FARMACI ANTIBATTERICI ASPETTI STORICI
•
•
•
•
•
•
•
•
1877
Pasteur
1904
Ehlrich
1928
Fleming
Osservazione dell’inibizione
di crescita fra diversi
microrganismi nella
stessa coltura
Nascita della
chemioterapia
Inibizione di crescita di una
colonia batterica contaminata da
Penicillium notatum
1877
1900~
1910
1928
1935
1940
1942
1943
Concetto di inibizione batterica (Pasteur)
Chemioterapia (Ehrlich)
Salvarsan = arsfenamina (Ehrlich)
Scoperta penicillina (Fleming)
Prontosil -> sulfamidici (DomagK)
Antimetaboliti (Woods-Fildes)
Concetto di antibiotico (Wak-Sman)
Isolamento penicillina (Chain)
Definizione e caratteristiche
Chemioterapici:
sintesi chimica
farmaci
antibatterici
prodotti
per
Antibiotici: sostanze antibatterica naturale prodotte da
varie specie di microrganismi (batteri o funghi).
Azione batteriostatica: inibisce la moltiplicazione
batterica. Reversibile dopo l’allontanamento del
farmaco. L’eradicazione del microrganismo dipende dal
sistema immunitario e dai meccanismi di fagocitosi
dell’ospite
Azione battericida: uccide i batteri ed è irreversibile
l’effetto (battericida o batteriostatico) dipende da:
- il tipo di farmaco
- la concentrazione del farmaco
- il ceppo bersaglio
Antimetaboliti Antimicrobici
Sulfamidici e trimetoprim
I sulfamidici sono stati i primi chemioterapici usati per inibire la crescita
dei batteri. Il sulfamidico più semplice è la sulfanilamide, che agisce
come analogo dell’acido p-aminobenzoico, che, a sua volta, è parte
dell’acido folico. La sulfanilamide compete con l’acido p-aminobenzoico
(PABA) legandosi al sito attivo dell’enzima diidropteroatosintetasi
(DHPS) bloccando la sintesi dell’acido folico, precursore degli acidi
nucleici. E’ attiva contro i batteri che sono in grado di sintetizzare acido
folico, ma non contro gli organismi superiori, che devono procurarselo
con la dieta.
Il trimetoprim è analogo dell’acido diidrofolico. Esso esercita la sua
azione inibente legandosi all’enzima diidrofolato riduttasi (DHFR),
catalizzante la reazione che trasforma il diidrofolato in tetraidrofolato,
cofattore richiesto per la sintesi delle purine, della timina, e di alcuni
aminoacidi. L’enzima batterico è 50.000 volte più sensibile all’inibitore
rispetto a quello cellulare. Il trimetoprim sinergizza con gli altri
sulfamidici.
SULFAMIDICI
Agiscono come antimetaboliti competendo con il
substrato per l’enzima che catalizza la reazione
•
La solfonillamide si sostituisce al PABA, precursore degli acidi
folici, acidi indispensabili per la biosintesi di nucleotidi ed
aminoacidi.
•Hanno azione batteriostatica con tossicità selettiva. L’organismo
utilizza gli acidi folici presenti nella dieta, mentre i batteri li devono
sintetizzare (ad eccezione degli enterococchi che sono insensibili
ai sulfamidici).
•I sulfamidici sono scarsamente efficaci in infezioni con necrosi
tissutale (ustioni, pus, etc) perché vengono liberate notevoli
quantità di aminoacidi e basi azotate
• efficacia limitata per l’insorgenza di ceppi batterici resistenti
• 5% dei pazienti ha effetti collaterali (risposte allergiche)
Fluorochinoloni
•
I
chinoloni
sono
composti
di
sintesi
derivati
dalla
7clorochinolina
(acido
nalidixico)
•
Meccanismo d’ azione
– Si legano alla subunità
A della DNA girasi
(topoisomerasi)
e
impediscono
il
superavvolgimento del
DNA.
•
Spettro di attività –
Cocchi Gram-positivi e
patogeni
del
tratto
urinario
•
Resistenza - comune
all’acido nalidixico; in
aumento
per
la
ciprofloxacina
Chinoloni
1. I chinoloni derivano dall’acido nalidixico.
2. Inattivano la girasi (topoisomerasi II) batterica (enzima che catalizza lo srotolamento e
l’avvolgimento del DNA, necessario per la replicazione) interferendo con la subunità A.
