ANTIMICROBIANOS

1. ANTIMICROBIANOS Cátedra de Microbiología General FACENA – UNNE 2011

2. ANTIMICROBIANOS Antibiótico (del griego, anti, ‘contra’; bios, ‘vida’), se define como cualquier compuesto químico utilizado para eliminar o inhibir el crecimiento de organismos infecciosos

3. Historia • El primer antibiótico descubierto fue la penicilina. Alexander Fleming (1881-1955) estaba cultivando una bacteria (Staphylococcus aureus) en un plato de agar, el cual fue contaminado accidentalmente por hongos. Luego él advirtió que el medio de cultivo alrededor del moho estaba libre de bacterias. Él había trabajado previamente en las propiedades antibacterianas de la lisozima, y por ello pudo hacer una interpretación correcta de lo que vió: que el hongo estaba secretando algo que inhibía el crecimiento de la bacteria. Aunque no pudo purificar el material obtenido (el anillo príncipal de la molécula no era estable frente a los métodos de purificación que utilizó), informó del descubrimiento en la literatura científica. Debido a que el hongo era del género Penicillium (Penicillium notatum), denominó al producto penicilina. • Debido a la necesidad imperiosa de tratar las infecciones provocadas por heridas durante la II Guerra Mundial, se invirtieron muchos recursos en investigar y purificar la penicilina, y un equipo liderado por Howard Walter Florey tuvo éxito en producir grandes cantidades del principio activo puro en 1940. Los antibióticos pronto se hicieron de uso generalizado desde el año 1943. • Se les denomina frecuentemente a los antibióticos, "balas mágicas", por hacer blanco en los microorganismos sin perjudicar al huésped.

4. Alexander Fleming - 1929

5. POSTULADOS DE ERLICH Un ANTIMICROBIANO debe ser: • Muy activo frente a microorganismos. • Fácilmente absorbible por el organismo humano. • Activo en presencia de tejido o fluidos corporales. • Bajo grado de toxicidad, alto índice terapéutico. • No inducir desarrollo de resistencias.

6. CLASIFICACIÓN DE LOS ANTIMICROBIANOS • Estructura química • Reversibilidad de su efecto • Toxicidad • Espectro de acción • Tipo de resistencia • Mecanismo de acción • Farmacología

7. REVERSIBILIAD DE SU EFECTO • Reversibles o primariamente BACTERIOSTÁTICOS • Irreversibles o primariamente BACTERICIDAS

8. Bactericidas: producen la muerte del microorganismo responsable del proceso infeccioso. • Bacteriostáticos.: bloquean el crecimiento y multiplicación celular quedando el microorganismo viable, de manera que, cuando se suspende el tratamiento, puede volver a recuperase y multiplicarse • CURVA DE CRECIMIENTO: • Fase log. (b-lactámicos, glicopéptidos, fosfomicina). • Cualquier fase (Polipéptidos, inhibidores proteicos).

9. ¿DE QUE DEPENDE? Estructura • Concentración alcanzada en el sitio de la infección. • Tipo de germen. • Tamaño del inoculo. Mecanismo de acción. • Tiempo de acción. • Fase de crecimiento de la bacteria.

10. CLASIFICACION DE ANTIMICROBIANOS SEGÚN SU MECANISMO DE ACCION • Interfieren en la biosíntesis de PARED CELULAR • Inhiben la SINTESIS DE PROTEINAS • Actúan sobre la síntesis de ACIDOS NUCLEICOS • Actúan sobre VIAS METABÓLICAS • Actúan sobre la MEMBRANA CELULAR

11. ANTIMICROBIANOS: DIANAS PARED CELULAR: Peptidoglicano ÁCIDOS NUCLEICOS ADN girasa VÍAS METABÓLICAS ARN-polimerasa SÍNTESIS PROTEÍNAS MEMBRANA

12. Inhibición de la síntesis de la pared celular. Inhibición de la síntesis de peptidoglicanos, principal componente de la pared celular.

