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ANTIMICROBIANOS

Área Microbiología

FCV- UNCPBA

2016

ANTIMICROBIANOS

DE USO CLINICO

Antibiótico: Sustancia producida por el metabolismo de organismos vivos, principalmente hongos microscópicos

y bacterias, que posee la propiedad de inhibir el crecimiento o destruir microorganismos.

Quimioterápico: Sustancia química sintetizada parcial o totalmente en el laboratorio que posee la propiedad de

inhibir el crecimiento o destruir microorganismos.

ORIGEN DE LOS

ANTIMICROBIANOS

Paul Ehrlich (1910):

Creó el primer compuesto químico sintético (Salvarsan) que podía curar una infección, la

sífilis (Treponema pallidum)

Alexander Fleming – 1928 Observó que el hongo Penicillium notatum impedía el crecimiento de Staphylococcus aureus

Florey y Chain (1939): aislaron Penicilina G

El hongo Penicillium notatum impide el

crecimiento de Staphylococcus aureus

Sin Fleming, no hay

Florey, sin Florey no hay

Chain, sin Chain no hay

Heatley, sin Heatley no

hay penicilina.

HISTORIA DE LOS

ANTIMCIROBIANOS

1910 – EHRLICH: Sintetiza el Salvarsan

1929 – FLEMING: Descubre la Penicilina

1935 – DOMAGK: Rojo de Prontosil

1944 – Estreptomicina (Streptomyces griseus)

1947 – Cloranfenicol (Streptomyces

venezuela)

1948 – Cefalosporinas (Cefalosporium

acremoniun)

CLASIFICACIÓN DE LOS

ANTIMICROBIANOS

Origen

Estructura química

Efecto

Espectro de acción

Mecanismo de acción

• SEGÚN ORIGEN

–Biológicos (naturales): sintetizados por organismos vivos, ej. Penicilina, Cloranfenicol.

– Semisintéticos: obtenidos por modificación química de antibióticos naturales, ej. Ampicilina.

– Sintéticos: generados mediante síntesis química, ej. Sulfas.

• POR SU ESTRUCTURA QUÍMICA:

• Aminoglucósidos

• Beta Lactámicos

• Lincosamidas

• Macrólidos

• Quinolonas

• Rifamicinas

• Tetraciclinas

• POR SU EFECTO:

• Bactericida

• Bacteriostático

• 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

EFECTO: Bacteriostático y Bactericida

a- Bacteriostáticos:

Inhiben el crecimiento del

microorganismo

b- Bactericidas:

Matan a los microorganismos sin

necesidad de destruirlos o lisarlos

b-1- Bacteriolíticos:

Matan a los microorganismos

por lisis

CLASIFICACION DE ANTIMICROBIANOS SEGÚN SU

MECANISMO DE ACCION

1. Interfieren en la biosíntesis de PARED

CELULAR

2. Inhiben la SINTESIS DE PROTEINAS

3. Actúan sobre la síntesis de ACIDOS

NUCLEICOS

4. Actúan sobre la MEMBRANA CELULAR

1. Inhibición de la síntesis de la

pared celular.

PEPTIDOGLICANO

Inhibición de la síntesis de la pared

celular

Betalactámicos

Penicilinas

Cefalosporinas

Glucopéptidos (Vancomicina)

Fosfomicina

Cicloserina

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

unen 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.

Peptidoglicano o Mureína

Grampositiva Gramnegativa

G+

N-Acetilglucosamina

N-Acetilmurámico

Análogo del

Fosfoenolpiruvato

1ER PASO

SÍNTESIS DE PRECURSORES FOSFOMICINA

1ER PASO

SÍNTESIS DE PRECURSORES CICLOSERINA

1. L-Ala D-Ala

2. 2 D-Ala

D-Ala—D-Ala

D-ALANINA

CICLOSERINA

RACEMASA

SINTETASA

Regeneración del Bactroprenol (undecaprenol pp)

G--M--BPP

G--M

BPP

BP

2DO PASO

TRANSPORTE A TRAVÉS DE

MEMBRANA CITOPLASMATICA

BACITRACINA

BACITRACINA

3ER PASO

TRANSGLUCIDACIÓN

Vancomicina

G--M

G--M--G--M--G--M---- ELONGACIÓN DEL

PEPTIDOGLICANO

Transglucosilación

MEMBRANA CITOPLÁSMICA

PARED

ANALOGOS ESTRUCTIRALES

SUSTRATO D-ALA-D-ALA

ENTRECRUZAMIENTOS

CADENAS

4TO PA

TRANSPEPTIDACIÓN

BETALACTAMICOS

PENICILINA/ CEFALOSPORINAS

PBPs (Penicillin-binding proteins)

Transpeptidasa

Carboxipeptidasa

ENLACE

PEPTÍDICO

SÍNTESIS PEPTIDOGLICANO

TRANSPEPTIDACIÓN

PENICILINAS/ CEFALOSPORINAS

PBPs

BETALACTÁMICO

Antibióticos que actúan sobre la biosíntesis

del peptidoglicano • Fosfomicina: inhibe la formación de NAM a

partir de NAG.