3. La girasi è formata da due copie di peptidi (subunità A e B). La subunità A taglia in siti
specifici, mentre la subunità B è responsabile della spiralizzazione negativa. Questi due
meccanismi favoriscono la formazione della forcina replicativa.
4. L’antibiotico novobiocina ottiene lo stesso risultato interferendo con la subunità B.
5. L’azione antibatterica dei chinoloni è sinergica con quella della novobiocina
6. I chinoloni sono indicati nelle infezioni delle vie urinarie.
Chinolone
Novobiocina
Isoniazide
• Analogo della nicotinamide e della piridossiamina
(vitaminaB6).
• Inibisce diversi enzimi che richiedono questi cofattori.
• Inibisce la sintesi degli acidi micolici, componente essenziale
della parete dei Micobatteri, aumentando la fragilità della
parete
Antibiotici
Sono agenti chimici di origine naturale che uccidono i
microrganismi o ne inibiscono la crescita
Caratteristiche biochimiche: Metaboliti secondari
Natura chimica: Molecole insolite
Come mai vengono prodotti:
1. Hanno un’azione antagonista
2. Hanno un ruolo nel processo di sporulazione
3. Hanno una funzione regolativa
4. Sono dei prodotti di scarto
Gli antibiotici sono metaboliti secondari, cioè sono prodotti dal
metabolismo secondario (non essenziale per la vita della cellula), sono
prodotti nella fase stazionaria di crescita, principalmente da microrganismi
del suolo (funghi, Streptomiceti e Bacilli)
ANTIBIOTICI
• ALTA TOSSICITA’ SELETTIVA
tossicità selettiva per i batteri, una sostanza ad azione antimicrobica dovrebbe
avere effetto massimo sulla cellula batterica e scarso o nessun effetto sulle
cellule umane.
– battericidi (uccidono i batteri)
– batteriostatici (inibizione della crescita)
• BASSA TOSSICITA’ RESIDUA
tossicità nulla o scarsa per il paziente
Alcune attività metaboliche della cellula batterica differiscono significativamente
da quelle delle cellule umane.
Molecole ad attività antibiotica o chemioterapica sfruttano queste differenze.
• deve avere un alto indice terapeutico, cioè un rapporto tra dose tossica
(concentrazione tossica per l’ospite) e dose terapeutica (concentrazione necessaria per
eliminare il patogeno)
Classificazione
 Inibiscono la sintesi della parete cellulare (le cellule animali
NON hanno parete)
 Inibiscono la sintesi di acidi nucleici (bersaglio: enzimi
batterici)
 Inibiscono la sintesi proteica (i ribosomi batterici sono diversi
da quelli della cellula eucariotica)
 Disgregano la struttura lipidica della membrana esterna dei
Gram-
Antibiotici che inibiscono la sintesi della parete cellulare
La sintesi del peptidoglicano può essere suddivisa in 3 tappe
1. Sintesi dei precursori nel citoplasma
2. Trasporto dei precursori attraverso la membrana citoplasmatica
3. Inserimento dei precursori in punti di crescita della parete
cellulare. In questa fase la sintesi della parete batterica è catalizzata
da enzimi specifici (transpeptidasi, carbossipeptidasi, etc)
che
vengono chiamati Penicillin Binding proteins (PBP), perché possono
legarsi agli antibiotici  -lattamici con legame covalente.
Schema della neosintesi della parete cellulare e
antibiotici che interferiscono con la sintesi del peptidoglicano
GRAM -
GRAM +
Antibiotici attivi sulla prima tappa del metabolismo del
peptidoglicano: Fosfomicina e Cicloserina
La prima tappa avviene nel citoplasma, dove vengono sintetizzate le unità
fondamentali della struttura portante del peptidoglicano NAG e NAM
La D-cicloserina è un analogo strutturale della
D-alanina. Essa inibisce in maniera competitiva
due enzimi coinvolti nella formazione del
dipeptide D-alanil-D-alanina: la racemasi che
converte la L-alanina nel suo stereoisomero D,
e la sintetasi che catalizza la formazione del
legame peptidico tra le due molecole D-alanina.
La cicloserina è relativamente tossica ed è
usata nel trattamento delle infezioni da
micobatteri ed infezioni urinarie.