13. Inhibición de la síntesis de la pared celular Betalactámicos Penicilinas Cefalosporinas y Cefamicinas Monobactamicos Carbapenems Glucopéptidos (Vancomicina, Teicoplanina) Fosfomicina Cicloserina

14. BETALACTAMICOS

15. BETALACTAMICOS 1. Penicilinas:Presentan la fusión del anillo ß-lactámico con un anillo pentagonal (anillo de tiazolidina), conformando una estructura básica que es el ácido 6-aminopenicilánico (Ac.penicilánico) y una cadena lateral R-CO- que ofreció la posibilidad de obtener una amplia variedad de compuestos semisintéticos

17. Clasificación de Penicilinas: Penicilina G (Bencilpenicilina) Penicilina natural, el radical acilo es el grupo bencilo. Tiene un espectro estrecho: Gran actividad sobre cocos gram+, pero no frente a la mayoría de las gram-. Es sensible a ácidos, no puede administrarse por vía oral. Es susceptible a penicilinasas producidas por muchas bacterias. Penicilinas Penicilinasa Resistentes (Meticilina, Oxacilina): Se usan sobre todo frenta a cocos +. Buena acción sobre S. aureusproductores de penicilinasa. Resisten el medio ácido. De espectro ampliado (Aminopenicilinas: Ampicilina, amoxicilina): permiten un uso efectivo frente a varias bacterias gram- (H. influenzae, E. coli, Preteus, Salmonella, Shigella). El grupo amino hace que puedan atravesar la membrana externa de los Gram-. Resisten los ácidos. Tienen menos actividad sobre gram+. P. antipseudomónicas:carbenicilina, piperacilina, mezlocilina: Pseudomonasaeruginosa, Klebsiellapneumoniae Reacciones adversas: Alergia : hasta anafilaxia. Colitis pseudomembranosa. Nefritis

18. Penicilina G Penicilina V

19. Meticilina Penicilina G Cefotaxima Acido 7-aminocefalosporánico

20. BETALACTAMICOS 2. Cefalosporinas: Presentan la fusión del anillo ß-lactámico con un anillo hexagonal (anillo dihidrotiacínico) conformando una estructura básica (núcleo cefem) que es el ácido 7- aminocefalosporánico.

21. Cefalosporinas Las cefalosporinas son producidas por hongos del género Cefalosporium, mientras que las cefamicinas por ciertas especies de actinomicetos del género Streptomyces La cefalosporina natural tiene poca actividad, pero sustituyendo artificialmente R1 y R2 se obtienen derivados semisintéticos muy activos La industria farmacéutica ha ido creando sucesivas generaciones de estos compuestos, con aplicaciones y ventajas diferentes

22. Cefalosporinas Cefalosporinas de 1era Generación: cefalotina, cefazolina: cocos +, excepto enterococos. E.coli, Klebsiella. P. mirabilis Cefalosporinas de 2da: Cefamandol, cefoxitina, cefaclor :Serratia , Enterobacter, H. influenzae, Klebsiella. Cefalosporinas de 3era: Cefotaxima, ceftriaxona, Ceftazidima: Enterobacterias y algunos BNNF Cefalosporinas de 4ta: Cefepime: Cocos + y BGN.

23. BETALACTAMICOS 3. Monobactamas: Los monobactámicos son derivados del ácido 3- aminomonobactámico.(aztreonam) Tienen una estructura ß-lactámica sencilla con una estructura monocíclica en la que el anillo ß-lactámico no está fusionado a otro secundario.