• Cicloserina: inhibe la racemización del aa Alanina (de L a D), así como la formación del dipéptido D-ala-D-ala.

• Bacitracina: impide la regeneración del bactoprenol (transporte a través de membrana).

• Vancomicina: inhibe transglucosidación.

• ß-lactámicos: inhiben transpeptidación.

2. Inhibición de la síntesis

proteica

• 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.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Subunidad 30S:

Aminoglucósidos

Tetraciclinas.

Subunidad 50S:

Lincosamidas

Macrólidos

Cloranfenicol

Estreptograminas

2. TETRACICLINAS

Sub 30s

• INHIBIDORES DE LA FASE INICIAL DE LA

ELONGACIÓN

• Muy amplio espectro y distribucion.

• Producidos por distintas especies de Streptomyces.

• Bacteriostáticos.

• Carácter hidrofóbico facilita su difusión a través de

membranas (Rickettsias, Chlamydias).

• Disbacteriosis!

2. AMINOGLUCÓSIDOS

Sub 30s

• BLOQUEAN INICIO TRADUCCION E

INDUCEN ERRORES EN LA LECTURA DEL

ARNm

• Producidos por diversas especies de Streptomyces

• Bactericidas.

• Son transportados en forma ACTIVA a cel. Bacteriana

(metabolismo respiratorio)

• Efectos colaterales severos. OTO Y

NEFROTOXICOS.

AMINOGLICÓSIDO

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

LECTURA ERRÓNEA:

Aminoglicósidos

2. MACRÓLIDOS/ LINCOSAMIDAS

Sub 50s

• INHIBIDORES DE LA TRANSLOCACIÓN

(Bloquean Sitio P)

• Se obtienen a partir de productos metabólicos de

Streptomyces spp.

• BACTERIOSTATICOS.

• Muy lipofilicos.

• Cocos aerobios gram positivos

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

ELONGACIÓN: Translocación

Macrólidos/ Lincosamidas

ARNm

F-Met Arg

G C G

A U G C G C G G A

ARNm

Arg

G C G

A U G C G C G G A

F-Met

3. Inhibición de la síntesis de ACIDOS NUCLEICOS

•RIFAMICINAS

•QUINOLONAS

•SULFAMIDAS*

3. RIFAMICINAS

• Inhibición del inicio de la transcripción,

se unen a la ARN polimerasa bacteriana. • Producidos por Streptomyces mediterranei.

• Gram positivas y contra Mycobacterium tuberculosis.

• Son muy liposolubles y puede concentrarse en neutrofilos y

macrofagos lo cual es muy ventajoso en la lucha contra

enfermedades producidas por microorganismos intracelulares

(Brucella, Mycobacterium, Chlamydia)

• Ética profesional!

• Resistencia INTRATRATAMIENTO

3. QUINOLONAS

Bloquean la ADN-girasa

bacteriana • Las bacterias poseen topoisomerasas de tipo II, llamadas girasas,

que introducen superenrollamiento negativo en la doble hélice

del ADN.

• BACTERICIDAS

• Las topoisomerasas de las células eucariotas no son inhibidas

hasta que la concentración del fármaco alcanza los 100-1000

ug/ml. Las bacterias resultan inhibidas por concentraciones

inferiores a 0,1-10 ug/ml.

3. SULFAMIDAS

• DOMAGK (1935). Sulfanilamida.

• Derivan del colorante Prontosil.

• ANTIMETABOLITOS. Ácido para-aminobenzoico (PABA),

• Interfieren en la producción de acido fólico necesario para la

síntesis de ácidos nucleicos (TIMINA/ PURINA).

• Para que logren su efecto los microorganismos deben sintetizar

intracelularmente su propio acido fólico.

• Bacteriostáticos sintéticos de amplio espectro, eficaces contra la mayoría de las bacterias Gram positivas y muchas bacterias Gram negativas.

• SULFA + TRIMETOPRIM: SINERGIA. BACTERICIDAS

4. Acción sobre la MEMBRANA

CELULAR Polimixinas, Nistatina, Anfotericina B

Desorganización de la membrana

Citoplasmática

Alteran la permeabilidad. Si la integridad

funcional de la membrana se altera los iones y

macromoléculas se escapan y la célula se

lesiona y muere.

POLIMIXINAS

GRAM NEGATIVAS

COLISTINA

MECANISMOS DE RESISTENCIA

¿Cómo se torna resistente una bacteria?

• Modificando su permeabilidad

• Por medio de bombas de eflujo

• Mediante enzimas inactivantes

• Modificando el sitio blanco

MECANISMO DE RESISTENCIA

• CONSTITUTIVA: • Carecen de los elementos necesarios para ser

SENSIBLES a los ATM

Anaerobios: Resistentes a los aminoglucósidos

Mycoplasma: Resistente a Betalactámicos

Pseudomonas: Cloranfenicol, macrolidos,

tetraciclinas.