La fosfomicina è un analogo strutturale del
fosfo-enolpiruvato e impedisce la sintesi
dell’acido
N-acetil-muramico,
legandosi
covalentemente al sito attivo dell’enzima
piruviltransferasi e inattivandolo. La rapida
insorgenza di resistenza la rendono
praticamente poco utilizzabile in clinica.
Antibiotici attivi sulla seconda tappa del metabolismo del
peptidoglicano
La
tappa della sintesi del peptidoglicano avviene sulla superficie interna della
membrana citoplasmatica dove l’ N-acetilmuramilpeptide viene legato da un
trasportatore lipidico che trasloca la subunità completa all’esterno della membrana
citoplasmatica
La bacitracina è un polipeptide ciclico
prodotto
da
ceppi
di
Bacillus
licheniformis
e
inibisce
la
defosforilazione del trasportatore lipidico
legandosi al bactoprenolo-difosfato e
bloccando
la
rigenerazione
del
bactoprenolo-monofosfato.
E’ un antibiotico tossico per l’uso clinico
umano. Viene usato per trattamenti
topici e come additivo alimentare per
ruminanti al fine di ridurre la produzione
di metanolo nel rumine.
Antibiotici attivi sulla terza tappa del metabolismo del
peptidoglicano
La terza tappa avviene nel contesto del peptidoglicano e nello spazio periplasmico
(Gram-), dove l’unità basale, liberata dal legame del trasportatore lipidico, si unisce all’
estremità in accrescimento di una catena di peptidoglicano (transpeptidazione). Molti
antibiotici agiscono su questa tappa.
La vancomicina è un glicopeptide, prodotto da actinomiceti (Streptomices
orientalis), che interagisce con l’estremità D-alanina-D-alanina del NAG-NAMpentapeptide legata al bactoprenolo ed impedisce le operazioni terminali
(transglicosilazione e transpeptidazione) che portano all’inserimento dell’unità
basale nella zona di accrescimento del peptidoglicano.
Antibiotici -lattamici: le Penicilline
Le penicilline sono prodotte da ceppi di Penicillium notatum e
chrisogenum, un caratteristico ascomicete (muffa) il cui micelio è
suddiviso in cellule che formano una struttura ramificata.
19
Antibiotici -lattamici
•
Gli antibiotici -lattamici prendono questo
nome poiché ciascuno di essi possiede un
anello tetratomico -lattamico che è il sito
attivo dell’antibiotico.
•
Il primo gruppo di antibiotici -lattamici è
costituito dalle penicilline, prodotte dal
micete Penicillum chrysogenum, il cui
nucleo fondamentale è costituito dall’acido
6-aminopenicillanico in una struttura
biciclica -lattamico-tiazolidinica.
•
Il secondo gruppo è rapresentato dalle
cefalosporine,
prodotte
dal
micete
Cephalosporium achremonium, il cui nucleo
fondamentale è rappresentato dall’acido 7amino-cefalosporanico, che ha una struttura
biciclica -lattamico-diidrotiazinica.
Proteine che legano le penicilline (PBP)
•
•
La sintesi della parete batterica è catalizzata da enzimi specifici (transpeptidasi,
carbossipeptidasi, etc) che vengono chiamati Penicillin Binding proteins (PBP),
perché possono legarsi agli antibiotici  -lattamici con legame covalente.
Ciascuno antibiotico  -lattamico si lega di preferenza a determinate PBP. Ciascun
batterio possiede un proprio patrimonio di PBP. Il tipo e la quantità di PBP presenti
sono in grado di determinare la sensibilità o la resistenza di un dato batterio ad un
particolare antibiotico beta-lattamico.
Meccanismo d’azione degli antibiotici -lattamici
•
Gli antibiotici -lattamici sono in grado di bloccare il legame di transpeptidazione tra le
catene peptidiche laterali di molecole adiacenti di peptidoglicano. La transpeptidazione è
importante perché formando legami crociati completa la parete e gli fornisce la forza
necessaria per resistere alla lisi osmotica.
•
Questo meccanismo è stato messo in relazione con l’analogia strutturale fra l’anello lattamico e il dimero D-alanina-D-alanina.
•
Gli antibiotici -lattamici si legherebbero, per competizione con il dimero D-alanina-Dalanina, al sito attivo dell’enzima transpeptidasi, inattivandolo e bloccando la reazione di
traspeptidazione.
