1ANTIBIOTIKUMOKANTIBIOTIKUMOK

FOK

2010. szeptember 20.

Dobay Orsolya

Az elads szerkezete

Trtneti ttekints

Az antibiotikum terpia alapelvei

Antibiotikum hatsmechanizmusok

Antibiotikum rezisztencia

Az antibiotikum rzkenysg laboratriumi meghatrozsa

2TRTNETI TTEKINTS

Trtneti ttekints - 1

XIX. szzad:

Louis Pasteur & Robert Koch:

BaktBaktriumok kriumok krokozrokoz szerepeszerepe

FelismertFelismertk a kk a kroki terroki terpia pia szszksksgessgessggtt

3Trtneti ttekints - 2Eleinte: nvnyi kivonatok

Santonin (Artemisia maritima, vagy tengerifreggykr)

Ascaris s crnagiliszta ellen (frgek)

mellkhats: ltszavarok

Kinin (Cinchona fa krgbl) malria ellen (protozoon)

cinchonizmus (hallskrosods, zavarodottsg)

Ipecacuana gykr (hnytat, pl. vrhasnl)

Trtneti ttekints - 3Fmek

Higany syphilis ellen (bakterilis)

Arzn Atoxyl: brfertzsre s Trypanosoma ellen (1905)

ERSEN toxikus ! (vaksg)

Ehrlich: szmos mdostott szrmazkot tesztelt antimikrbs aktivitsra:

- no. 606 = Salvarsan (Arsphenamine) 1910-ben

- Trypanosoma s syphilis ellen

4Trtneti ttekints - 4Festkek

Paul Ehrlich: felismerte, hogy a protozoonokszelektven megfesthetk

Tripn-kk (a halott sejtek lesznek kkek) - Trypanosoma ellenes hats

Gerhard Domagk: Prontosil (Sulphanilamide) - 1936

textiliparban hasznlt azo-festk

els klinikumban hasznlt szintetikusantibakterilis szer (nem antibiotikum!)

Trtneti ttekints - 5Paul Ehrlich

megalaptotta a kemoterpia tudomnyt

szisztematikus kmiai mdostsok(Magic Bullet)

szelektv toxicits !!

lerta a kemoterkemoterpipiss indexetindexet::

Kemoterpis index = toxikus koncentrcihatsos koncentrci

5Kemoterpis index

DTM = dosis tolerata maxima (toxikus)

DCM = dosis curativa minima (hatsos)

szles vagy szk alkalmazsi koncentrciintervallum

DTM

DCMminl nagyobb, annl jobb

Alexander FlemingAlexander Fleming megfigyelte, ahogy egy gomba (Penicillium notatum) gtolta a staphylococcusokat

msok is megfigyeltk, de nem trdtek vele!

Florey & Chain kristlyostottk elszr (1940) - kzs Nobel dj 1945

els klinikai alkalmazs: 1942

II. vilghbor: 12-15% letet mentett

Trtneti ttekints - 6Penicillin- az els antibiotikum - 1928

6Trtneti ttekints - 7

Selman Waksman - Streptomycin (1943) hatsos minden Gram-negatv ellen

elsels antibiotikum, ami hatantibiotikum, ami hatsos sos MycobacteriumMycobacterium tuberculosistuberculosis ellen ellen

a legslyosabb fertzseket pont ezek okozzk

Streptomyces-bl vontk ki

20 msik antibiotikum, pl. neomycin, actinomycin

Nobel dj

1952

Az antibiotikumok aranykoraDiscovery Introduction

1929 Penicillin

19301932 Sulphonamides

1939 Gramicidin

19401942 Penicillin1943 Streptomycin & Bacitracin1945 Cephalosporins1947 Chloramphenicol & Chlorotetracycline1949 Neomycin1948 Trimethoprim

1950 Oxytetracycline1952 Erythromycin

1956 Vancomycin1957 Kanamycin

1960 Methicillin1961 Nalidixic acid Ampicillin1963 Gentamicin1964 Cephalosporins1966 Doxycycline1967 Clindamycin1968 Trimethoprim

19701971 Tobramycin1972 Cephamycins & Minocycline

Felfedezs Elllts

7AZ ANTIBIOTIKUM TERPIA ALAPELVEI

Az antibiotikum terpia alapelvei

baktrium

antibiotikum

beteg

rezisztencia !!!

szles vagy szkspektrum

bakteriosztatikusvagy bactericid

penetrcis kpessg

alapbetegsg

gygyszer allergia

terhessg, gyerekkor

8Az antibiotikum terpia fajti

Clzott antibiotikum rzkenysgi teszt alapjn

Emprikus tnetek, ill. szoksok alapjn

epidemiolgiai adatok ismerete!

