antibiotikaold-biomikro.vscht.cz/vyuka/fm/l8_antibiotika.pdf · třídění antibiotik hlavní...
TRANSCRIPT
Antibiotika
část I
Igor Hochel
N
O
OH
OH
OH
SCH3
H
NH
H
CH3
O
CH3
CH3
OH
Antibiotika
Antibiotika jsou přírodní produkty některých bakterií, plísní i vyššich organismů,
které inhibují růst jiných mikroorganismů.
V průběhu vývoje těchto terapeutik se změnila strategie jejich výroby od isolace
z kultur různých mikroorganismů, přes dodatečnou modifikaci až po jejich
chemickou synthesu
Antibiotika jsou přírodní látky produkované mikroorganismy, nebo podobné látky
připravené semisytheticky popř. syntheticky, které v nízkých koncentracích inhibují
růst nežadoucích mikroorganismů a jsou používány k terapii, nebo profylaxi
infekčních onemocnění (antimikrobiální látky – penicilin, chloramfenikol,
sulfonamidy).
Na trhu existuje asi 150 druhů antibiotik
Požadavky na antibiotika
selektivní toxicita - nesmí poškozovat eukaryotní buňky
účinek na pathogeny při nízkých koncentracích (mg·ml-1)
rychlé dosažení požadovaných koncentrací po aplikaci,
snadné pronikání do cílových tkání
doba účinku
snadná aplikovatelnost
bakteriostatický účinek bakteriocidní účinek
(koncentrace)
Třídění antibiotik
hlavní skupiny antibiotik jsou tříděny převážně podle struktury:
β-laktamy (peniciliny, cefalosporiny, monobaktamy, karbapenemy)
aminoglykosidy (streptomycin, kanamycin, gentamicin, amikacin)
tetracykliny (tetracyklin, doxycyklin, tiacyklin)
makrolidy (erytromycin, klaritromycin)
linkosamidy (linkomycin, klindamycin)
glykopeptidy (vankomycin, teikoplanin)
chinolony (kyselina nalidixová, norfoxacin, ciprofloxacin)
rifamyciny (rifampicin, rifabutin)
antimykotika (polyenová, imidazolová, triazolová)
sulfonamidy (sulfadimidin, trimethoprim, kotrimoxazol – směs sulfometoxazolu a trimetoprimu v poměru 5:1, Dapson - diaminodifenylsulfon)
Mechanismus účinku
zásah do sythesy buněčné stěny
porušení buněčné membrány
inhibice sythesy bílkovin
inhibice sythesy nukleových kyselin
inhibice metabolismu kyseliny listové
ONH
CH3
NH O
CH3
O
O
OH
OH
O
O
RO
O
CH3
O
O
ONH
CH3
O
OH
OH
O
ONH
CH3
O
CH3 O
O
RO
O
O
L-Ala
D-Glu
L-Lys D-Ala
[L-Gly]5
D-Ala
L-Lys
D-Glu
L-Ala
Aminokyselina Substituent
L-alanin glycin, L-serin
kyselina D-glutamová kyselina threo-3-hydroxy-D-glutamová,
glycin (-amid), D-alaninamid, kadaverin
L-lysin kyselina (hydroxy-)meso-diaminopimelová,
kyselina L,L-diaminopimelová,
kyselina L-diaminomáselná,
L-ornitin, L-hydroxylisin, L-alanin, kyselina
L-glutamová
Zásah do synthesy buněčné stěny
O NH
O
NH
CH3
COOHCH
3
O NH
O
O
TPasa
CH3
NH2
CH3
COOHOH
TPasa
S
N
R NH
O
O
CH3
CH3
H
COOHOH
TPasa
S
NH
R NH
O
O
CH3
CH3
H
COOHO
TPasa
L-Ala
D-Glu
m-Dap-NH2
M G
L-Ala
D-Glu
m-Dap-NH2
L-Ala
D-Glu
NH2-m-Dap
TPasa
M G
M G
D-Ala
Inhibitory β-laktamas
O
N
O
H
COOH
OH
kyselina klavulanová
S
N
O
CH3
CH3
COOH
OO
Sulbactam
NN
NS
N
O
CH3
COOH
OO
Tazobactam
Porušení buněčné membrány
struktura bakteriální, fungální (ergosterol) a savčí membrány (cholesterol)
asymetrická struktura vnější membrány G- bakterií (lipopolysacharidy fosfolipidy)
kolistin (polymyxin E) vazba na lipid A → uvolňování LPS z vnější membrány G- bakterií → pronikání kolistinu k cytoplasmatické membáně, vazba na fosfolipidy → dezintegrace cytoplasmatické membrány
amfotericin B, nystatin (polyeny) vazba na steroly, zanoření hydrofilní části polyenu do membrány → dezintegrace membrány plísní (tvorba kanálků?)
nízká selektivita polyenů – různá afinita k ergosterolu a cholesterolu
poškození ledvin
imidazoly a triazoly inhibice 14α-demethylasy
terbifavin – analog squalenu → inhibice squalenepoxidasy
Porušení buněčné membrány
OH
OH
ergosterol
lanosterolsqualen
terbinafin
14-alfa-demethylasa (P450)imidazoly, triazoly
squalenepoxidasa
Inhibice metabolismu kyseliny listové
pteridin
+
+
kys. p-aminobenzoová
glutamát
DHF
dihydrofolátreduktasa
THF
C1 fragment:
adenin
guanin
thymin
methionin
DNA
RNA
N
N NH
N
OH
NH2
NH
NH
OOHO
OH
O
H
H
N
N
NH2
NH2
OMe
OMe
OMe
N
N
NH2
NH2
C2H
5
Cl
NO
S NH
O
O
CH3
NH2
S
O
O
NH2
NH2
kyselina dihydrofolová
trimethoprim (antibakteriální činidlo)
pyrimethamin (antimalarikum)
sulfomethoxazol (antibakteriální činidlo)
dapson (antimalarikum, antileprotikum)
Inhibice synthesy nukleových kyselin
NH
N
O
O
O
OH
O
OH
O
OH
NH
N
O
O
O
OH
O
OH
O
OH
CH3
N
NH
NH2
O
FNH
NH
O
O
F
NH
N
O
O
O
OH
O
OH
O
OH
F
thymidilátsythetasa
deoxyuridinmonofosfát deoxythimidinmonofosfát
trimethoprimpyrimethaminsulfonamidy
5-fluorocytosin 5-fluorouracil 5-fluoro-2'-deoxyuridinmonofosfát
inhibitor thymidilátsynthetasy
Inhibice synthesy nukleových kyselin
antivirální nukleosidy aciclovir a ganciclovir
jsou konvertovány virovou thimidinkinasou
na monofosfát, pak na trifosfát, který
inhibuje virovou DNA polymerasu
buněčná polymerasa není inhibována,
antivirové trifosfáty nejsou synthetisovány v
herpes-virem neinfikovaných buňkách
analoga nukleotidů inhibují DNA
polymerasu, nebo jsou inkorporována do
DNA s následnou terminací synthesy DNA
řetězce
zidovudin je konvertován (infikovanými i
neinfikovanými buňkami) na odpovídající
trifosfát, který inhibuje reversní transkriptasu
viru HIV
N
N
NH
NNH2
O
OOH
N
N
NH
NNH2
O
OOH
OH
aciklovir
ganciklovit
NH
N
O
CH3
O
OOH
N3
zidovudin (AZT)
NH
N
O
I
O
O
OH
OH
joduridin
Inhibice synthesy nukleových kyselin
inhibice topoisomeras fluorochinolony (ciprofloxacin, norfloxacin) a
chinolony (kyselina nalidixová)
zlomy v řetězci DNA (metronidazol anarobní mikroorganismy,
nitrofurantoin)
vazba rifampicinu na β-podjednotku RNA polymerasy → inhibice
RNA polymerasy na počátku procesu transkripce
Ribosomy – cytoplasmatické nukleoproteiny
Ribosom bakteriálních buněk (70S) Ribosom savčích buněk (80S)
Malá podjednotka
(30S)
16S rRNA Malá podjednotka
(40S)
18S rRNA
~20 proteinů ~30 proteinů
Velká podjednotka
(50S)
23S rRNA,
5S rRNA
Velká podjednotka
(60S)
5S rRNA,
5,8S rRNA,
28S rRNA
~30 proteinů ~ 50 proteinů
Klasifikace antibiotik
podle struktury
podle účinku
podle cílových mikroorganismů
antivirotická
antibakteriální
antifungální
antiparazitická
podle farmakologických vlastností
Třídění antibiotik
β-laktamy peniciliny přirozené peniciliny penicilin G, penicilin V
rez. k β-laktamasam oxalicin, nafcilin
aminopeniciliny ampicilin, amoxicilin
anti-pseudomonádové piperacilin, ticarcilin
cefalotiny 1. generace cefalotin
2. generace cefaclor, cefoxitin
3. generace ceftriaxon, cefoperazon
4. generace cefepim
karbapenemy imipenem
monobactamy aztreonam
aminoglykosidy streptomycin, kanamycin
tetracykliny tetracyklin, minocyklin
atd.