•
L’evento finale dell’azione della penicillina è rappresentato dalla lisi batterica. La lisi cellulare
non è solo la conseguenza del blocco della transpeptidazione, ma anche il risultato
dell’attivazione di enzimi (autolisine) in grado di depolimerizzare il peptidoglicano. Due classi
di autolisine sembrano essere responsabili dell’azione litica degli antibiotici beta-lattamici. Le
amidasi scindono i legami tra tetrapeptidi ed il glicano (NAG-NAM), mentre le glicosidasi
scindono i legami 1, 4-glicosidici tra le unità disaccaridiche.
Esempi di
penicilline prodotte
per fermentazione
(penicillina G e V)
e per via
semisintetica
Radicale condensato
al gruppo aminico
Le catene laterali possono essere introdotte in
due modi:
a)
Per via biologica (penicilline naturali) – in
questo casi si aggiunge al terreno di coltura
un precursore corrispondente al radicale
(gruppo prostetico) da condensare al gruppo
aminico.
b)
Per via chimica (penicilline semisintetiche)
–.
Penicilline naturali: penicillina G e V
•
La benzil-penicillina (penicillina G), che è la penicillina naturale più usata in
terapia, si ottiene coltivando il micete in presenza di un eccesso di acido
fenilacetico, dove l’acido fenilacetico si lega all’anello -lattamico. La penicillina G
è attiva contro la maggior parte dei batteri Gram-positivi e contro i cocchi Gramnegativi (Neisseriae). La maggior parte dei batteri Gram negativi è insensibile (1)
per la difficoltà di attraversare la membrana esterna e (2) per la presenza nello
spazio periplasmico di -lattamasi endogene. Inoltre, negli anni, molti batteri
hanno acquisito resistenza all’azione della penicillina G.
•
Durante gli anni’50 i ricercatori scoprirono che il tipo di penicillina escreta da
Penicillium variava in base ai costituenti del terreno di crescita. Infatti aggiungendo
al terreno di coltura alcuni tipi di acidi organici essi ottennero tipi di penicilline
differenti. Mentre la penicillina G era prodotta su un terreno contenente acido
fenilacetico, la penicillina V (fenossimetilpenicillina) era prodotta su un terreno
contenente sostanze donatrici di fenossimetili. La penicillina V rappresentò un
grosso passo in avanti perché poteva essere somministrata anche per via orale,
data la sua maggiore stabilità rispetto alla penicillina G nell’ambiente acido dello
stomaco. Ancora oggi la penicillina V viene ampiamente usata in campo pediatrico.
Penicilline semisintetiche
La dimostrazione che l’acido 6-aminopenicillanico può esssere condensato chimicamente
con un notevole varietà di radicali, che non sono in grado di intervenire nel processo
biosintetico naturale, ha aperto la strada alla produzione di penicilline semisintetiche con
specifici caratteri, come : (1) resistenza alle -lattamasi e (2) ampliamento dello spettro
d’azione. Ci sono 4 tipi di penicilline semisintetiche:
1. Penicilline resistenti alla penicillinasi. La meticillina, e le isossazolil-penicilline (oxacillina,
cloxacillina, dicloxacillina e flucloxacillina). La presenza di un voluminoso radicale vicino
all’anello β-lattamico rende questi antibiotici resistente alle -lattamasi.
2. Penicilline ad ampio spettro. Le aminopenicilline (ampicillina, amoxicillina), le
carbossipenicilline (carbenicillina, carindacillina, carfecillina, ticarcillina), le
ureidopenicilline
(azlocillina, mezlocillina, piperacillina), le sulfossipenicilline
(sulbenicilina, suncillina). L’aminogruppo di questi antibiotici permette facilmente
l’attraversamento della membrana esterna dei batteri gram-negativi. Pertanto, esse sono
eccellenti penicilline ad ampio spettro.
3. Penicilline ad ampio spettro e resistenti alla penicillinasi. Le amido-peniciline
(Mecillinam)
4. Penicilline antipseudomonas. Tre tipi di penicilline sono state prodotte per agire contro
Pseudomonas aeruginosa: carbossipenicilline (ticarcillina), le piperazin–penicilline e le
ureidopenicilline.
Cefalosporine e cefamicine
Cefalosporine (a) e cefamicine (b). Le cefalosporine e gli antibiotici ad esse
correlate, le cefamicine, costituiscono il più grande gruppo di antibiotici betalattamici. Il nucleo delle cefalosporine, acido 7-aminocefalo-sporanico, è escreto
dalla muffa Cephalosporium acremonium. Le cefamicine sono prodotte da
streptomiceti e si differenziano dalle cefalosporine per la presenza naturale di un
gruppo metossilico in C7.
