Substante antimicrobiene

Curs 5

• Notiuni generale • Tipuri de substante antimicrobiene

– Antibiotice / chimioterapice– Lantibiotice– Bacteriocine

• Istoric• Relatia bacterie – antibiotic - macroorganism• Clasificari; criterii• Mecanisme de rezistenta la antibiotice• Criterii in initierea si conducerea antibioterapiei

Notiuni generale

• > 250 produse antimicrobiene• Toxicitatea selectiva : minima fata de

organism, maxima fata de microorganism Efect –cid / -static

• Calitati ale antibioticului ideal– Spectru de activitate suficient de larg– Sa nu favorizeze dezvoltarea rezistentei secundare– Sa realizeze concentratii active in tesuturi si umori– Sa persiste suficient timp in organism– Sa nu determine sensibilizarea organismului– Sa nu interactioneze cu alte medicamente– Sa aiba un pret rezonabil (accesibil)

Tipuri de substante antimicrobiene

– Antiseptice si dezinfectante– Antibiotice / chimioterapice– Lantibiotice– Bacteriocine

ANTIBIOTICE / CHIMIOTERAPICE

• substante cu efect bactericid sau bacteriostatic, cu toxicitate selectivă

• obtinute initial prin :– biosinteză microbiană (antibioticele) – prin sinteză chimică (chimioterapicele)

• termenul de chimioterapic antiinfecţios este utilizat astăzi pentru orice substanţă folosită în tratamentul infecţiilor, indiferent de origine.

• introducerea unui nou chimioterapic în practica medicală - 200 milioame de dolari, aprox. 10 ani.

ISTORIC

• Paul Ehrlich - Părintele chimioterapiei antiinfecţioase – obţine în anul 1909 salvarsanul (compusul 606)

activ asupra Treponemei pallidum şi altor spirochete.

• Fleming– descoperă in anul 1929 penicilina, secretată de

mucegaiul Penicillium notatum

• Florey şi Chain (chimisti la Oxford)– introducerea penicilinei în terapie, după un

deceniu

LANTIBIOTICE• polipeptide policiclice cu actiune antimicrobiană • sintetizate de bacterii gram pozitive: Staphylococcus, Streptococcus,

Streptomyces, Bacillus • spectru de activitate înalt specific fată de unele bacterii Gram pozitive.• două categorii :

– tip ASub comanda unor gene localizate cromozomal sau plasmidic Sunt utilizate în industria alimentară si în medicină :• - Nisina - gene pe cromozomul celulei bacteriene

- conservant pentru vegetale, brânzeturi, carne, peste, băuturi alcoolice, vin etc.;

- component al preparatelor cosmetice;- agent terapeutic cu aplicare locală în infectii bacteriene în

medicina veterinară.- Epidermina - gene pe plasmidul pTu32 tratament în cazurile de acnee juvenilă si

eczeme la om- Gallidermina - Staphylococcus gallinarum cu plasmid Tu3928 în tratamentul

foliculitelor, al impetogo-ului.

– Tip B – ex. lanthiopeptina care are actiune antivirală fată de Herpes simplex virus.

BACTERIOCINE • Substante de natură proteică produse de unele tulpini bacteriene,

cu efect bactericid fată de tulpini din aceeasi specie sau din specii înrudite

• Se atasează de peretele celular al bacteriilor sensibile si inhibă unul sau mai multe procese esentiale cum ar fi replicarea, transcriptia, translatia sau etape ale metabolismului energetic.

• Producerea de bacteriocine - mecanism prin care bacteriile ce alcătuiesc flora normală a unei nise ecologice fac fată competitiei fată de aceeasi nutrienti

• Tulpinile producătoare de bacteriocine sunt rezistente la actiunea propriilor bacteriocine

• Exemple de bacterii producătoare de bacteriocine: E.coli – colicine; Serratia – marcescina; Pseudomonas – piocina etc

• Bacteriocinotipia si bacteriocinogenotipia

2. Relatia bacterie – antibiotic - macroorganism

BACTERIEBACTERIEMACROORGANISMMACROORGANISM

ANTIBIOTICANTIBIOTIC

Infectie, patogenitate

Aparare antiinfectioasa

Activitate antibacteriana Activitate antibacteriana

Rezistenta fata de antibiotice

Farmacocinetica

Efecte adverse

2. Relatia bacterie - antibiotic

• In vitro– CMI – concentratia minima inhibitorie :

cantitatea minima de antibiotic care INHIBA cultivarea unei bacterii

– CMB – concentratia minima bactericida : cantitatea cea mai mica de antibiotic care OMOARA 99,9% din bacteriile unei tulpini testate