Bednář M., Fraňková V., Schindler J., Souček A., Vávra J. (1996): Lékařská mikrobiologie, bakteriologie, virologie, parazitologie, 1. vydání, Marvil, Praha
Třídění antibiotik
Třídění antibiotik do skupin a podskupin podle struktury,
mechanismu účinku a citlivosti k inaktivujícím enzymům
má význam v interpretaci vyšetření citlivosti. Antibiotika
jedné skupiny mají stejný biochemický způsob účinku
a citlivost resp. rezistenci k jednomu je možné vztáhnout
na ostatní členy skupiny. Proto se obvykle vyšetřuje pouze
jedno zástupné antibiotikum.
β-Laktamy
skupina strukturně podobných antibiotik (β-laktámový
kruh) s podobnými účinky
peniciliny
cefalosporiny
S
N
R NH
O
O
CH3
CH3
H
COOH
N
S
O
CH3
O
OH
CH3
NH
O
N
N
S CH3
CH3
OH
O
H
O
OH
NH
S CH3
O
OH
CH3
NH
O
O
OH
N
O O
NH
SH CH3
O
OH
CH3
kyselina penicilenovákyselina penilová
pH 5 pH 7
kyselina penicilová
pH 7
benzylpenicilin
pH 8
β-Laktamy - peniciliny mechanismus účinku:
inhibují poslední stupeň synthesy buněčné stěny (inhibice prokřížení peptidoglykanových řetězců) → oslabení buněčné stěny s následnou cytolysou
aktivují buněčné hydrolasy a tak urychlují degradaci stávajícího peptidoglykanu
spektrum:
základní peniciliny:
účinné proti G+ bakteriím, které neprodukují β-laktamasu (enterokoky, streptokoky [pneumokoky], Bacillus anthracis, Listeria monocytogenes, anaeroby včetně klostrídií a aktinomycet, dále pak neisserie a spirochety [treponemy, borrelie, leptospiry])
benzylpenicilin, fenoxymethylpenicilin
semisynthetické peniciliny odolné proti stafylokokové penicilase:
lék volby proti infekcím vyvolané Staphylococcus aureus a S. epidermidis, streptokoky
oxacilin, methicilin
aminopeniciliny:
rozšířené spektrum – G- bakterie (Haemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella sp., Shigella sp.) Přirozená rezistence: Klebsiella sp., Pseudomonas sp.
ampicilin, amoxicilin
O NH
O
NH
CH3
COOHCH
3
O NH
O
O
TPasa
CH3
NH2
CH3
COOHOH
TPasa
S
N
R NH
O
O
CH3
CH3
H
COOHOH
TPasa
S
NH
R NH
O
O
CH3
CH3
H
COOHO
TPasa
L-Ala
D-Glu
m-Dap-NH2
M G
L-Ala
D-Glu
m-Dap-NH2
L-Ala
D-Glu
NH2-m-Dap
TPasa
M G
M G
D-Ala
β-Laktamy - peniciliny mechanismus účinku:
inhibují poslední stupeň synthesy buněčné stěny (inhibice prokřížení peptidoglykanových řetězců) → oslabení buněčné stěny s následnou cytolysou
aktivují buněčné hydrolasy a tak urychlují degradaci stávajícího peptidoglykanu
spektrum:
základní peniciliny:
účinné proti G+ bakteriím, které neprodukují β-laktamasu (enterokoky, streptokoky [pneumokoky], Bacillus anthracis, Listeria monocytogenes, anaeroby včetně klostrídií a aktinomycet, dále pak neisserie a spirochety [treponemy, borrelie, leptospiry])
benzylpenicilin, fenoxymethylpenicilin
semisynthetické peniciliny odolné proti stafylokokové penicilase:
lék volby proti infekcím vyvolané Staphylococcus aureus a S. epidermidis, streptokoky
oxacilin, methicilin
aminopeniciliny:
rozšířené spektrum – G- bakterie (Haemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella sp., Shigella sp.) Přirozená rezistence: Klebsiella sp., Pseudomonas sp.