1.
2.
3.
Cefalosporine di prima generazione. Costituiscono le prime cefalosporine
prodotte ed hanno uno spettro d’azione ristretto ai Gram-positivi e sono sensibili
alle -lattamasi..
Cefalosporine di seconda generazione. Esse sono più efficaci contro i batteri
gram-negativi e la loro efficacia contro i batteri gram-positivi è comparabile
pressappoco a quella delle cefalosporine di prima generazione.
Cefalosporine di terza generazione. Le cefalosporine di terza generazione hanno
uno spettro d’azione esteso ai Gram-negativi e sono notevolmente resistenti
all’azione delle beta-lattamasi a causa dei loro gruppi R ampi e del tutto
particolari.
Reazioni anafilattiche agli antibiotici -lattamici
Le reazioni anafilattiche possono essere di varia entità e sono per lo più accompagnate da
segni di tipo specificamente "allergico" che sono:
1.
2.
3.
4.
5.
•
•
•
•
prurito (con inizio alle mani ed ai piedi e poi generalizzato);
eritema: che può ricoprire l'intero corpo;
orticaria: placche giganti su tutto il corpo;
edemi al volto, congestione congiuntivale e nasale, respirazione difficile
broncospasmo con manifestazioni asmatiformi
SHOCK ANAFILATTICO
Reazione allergica drammatica di origine immunologica che segue alla somministrazione per
via parenterale, più frequentemente endovenosa, di un farmaco.. Questo tipo di shock può
fare seguito anche a punture di insetti, morsi di serpenti, ingestione di cibi particolari.
Cause più frequenti. La penicillina e gli altri antibiotici beta-lattamici rappresentano più del
75% dei casi di anafilassi da farmaci (le statistiche riferiscono episodi fatali nello 0,0010,002% dei casi; ovvero si verificano l o 2 decessi ogni 100.000 somministrazioni di
penicillina).
Poiché si ritiene che l’1-5% degli adulti sia allergico alle penicilline, è utile chiedere ad ogni
paziente notizie circa possibili allergie alle penicilline.
la componente allergenica non è rappresentata dalla penicillina G di per sé, ma dalle molte
molecole, incomplete presenti nelle miscele. Alcune molecole provengono dalla
degradazione spontanea della penicillina G durante l’immagazzinamento, mentre altre sono
molecole incomplete escrete dal fungo.
“Inibitori suicidi”
•Alcune molecole sono in grado di legarsi alle β-lattamasi inattivandole e prevenendo, così
la distruzione degli antibiotici β-lattamici.
•L’acido clavulanico ed il sulbactam hanno una debole attività antimicrobica intrinseca, ma
sono inibitori suicidi (formano un legame irreversibile) delle β-lattamasi.
•Ne consegue che un antibiotico somministrato insieme ad acido clavulanico è protetto
dall’idrolisi dell’enzima
Altri antibiotici β e -lattamici
• Carbapenemici (modificati nell’anello tiazolidinico):
ampio spettro di attività e resistenti alle β-lattamasi
• Monobattamici (possiedono solo l’anello βlattamico): ampio spettro di attività e resistenti alle
β-lattamasi
•  lattamici (anello a 5 atomi di carbonio): ampio
spettro di attività e resistenti alle β-lattamasi
Antibiotici che agiscono
sulla membrana esterna dei
Gram-: Le POLIMIXINE
1.
2.
3.
Hanno un meccanismo d’azione
analogo
a
quello
dei
disinfettanti. Attive verso i
Gram-, si legano alla membrana
esterna,
alterandone
le
proprietà
osmotiche
con
fuoriuscita di metaboliti.
Sono selettive perchè hanno
molta affinità per i lipidi presenti
nella
membrana
esterna
batterica
(lipopolisaccaride,
fosfatidiletanolamina) e poca
per la fosfatidilcolina (presente
nella membrana eucariotica ma
non in quella batterica).
In conseguenza del loro
meccanismo
d’azione
le
polimixine
sono
piuttosto
tossiche anche per le cellule
eucariotiche ed il loro impiego è
limitato ai trattamenti topici.
A
B
C
A) struttura normale della parete dei Gram B) distruzione della membrana esterna ad opera delle
polimixine
C) Struttura delle polimixine.