Profilaktikus pl. blmttnl

Lehetsges mellkhatsok

allergia penicillinek!

I tpus tlrzkenysgi reakci (anaphylaxia)

toxikus hats vese, mj (alkoholizmus!), csontvel

hallskrosods

csontok, fogak

diszbakterizis= norml flra kipusztulsa

9AZ ANTIBIOTIKUMOK HATSMECHANIZMUSAI

Lehetsges tmadspontok

Sejtfal (peptidoglikn) szintzis Sejtmembrn funkci

Fehrje szintzis

Nukleinsav szintzis Flsav szintzis

DNS szintzis

RNS szintzis

SZELEKTV TOXICITS !!!

10

Sejtfal

Sejt-

membrn

I. Sejtfalszintzis gtlsa (bactericid)

Sejtfal biztostja az ozmotikus nyomst

Filamentci

lzis

Nyusziflek

11

I.1. -laktmok

A peptidoglikn lncoktranszpeptidcijt gtolja

Fontos krdsek: lehet per os adni? (sav stabilits)

laktamz (enzim-) stabilits?

j-e a Gram-negatvok ellen? (pl. Pseudomonas, Acinetobacter!)

laktm gyr szerkezete:

(nagyon rzkeny!)

I.1.1. Penicillinek

termszetes penicillinek: penicillin G, V

enzim stabil: methicillin, oxacillin (MRSA!!)

amino-penicillinek: ampicillin, amoxicillin (per os adhat, de nem enzim-stabil)

ureido-penicillinek: piperacillin, mezlocillin (se sav-, se enzim-stabil, de j Pseudomonas ellen)

carboxi-penicillinek: carbenicillin

laktm gyr

+ 5 tag /=tiazolidin-/ gyr knnel N

S

O

12

Penicillin + enzim inhibitor kombinci

enzim inhibitor = laktm analg

ampicillin-sulbactam = Unasyn

amoxicillin-klavulnsav = Augmentin

piperacillin-tazobactam = Tazocin

N

O

O

N

S

O

penicillin klavulnsav

N

S

O

O O

sulbactam

I.1.2. Cephalosporinok

tbb szubsztitcis lehetsg

Gram-negatvok ellen is!

I. gen.: cefazolin, cephalexin, ...

II. gen: cefuroxim, cefaclor, cefoxitin, ...

III. gen.: cefotaxim, ceftriaxon,

IV. gen.: cefepim, cefpiron

laktm + 6 tag /=cephem-/ gyr knnel

13

I.1.3. Carbapenemek legszlesebb spektrum!

penicillinekbl mdostottk

imipenem, meropenem, ertapenem

class B laktamz = carbapenemz

I.1.4. Carbacephemek

I.1.5. Monobactam

cephalosporinokbl mdostottk loracarbef

aztreonam

N

C

O

N

O SO3H

N

C

O

I.2. Glycopeptidek

vancomycin, teicoplanin

ris molekulk

hrmas hats: sejtfal szintzis

membrn permeabilits

DNS szintzis (?)

tartalk antibiotikumok!

VRE!!VRE!!

14

I.3. Polypeptidek Bacitracin:

fleg S. aureus s Str. pyogenes ellen, loklisan (brfertzsek)

Bacillus licheniformis termeli sejtfalszintzis gtlsa

Polymixinek (pl. Colistin): sejtmembrn dezintegrcija Gram-negatvok ellen, loklisan (gs, fl, szem -Pseudomonas!)

bactericid, szk spektrum

50S

II. Fehrjeszintzis gtlsa(ltalban bakteriosztatikus)

30S

tRNSmRNS

Aminoglikozidok, tetracyclinek

Makrolidok, chloramphenicol

15

II.1. Aminoglikozidok

bactericid!