ampicilin, amoxicilin
β-Laktamy - peniciliny spektrum:
anti-pseudomonádové peniciliny:
z praktického hlediska okrajová skupina pinicilinů
bakterie citlivé k ampicilinu, navíc rody Pseudomonas, Klebsiella, Serratia
anaeroby včetně Bacteroides fragillis
nejsou odolná k působení β-laktamas
tikarcilin, piperacilin
farmakokinetika:
rozdíly v perorálním podání
acidolabilní přípravky (penicilin G a antipseudomonádové peniciliny) se nevstřebávají (injekční forma), oxacilin a ampicilin se vstřebavají z 30-50% (individuální) → nevhodné pro perorální léčbu, penicilin G se sorbuje v GIT z 60 %, amoxicilin z 80-90%
eliminace – ledviny
peniciliny pronikají do dobře prokrvených tkání (plíce, játra, ledviny, svaly, kosti)
průnik penicilinů do oka, mozku, mozkomíšního moku závisí na poruše normálních barier v průběhu zanětu
nežadoucí účinky:
alergické reakce, dermatitidy, anafylaktický šok, křeče (velké dávky penicilinu G a ampicilinu), gastrointestinální potíže (dismikrobie – kolitida vyvolaná Clostridium difficile, kandidosy)
β-Laktamy - peniciliny
klinické využití:
základní peniciliny:
léčba infekcí vyvolaných Streptococcus pyogenes (angina, spála), penicilin-
senzitivními kmeny Streptococcus pneumoniae (respirační onemocnění)
léčba infekcí vyvolané klostrídiemi, anaerobní ústní mikroflorou,
aktinomycetami včetně, spirochetami (syfilis, lymeská boreliosa,
leptospirosa)
problematická léčba infekcí Neisseria gonorhoeae (rozdílná citlivost k
penicilinům)
peniciliny odolné vůči stafylokokové penicilase
výlučně v terapii infekcí způsobené MRSA (sepse, kožní infekce)
aminopeniciliny:
léčba infekcí respiračního traktu, močových cest, meningitid, gastrické
infekce způsobené Helicobacter pylori (jedna z komponent - amoxicilin)
v kombinaci s inhibitory β-laktamas (kys. klavulanová, sulbaktam,
tazobaktam)
v kombinaci s jinými antibiotiky (aminoglykosidy)
β-Laktamy - peniciliny
klinické využití:
antipseudomonádové peniciliny
léčba infekcí způsobených rezistentními G- bakteriemi (Pseudomonas
aeruginosa)
β-Laktamy - cefalosporiny
isolovány v roce 1948 z kmene Cephalosporium (Acremonium)
bakteriocidní antibiotika se širokým spektrem účinku, nízkou toxicitou, snadným podáváním a příznivým farmakokinetickým profilem
mechanismus účinku: inhibují sythesu bakteriální buněčné stěny
učinkují jako analoga D-alanyl-D-alaninu a inhibují transpeptidasy (PBP – penicillin binding protein), takže nedochází k vzájemnému prokřížení peptidoglykanových řetězců
aktivace hydrolytických enzymů
spektrum:
cefalosporiny se podle účinnosti na G- bakterie a rezistence vůči β-laktamasam dělí na 4 generace
N
S
R2
O OH
NH
R1
O
N
NN
NN
S
CH
2
S
O O
O
CH3
NH
O
OHH
N
S
N
S
CH
2
O O
O
NH
O
H
O
O
CH3
S
N
S
CH
2
O O
O
NH
O
O
O
O
NH2
CH3
O
N
S
CH
2
O O
O
NH
O
H
O
O
NH2
NO
CH3
N
S
CH
2
R2
O O
O
NH
R3
R1 12
34
5
67
8
cefamandol cefapirin
cefoxitin cefuroxim
β-Laktamy - cefalosporiny
isolovány v roce 1948 z kmene Cephalosporium (Acremonium)
bakteriocidní antibiotika se širokým spektrem účinku, nízkou toxicitou, snadným podáváním a příznivým farmakokinetickým profilem
mechanismus účinku: inhibují sythesu bakteriální buněčné stěny
učinkují jako analoga D-alanyl-D-alaninu a inhibují transpeptidasy (PBP – penicillin binding protein), takže nedochází k vzájemnému prokřížení peptidoglykanových řetězců
aktivace hydrolytických enzymů
spektrum:
cefalosporiny se podle účinnosti na G- bakterie a rezistence vůči β-laktamasam dělí na 4 generace
N
S
R2
O OH
NH
R1
O
β-Laktamy - cefalosporiny
spektrum:
cefalosporiny 1. generace
vysoká účinnost na G+ mikroorganismy (streptokoky, stafylokoky), účinnost na G- bakterie je nižší
klinicky významný je účinek na neiserie (nedosahuje účinnosti vyšších generací)
nepůsobí na Pseudomonas aeruginosa
cefalotin, cefazolin, cefalexin, cefadroxil
cefalosporiny 2. generace
poněkud nižší účinnost na G+ mikoorganismy, vyšší účinnost na G- bakterie (hemofily, Branhamella catarhalis, Neisseria sp., Escherichia coli, Proteus mirabilis, Klebsiella sp., Serratia sp.)
nepůsobí na Pseudomonas aeruginosa
několikanásobně vyšší účinost na Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Neisseria sp., enterobakterie v porovnání s cefalotiny 1. generace
cefuroxim, cefamandol, cefoxitin, cefaclor
β-Laktamy - cefalosporiny
spektrum:
cefalosporiny 3. generace
méně účinná na G+ mikroorganismy než cefalotiny 1. a 2. generace při vyšší
účinnosti na G- bakterie (Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae)
některé přípravky působí na Pseudomonas aeruginosa (ceftazidim)
rezistentní vůči účinkům některých β-laktamas
cefotaxim, ceftriaxon, ceftazidim, cefoperazon, moxalactam
cefalosporiny 4. generace
nejširší spektrum aktivity, vyšší účinnost na G+ bakterie ve srovnání s
cefalotiny 3. generace
působí na většinu G- bakterií (a na Pseudomonas aeruginosa
méně citlivé na inaktivaci β-laktamasami
cefepim, cefpirom
cefalosporiny 5. generace (?)
účinné proti MRSA (ceftobiprol)
β-Laktamy - cefalosporiny
farmakokinetika:
vysoká afinita k proteinům → sérové koncentrace vysoké, tkáňové koncentrace nižší, intracelulární koncentrace zanedbatelná → nelze aplikovat proti intracelulárním pathogenům
cefalosporiny 3. a 4. generace pronikají do CNS (ceftriaxon, cefotaxim, ceftazidim, cefepim)
většina cefalosporinů vylučována ledvinami (poločas 1 – 2 hodiny) cefoperazon vylučován biliární cestou
nežádoucí účinky:
podobné vedlejší účinky jako ostatní β-laktamová antibiotika
alergické projevy méně časté než u penicilinů
hematotoxicita a nefrotoxicita - nízká frekvence
kandidová superinfekce, klostridiová kolitida
bolesti a záněty v místě aplikace (tromboflebitis), eosinofilie
hypoprothrombonemie (deficience prothrombinu) u některých cefalosporinů (moxalactam, cefoperazon, cefmetazol)
10% pacientů s hypersensitivitou k penicilinům a karbapenemům vykazují zkříženou reakci s některými cefalosporiny
β-Laktamy - cefalosporiny
klinické využití:
parenterální cefalosporiny jsou výhradně využívána u závažných stavů (sepse, meningitidy, bronchopneumonie, infekce urogenitálního traktu, nitrobřišní infekce)
perorální cefalosporiny (1.-3. generace) jsou využívána především v terapii lehčích infekcí dýchacích cest a urogenitálního traktu, měkkých tkání a kůže nelze je použít při život ohrožujících infekcích (sepse, meningitida)
β-Laktamy - monobaktamy
méně užívaná skupina antibiotik s baktericidním účinkem pouze
proti G- mikroorganismům
aztreozam
spektrum:
účinný na G- bakterie, Pasteurella multocida, aeromonády, pseudomonády
(nižší účinek ve srovnání s ceftazidimem a karbapenemy), neiserie,
enterobakterie neučinkuje na G+ bakterie, acinetobaktery a gramnegativní