– Raport CMB/CMI < 4 : BACTERICID– Raport CMB/CMI ≥ 4 : BACTERIOSTATIC

2. Relatia bacterie - antibiotic• In vivo

Nivelul mediu al antibioticului in focar–Tulpini SENSIBILE – CMI < 2-4 x nivelul mediu al antibioticului in focar–Tulpini REZISTENTE – CMI > nivelul mediu al antibioticului in focar –Tulpini INTERMEDIARE – CMI ~ nivelul mediu al antibioticului in focarValorile CMI care definesc cele 3 categorii = concentratii critice (puncte de ruptura) – stabilite de experti - CLSI (USA), EUCAST (UE) - se revizuiesc periodic cand apar discordante intre testari in vitro si raspunsul terapeuticUn antibiotic are 2 puncte de ruptura in raport cu o specie sau grupa de specii:

SENSIBIL INTERMEDIAR REZISTENT

2. Relatia bacterie - antibiotic• Spectrul antimicrobian al unui antibiotic

– Spectrul natural– Spectrul actual

• Spectrul de sensibilitate / rezistenta al unei bacterii = totalitatea antibioticelor fata de care o bacteri este sensibila / rezistenta

SENSIBIL INTERMEDIAR REZISTENT

3. Clasificari

• Criterii de clasificare– Dupa modul de obtinere– Dupa categoria de microorganisme– Dupa efectul asupra microorgansimelor– Dupa spectrul de activitate– Dupa mecanismul de actiune– Dupa structura chimica

3. Clasificari

Dupa modul de obtinere :• Prin sinteza chimica – chimioterapice• Prin biosinteza naturala – antibiotice

In prezent nu mai este valabila deoarece exista substante care se obtin prin sinteza chimica desi initial au fost izolate in urma unor procese de biosinteza naturala la bacterii, fungi sau au fost modificate partial prin reactii chimice dupa obtinerea prin biosinteza

3. Clasificari

Dupa categoria de microorganisme - antibacteriene

- antivirale

- antifungice

- antiparazitare

3. Clasificari

Dupa efectul asupra microorgansimelor

- bactericide – omoara bacteriile

- bacteriostatice - inhiba multiplicarea

3. Clasificari

Dupa spectrul de activitate- Cu spectru ingust – active preferential fata de anumite bacterii (ex. Gram pozitive, Acid alcoolorezistente)- cu spectru larg – active fata de mai multe grupe bacteriene (ex. Gram pozitive si gram negative)

3. Clasificari

Dupa mecanismul de actiune

1 - inhibarea sintezei peretelui celular

2 - afectarea functiilor membranei citoplasmatice

3 - perturbarea sintezei proteice

4 - blocarea sintezei acizilor nucleici

1. Inhibarea sintezei peretelui celular

1.a. inhibarea sintezei peptidoglicanului- intracitoplasmatic – sinteza precursori- transport transmembranar- sinteza noi molecule de peptidoglican

1.b. inhibarea sintezei acizilor micolici sau arabinoglicanului

1.a. Inhibarea sintezei peptidoglican1. Beta-lactamice (cele mai numeroase)

a) Peniciline

b) Cefalosporine (generatii 1 – 4) - derivati ai cefalosporinei C

c) Carbapeneme

d) Monobactam (aztreonam)

2. Glicopeptide – vancomicina, teicoplanina

3. Fosfomicina

4. Alte (bacitracina, ciclosporina)

1.a.1.a Peniciline

- de biosinteza (benzil-penicilina, fenoximetil-penicilina, benzatin-penicilina)- de semisinteza

- rezistente la penicilinaza stafilococica : meticilina,

oxacilina, cloxacilina- aminopeniciline : ampicilina, amoxicilina- cu spectru largit:

- carboxipeniciline – carbenicilina, ticarcilina; - ureidopeniciline – azlocilina, mezlocilina, piperacilina

- asociate cu inhibitori de betalactamaze :- Ampiclina + Sulbactam- Amoxicilina + Acid clavulanic- Ticarcilina + Acid clavulanic- Piperacilina + tazobactam

1.a.1.b Cefalosporine - Generatia I

- parenterale : cefalotin, cefazolin, - orale : cefalexin, cafadroxil

- active pe coci si bacili gram negativi si gram pozitivi- inactive pe anaerobi, enterococ, Listeria, Haemophilus

