antibioticos y resistencia
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Clase 9
Antibióticos
Resistencia a los antibióticos
ANTIBIÓTICOS
Definiciones:
1. Antagonismo de criaturas vivas. Vuillemin, 1889.
2. Sustancias producidas por microorganismos con acción antagonística sobre el crecimiento o vida de otros, en altas diluciones. S.A.Waksman, 1942.
Antibióticos
• son de bajo PM
• inhiben o matan bacterias
• la mayoría producidos por m.o. como
Actinomycetes (Streptomyces) y hongos
• su acción debe ser exclusivamente sobre
bacterias, sin ser tóxicos para células animales
Se une a la subunidad de la RNA polimerasaSe une a subunidad
ribosomal 30S
Kanamicina, un aminoglicósido, inhibe la sínt. de proteínas, se une a la subunidad ribosomal 30S
(enzima codificada en plasmidios y que le da resistencia a la bacteria
Eritromicina: inhibe la sínt.de proteínas en la subunidad 50S
Inhibe la síntesis de proteínas, interfiere en lasubunidad 30S
Modos de acción de los antibióticos
1. inhibición de la síntesis de pared celular
2. ruptura de la función de la membrana celular
3. inhibición de la síntesis proteica
4. inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos
5. acción como antimetabolito
Inhibición de la síntesis de la pared
• Los hongos, bacterias y células vegetales tienen una pared, mientras las demás células eucariontes no. Por lo tanto, es una inhibición selectiva.
• Las bacterias G+ son más sensibles, porque la presión osmótica interna es muy alta
• Ejemplos de antibióticos: – penicilina, bacitracina, cefalosporina
• son activos con bacterias en crecimiento, pues bacterias viejas no sintetizan pared
Penicilina G Penicilina V
Ampicilina
Amoxicilina
Ruptura de la función de la membrana celular
• Hay diferencias entre la membrana de bacterias y hongos, con respecto a la membrana de células animales
• Polimixinas: actúan como detergentes y disuelven la membrana por unión a fosfolípidos. Efectivo contra G-
• Anfotericina B: antibiótico polieno, se une a esteroles específicos presentes en la membrana de hongos. No actúa sobre bacterias.
Inhibición de la síntesis proteica
• Existen diferencias entre los ribosomas
bacterianos y animales
• Ej. Aminoglicósidos como la estreptomicina:
tienen aminoácidos y uniones glicosídicas.
Interfiere con la incorporación del aa correcto.
Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos
• Existen diferencias entre las enzimas
que sintetizan los ácidos nucleicos.
• Ej. Familia de las rifampicinas, se unen
a la RNApol e inhibe la transcripción
Antimetabolitos
• Actúan de dos formas:– por inhibición competitiva de enzimas– por incorporación incorrecta en moléculas
importantes como los ácidos nucleicos
• son moléculas similares a las normales• ejemplo: sulfas y ácido p-aminosalicílico,
inhiben la síntesis del ác. p-aminobenzoico, necesario para la síntesis del ácido fólico, que a su vez es necesario para la síntesis de ácidos nucleicos
• las células animales no son capaces de sintetizar el ác. fólico, lo obtienen de la dieta
Análogos de purinas, pirimidinasy aminoácidos son tóxicos paratodas las células. Se usan para virus porque los incorporan más rápido.
Espectro de acción de actividad de los antibióticos
Espectro de actividad
• Amplio espectro: – agentes que afectan a bacterias G+ y G-– útiles cuando se trata de un paciente muy enfermo
por un m.o. no identificado y se debe tratar inmediatamente
• Espectro restrictivo: – solo afectan a un pequeño grupo o a un grupo
taxonómico– si se conoce el m.o. y su susceptibilidad a los
antibióticos, se elige uno de espectro restrictivo
Antibiótico en clínica
• los de amplio espectro son usados cuando no se sabe bien qué m.o. causa la enfermedad.– problema: mata población bacteriana llamada flora
normal residente
• los de espectro restringido se usan cuando se sospecha fuertemente en el agente etiológico de la enfermedad y se conoce su susceptibilidad a los antibióticos
Antibiótico en clínica
• En individuos sanos se usa mejor antibióticos
bacteriostáticos, para que el sistema inmune se
deshaga del m.o.