anaeroby
farmakokinetika:
pouze parentenální aplikace (nevstřebává se v GIT po administraci per os)
proniká do tělesných tkání i tekutin kromě mozkomíšního moku
nežádoucí účinky:
exantémy, ne však závažnější reakce, ani zkřížené alergické reakce s ostatními
β-laktamy
N
S
NH
NO
CH3
CH3
CH3
NH3
N
SO3
CH3
O
O
+
-
aztreonam
β-Laktamy - monobaktamy
klinické využití:
cílená terapie život ohrožujících infekcí (sepse, brišní infekce) vyvolaných
G- bakteriemi v situaci, kdy nelze použít penicilinová nebo cefalosporinová
antibiotika
β-Laktamy - karbapenemy
imipenem, meropenem, ertapenem
spektrum:
široké spektrum účinků na G+ a G- bakterie, včetně kmenů které produkují β-laktamasy, anaeroby (Bacteroides fragilis)
neúčinné na Enterococcus faecium, Stenotrophomonas maltophilia (původce nosokomiálních nákaz), mykoplazmata, chlamydie, MRSA
účinnost proti mykobakteriím variabilní
farmakokinetika:
parenterální aplikace (špatná absorpce při perorální aplikaci)
vylučují se ledvinami
imipenem + inhibitor dehydropeptidasy I (prodlužuje poločas imipenemu, udržuje jeho terapeutickou koncentraci v moči, brání nefrotoxickému účinku imipenemu a jeho metabolitů)
meropenem stabilní vůči DHP-I
poločas imipenemu a meropenemu 1 hodina
pronikají dobře do tkání (zánětem postižené mozkové pleny)
N
O
CH3
OH SN NH
2
O
OH
imipenem
β-Laktamy - karbapenemy
nežádoucí účinky:
obdobné jako u ostatních β-laktamů
zvracení
klinické využití:
záložní antibiotika k léčbě závažných nozokomiálních infekcí (sepse, pneumonie,
infekce kostí, infekce měkkých tkání, gynekologické a porodnické infekce,
komplikované infekce urogenitálního traktu, polymikrobiální infekce)
terapie infekcí vyvolaných bakteriemi rezistentních k běžným β-laktamovým
antibiotikům
terapie meningitid od 3. měsíce věku (meropenem)
Aminoglykosidy
streptomycin, gentamicin, amikacin, netilmicin
mechanismus účinku:
inhibují ribosomální translokaci tj. přesun peptidyl-tRNA z místa A do místa P
ireversibilně se vážou na 30S ribosomální podjednotku
narušují integritu vnější membrány G- bakterií (uvolňování LPS a fosfolipidů)
spektrum:
neopouzdřené G- bakterie rodu Escherichia, Proteus, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas
G+ bakterie rodu Staphylococcus (S. aureus)
Mycobacterium tuberculosis, brucely, pasteurely, Francisella turicensis
neúčiné proti anaerobním bakteriím
Aminoglykosidy
omezené využití nejúčinější amikacin s nejpomalejším vývojem rezistence, aplikují se většinou v kombinaci s β-laktamy, nebo vankomycinem
nejsou sorbovány střevním traktem, podávány intravenosně a intramuskulárně
nežádoucí účinky:
ototoxicita (gentamicin, tobramycin)
nefrotoxicita
neuromuskulární blokáda (umělá ventilace)
rezistence: enzymová alterace účinné molekuly
Makrolidy
skupina antibiotik s 14-, 15-, 16- členným laktonovým kruhem s jedním nebo více molekulami deoxycukrů
erytromycin (14, přirozené a.), klaritromycin (14, semisyntetické a.), roxitromycin (14, semisyntetické a.), azitromycin (15, azalid), spiramycin (16, přirozené a.)
mechanismus účinku: inhibice sythesy bílkovin
reversibilní vazba na P-místo 50S ribosomální podjednotky → zablokování posunu 70S ribosomu k následujícímu kodonu mRNA
disociace peptydyl-tRNA z ribosomu
Makrolidy
spektrum:
většina pathogenů vyvolávající respirační infekce vedle Streptococcus pyogenes, rody Mycoplasma, Legionella, Chlamydia, Rickettsia dále pak Bordetella pertussis, Moraxella catarrhalis
Listeria monocytogenes, Corynebacterium diphteriae
Haemophylus influenzae (azitromycin a klaritromycin)
specifický účinek na Mycobacterium avium komplex
mírná antiprotozoální aktivita (spiramycin)
nespolehlivý účinek na stafylokoky a enterokoky a neiserie
neúčinný na methicilin-rezistentní Staphylococcus aureus
farmakokinetika:
dobře pronikají do tkání, sekretů a CNS, rychle se vstřebávají z trávicího ústrojí
časově závislá antibiotika (účinek závisí na době po kterou v tkáních přetrvávají koncentrace vyšší než MIC)
eliminace - játra
Makrolidy
nežádoucí účinky:
nízká toxicita
obtíže postihující gastrointestinální trakt (zvracení, průjmy, bolesti břicha)
ototoxicita (vysoké dávky erythromycinu)
lokální iritace, flebitida (erythromycin)
alergické reakce – vzácné
klinické využití:
léčba méně závažných případů
legionelosa
infekce horních a dolních cest dýchacích
meningokoková uretritida, urogenitální infekce
gastrointestinální infekce vyvolané Campylobacter jejuni
eradikační léčba Helicobacter pylori (kombinace s dalšími léky)
toxoplasmosa v graviditě (spiramycin)
infekce způsobené netuberkulosními mykobakteriemi
Linkosamidy
linkomycin, klindamycin
linkomycin první linkosamid isolovaný z druhu Streptomyces lincolnensis
mechanismus účinku:
inhibice biosythesy proteinů (vazba na 30S podjednotku, předčasná disociace peptydyl-tRNA z ribisomu)
spektrum:
účinné na streptokoky, stafylokoky (S. epidermidis), většinu sporulujících a nesporulujících anaerobů ústní dutiny (aktinomycety, veilonely, fusobakteria) a střev (klostridia, peptostreptokoky, bacteroidy např. Bacteroides fragilis).
klindamycin učinkuje na protozoa (Toxoplasma gondii, Plasmodium falciparum, Pneumocystis jirovecii)
rezistence: většina enterokoků, mykoplasmat, Clostridium difficile, G- bakterie, MRSA
N
O
OH
OH
OH
SCH3
H
NH
H
CH3
O
CH3
CH3
OH
linkomycin
Linkosamidy
nežádoucí účinky:
anafylaktické reakce, horečka, erythema multiforme, pseudomembranosní kolitida (toxiny Clostridium difficile)
klinické využití:
při infekcích způsobených anaerobními pathogeny včetně penicilin rezistentními kmeny
infekce v dutině ústní (parodontální absces)
infekce kostí (artritidy, osteomyelitidy)
anaerobní infekce plic (aspirační pneumonie, plicní absces),
stafylokokové infekce, infekce způsobené histotoxickými klostridiemi např. C. perfringens, streptokokové infekce měkkých tkání (klindamycin)
terapie toxoplasmosy, malárie, amebosy a pneumocystosy (klindamycin)
antagonistické účinky s makrolidy a streptograminy
Glykopeptidy
vankomycin, teicoplanin
převážně baktericidní účinek na většinu aerobních i anaerobních G+ mikroorganismů
mechanismus účinku: inhibice sythesy buněčné stěny
vazba vankomycinu na D-Ala-D-Ala znemožňuje inkorporaci NAM/NAG peptidů do peptidoglykanové matrice
spektrum:
stafylokoky (MRSA, Staphylococcus epidermidis)
streptokoky (Streptococcus pneumoniae, S. pyogenes)
Listeria monocytogenes, Bacillus anthracis, Bacillus sp., Corynebacterium sp. Rhodococcus equi, Lactobacillus acidophylus, ostatní druhy rodu Lactobacillus jsou rezistentní
G+ anaeroby: Peptostreptococcus sp., Propionibacterium sp., Actinomyces sp.
