivelul acizilor nucleici bacterieni ce diminueazaafinitatea antibioticului fata de moleculele tinta din celula bacteriana.

In baza unui experiment desfasurat la Universitatea Uppsala de catre o echipa condusa de Prof. Mans Ehrenberg, s-a putut explica teoretic mecanismul prin care inhibitia pompelor de eflux al medicamentului poate masca complet efectul de rezistenta al mutatiilor ce reducafinitatea antibioticelor fata de moleculele tinta ale bacteriilor. Efectul acestor mutatii este complet mascat in momentul in care pompele sunt incapabile sa exociteze antibioticul suficient de repede in relatie cu diluarea concentratiei de antibiotic prin crestere celulara si diviziune.Rezultatele acestui eveniment dau indicii pentru viitoarele studii cu privire la intarzierea dezvoltarii rezistentei la antibiotice.

Inactivarea sau distrugerea antibioticului - de exemplu inactivarea Penicilinei prin producerea unor enzime (beta-lactamaze) care rup o legtur beta-lactamic din molecula acesteiaModificarea intei (locului de legare a antibioticului) asftel nct molecula antibioticului s nu mai poat reaciona cu componentele celulare - de exemplu ribozomi sau enzime implicate n sinteza peretelui bacterian.Modificarea cilor metabolice la nivelul crora acioneaz antibioticele - cazul unor bacterii rezistente la sulfamide, care n loc s sintetizeze acidul folic pornind de la acid para-aminobenzoic, folosesc acid folic preformat, ca celulele mamiferelor.Inhibarea ptruderii antibioticului n celul - de exemplu mecanismul de rezisten a E. coli la macrolideEliminarea antibioticului (efluxul activ) - observat la unele specii de E. coli i S. aureus.

Rezultatul firesc al descoperirii acestui fenomen a fost continua cutare de antibiotice noi, capabile s inactiveze microorganismele rezistente la antibioticele deja existente. S-a constatat c dup un anumit timp de la introducerea unui nou antibiotic de semi-sintez, sau a unei noi clase de antibiotice, este posibil aparia tulpinilor bacteriene rezistente la acestea, tocmai datorit faptului c rezistena la antibiotice este un fenomen evolutiv. Printre exemplele continuei evoluii i adaptri ale bacteriilor patogene la noile antibiotice se numr tot mai frecventele cazuri de tuberculoz multirezistent i de infecii cu Staphylococcus aureus rezistent la meticilin.Beta-lactamaze sunt enzime produse de unele bacterii care asigur rezisten la antibiotice beta-lactamice, cum ar fi penicilinele, cephamycins i carbapeneme (ertapenem), dei carbapeneme sunt relativ rezistente la beta-lactamaz. Beta-lactamaza ofera rezistenta la antibiotice, rupnd structura antibiotice. Aceste antibiotice toate au un element comun n structura lor molecular: un inel cu patru atomi cunoscut ca un beta-lactamic. Prin hidroliz, enzima lactamaza rupe inelul -lactamic deschis, dezactivarea proprieti antibacteriene moleculei.Antibiotice beta-lactamice sunt de obicei utilizate pentru a trata un spectru larg de bacterii Gram-pozitive i Gram-negative. Beta-lactamaze produse de microorganisme Gram-negative sunt de obicei secretate, n special atunci cnd antibioticele sunt prezente n mediul nconjurtor.