a 30S riboszma alegysgen hat

streptomycin: TBC ellen is (ma: csak itt)

ma fleg: amikacin, netilmycin: slyos szisztms fertzsek

tobramycin, gentamycin: parenterlisan vagy szemcsepp

neomycin: szemcsepp

gyakran toxikusgyakran toxikus (sketsg!, vesemkds)

II.2. Tetracyclinek chlortetracyclin, doxycyclin, oxytetracyclin(Tetran)

a 30S riboszma alegysgen hat, az aminoacil-tRNS bektdst gtolja

nagyon szles spektrum (llatoknak is adjk!)

aktv az IC baktriumok ellen!! Chlamydia, Mycoplasma, Rickettsia

mellkhatsok: mjkrosods (terhessg!), vesekrosods

felhalmozds a csontokban (gyerekek foga!)

slyos hasmens, nylkahrtya gyulladsa

16

az 50S riboszma alegysgen hat

Streptomyces venezuelae (Ehrlich)

szles spektrum diszbakterizis !!

ma fleg: typhus abdominalis, ampR Haem. influenzae

de: a fejld orszgokban gyakran! (olcs)

per os, vagy szemcsepp / kencs (Chlorocid)

toxikus hatsok: csontvel krosods

Grey baby syndrome jszlttekben

II.3. Chloramphenicol

II.4. Makrolidok az 50S riboszma alegysgen hatnak

a peptidlnc elongcijt gtoljk

nagyobb koncentrciban baktericidd vlik

csoportok:

14 tag gyr: erythromycin, clarithromycin

15 tag gyr: azythromycin

16 tag gyr: josamycin

klnbz spektrum (Streptococcusok; Bordetella, STD, RTI /Haemophilus, pneumo/, Helicobacter, Chlamydia)

keresztrezisztencia van!

17

II.5. Lincosamidok

quinupristin, dalfopristin

kombinciban = Synercid

II.6. Streptograminok

II.7. Ketolidok

II.8. Oxazolidinonok

clindamycin, lincomycin

telithromycin

linezolid

III. Nukleinsav szintzis gtlsaIII.1. Quinolonok

DNS girz gtlsa

eredeti vegylet: nalidixinsav

fluoroquinolonok (FQ): ciprofloxacin, ofloxacin, norfloxacin, sparfloxacin

szles spektrum (IC is!)

jabb FQ-ok (szlesebb spektrum, jobb hats) fleg a Gram-pozitv fels lgti ellen : levofloxacin, moxifloxacin, gatifloxacin, gemifloxacin

nem adhat terhessgben vagy kisgyerekeknek!

18

III.2. A folt szintzis gtlsa

Kombinciban:

Sumetrolim (1:5)

co-trimoxazole (1:19)

Para-amino benzoesav (PABA)Pteridin

Bzisok szintziseAminosav szintzisFehrje szintzisDNS szintzisRNS szintzis

Tetrahidroflsav

Dihidropteroinsav

DihidroflsavFlsav

Dihidropteroinsavszintetz

Dihidroflsavredukzz (dhfr)

Sulphamethoxazole= PABA analgSulphamethoxazole= PABA analgbakteriosztatikus

TrimethoprimTrimethoprimdhfr-t gtoljadhfr-t gtoljabactericid

III.3. Metronidazol anaerobok + nhny protozoon ellen

tnkreteszi a DNS-t

N CH3

CH CH OH2 2

0N-

N

N CH3

CH CH OH2 2

N

0 2N

gazdasejtben aktivldik a nitrocsoport redukcijvalalacsony redoxpotencilnl(anaerobok!)

19

III.4. RNS szintzis gtlsaRifampi(ci)n

DNS dependens RNS polimerz gtlsa (alegysghez ktdik)

ha a polimerizci mr beindult, akkor hatstalan

knnyet narancssrgra szneziDNS

RNS

alegysg DNS

(rpoB gn kdolja)

ANTIBIOTIKUM REZISZTENCIA

20

A rezisztencia els megjelense

1928: penicillin felfedezse

1940: els -laktamz lersa

1945: 50%-os penicillin rezisztenciaStaphylococcus aureus-ban

Termszetes rezisztencia

sajt maguk ltal termelt antibiotikum ellen

sejtfal barrier (Gram-negatvok), vagy sejtfal hinya (Mycoplasma)

transzport rendszer hinya

kthely hinya

21

Szerzett rezisztencia - 1

vertikvertiklislis: spontn mutcival (evolci, szelekci)

norml mutcis rta= 1 : 107

rezisztens mutnsok kiszelektldsa:

Szerzett rezisztencia - 2

horizonthorizontlislis: rezisztencia gnek tadsa ms baktriumoknak

plazmid (konjugci)

bakteriofg (transzdukci)

transzpozon (ugrl genetikai elemek)

transzformci (csupasz DNS)

22

ampicillinrzkenybaktrium

sejt

Antibiotikumrezisztenciagnek tadsaplazmidon

ampicillinrezisztens

baktrium sejt

kromoszma

R-plazmid

sex plus

ampicillinrezisztensbaktrium

sejt

ampicillinrezisztensbaktrium

sejt

ampicillinrezisztens

baktrium sejt

Antibiotikumrezisztenciagnek tadsaplazmidon

23

A rezisztencia kialakulsnak humnokai

antibiotikumok tl gyakori flrsa

tl hossz terpia, tl alacsony dzisban

antibiotikum szedsnek id eltti abbahagysa

antibiotikumok hasznlata llattenysztsben

rezisztens trzsek krhzi terjedse (hygine!)

MULTI DROG MULTI DROG REZISZTENCIA !!!REZISZTENCIA !!!

REZISZTENCIA MECHANIZMUSOK

24

A hrom f mechanizmus

penicillin

enzimatikusinaktivls

mdostottkthely

sulphonamidok

tetracyclin

aktvefflux

1. Enzimatikus inaktivls - 1

antibiotikum hastsa (hidrolzis)!! pl.laktamlaktamzz hatsa ampicillinre:

HO

H NH

N

SN

OO

COO-

2

-laktamz

HO

H N H

N

S

N

O O

COO-

2

OH

H

25

-laktamzok

nagyon sokfle ~ fleg plazmid-kdolt (nha kromoszomlis) konstitutv vagy induklhat (= a laktmjelenltben termeldik)

ESBL:ESBL: extended spektrum laktamzok !!TEM, SHV, CTX, OXAGram negatv baktriumok termelik(E. coli, Klebsiella, Pseudomonas, Acinetobacter, )

-laktamz osztlyok

-laktamzosztlyok

ASzerin-

Penicillinek

Gram + & Gram -

BMetallo-

Carbapenemek

Gram + & Gram -

CSzerin-

Cephalosporinok

Gram -

DSzerin-

Penicillinek

Gram + & Gram - Gram - Gram - Gram -

Osztly & aktv hely

Szubsztrt

Kromoszomlis

Plazmid

Gram -

26

1. Enzimatikus inaktivls - 2 kmiai mdosts:

acetills

adenills

foszforills

metills

aminoglycosidok, chloramphenicol

H

N

O

2NO

2

CH CH CH

HO

H CClOC

H

N

O

2NO

2

CH CH CH

AcO

H CClOC

N

2NO

2

CH CH CH

H CClOC

Acetyl CoA

Acetyl CoA

pl. chloramphenicolacetillsa:

O OAcAc

2. Kthely mdostsa mutcival

cskkent vagy megsznt affinits

penicillinek (pbp),

aminoglikozidok s makrolidok (30S s 50S riboszma alegysg),

quinolonok (girz gn: gyrA,B)

27

3. Efflux pumpa

Antibiotikum kitesskelse

nem tl hatkony

makrolidok, quinolonok, tetracyclin

stb

Problma baktriumok Staphylococcus aureus MRSA, VRSA

(methicillin- s vancomycin rezisztencia)

Enterococcus faecalis s faecium VRE

(vancomycin rezisztencia)

MDR s XDR Mycobacterium tuberculosis

Carbapenem rezisztens Acinetobacter baumannii

Pseudomonas aeruginosa

Klebsiella spp.