-Generatia II- parenterale : cefuroxim, cefamandol,- orale: cefaclor, cefuroxim-axetil, cefprozil

- active asemanator Generatia I + enterobacter, haemophilus- Generatia III

- parenterale: cefotaxim, ceftriaxona, ceftazidim- orale: cefixim, cefpodoxim-axetil

- asemanator Generatia II, mai active pe enterobacterii- Generatia IV :

- cefepima, cefpiroma

- asemanator Generatia III , active pe bacterii gram +, gram –, inclusiv Pseudomonas aeruginosa

1.a.1.c Carbapeneme• imipenem, meropenem, ertapenem• Spectru larg, gram pozitive si negative, aerobe si

anaerobe• Inactive pe mycobacterii, mycoplasme,

chlamydii, rickettsii

1.a.1.d Monobactam• aztreonam• Activ numai pe enterobacterii si Pseudomonas

1.a.2. Glicopeptide

• Vancomicina, teicoplanina

• Blocheaza incorporarea a noi subunitati in macromolecula de peptidoglican

• Efect bactericid in faza exponentiala

• Nu se absorb digestiv, adm parenterala, elim renala

• Oto si nefrotoxice

1.a.3. Fosfomicina

• Bactericid, in faza precoce a sintezei peptidoglican

• Spectru bacterii aerobe Gram pozitive si gram negative

• Adm orala, eliminare renala si fecale

• Intoleranta digestiva

1.b. inhibarea sintezei acizilor micolici sau arabinoglicanului

• Izoniazida– Bactericid fata de bacili intra si extracelulari, inhiba

reactii enzimatice sinteza acizi micolici– Eliminare renala– Hepato si neurotoxic

• Pirazinamida– Bactericid numai intracelular, la pH acid– hepatotoxic

• Etambutol– Bacteriostatic numai extracelular, inhiba sinteza

arabinoglican– neuropatie periferica

2. Afectarea functiilor membranei citoplasmatice

• Polimixine (B, E – colistin)– Efect bactericid, dezorganizeaza membrana,

afecteaza transportul activ si bariera osmotica– Nu se absorb intestinal– Se concentreaza urinar– Ototoxice si nefrotoxice

3. Inhibitori ai sintezei proteice

• Fixare pe subunitatea 30S– Aminoglicozide: streptomicina, neomicina,

kanamicina, gentamicina, amikacina• Efect bactericid in faza exponentiala de crestere• Bacili gram negativi, stafilococi• Ototoxice si nefrotoxice

– Tetracicline (tetracilina, doxiclicina, rolitetraciclina)• Efect bacteriostatic prin blocare legarii ARNt de complexul

ARNm-ribozomi• Spectru larg• Contraindicate la copii < 8 ani (afecteaza procesul de crestere

a oaselor lungi si coloreaza smaltul dentar) si la gravide;

3. Inhibitori ai sintezei proteice

• Fixare pe subunitatea 50S– Fenicoli : Cloramfenicol, tiamfenicol

• Efect bacteriostatic; blocheaza atasarea aminoacizilor la ARNt• Spectru larg asemanator tetraciclinelor• Toxic medular, eliminare renala

– Macrolide : Eritromicina, claritromicina, azitromicina, spiramicina

• Efect bacteriostatic, asemanator cloramfenicol• Spectru variabil pe coci si bacili grampozitivi aerobi si anaerobi

(eritromicina inactiva pH acid, claritromicina activa pH acid – H. pylori)

• Intoleranta digestiva, eliminare biliara- Ketolide, lincosamide (lincomicina si clindamicina),

streptogramine (pristinamicina, quinupristina/dalfopristina), oxazolidinone (linezolid)

- Alte mecanisme : acid fusidic, mupirocin

4 - blocarea sintezei acizilor nucleici

Chinolone• Generatia I (acid nalidixic – negram) -

enterobacterii• Generatia II (norfloxacina, ciprofloxacina,

ofloxacina, pefloxacina) - Bacili gram negativi, stafiloccoci meticilino sensibili