rezistence: vankomycin rezistentní bakterie (Staphylococcus aureus [GISA], S. epidermis, enterokoky)
Glykopeptidy
farmakokinetika:
glykopeptidy nejsou vstřebávány GIT
po parenterální aplikaci – pronikají do ledvin, jater, dalších tkání
vylučování – ledviny
vankomycin proniká do kostní tkáně, avšak nebyla prokázána korelace mezi koncentrací a klinickým účinkem na zánětlivé procesy v kostech
vankomycin proniká placentou a je vylučován do mateřského mléka
vankomycin proniká do mozkomíšního moku
nežádoucí účinky:
horečka, alergie
ototoxicita u starších osob
klinické využití:
život ohrožující infekce, způsobené G+ bakteriemi, které neopovídají na méně toxická antibiotika, nebo jsou rezistentní k β-laktamům. Vankomycin je možné kombinovat s β-laktamovými antibiotiky, aminoglykosidy a rifampicinem
Polypeptidy (polymyxiny)
cyklická polypeptidová antibiotika s hydrofobním lineárním řetězcem
polymixin B, kolistin (polymyxin E)
jsou produkovány druhem Bacillus polymyxa
mechanismus účinku:
interakce s lipopolysacharidy s následným poškozením permeability cytoplasmatické membrány
spektrum:
Bordetella sp., Escherichia coli, Klebsiella sp., Enterobacter sp., Salmonella sp., Shigella sp., Vibrio cholerae, Pasteurella sp., Haemophilus sp.
přirozené rezistentní druhy: Proteus sp., Serratia sp.
nízká aktivita proti zástupcům rodu Providentia, Burkholderia
Polypeptidy (polymyxiny)
klinické využití:
vyhrazená antibiotika pro léčbu infekcí způsobených
multirezistentní Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter sp. a
carbapemasu produkující druhy z čeledi Enterobacteriaceae
nežádoucí účinky:
závratě, nefrotoxicita a neurotoxicita, vzácně anafylaktický šok
(antibiotika poslední volby proti infekcím gramnegativními
mikroorganismy)
nejsou sorbovány střevním traktem, pouze parenterální aplikace
(intravenosně, inhalace)
Tetracykliny
polyketidové sloučeniny se základním oktahydrotetracen-2-karboxamidovým řetězcem
chlortetracyklin (aureomycin) isolován roku 1940 z kmene Streptomyces aureofaciens
chlortetracyklin, oxytetracyklin (přirozená antibiotika), doxycyklin, lymecyklin, minocyklin (semisynthetická antibiotika)
mechanismus účinku: inhibice synthesy proteinů
reversibilní vazba na 30S podjednotku ribosomu → inhibice vazby aminoacyl-tRNA na komplex mRNA-ribosom
pouze bakteriostatický účinek
OH
N
O OHOH
O
OH
NCH
3CH
3CH
3CH3
CONH2
minocyklin
Tetracykliny
spektrum:
účinné proti Mycoplasma pneumoniae, Ureaplasma urealyticum, Chlamydia sp., Rickettsia sp., Brucella sp., Francisella tularensis, Propionibacterium acnes, Borrelia burgdorferi, Yersinia sp., anaeroby (Actinomyces)
poněkud omezená účinnost proti protozoím (Plasmodium sp., Entamoeba histolytica)
farmakokinetika:
poločas: 20 hodin (doxycyklin) – podává se v jedné denní dávce
distribuce do tkání respiračního, biliárního, genitálního traktu, pronikají do CNS
nežádoucí účinky:
produkty metabolismu tetracyklinů jsou toxické → Fanconi syndrom tj. potenciálně fatální onemocnění proximálních tubulů ledvin
teratogenní účinky (kontraindikace u dětí mladších 8 let), hepatotoxické účinky, u některých pacientů způsobují steatosu jater
fotosensitivní alergické reakce při dlouhodobém užívání
Tetracykliny
klinické využití:
při zánětech středního ucha, infekcích gastrointestinálního a urigenitálního traktu, kapavky, zvláště u pacientů alergických na β-laktamy a makrolidy, a při infekci cholery (Vibrio cholerae)
antibiotikum volby při léčbě infekcí způsobenými chlamydiemi (psitakosa, urethritida), rickettsiemi (skvrnitý tyf), spirochetami (boreliosa, syfilis, Lymská boreliosa)
profylaxe antraxu (Bacillus anthracis), dýmějového moru (Yersinia pestis) a malárie (Toxoplasma gondii)
terapie zoonos – tularémie, brucelosa, yersiniosa
terapie těžkých forem akné
Amfenikoly
jediný zástupce: chloramfenikol
chloramfenikol (byl původně isolován ze streptomycet, v současné době plně sythetisované antibiotikum), historicky první širokospekté primárně bakteriostatické antibiotikum
mechanismus účinku:
inhibice proteosynthesy (blokování procesu elongace)
spektrum:
širokospektré antibiotikum
G+ bakterie - pneumokoky, stafylokoky
G- bakterie - Haemophylus influenzae, Neisseria meningitis, enterobakterie
anaerobní mikroorganismy (Bacteroides fragillis), spirochety, chlamydie, mykoplasmata
rezistence některých kmenů Shigella sp., a Salmonella typhi
farmakokinetika:
chloramfenikol je dobře vstřebáván po aplikaci per os, dobře se distribuuje do všech tkání (CNS), mozkomíšní mok 30-50 % sérové koncentrace
metabolisován v játrech, vylučován žlučí
u nemocných se selháním jater nutná redukce dávkování
Amfenikoly
nežádoucí účinky:
reverzibilní útlum kostní dřeně (neznámý vztah k dávce, délce podávání a cestě)
fatální aplastická anémie (latence 6 měsíců) jediná forma léčby: transplantace kostní dřeně
interference s imunitním systémem – neaplikovat při vakcinaci
kontraindikace v graviditě a v novorozeneckém věku
hypersensitivní reakce – vzácné
klinické využití:
antibiotikum druhé a třetí volby
monoterapie, (kombinace s ostatními antibiotiky problematická (β-laktamy, aminoglykosidy)
při léčbě rickettsios a brišního tyfu, memningitid a při smíšených infekcích (rezistence k jiným antibiotikům)
záložní antibiotikum pro hemofilové infekce
záložní antibiotikum pro terapii meningitid, mozkového abscesu, tyfu, paratyfu, moru, anthraxu a hemofilových infekcí
lokální využití – infekce oka
OH CH2OH
NH
O
Cl
Cl
O2N
Rifamyciny
širokospektrá baktericidní antibiotika
rifampicin (rezistence), semisynthetické rifamyciny: rifabutin, rifapentin, rifaximin
spektrum:
účinné na Mykoplasma leprae, Mycoplasma tuberculosis, menší účinek na netuberkulosní mykobakterie (M. avium)
účinný na G+ bakterie (stafylokoky, streptokoky, pneumokoky),
účinný na G- bakterie (neisserie, legionely, chlamydie, hemofily), avšak neučinkuje na Enterobactericeae a pseudomonády
N NO
OHOH
CH
OH
O
N CH3
CH3
CH3
O
CH3
O
CH3
CH3
OH
CH3COO
CH3
CH3
CH3O
OH
NH
rifampicin
Rifamyciny
farmakokinetika:
vstřebávání z GIT se u jedn. přípravků liší (rifaximin se nevstřebává)
pronikají do různých tkání a do buněk
penetrují do tuberkulosních kavit, dosahují terapeutických koncentrací v abscesových dutinách a kostní tkáni
metabolisovány játry a v trávicím traktu
vylučování – různé cesty
nežádoucí účinky:
chřipce podobné symptomy
gastrointestinální projevy (jaterní léze)
oranžové zabarvení moči i dalších tekutin
klinické využití:
terapie plicní tuberkulosy (vyhrazen rifampicin)
terapie infekcí způsobených Mycobacterium avium (rifampicin, rifabutin)
terapie cestovatelských průjmů (enterotoxické kmeny E. coli) – rifaximin (neučinkuje na invazivní pathogeny Campylobacter jejuni, Salmonella enterica, Shigella sp.)