• ADQUIRIDA: • Cromosómica

• Extracomosómica

RESISTENCIA ADQUIRIDA:

CROMOSÓMICA

• Mutaciones al azar

• Producen cambios en las estructuras/ en los

sitios blancos

(proteína ribosómica estreptomicina/ ARN pol

Rifamicinas)

• De aparición gradual

RESISTENCIA ADQUIRIDA

EXTRACROMOSÓMICA

• De aparición rápida

TRANSFERENCIA DE MATERIAL

GENETICO

Transformación – Transducción –

Conjugación – Transposición

PLASMIDOS R

PLAMIDOS R

• Codifican enzimas que metabolizan el ATM

(ej. Betalactamasas, Acetilasas, fosforilasas)

• Codifican información que altera la

permeabilidad o mecanismos de eflujo

(porinas).

• Codifican información que altera los receptores

(sitios blancos: ribosomas, PBP)

• Aparición de mecanismos secundarios en las

vías metabólicas (sulfamidas)

RESISTENCIA A LOS ANTIMICROBIANOS

Producción

de enzimas

Modificación de

la permeabilidad

Objetivo

estructuralmente

alterado

Vías

metábolicas

alternativas

Mecanismos de

resistencias

Bombas de eflujo

PRUEBAS DE SUSCEPTIBILIDAD

• DILUCIÓN:

» Líquido

» Sólido

• DIFUSIÓN:

» Soporte: Agar

» Antibiótico: en disco

PRUEBA DE SUSCEPTIBILIDAD POR DILUCIÓN

• Técnica de referencia en la mayoría de los estudios clínicos de susceptibilidad a antimicrobianos.

• Entrega un resultado cuantitativo, ya que permite determinar la concentración inhibitoria mínima (CIM) y la concentración bactericida mínima (CBM)

• Se puede realizar en medio líquido (dilución en caldo) o en medio sólido (dilución en agar).

• Método complejo y de alto costo.

Dilución seriada en caldo

CIM

PRUEBAS DE SUSCEPTIBILIDAD POR

DILUCIÓN

• Concentración inhibitoria mínima (CIM)

Corresponde a la menor concentración de antimicrobiano que inhibe el crecimiento bacteriano luego de 18 a 24 horas de incubación.

• Concentración bactericida mínima (CBM )

Corresponde a la menor concentración capaz de matar un 99,9% la población bacteriana.

PRUEBAS DE SUSCEPTIBILIDAD

DILUCIÓN

PRUEBAS DE SUSCEPTIBILIDAD

DIFUSIÓN

• Técnicamente simples

• Aplicable a bacterias de crecimiento rápido y aerobias

• Los resultados en el medio se manifiestan por:

» ZONAS DE INHIBICIÓN/ HALO DE INHIBICION

• Cualitativas:

» SENSIBLE

» INTERMEDIOS

» RESITENTES

Técnica de Kirby-Bauer

Es el método más usado… Permite analizar un gran número de antibióticos al mismo tiempo y bajo las mismas condiciones…

• Agar Mueller-Hinton • 4 mm altura

• 0,5 Mc Farland • 6 discos en placa de 100 mm • 2,4 cm distancia entre discos

en placa

ZONA DE INHIBICIÓN

• Requieren interpretación individual

• Son indirectamente proporcional a la CIM

ZONA DE INHIBICIÓN Están influenciadas por

• Factores inherentes al medio: » Calidad (Timidina/ timina/ cationes)

» Preparación

» pH (perdida potencia o excesiva)

» Humedad

» Volumen de la placa

• Factores inherentes al ATM: » Concentración

» Peso Molecular

» Conservación

» Sinergismo - Antagonismo

• Factores inherentes al inóculo: » Pureza

» Concentración

» Método de inoculación

» Sensibilidad del microorganismo (Salmonella/ aminoglucosidos/ cefalosporinas 1era/ 2da)

• Tiempo, temperatura y atmósfera de incubación.

EFECTO DEL

VOLUMEN DE

MEDIO EN LA

PLACA DE PETRI,

SOBRE LA ZONA DE

INHIBICIÓN

ANTIBIOGRAMA

ANTIBIOGRAMA

ANTIBIOGRAMA

SINERGISMO

Sulfamidas y Trimetoprim

ANTAGONISMO

Nitrofurantoína y Ac. nalidíxico

ANTIBIÓTICO IDEAL

• Toxicidad selectiva, sin dañar al huésped

• Más bactericida que bacteriostático

• No permitir que los microorganismos se vuelvan genética o fenotípicamente resistentes

• De amplio espectro

• No debe ser alergénico

• Debe permanecer activo en presencia de plasma, líquidos corporales o exudados

• Debe ser hidrosoluble y estable, alcanzando los niveles bactericidas en el organismo con rapidez y mantenerse por períodos prolongados.