Le polimixine sono molecole costituite da un peptide ciclico,
legato a un polipeptide lineare che termina con una
molecola di acido grasso.
La presenza nella molecola di una porzione idrofila e una
idrofoba consente a questi antibiotici di inserirsi tra lo strato
proteico e quello lipidico alterando la permeabilità della
membrana.
Inibitori sintesi DNA
Rifampicina: si lega alla RNApolimerasi DNA dipendente ed inibisce
la sintesi di RNA
Novobiocina (prodotta da Streptomyces
niveus) = si lega alla subunità B della
girasi batterica inattivandola; azione
sinergica a quella dei chinoloni
.
Inibitori sintesi RNA
DNA
Rifamicina = antibiotico naturale
prodotto da Nocardia mediterranea;
Particolarmente usata nella terapia della
tubercolosi.Interferisce con la fase di
inizio della trascrizione, legandosi
all’RNA polimerasi batterica (che è
diversa
dalle
RNA
polimerasi
eucariotiche; azione selettiva).
Novobiocina: si
lega alla su-bunità
B della girasi
batterica
girasi
DNA
RNA
Polimerasi
Chinolone: interagisce
con la subunità A della
gi-rasi batterica
Inibitori della sintesi degli acidi nucleici
Inibitori della
sintesi proteica
La maggior parte di questi
antibiotici interagisce con
i
ribosomi
batterici,
diversi
dai
ribosomi
eucariotici, ed hanno
azione specifica contro i
batteri.
Ribosomi
Coefficiente di
sedimentazione
Subunità
n°
proteine
specie di
RNA
batterici
70S
30S + 50S ~ 50
23, 16, 5 S
eucariotici
80S
40S + 60S ~ 80
28, 18, 5.8,
5S
Inibitori sintesi proteica
• Tetracicline
Subunità ribosomale 30S
• Aminoglicosidici
Subunità ribosomale 30S
• Macrolidi
Subunità ribosomale50S
Tetracicline
Le tetracicline sono un gruppo di antibiotici
prodotti da Streptomiceti e caratterizzati da una
struttura molecolare tetraciclica.
La loro azione antibatterica è dovuta ad un
blocco della sintesi proteica in una fase molto
iniziale: esse si legano alla subunità ribosomiale
30S subito dopo il legame dell’mRNA,
impedendovi l’attacco dell’aminoacil-tRNA a
livello del codone di inizio nel sito accettore nel
ribosoma 70S e bloccando la formazione del
polisoma.
Ad ampio spettro di attività, anche per batteri
intracellulari
Controindicazioni: Distruzione della normale
flora intestinale che comporta un aumento di
infezioni secondarie.
Inibitori sintesi proteica
• Tetracicline
Subunità ribosomale 30S
• Aminoglicosidici
Subunità ribosomale 30S
• Macrolidi
Subunità ribosomale50S
Aminoglicosidi
Gli
aminoglicosidi
(streptomicina, neomicina,
gentamicina,
etc.)
consistono di due o più
aminozuccheri uniti da un
legame glicosidico a un
nucleo
esoso
che
generalmente
è
in
posizione centrale.
Sono antibiotici ad ampio spettro attivi nei confronti di batteri sia Gram-positivi che Gramnegativi.
Battericidi, si legano irreversibilmente alla subunità 30S sottraendola al pool dei polisomi con
conseguente blocco della sintesi proteica.
Sono generalmente molto polari e non passano facilmente gli involucri esterni dei batteri. Però
sinergizzano con i -lattamici e quando la parete è danneggiata viene facilitato l’assorbimento
dell’aminoglicoside.
Inibitori sintesi proteica
• Tetracicline
Subunità ribosomale 30S
Sito A
• Aminoglicosidici
Subunità ribosomale 30S
• Macrolidi
Subunità ribosomale50S
Processo di traslocazione
Macrolidi
I
macrolidi
(eritromicina,
roxitromicina,
claritromicina,
spiramicina, etc.) sono prodotti
da
Streptomiceti
e
sono
caratterizzati da una molecola
contenente un gruppo lattonico.
Inibiscono la sintesi proteica
legandosi
reversibilmente
all’RNA ribosomale 23 S della
subunità 50S e impedendo la
traslocazione.
Il loro spettro d’azione è poco
più ampio di quello delle
penicilline (includendo anche
alcuni Gram-negativi) ed hanno
azione batteriostatica.