• En individuos inmunodeprimidos se usan
antibióticos bactericidas
• el antibiótico debe llegar al lugar de la infección
Tipos de efectos laterales
1. toxicidad2. alergia3. alteración de la flora natural
• Ej. de alergia: productos de la hidrólisis de la penicilina se unen a proteínas de los fluidos corporales siendo reconocida por el sistema inmune como extraña. Puede llegar a un shock anafiláctico
• Alteración de la flora normal: especialmente los antibióticos de amplio espectro. Si se mata la flora normal, pueden invadir los sitios desocupados otros m.o., produciendo una SUPERINFECCIÓN, de difícil tratamiento (resistentes).
• Es más común en hospitalizados que son más susceptibles y están en un ambiente con patógenos más resistentes.
Resistencia de los microorganismos a los antibióticos
• resistencia significa que un m.o. previamente
susceptible a un antibiótico ya no lo es.
• un factor importante es que muchos antibióticos
son bacteriostáticos o inhibidores del
crecimiento y no bactericidas
Producción y uso de antibióticos anualmente en el mundo. Cada año se producen más de 500 toneladas.
¿Cómo se adquiere la resistencia?
• por cambios genéticos
– se producen por selección natural, sobreviven aquellas resistentes si se trata con antibiótico
– los antibióticos no inducen mutaciones– cambios en el cromosoma: una resistencia– adquisición de plasmidios (factor R), transposones: más
de una resistencia
• por mecanismos no-genéticos
– el m.o. permanece en un sitio no accesible para el agente antimicrobiano. Es una evasión, la progenie es atacada si sale de ese sitio
– algunas bacterias cambian a la forma L (lisa) en que carecen de pared
La resistencia puede ser adquirida a través del intercambio genético, el cual puede ser por tres vías:
TransducciónTransformación Conjugación
Mutaciones en el DNA bacteriano
Plasmidios de resistencia a antibióticos
• Son importantes en clínicaLa penicilina fue introducida para su uso médico al inicio de los años 1940
1946 - 14% de Staphylococcus aureus fue resistente a la penicilina1947 - 38% PenR1969 - 59% PenR1970's – casi el 100% de S. aureus fue PenR
•
Mecanismos de resistencia
• Alteración de receptores: – se altera el blanco, por ej. en los ribosomas que no
unen al agente. – resistencia a estreptomicina, aminoglicósidos y
eritromicina
• Alteración de la permeabilidad de la membrana celular– cambian las proteínas de la membrana por
mutaciones– se altera el transporte de poros y no entra el agente– resistencia a tetraciclinas, polimixinas,
aminoglicósidos
Mecanismos de resistencia
• Desarrollo de enzimas que pueden destruir o inactivar el agente -lactamasa: rompen el anillo -lactámico en penicilina y
cefalosporinas– también hay enzimas que destruyen aminoglicósidos y
cloranfenicol
• Alteración de una enzima de manera que una reacción inhibida pueda ocurrir– desarrollo de una enzima con mayor afinidad por PABA
que por sulfonamida– Alteración de una vía metabólica por una vía
alternativa
Resultados y Discusión:
Figura1.- Expresión fenotípica de resistencia a meticilina (derecha) y a vancomicina (izquierda).
Diseño computarizado de drogas
• Lo tradicional:– se busca sitios únicos en el metabolismo y
biosíntesis o estructuras muy distintas– las drogas se aíslan de fuentes naturales y se
prueba su actividad antimicrobiana
• Lo actual:– mediante tecnología de gráficas estructurales se
buscan drogas que interactúen con estas estructuras
– se prueban esas drogas en forma virtual– así se diseñó la droga saquinavir, un inhibidor de
proteasa que enlentece el crecimiento del virus HIV
La proteasa procesa precursores, etapa necesaria en la maduración delas proteínas virales. Los inhibidores son análogos a los péptidos.
Drogas de 1ª, 2ª, 3ª línea
• Cuando una bacteria se hace resistente a una droga, se debe encontrar otra.