24. BETALACTAMICOS 4. Carbapenemes: Su estructura básica consiste en un anillo ß-lactámico fusionado a uno pirrolidínico compartiendo un nitrógeno. Ej.Imipenem, Meropenem

25. BETALACTAMICOS 5. Inhibidores de las ß-lactamasas: Presentan una estructura muy similar a la de las penicilinas, con cambios diversos que los hacen menos susceptibles a las ß-lactamasas. Ej. Sulbactama, Tazobactama y Ac. Clavlanico

26. Reacciones adversas de la penicilina Reacción de hipersensibilidad o alérgica: Es el efecto adverso más importante, ocurriendo hasta en el 5% de los pacientes. Puede ser inmediata (2-30 minutos), acelerada (1-72 horas) o tardía (más de 72 horas). La gravedad es variable desde simples erupciones cutáneas pasajeras hasta shock anafiláctico, el cual ocurre en el 0,2% y provoca la muerte en el 0,001% de los casos. Trastornos gastrointestinales: el más frecuente es la diarrea, ya que la penicilina elimina la flora intestinal. Aumento reversible de enzimas aminotransferasas, que suele pasar inadvertida. Trastornos hematológicos: anemia, neutropenia y trombopenia. Hipopotasemia: Poco frecuente. Nefritis intersticial Encefalopatía: que cursa con mioclonias, convulsiones clónicas y tónico-clónicas de extremidades que pueden acompañarse de somnolencia, estupor y coma. La encefalopatía es más frecuente en pacientes con insuficiencia renal.

27. Mecanismo de acción Las penicilinas y cefalosporinastrabajan la misma manera, interfieren con la síntesis de peptidoglicano de la pared celular bacteriana, inhibiendo la transpeptidación final, necesaria para los entrecruzamientos entre cadenas de PG. Este efecto es bactericida sobre bacterias en crecimiento.

28. Estos antibióticos tienen un efecto bactericida sobre bacterias en crecimiento. • Al inhibir determinados pasos del ciclo de síntesis y ensamblaje del PG, provocan la acumulación de precursores de dicho PG. • Esto desencadena la activación de las autolisinas de la bacteria, que degradan el PG y que finalmente provoca la lisis celular (en medios hipotónicos), por entrada masiva de agua a la célula.

29. ESTRUCTURA PEPTIDOGLICANO M G M G M ENLACE PEPTÍDICO G M G M G

30. Peptidoglicano en gramnegatinas y grampositivas El tetrapéptido unido al NAM de muchas bacterias está constituido por: • Grampositivas: L-Alanina D-glutámico L-Lisina D-Alanina • Gramnegativas: L-Alanina D-glutámico Meso diaminopimélico D-Alanina Las cadenas polisacáridas paralelas se hallan unidas transversalmente directamente a través de los tetrapéptidos (bacterias gramnegativas) o a través de un puente de pentaglicina que conecta dos tetrapéptidos (bacterias grampositivas).

31. peptidoglicano omureína Grampositiva Gramnegativa

32. BIOSÍNTESIS DE PÉPTIDOGLICANO • Pueden diferenciarse cuatro etapas: • 1.  Síntesis de precursores solubles en el citoplasma. • 2.  Transporte a través de la membrana: Estos precursores son transferidos a un transportador lipídico situado en la membrana citoplásmica (bactoprenol), donde se forman las unidades disacarídicas con el pentapéptido. • 3.  Transglucidación: Las unidades disacarídicas se polimerizan en cadenas lineales fuera de la membrana, pero aún unidas al bactoprenol. • 4.   Transpeptidación: Unión del polímero lineal así formado al peptidoglucano preexistente en la pared celular, por entrecruzamiento de sus péptidos respectivos.

35. Antibióticos que actúan sobre la biosíntesis del PG Fosfomicina: inhibe la formación de NAM a partir de NAG Cicloserina: inhibe la racemización de la Ala, así como la formación del dipéptido D-ala-D-ala Bacitracina: impide la regeneración del bactoprenol Vancomicina: inhibe transglucosidación (3ª fase - elongación) ß-lactámicos: inhiben transpeptidación (fase 4ª: entrecruzamiento de cadenas de PG)

