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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.