rifamixin nelze aplikovat u horečnatých průjmů, popř. u krvavých průjmů
Chinolony a fluorochinolony
cca 20 různých sloučenin s příznivými farmakologickými vlastnostmi, pouze některé využívány (ciprofloxacin, ofloxacin, norfloxacin)
chinolony 1. generace (nefluorované sloučeniny: kyselina nalidixová, kyselina oxolinová)
chinolony 2. generace (ciprofloxacin, ofloxacin, levofloxacin)
chinolony 3. generace (moxifloxacin)
spektrum:
fluorochinolony účinné na G- bakterie Pseudomonas aeruginosa, Enterobactericeae, hemofily, neiserie Moraxella catarrhalis, chlamydie, mykobakterie, mykoplasmata
omezený účinek na streptokoky a anaeroby
3. generace léčiv – rozšířený účinek na pneumokoky (respirační chinolony)
N NH
O
N
N NH
O
N
N N
O
OH
O
CH3
F
O
O
NN
O
OH
O
CH3
N NH
O
NH
N
O
N N
O
CH3
CH3
OH
O
N
N
N N
O
OH
O
CH3
chinolin 4-chinolon 8-aza-4-chinolon
norfloxacin kyselina nalidixová
2-aza-4-chinolon
cinoxacin
4,8-diazo-4-chinolon kyselina piromidová
1
45
278
Chinolony a fluorochinolony
cca 20 různých sloučenin s příznivými farmakologickými vlastnostmi, pouze některé využívány (ciprofloxacin, ofloxacin, norfloxacin)
chinolony 1. generace (nefluorované sloučeniny: kyselina nalidixová, kyselina oxolinová)
chinolony 2. generace (ciprofloxacin, ofloxacin, levofloxacin)
chinolony 3. generace (moxifloxacin)
mechanismus účinku:
inhibice funkcí chromosomu - replikace DNA (inhibice topoisomeras)
spektrum:
fluorochinolony účinné na G- bakterie Pseudomonas aeruginosa, Enterobactericeae, hemofily, neiserie, Moraxella catarrhalis, chlamydie, mykobakterie, mykoplasmata
omezený účinek na streptokoky a anaeroby
3. generace léčiv – rozšířený účinek na pneumokoky (respirační chinolony)
Chinolony a fluorochinolony
nežádoucí účinky:
anorexie, zvracení, průjem
bolesti hlavy, závratě, nespavost, změny nálady
halucinace, delirium, křeče – vzácné (v kombinaci s theofillinem nebo nesteroidními antirevmatiky)
alergie, eozinofilie - vzácné
klinické využití:
terapie komplikovaných infekcí močových cest, některých infekcí dýchacích cest
terapie závažných prújmových onemocnění (dysenterie, systémová salmonelosa, cholera, břišní tyfus)
terapie zánětlivých onemocnění pánve, prostatitidy a pohlavně přenosných chorob (ne syfilis)
infekce kostí, kloubů, kůže a měkkých tkání – kombinace fluorochinolonů s klindamycinem
intrabdominální infekce – kombinace fluorochinolonů s metronidazolem
kontraindikace: gravidita, kojení, děti a mladiství do 18 let (jen vyjímečně u dětí – psedomonádové infekce dýchacích cest při cystické fibrose)
Sulfonamidy
synthetická antimikrobiální činidla
v ČR nejsou samotné sulfonamidy registrovány, používají se jen ve speciálních případech (terapie toxoplasmosy)
co-trimoxazol - kombinace trimetoprimu a sulfametoxazolu v poměru 1:5 (synergický účinek)
aplikace samostatného trimetoprimu - bakterie rezistentní k sulfonamidům, nebo u pacientů citlivých na sulfonamidy
mechanismus účinku:
inhibice metabolismu kyseliny listové
spektrum:
účinné na pnemokoky, stafylokoky, Escherichia coli, salmonely, shigely a další enterobakterie hemofily, neisserie, Nocardia asteroides
Plasmodium sp., Toxoplasma gondii, Pneumocystis jirovecii
rezistentní kmeny: Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, indol-positivní Proteus a Klebsiella, spirochety, chlamydie, mykoplsmata a Mycobacterium tuberculosis
variabilní citlivost: Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae
Sulfonamidy
spektrum:
co-trimoxazol je účinný na Enterobacteriaceae, H. influenzae, Yersinia enterocolitica, pseudomonády, Burkholderia cepatia, Stenotrophomonas maltophilia, Listeria monocytogenes, Streptococcus pneumoniae, rezistence neisserie
farmakokinetika:
vstřebávání z GIT
dobrá distribuce do tkání i tělních tekutin včetně mozkomíšního moku
sulfomethoxazol – metabolizován z 60 % v játrech
NH2 SO
2NH
2
sulfanilamid
ON
NH2 S N
H
O
OCH
3
sulfamethoxazol
Sulfonamidy
klinické využití:
sulfonamidy:
nekomplikované infekce způsobené E. coli, léčba menigokokální meningitidy (rezistence), oční infekce
co-trimoxazol :
infekce močových cest, respirační infekce, salmonelosy
lék výběru proti pneumoniím způsobených Pneumocystis carinii (imunosupresivní terapie, AIDS)
N
N
NH2 S N
H
O
O
sulfadiazin
N
N
NH2 S N
H
O
O
CH3
CH3
sulfadimidin
Antimykotika
antimykotika slouží k léčbě infekcí způsobené houbami, kandidosy, infekce vyvolané
Cryptococcus neoformans, aspergilosy
rozdělení:
podle léčebného dosahu
systémová a lokální
OH
O OHCH
3O
NH2
O
CH3
CH3
OH
CH3
OHOHOH
OH
OHOHO
OH
O
OH
H
H
amfotericin
Antimykotika
podle chemického složení:
polyeny (ampfotericin B, natamycin)
antimetabolity (flucytosin)
azoly (ketokonazol, itrakonazol, flutrimazol)
echokandiny (caspofungin, micafungin)
allylaminy (terbinafin)
ostatní (griseofulvin, amorolfin)
N
N
O
O
NN
CH3
O
O
Cl
Cl
H
ketokonazol
Antimykotika
mechanismu účinku:
poškození buněčné membrány (polyeny, azoly, allylaminy)
vazba na ergosterol
indukce tvorby volných radikálů → peroxidace lipidů
inhibice C14-demethylasy
inhibice synthesy buněčné stěny (echinokardiny)
inhibice fungální β-(1,3)-glukansyntetasy → deplece glukanu v buněčné
stěně → osmotická nestabilita buněčné stěny → smrt buňky
inhibice proteosythesy, replikace DNA (antimetabolity)
po inkorporaci do rRNA a tRNA blokuje proteosythesu
inhibice thymidilátsytetasy
ovlivnění funkce intracelulárních mikrotubulů a blokování vzniku mitotického
vřeténka (griseofulvin Penicillium griseofulvens)