• Generatia III (levofloxacina) – G II + Streptococcus pneumoniae

• Generatia IV (trovafloxacina) – G III + anerobi• Blocheaza ADN giraza si topoizomeraza IV care

intervin in replicarea ADN

4 - blocarea sintezei acizilor nucleici

Rifampicina

• Inhiba sinteza ARN se leaga de ARN polimeraza ADn dependenta

• Mycobacterii, Legionella

• Administrare orala, penetrabilitate tisulara si in LCR

• Eliminare renala si biliara

• Eruptii cutanate, icter

4 - blocarea sintezei acizilor nucleiciMetronidazol• Bactericid in conditii anaerobe prin produsi rezultati sub actiunea nitrat

reductazei bacteriene• Activ pe bacterii anaerobe si microaerofile

Sulfamide : sulfametoxazol, ftalil-sulfatiazol, dapsona• Bacteriostatic inhiba sinteza acid folic• Spectru larg (coci si bacili gram negativi si pozitivi, M. leprae)• Nu Pseudomonas si anaerobi

Cotrimoxazol (biseptol) – asociatie sinergica: sulfametoxazol si trimetroprim)

• Bactericid inhiba sinteza acid folic interactiune cu dihidrofolatreductaza• Bine tolerat

Nitrofurani (nitrofurantoin, furazolidon)• Bactericid• Administrare orala, absorbtie buna la nitrofuran, slaba la furazolidon• Intoleranta digestiva uneori

Mecanisme de rezistenta la antibiotice

1. NATURALA – caracter de specie2. DOBANDITA – caracter de tulpina

1. MECANISME– Permeabilitate scazuta a structurilor de invelis

(micobacterii fata de antibiotice active pe baterii Ne Acido-alcoolorezistente)

– Absenta tintei de atac (ex micoplasme fata de antib care inhiba sinteza peretelui celular)

– Prin enzime constitutive (ex. Klebsiella pneumoniae fata de aminopeniciline)

Mecanisme de rezistenta la antibiotice1. NATURALA – caracter de specie2. DOBANDITA – caracter de tulpina

2. MECANISME– Modificarea permeabilitatii peretelui celular -modificari porine si LPS

(ex Ps aeuruginosa fata de carbapeneme, alti bacili gram negativi: tetracicline, aminoglicozide)

– Excluderea activa din celula a antibioticului (pompa pt tetracicline, macrolide, fluorochinolone)

– Modificarea biochimica a tintei (camuflajul tintei) – modificarea subunitatii 300S sau 50 S, a ADN girazei, a ARN polimerazei

– Substituirea tintei de atac (eschivare metabolica) enterococ rezistent la vancomicina, produc o enzima care sintetizeaza un precursor pentapeptidic cu afinitate scazuta pt antibiotic

– Inactivarea enzimatica a antibioticului (ex betalactamaze, acetil transferaze, fosforilaze etc)

• Substrat genetic: mutatii ale genelor indigene sau transfer de material genetic de la alte tulpini (transformare, transductie, conjugare)

5. Criterii in initierea si conducerea antibioterapiei• Oportunitatea tratamentului antibacterian

– Sindroame clinice– Criterii de laborator (leucocitoza > 10000 / mm3 CRP, VSH fibrinogen

crescute)

• Recoltarea produselor patologice inaintea instituirii antibioterapiei

• Alegerea antibioticului in functie de :- sensibilitatea agentului etiologic (naturala, este o urgenta – alegere

empirica, statistica, temorizare tratat tinit daca starea clinica o permite)

Metode de testare: vezi LP - calitative (difuzimetrica: Kirby Bauer)- cantitative (det CMI - difuzimetrica: E test, dilutii in mediu lichid sau solid)- detectarea betalactamazelor

- Sediul infectiei- Particularitati individuale: varsta, stari fiziologice, stari patologice

(alergice, imunodepresie, alte tare organice- Criterii ecologice- Criteriul economic

Criterii in initierea si conducerea antibioterapiei

• Utilizarea asocierilor de antibiotice– Tratament empiric al infectiilor grave– Infectii mixte– Pt efect sinergic– Prevenirea selectiei de mutante rezistente in

tratamente de lunga durata– NU SE ASOCIAZA

• Penicilina cu Tetraciclina• Aminoglicozide cu polimixine• Doua antibiotice betalactamice

– Dozarea serica a antibioticelor – metode chimice sau imunologice

– Aprecierea eficacitatii tratamentului- Criterii clinice- Criterii paraclinice de laborator

- VSH, CRP, Leucograma- microbiologice - Nivel de eficienta bactericida

5. Criterii in initierea si conducerea antibioterapiei

Tratamentul cu antibiotic nu exclude tratamentul chirurgical si cel patogenic