L’eritromicina è generalmente
usata in clinica nei pazienti
allergici ai β-lattamici.
Cloramfenicolo e lincosamidi
• I lincosamidi (lincomicina e clindamicina) sono antibiotici batteriostatici
con un meccanismo e spettro d’azione simile a quello dei macrolidi, pur
avendo una struttura chimica molto diversa
• Cloramfenicolo (Streptomiceti o sintetico) = blocca la peptidil-transferasi
con conseguente blocco della sintesi proteica. Batteriostatico ad ampio
spettro, ma con seri effetti tossici, poichè può inibire la funzione del
midollo osseo (anemia aplastica in ~ 1/40.000 pazienti trattati). Infatti, per
le sue ridotte dimensioni e caratteristiche chimiche riesce ad entrare nei
mitocondri delle cellule del midollo osseo, i cui ribosomi sono inibiti dal
farmaco. Da usare solo per gravi infezioni causate da batteri farmacoresistenti
• .
Inibitori della sintesi proteica
Cloramfenicolo: si lega
alla subunità 50S e
inibisce la formazione del
legame peptidico
catena polipeptidica in
accrescimento
Subunità
50S
Eritromicina: si lega alla
subunità 50S e previene la
traslocazione sul ribosoma
tRNA
mRNA
Streptomicina: modifica la
struttura della subunità 30S e
causa delle distorsioni nella catena
del messaggero che non può
essere letto correttamente
Subunità
30S
Tetracicline: interferiscono con l'attacco del
tRNA al complesso:
mRNA-ribosoma.
direzione dello scorrimento del
mRNA sul ribosoma
Schema riassuntivo del meccanismo d’azione dei principali farmaci antibatterici
ANTIBIOTICO RESISTENZA
Uno stipite batterico è resistente ad un farmaco quando è in
grado di moltiplicarsi in presenza di concentrazioni del farmaco
pari a quelle massime raggiungibili nel corso dell’impiego
terapeutico.
L’antibiotico resistenza è una proprietà geneticamente
trasmissibile del microrganismo. Essa può essere naturale
oppure acquisita.
Resistenza naturale o intrinseca
E’ una condizione di generale insensibilità ad un farmaco che
si estende a tutti gli stipiti di una data specie
• Al microrganismo può mancare la struttura su cui agisce
l’antibiotico, come avviene con i micoplasmi che sono privi
della parete cellulare e quindi insensibili alla penicillina
• La struttura della parete cellulare o la membrana
citoplasmatica di un microrganismo possono essere
impermeabili a un antibiotico
Meccanismi di resistenza acquisita
Resistenza cromosomica o costitutiva :
• mutazioni spontanee che alterano la permeabilità cellulare all’antibiotico o il
sito bersaglio dell’antibiotico
l’antibiotico esercita un’azione selettiva
(seleziona i mutanti resistenti inibendo le cellule sensibili)
resistenza trasmissibile solo alle cellule figlie (trasmissione verticale)
Resistenza extracromosomica o trasmissibile :
• inattivazione dell’antibiotico ad opera di enzimi batterici portati da
plasmidi coniugativi
•può riguardare più antibiotici contemporaneamente (resistenza multipla)
resistenza trasmissibile ad altre cellule anche di specie diverse
(trasmissione orizzontale attraverso lo scambio genetico)
Meccanismi
di
Resistenza
Modificazione della permeabilità cellulare
•Riduzione dei canali di entrata
•Tetracicline
•Pompe di efflusso
• Eritromicine – Tetracicline
Produzione di enzimi inattivanti
•β-lattamasi
•Pennicilline – Cefalosporine
•Acetiltransferasi
•Cloramfenicolo – aminoglicosidi
•Fosfotransferasi
•Aminoglicosidi
•Adeniltransferasi
•Aminoglicosidi
Modificazione del sito di attacco
•PBP
•Penicilline
•RNA – polimerasi
•Rifampicina
Attivazione via metabolica alternativa
•Enzimi modificati
•sulfamidici
Terminologia
1.
SPETTRO ANTIBATTERICO – Attività dell’antibiotico su specifici microrganismi. Un antibiotico
a largo spettro può inibire una grande varietà di batteri Gram+ e Gram-, mentre un antibiotico
a spettro ristretto è attivo solo su una limitata varietà di microrganismi
2.