Cl
CH3
O
O
OMe
MeO
MeO
griseofulvin
Bakteriální rezistence k antibiotikům
primární (přirozená) rezistence
bez předchozího kontaktu s antibiotikem
nízká citlivost cílové molekuly (buněčná stěna, ribosomy)
G- střevní bakterie jsou přirozeně rezistentní k penicilinům, streptokoky k aminoglykosidům
absence cílové struktury
mykoplasmata postrádají peptidoglykanovou vrstvu → rezistence k β-laktamům
získaná rezistence
mikroorganismus byl primárně k danému antibiotiku citlivý a různými způsoby získal rezistenci
Staphylococcus aureus citlivý k penicilinům → rezistence k penicilinům, citlivost k meticilinu → MRSA, citlivé na vankomycin → VISA (GISA) → od r. 2002 VRSA (GRSA)
multirezistentní Pseudomonas aeruginosa
Přirozená rezistence bakterií
Bakterie Antibiotikum
Acinetobacter sp. nitrofurany trimethoprim
Bacillus sp. cefalotin cefotaxim
Burkholderia cepatia aminoglykosidy kolistin
Citrobacter freundii aminopeniciliny karboxypeniciliny cefoxitin
G- bakterie linkomycin vankomycin
G+ bakterie kolistin
Haemophilus sp. linkomycin
Neisseria sp., linkomycin trimethoprim
Proteus mirabilis tetracykliny nitrofurany kolistin
Providentia sp. aminopeniciliny cefazolin cefalotin nitrofurany kolistin
Pseudomonas aeruginosa aminopeniciliny trimethoprim cefazolin cefalotin cefoxitin
Streptococcus sp. aminoglykosidy
Bakteriální rezistence k antibiotikům
primární (přirozená) rezistence
bez předchozího kontaktu s antibiotikem
nízká citlivost cílové molekuly (buněčná stěna, ribosomy)
G- střevní bakterie jsou přirozeně rezistentní k penicilinům, streptokoky k aminoglykosidům
absence cílové struktury
mykoplasmata postrádají peptidoglykanovou vrstvu → rezistence k β-laktamům
získaná rezistence
mikroorganismus byl primárně k danému antibiotiku citlivý a různými způsoby získal rezistenci
Staphylococcus aureus citlivý k penicilinům → rezistence k penicilinům, citlivost k meticilinu → MRSA, citlivé na vankomycin → VISA (GISA) → od r. 2002 VRSA (GRSA)
multirezistentní Pseudomonas aeruginosa
Bakteriální rezistence k antibiotikům
rezistence k jednomu antibiotiku
multirezistence: rezistence k 3 – 6 antibiotikům
polyrezistence: rezistence k více jak 7 antibiotikům
fenotypová rezistence:
reversibilní přizpůsobení bakterie ke změnám životního prostředí (tvorba penicilas za přítomnosti penicilinu)
genotypová rezistence:
chromosomální:
změna genu – snížení citlivosti na antibiotikum → vymizení citlivé populace
trvalá změna (inserce, delece, substituce, adice, rekombinace)
rezistence na sulfonamidy (záměna aminokyseliny v pteridinsyntetase)
rezistence k trimethoprimu (bodová mutace v genu pro dihydrofolátreduktasu)
mecA gen MRSA – exprese PBP2a s nízkou afinitou k β-laktamům
Bakteriální rezistence k antibiotikům
genotypová rezistence:
extrachromosomální:
přenosem genu pomocí mimojaderné DNA (plasmidy, transposomy, genové kazety)
transformace, konjugace
přenos rezistence k několika druhům antibiotik
mezidruhový přenos plasmidů (Salmonella, Shigella → E. coli)
exprese chloramfenikolacetyltransferasy (plasmidové cat geny)
RP4 faktor kódující rezistenci k ampicilinu, kanamycinu, tetracyklinu a neomycinu u P. aeruginosa
pSH6 faktor kódující rezistenci na gentamicin, trimethoprim, kanamycin u Staphylococcus aureus
Mechanismus rezistence
inaktivace molekuly antibiotika
alterace cílové molekuly
omezený příjem antibiotika
aktivní vylučování antibiotika
Rezistence k β-laktamům
produkce β-laktamas
modifikace PBP
S
N
R NH
O
O
CH3
CH3
H
COOH
S
NH
R NH
O
CH3
CH3
H
COOH
OOH
beta-laktamasa
Rezistence k β-laktamům
β-laktamasy kódovány na chromosomu i plasmidech
konstitutivní i indukované enzymy
β-laktamasy A, C, D (aktivní místo obsahuje serin)
β-laktamasa B (aktivní místo obsahuje 4 molekuly zinku)
β-laktamasy skupiny C
jsou kódovány chromosomálním genem AmpC (Enterobacter cloacae, Serratia marcescens, Citrobacter freundii, Pseudomonas aeruginosa)
indukce genu cefoxitinem, imipenem, azthreonamem
vlivem mutací jsou enzymy produkovány bez přítomnosti induktoru
Inhibitory β-laktamas
O
N
O
H
COOH
OH
kyselina klavulanová
S
N
O
CH3
CH3
COOH
OO
Sulbactam
NN
NS
N
O
CH3
COOH
OO
Tazobactam
Modifikované PBP
Haemophylus influenzae PBP3a, PBP3b
Streptococcus pneumoniae PBP1a, PBP2b a PBP2x
Staphylococcus aureus (MRSA) mecA gen (plasmidy) → PBP2a (rezistence k methicilinu a většině β-laktamům)
methicilin - antibiotikum rezistentní k β-laktamasam zavedeno 1959
1960 – identifikace MRSA
Rezistence k aminoglykosidům
snížená permeabilita
změna proteinu zevní membrány, alterace aktivního transportního
systému
alterace cílové molekuly
methylace rRNA – producenti aminoglykosidů
strukturální modifikace a inaktivace molekuly antibiotika
Enzymy modifikující aminoglykosidy
O
OH
NH2
NH2
OHO
O
OH
NH2
NH2
O
OH
OHNH
2
OH
1
1'
1''
3'3
3''
AAC(6')
ANT(4')
APH(3')AAC(2')
AAC(3)
AAC(1)
APH(2'')
ANT(2'')
AAC aminoglykosidacetyltransferasaANT aminoglykosidnukleotidyltransferasaAPH aminoglykosidfosfatasa
Enzymy modifikující aminoglykosidy
aminoglykosidacetyltransferasa (AAC)
AAC(2’), AAC(6’), AAC(1), AAC(3)
aminoglykosidfosfatasa (APH)
APH(3’), APH(2’’), APH(3’’), APH(6), APH(9), APH(4), APH(7’’)
aminoglykosidnukleotidyltransferasa (ANT)
ANT(6), ANT(4’), ANT(3’’), ANT(2’’)
bifunkční enzym: APH(2’) + AAC(6’) rezistence ke gentamicinu (Enterococcus faecalis, stafylokoky rezistentní k aminoglykosidům)
AAC(2’) – chromosom, Serratia maecescens, Enterococcus faecium, Providentia sp.