Stenotrophomonas maltophilia

ESBL

28

ANTIBIOTIKUM RZKENYSG LABORATRIUMI MEGHATROZSA

Korong diffzis teszt

A gtlsi zna tmrjealapjn:

R (rezisztens)

M (mrs. rzkeny)

(rzkeny)

baktriumpzsitantibiotikum

korong

gtlsi zna

ezt hasznljk a rutinban

gyakran tlbecsli a rezisztencit

szrshez megfelelantibiogram

29

MIC meghatrozsa Fogalmak:

MIC = MIC = minimminimlislis ggtltlsisi koncentrkoncentrcici

= az antibiotikum legkisebb koncentrcija (mg/L), ami a baktriumok nvekedst mr gtolni tudja

MBC = minimlis bactericid koncentrci

Populci szinten: MIC50, MC90: az a konc., ami az sszes baktrium 50 / 90%-t gtolja

MIC range: a legnagyobb s legkisebb MIC rtkekkzti intervallum

1. MIC meghatrozs diffzival

E-teszt: koncentrci-gradiens cskon

MIC

30

2. MIC meghatrozs higtssal

2 1 0,5 0,254816

(mg/L)

agarhigts (az AB higtsisora a tptalajba keverve)

cssorozat higts (csvekben) vagy mikrodilci (96 lyuk

plate-en)

(mg/L)

0

4

1

8

2

16

R breakpoint

1 2 4 8 16 >16

MIC (mg/L)

0

2

4

6

8

10

T rzsek

szm

a

31

Breakpoint meghatrozs

szemi-kvantitatv

csak a rezisztencia breakpoint-ot vizsgljuk

pl.: VRE szrs: enterococcusok: vancomycin R = 8 mg/L

szrsre: 6 mg/L vancomycin a tptalajban

AB rzkenysgi guideline-ok

Cl: standard eredmnyek

nemzeti s nemzetkzi guideline-ok, pl. CLSI: Clinical and Laboratory Standard Institute (amerikai)

BSAC: British Society for Antimicrobial Chemotherapy

EUCAST: European Committee on Antibiotic Susceptibility Testing

32

Mirt van szksg standardizlsra?

breakpoint-ok meghzsa (R, M, )

epedemiolgiai adatok lland frisstse

baktrium inokulum pontos szablyozsa

inkubcis krlmnyek szablyozsa(pl. leveg vagy emelt CO2)

kontrollkontroll ttrzsekrzsek: ATCC: American Type Culture Collection

NCTC: National Collection of Type Cultures

Plda: CLSI guideline Streptococcus pneumoniae-hoz

Inkubci: MH vres agar, 352 oC, 5% CO2 javasolt kontroll trzs: ATCC 49619

MIC breakpoint-ok penicillinre: : 0,06 mg/L

M: 0,125-1 mg/L

R: 2 mg/L

33

Stratgik a rezisztenciakialakulsnak minimalizlsra

kereszt-fertzs elkerlse a loklis AB rzkenysgi viszonyok ismerete hasznljunk inkbb gyorsan hat bactericidantibiotikumokat a halott baktriumok nem tudnak rezisztenss vlni!

korltozzuk a carbapenemek (mero-/imipenem)hasznlatt a mssal kezelhetetlen fertzsekre

a cephalosporinokat nagy elvigyzattalhasznljuk klnsen kerljk a lassan penetrlkat

34

Gygyszer kombincik

A szer

B szer

A + B (antagonizmus)

A + B (szinergizmus)

101

102

103

104

105

106

107

lcsraszm

/ ml

Id (ra)

A kombincis terpia clja szinergista hats

Sumetrolim: TMP + SMX

Synercid: quinupristin + dalfopristin

penicillin + gentamycin

rezisztencia kikszblse -laktm + enzim inhibitor

polimikrbs fertzs

nemnem ajajnlottnlott: -laktm + bakteriosztatikus szer!!

Az aktvan szaporodbaktriumokra hat

A baktriumokszaporodst gtolja

35

4. Kthely tltermelse pl. PABA tltermelse (SMX)

5. Metabolit by-pass msik kthely termelse

pl. msik dihidrofolt reduktz (DHFR) termelse

DHFR

plazmid

TMP

Dihidrofolt

Tetrahidrofolt

DHFR

kromoszma

TMP

6. Membrn permeabilitsmegvltozsa

aktv transzport blokkolsa

pl. MRSA: megvltozott membrn lipid szerkezet

pl.tetracyclin

7. Aktv komponenss val cskkenttalakts

pl. nitrofurantoin-reduktz elvesztse

36

Antibiotikum rezisztensMycobacterium tuberculosis

1950. janur 21.

George Orwell halla egy streptomycin-rezisztens

Mycobacterium tuberculosis

trzs miatt