ATTIVITA’ BATTERIOSTATICA – Il livello di attività antibatterica che inibisce la crescita del
microrganismo. E’ determinata in vitro mediante la minima concentrazione inibente (MIC)
3.
ATTIVITA’ BATTERICIDA – Il livello di attività antimicrobica che uccide il microrganismo. E’
determinata in vitro mediante la minima concentrazione battericida (MBC)
4.
COMBINAZIONE DI ANTIBIOTICI – Si possono utilizzare (1) quando ci sono infezioni miste, (2)
come emergenza, in caso di gravi infezioni in cui non sia stato isolato l’agente eziologico, (3) per
ottenere un effetto sinergico, (5) per diminuire la probabilità di comparsa di mutanti resistenti
5.
SINERGISMO ANTIBIOTICO - Combinazione di due antibiotici che hanno attività battericida
aumentata quando sono utilizzati in associazione (per esempio, Streptomicina + penicillina nel
trattamento delle endocarditi enterococciche, da Gram-, non hanno effetto se utilizzate
singolarmente. In combinazione, la penicillina danneggia la parete, per cui la streptomicina può
penetrare nel batterio.
6.
ANTAGONISMO ANTIBIOTICO - Combinazione di antibiotici che interferiscono l’uno con l’altro
(per esempio Cloramfenicolo + penicillina). Il cloramfenicolo inibisce la crescita batterica e quindi
la penicillina non può agire inibendo la sintesi della parete batterica.
Scelta dei farmaci antibatterici
La scelta del farmaco va desunta dalle prove batteriologiche di identificazione
del patogeno e di studio della sua sensibilità ai vari farmaci antibatterici
1. La diagnosi clinica di malattia da infezione (es. polmonite, meningite, infezione
urinaria) non comporta necessariamente l’identificazione del patogeno ed anche
quando la comporta (es. tubercolosi) non permette di valutare a priori la sensibilità
al farmaci.
2. Una eccezione è rappresentata da quelle situazioni in cui la diagnosi clinica
(esempo Streptococcus piogenes per la scarlattina, Treponema pallidum per la
sifilide etc) identifica automaticamente l’agente etiologico.
3. Altre eccezioni tollerabili sono rappresentate dalle situazioni, in cui la gravità del
caso non consente di dilazionare l’inizio della terapia.
4. La somministrazione di un antibatterico dovrebbe essere sempre mirata per
valutare la sua attività sul microrganismo. Per determinare l’efficacia in vitro di un
antibiotico si usa la MIC, la MBC e l’antibiogramma. Esistono due tipi di
antibiogramma: indiretto e diretto.
METODI PER DETERMINARE
L’EFFICACIA DI UN ANTIBIOTICO
MIC
MBC
(Minimal Inhibitory Concentration)
(Minimal Bactericidal Concentration)
la concentrazione minima di antibiotico in
grado di inibire la crescita batterica.
la più bassa concentrazione di antibiotico in
grado di distruggere i batteri.
g
0,1
0,2
0,4
0,8
1,5
3
6
12
24
48
g
g
1.
Un inoculo standardizzato del microrganismo
viene addizionato (esempio, 1000 unità
formanti colonia-UFC) a concentrazioni scalari
dell’antibiotico.
2.
I campioni vengono messi ad incubare 16-20
ore a 35°C e osservati per la crescita batterica
intorbidamento del terreno liquido (MIC) o
sviluppo di colonie in terreno solido (MBC)
ANTIBIOGRAMMA
Antibiogramma
indiretto:
prima si esegue l’isolamento
dell’agente
patogeno
dal
materiale patologico, poi si
esegue l’antibiogramma sul
ceppo patogeno isolato.
Antibiogramma
diretto:
eseguito
direttamente
sul
materiale patologico; ci sono
problemi nella valutazione del
risultato se crescono 2 diverse
specie batteriche, di cui una
sola è quella patogena.
N.B. Non sempre il farmaco più attivo in
vitro è anche il più efficace in vivo. es.
Streptomicina non può essere usata
nelle infezioni urinarie, perchè poco
attiva a pH acido
In pratica, esiste una relazione lineare fra MIC e alone di inibizione della crescita
nell’antibiogramma.
1)
ceppo bersaglio in
coltura liquida
2)
insemenzare su
terreno solido
3)
aggiungere antibiotico
si dischetto di carta
sterile
4)
incubare alla
temperatura di
crescita del ceppo
“test”
5)
Misura dell’alone
d’inibizione