AAC(6’) typ I (rezistence k amikacinu) plasmidy, G- bakterií
AAC(6’) typ II (rezistence k gentamicinu) pseudomonády, 50 % bakterií čeledi Enterobacteriaceae
ANT(2’) typ I – adenylace 2’-OH skupiny, pseudomonády, G- fermentující tyčinky
APH(3’) typ I-VII – rezistence ke kanamycinu a neomycinu, typ I: G- fermentující bakterie, příležitostně pseudomonády, typ VI: acinetobakterie (rezistence ke všem amynoglykosidům)
tobramycin: ztráta 3’-OH skupiny → není substrátem APH(3’)
N1 acetylovaný amikacin
3’-oxo-kanamycin je fosforylován APH(3’) produkt je nestabilní → regenerace původního antibiotika
Mechanismus rezistence k tetracyklinům
Rezistence ke glykopeptidům
transposom Tn1546 (vanA, nejběžnější typ rezistence k vysokým hladinám vankomycinu a teikoplaninu)
vanS histidin kinasa
vanR regulační gen
vanH D-laktátdehydrogenasa (produkce D-laktátu)
vanA D-Ala-D-lac-ligasa (prekurzory buněčné stěny obsahují terminální pár D-Ala-D-Lac)
vanX D-Ala-D-Aladipetidasa (modifikace prekurzorů D-Ala-D-Ala)
vanB D-Ala-D-Lac (isoláty často zůstávají citlivé na teikoplanin)
vanC D-Ala-D-Ser (chromosomálně kódováno, Enterococcus gallinarum)
vanD D-Ala-D-Lac
vanE D-Ala-D-Ser
vanX vanA vanH vanS vanR
PvanR PvanH
Typy resistence enterokoků k vankomycinu
Vlastnost Typ resistence
kmene VanA VanB VanD VanG VanE VanC1/C2/C3
MIC (mg ml-1)
vankomycin 60-100 4-1000 64-128 16 8-32 2-32
teikoplanin 16-512 0,5-1 4-64 0,5 0,5 0,5-1
Mobilkní element Tn1546
Tn1546,
Tn1549
- - - -
Exprese indukovaná indukovaná konstitutivní indukovaná indukovaná kontitutivní,
indukovaná
Lokalisace plasmid plasmid chromosom chromosom chromosom chromosom
Dipeptid D-Ala-D-Lak D-Ala-D-Lak D-Ala-D-Lak D-Ala-D-Ser D-Ala-D-Ser D-Ala-D-Ser
Vyšetření citlivosti bakterií k antibiotikům
Cílem vyšetření citlivosti bakterií je zjistit zda-li je mikro-
organismus citlivý k testovanému antibiotiku popř. do jaké
míry. Podle toho se volí kvalitativní, nebo kvantitativní metoda
měření. Kvantitativně se citlivost vyjadřuje minimální inhibiční
koncentrací MIC, nebo nepřímo průměrem inhibiční zony
kolem disku.
Minimální inhibiční koncentrace je nejmenší koncentrace
antibiotika v prostředí (živném médiu), která zabrání
viditelnému růstu mikroorganismu.
Vyšetření citlivosti bakterií k antibiotikům
diskový difusní test
diluční test v bujonu
diluční test v agaru
E-test
molekulárně biologické metody
Diskový difusní test
Metoda je založena na aplikaci papírového disku obsahující
specifikovaného množství studovaného antibiotika. Disk se umístí na
povrch inokulované agarové plotny (Mueller-Hinton agar). Po 24
hodinov inkubaci je odečítán průměr inhibičních zón.
Standardisace metody: předepsaná velikost disků, předepsané
množství antibiotika, standardní inokulum (turbidita 0,5 McFarlanda
tj ~1·108 CFU·ml-1), agarové médium: Mueller-Hinton agar, inkubační
podmínky (36 1 C, 16-18 h)
WHO (2010): Laboratory protocol: Susceptibility testing of
Enterobacteriaceae using disc diffusion, (S. Karlsmose, ed.) World
Health Organization, 2010GFNLAB002 February 2010
Interpretace výsledků:
Clinical and Laboratory Standards Institute Guidelime M2 (revize
každé 3 roky) a M100 (revize každý rok)
European Union Commetee for Antimicrobial Susceptibility Testing
(EUCAST): www.srga.org
British Society for Antimicrobial Chemotherapy www.bsac.org.uk
Diskový difusní test Staphylococcus aureus
Diluční test v agaru
Jeden až pět mikrolitrů suspense testovaného mikroorganismu (0,5 McFarlanda) je
aplikována na agarové plotny obsahující zvyšující se koncentrace antimikrobiální látky
(1, 2, 4, 8, 16, 32,.. μg·ml-1). Testuje se asi 30 mikrobiálních isolátů současně na jedné
Petriho misce.
Testovací médium: Mueller-Hinton agar (MH agar + 5 % ovční krve)
Inkubační podmínky: 36 1 C, 16-18 h (CO2 atmosféra pro anaerobní mikoorganismy)
Interpretace výsledků: Clinical and Laboratory Standards Institute Guidelime M7 (revize
každé 3 roky) a M100 (revize každý rok)
Diluční test v bujonu
Antimikrobiální agens je ředěno v růstovém médiu (Mueller-Hintonův bujon). Suspense
mikroorganismu v bujonu nebo fysiologickém roztoku (turbidita inokula: 0,5 McFarlanda) je ředěna v
poměru 1:20 a aplikována v dávkách 1-5 μl do jamek mikrotitrační destičky, po inkubaci při teplotě
36 1 C, 16-18 h se odečítají výsledky (pozorovatelný růst mikroorganismu)
Interpretace výsledku: stanovení minimální inhibiční koncentrace MIC (μg·ml-1), Clinical and
Laboratory Standards Institute Guidelime M7 (revize každé 3 roky) a M100 (revize každý rok)
Rostoucí koncentrace
antimikrobiální látky
Stanovení minimální inhibiční koncentrace pro Staphylococcus aureus. Koncentrace antibiotik v jednotlivých sloupcích jamek mikrotitrační destičky
vzrůstá směrem od horní řady k řadě dolní (1, 2, 4, 8, .. μg·ml-1). Sloupec č. 1 kontrola sterillity, sloupec č. 3, kontrola růstu (kontrolní kmen)
E-test
E-test Staphylococcus aureus pro vankomycin (VA) a teikoplanin (TP)
VA MIC = 1 μg·ml-1, TP MIC = 1,5 μg·ml-1
Molekulárně biologické metody
Real-time PCR
detekce genu mecA pro rezistenci Staphylococcus aureus na
methicilin
detekce vankomycin rezistentních enterokoků
pyrosekvenční analysa
detekce multirezistentních kmenů Mycobacterium tuberculosis
výhody
rychlá dostupnost výsledků analysy (<2 h)
Strategie vyšetření citlivosti
účel: návrh terapie a dávkování
podklad empirické terapie (prozatímní terapie bez znalosti citlivosti) a monitorování stavu rezistence (representativní vzorek mikrobiální populace)
zásady: vyšetřovat běžně užívaná antibiotika
vyšetřovat jen zástupce podskupiny antibiotik, která mají stejný mechanismus účinku
cilivost kmenů určitých druhů nevyšetřovat (jsou rezistentní), výsledky in vitro neplatí in vivo
citlivost k antibiotikům, která se běžně nepoužívají testovat jen tehdy pokud lépe indikují rezistenci k celé podskupině (kanamycin k amikacinu)
Doporučené sestavy antibiotik
Pseudomonas Enterokoky Streptokoky
základní sestava ticarcilin, azlocilin ampicilin ampicilin
ceftazidin penicilin penicilin
gentaminicin
přídatná sestava aztreonam vankomycin cefalotin
rezistence k zákl. sestavě cefoperazon vankomycin
imipenem chloramfenikol
amikacin klindamycin
tobramycin makrolidy
ciprofloxacin
doplňující sestava cefotaxim, ceftriaxon gentamicin cefotaxim, ceftriaxon
zvláštní případy netilmicin streptomycin tetracylkin
co-trimoxazol ofloxacin
Interpretace výsledků
MIC, nebo průměr zony se porovná s hraničními hodnotami
výsledek se vyjadřuje v kategoriích citlivý a rezistentní
citlivý mikroorganismus jehož MIC je rovno nebo menší než hraniční koncentrace
citlivý mikroorganismus jehož inhibiční zóna rovna, nebo větší než hraniční hodnota
různé země mají vlastní hraniční hodnoty a vlastní standardy → nepřenositelnost výsledků a metod hodnocení
ČR přejímá metody i způsob vyhodnocení podle standardů amerického Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) dříve Národního komitétu standardisace v klinických laboratořích (NCCLS)