36. N-Acetilglucosamina N-Acetilmurámico SÍNTESIS DE PRECURSORES FOSFOMICINA Fosfoenolpiruvato

37. SÍNTESIS DE PRECURSORESCICLOSERINA • L-Ala D-Ala • 2 D-Ala • D-Ala—D-Ala D-ALANINA RACEMASA SINTETASA CICLOSERINA

38. TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA BP G--M--BPP BACITRACINA BPP G--M

39. ENSAMBLAJE MEMBRANA CITOPLÁSMICA G--M PARED G--M--G--M--G--M---- ELONGACIÓN DEL PEPTIDOGLICANO

40. GLICOPÉTIDOS: • Vancomicina • Teicoplanina VANCOMICINA INHIBICIÓN DE LA ELONGACIÓN

41. Vancomicina

42. SÍNTESIS PEPTIDOGLICANOTRANSPEPTIDACIÓN ENLACE PEPTÍDICO Transpeptidasa Carboxipeptidasa PBPs (Penicillin-binding proteins) MEMBRANA CITOPLÁSMICA

43. SÍNTESIS PEPTIDOGLICANOTRANSPEPTIDACIÓN ENLACE PEPTÍDICO BETALACTÁMICO PBPs MEMBRANA CITOPLÁSMICA

44. PBPs Proteínas de unión a la penicilina • Las penicilinas tienen como dianas una serie de autolisisnas llamadas proteínas de unión a la penicilina (PBPs), implicadas en las últimas fases de la síntesis y maduración del PG. • Las PBPs 1 a 3 son esenciales para la bacteria, y son las dianas de las penicilinas lo cual explica la actividad bactericida.

45. SÍNTESIS PEPTIDOGLICANOPBPs • Existen distintas PBPs, con actividades diferentes. • No todas las especies bacterianas. presentan idéntico perfil de PBPs. • Dianas de los betalactámicos. • Distinto grado de afinidad.

46. 2. Inhibición de la síntesis proteica Los antibióticos que interfieren en la síntesis de proteínas son muy variados y abundantes, y la mayoría de ellos funcionan interfiriendo con el ribosoma, se unen a proteínas ribosómicas o a alguno de los ARN ribosómicos. Los más útiles son aquellos que tienen efectos selectivos frente a los ribosomas 70S procarióticos, pero no sobre los 80S eucarióticos.

47. Subunidad 30S: Aminoglicósidos Tetraciclinas. Subunidad 50S: Lincosamidas Macrólidos Oxazolidinonas Estreptograminas SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

48. Inhibición de la síntesis proteica Podemos agruparlos según la fase concreta de la elongación sobre la que actúan: INHIBIDORES DE LA FASE INICIAL DE LA ELONGACIÓN: TETRACICLINAS INDUCTORES DE ERRORES EN LA LECTURA DEL ARNm: AMINOGLUCÓSIDOS INHIBIDORES DE LA TRANSLOCACIÓN: MACRÓLIDOS INHIBIDORES DE LA TRANSCRIPCIÓN DE LAS EUBACTERIAS: RIFAMICINAS

49. INHIBIDORES DE LA FASE INICIAL DE LA ELONGACIÓN: TETRACICLINAS Las tetraciclinas son antibióticos de muy amplio espectro (frente a Gram-positivas, Gram-negativas, Rickettsias y Clamidias, e incluso Micoplasmas), producidos por distintas especies de Streptomyces. Se basan en el cuádruple anillo del naftaceno. Actúan como bacteriostáticos, siempre y cuando las bacterias estén en crecimiento activo. Son útiles incluso contra bacterias que viven como parásitos intracelulares (como las Rickettsias), debido a que su carácter hidrofóbico facilita su difusión a través de membranas.

50. Mecanismo de acción: provocan que la unión del aa-ARNt al sitio A del ribosoma sea inestable y esté distorsionada, con lo cual se evita la elongación de la cadena. In vitro actúan tanto frente a ribosomas 70S como frente a los 80S. in vivo sólo inhiben a las bacterias. La explicación está en el hecho de que las bacterias transportan complejos tetraciclina-Mg de forma “suicida”, cosa que no ocurre en eucariotas. INHIBIDORES DE LA FASE INICIAL DE LA ELONGACIÓN: TETRACICLINAS