• Ej.: drogas para tratar la gonorrea antes de 1930 no había. Aparecieron las sulfonamidas, se hizo resistente la bacteria, apareció la penicilina. En 1970 apareció la enzima -lactamasa, se usó entonces la espectinomicina.
INFORMACIÓN ADICIONAL
Antibióticos
Antibióticos según mecanismo de acción
• Síntesis de pared celular:– Penicilinas– Penicilina semisintéticas: nafcilin, oxacilina,
ampicilina, amoxicilina, carbenicilina, ticarcilina– Penicilina G: aplicada directamente al músculo,
venas, oral (algo se hidroliza)– procaína: se co-administra con la penicilina para
retardar su excresión– Uso de penicilinas: infecciones de
estreptococos, meningococos, pneumococos, espiroquetas, clostridia, bacilos G+ aeróbicos, infecciones urinarias
Antibióticos según mecanismo de acción
• Síntesis de pared celular:– Cefalosporinas; las naturales derivan del
hongo Cephalosporium– cefalixina (keflex), cefradina, cefadronil: uso oral– cefalotina (keflin), cefapirina, cefazolina: vía
parenteral, intramuscular, intravenosa– se usan cuando hay alergias– amplio espectro, pocos efectos laterales, se usa
profilácticamente en cirugías– irritación en el lugar de aplicación, inflamación
de la vena; náusea, vómitos, diarreas (si es oral)
• Síntesis de pared celular:– Carbapenemas: estructura con el anillo -
lactámico y otra que previene su degradación en el riñón
– amplio rango– Primaxin: efectivo en el 98% de los m.o.
hospitalarios– Bacitracina: absorción pobre, tóxico para el
riñón; solo se usa en piel y heridas.– Vancomicina: producido por Streptomyces
orientalis; pobre absorción, sólo para infecciones gastrointestinales; produce superinfección, sordera en ancianos
Antibióticos según mecanismo de acción
ESTRUCTURA DE ANTIBIÓTICOS -LACTÁMICOS
• Penicilinas o -lactámicos: – actúan en la fase final de la síntesis del
peptidoglicán, inhiben la transpeptidación– son análogos estructurales de la D-alanil-
D-alanina– se unen a las transpeptidasas en forma
irreversible– algunas penicilinas son menos efectivas
contra G- porque no pueden atravesar la membrana externa
• Bacitracina:– Bloquea el transporte de las subunidades de
peptidoglicán a su posición en la pared celular.
Agentes antimicóti-cos
Evaluación de un agente químico
• COEFICIENTE FENOL:– se usa como estándar y se comparan los demás
agentes con el fenol, bajo las mismas condiciones– se usa Salmonella typhi (patógeno sistema
digestivo)– se usa Staphylococcus aureus (patógeno de
heridas)– coeficiente de fenol = 1; el agente es igual al fenol– se informa el coeficiente separado para cada m.o.
Determinación del coeficiente fenol
• igual volumen del agente químico en diluciones seriadas (1:10) en 8 tubos
• se incuban a 20°C en un baño de agua por 5 min.• se agrega a cada tubo 0,5 mL de un inóculo
estándar a cada tubo• después de 5, 10 y 15 min se transfiere una
cantidad determinada a un medio de cultivo fresco y se incuban
• luego de 48 horas se ve turbidez• se anota la concentración mínima a la que el
agente mató las bacterias a los diferentes tiempos
• si la CMB (conc. mín. bactericida) es en la dilución 1/1000 y la del fenol es 1/100, el coeficiente fenol es 10
• El compuesto es 10 veces más activo que el fenol
Características del agente antimicrobiano ideal
1. Solubilidad en fluidos corporales2. Toxicidad selectiva3. Toxicidad no alterable fácilmente: por
interacciones con alimentos, otras drogas o en condiciones anormales como diabetes o enfermedades renales
4. No-alergénico5. Mantención de concentración terapéutica
constante en fluidos de tejidos y cuerpo6. Resistencia de m.o. difícil de adquirir7. Larga vida en la mantención (refrigeración,
etc.)8. Costo razonable