Karel Holada [email protected]/Data/files/UIM/materials/doc/Osetrovatelstvi 2rocnik/5... · Antibiotika a chemoterapeutika ... (Streptomycin) ireversibilní vazba na 16S RNA,

AntibiotikaAntibiotika a a chemoterapeutikachemoterapeutika

Karel HoladaKarel [email protected]@LF1.cuni.cz

Klíčová slova• Antibiotika• Selektivní toxicita• Baktericidní• Bakteriostatický• Terapeutický index• MIC a MIB• Testování citlivosti• Mechanizmus účinku• Kombinace ATB• Beta-laktamová ATB• Penicilin vazný

protein

• Autolysin• Glykopeptidová ATB• Aminoglykosidy• Tetracyklíny• Chloramfenikol• Makrolidy• Chinolony• Rifamyciny• Sulfonamidy• Rezistence• Racionální ATB

terapie

Antibiotika a chemoterapeutika

• Selektivní toxicita – poškozuje mikroorganizmus, ne hostitele

• Spektrum účinku – širokospektrá (G+, G-), - úzkospektrá (G+ nebo G-)

• Bakteriocidní – zabíjí, nevratné poškození (př. kovalentní vazba)

• Bakteriostatické – brzdí růst, (př. kompetice), součinnost s imunitním systémem

Selektivní toxicita• ATB namířena na struktury a enzymy,

které jsou důležité pro bakterie a hostitel je postrádá (př. buněčná stěna) nebo je má odlišné (př. ribozomy)

CytoplasmaCytoplasma

Grampozitivní GramnegativníPeptidoglykan

Lipopolysacharid

Periplas

mat

ický

pro

stor

Vnitrní a vnejší membránaMembránové proteiny

PorinLipoteichová kyselina

30S

50S70S =

Bakteriální ribozom

Selektivní toxicita

• Terapeutický index: Ti = Ctoxická/Cefektivní

• Ti většinou vyšší pro bakteriostatická ATB (spolupráce s imunitním systémem)

• Baktericidní ATB – nutná pro imunologicky privilegované tkáně (mozek, srdce)

• Nežádoucí účinky – př. alergická reakce

MIC a MBC• Minimální inhibiční koncentrace• Minimální baktericidní koncentrace

MIC v mikrotitrační destičce

Konc

entr

ace

ATB

Soubor 12 ATB (každé v 8 ředěních)

MIC – E testMiska s naočkovaným testovaným kmenem

Proužek se zvyšující se koncentrací antibiotika

Zóna inhibice růstu

MIC

Stanovení citlivosti bakterií na ATB

• Disková difusní metoda• Stanovení MIC v tekuté půdě• E - test

ATB inhibující syntézu buněčné stěny

• Baktericidní – vedou k prasknutí buňky• Struktura peptidoglykanu – jediná

prokřížená makromolekula obklopující bakteriální buňku

• Cukerná kostra - glukosamin - muramová

kyselina• Peptidový spojovací můstek

PeptidoglykanL – alaninD – glutamová k.L – lysin / diaminopimelová k.D – alaninD - alanin

Muramová kyselina

Glukosamin

Peptidová vazba

Pentapeptid

Syntéza peptidoglykanuI. CYTOPLASMA II. MEMBRÁNA III. BUNĚČNÁ STĚNA (syntéza) (transport) (začlenění)

Glukosamin – Muramová kys.Pentapetid (L-Ala, D-Glu, L-Lys, D-Ala, D-Ala)Spojovací peptid

Penicilín vazný protein(transpeptidáza)Autolysin

Undecaprenol

Dělení antibiotik dle místa působení

Syntéza buněčné stěny

Proteosyntéza

Syntéza nukleovýchkyselin (DNA, RNA)

Metabolismuskyseliny listové

Narušení buněčné membrány

ATB inhibující syntézu buněčné stěny

• Cykloserine – analog of Alanin (inhibice converze L-Ala na D-Ala)

• Bacitracine – inhibice transportu membránou

• Vankomycin – váže se na D-Ala, D-Ala (znemožnění peptidové vazby)

• Beta-laktamová ATB – vážou se na transpeptidázu (PBP), znemožnění peptidové vazby

Místa zásahu ATBI. CYTOPLASMA II. MEMBRÁNA III. BUNĚČNÁ STĚNA (syntéza) (transport) (začlenění)

Cykloserine

BacitracineVankomycin

PBP

Beta-laktamová ATB

Beta-laktamová ATB

• Peniciliny• Cefalosporiny• Monobaktamy

• Blokují transpeptidázu PBP• Různé chemické modifikace – změna biologické

aktivity (př. prostup membránou, ampicilím – širokospektré ATB, penicilín - především G+)

1929

PBP

S

Beta-laktamáza

• Enzymy štěpící beta-laktamový kruh (inaktivace ATB) - REZISTENCE

• Produkují G+ i G- bakterie• Klavulanová kyselina – inhibuje

β-laktamázy, kombinace s amoxicilinem (Augmentin)

β-laktamáza

Dělení antibiotik dle místa působení

Syntéza buněčné stěny

Proteosyntéza

Syntéza nukleovýchkyselin (DNA, RNA)

Metabolismuskyseliny listové

Narušení buněčné membrány

ATB inhibující proteosyntézu

• Bakterie používají odlišný proteosyntetický aparát (ribozomy, enzymy)

• Inhibitory enzymů – většinou kompetitivní – bakteriostatická ATB

• Fáze TRANSLACE - Iniciace- Elongace

30S

50SrRNA mRNA

tRNA

30S

50S

30S

50S

30S

50S

30S

50S

Protein

Peptidovávazba

Met

ATB inhibující iniciaci translace

30S 30S+ iniciační faktory

f-Met-tRNA

mRNA +

30S

X

Spektinomycin

70s

50S

X

Aminoglykosidy30S iniciační

komplex70S iniciační

komplex

ATB inhibující elongační fázi

70s

70s

70s

70s

XTetracyklin

Chloramfenikol

Erytromycin

X

X

ATB inhibující proteosyntézu• Aminoglykosidy (Streptomycin)

ireversibilní vazba na 16S RNA, baktericidní, širokospektré, ne pro anaerobní a intracelulární b., toxické, synergie s β-laktamy (zvýší permeabilitu)

• Tetracykliny (Doxycyklin) reversibilní vazba 30S ribozom (brání vazbě tRNA), bakteriostatické, širokospektrální i proti intracelulárním bakteriím ničí střevní mikroflóru, ukládá se v kostech a zubech

ATB inhibující proteosyntézu• Chloramfenikol

reversibilní vazba na 50S ribozom, inhibice tvorby peptidové vazby, bakteriostatické, širokospektré, vzácně útlum kostní dřeně

• Makrolidy (Erytromycin) inhibují posun ribozomu po mRNA, reversibilní vazba, bakteriostatické, především G+ některé G-

• Spectinomycin - bakteriostatické, 30S, použití proti Neisseria gonorrhoeae

Dělení antibiotik dle místa působení

Syntéza buněčné stěny

Proteosyntéza

Syntéza nukleovýchkyselin (DNA, RNA)

Metabolismuskyseliny listové

Narušení buněčné membrány

ATB inhibující syntézu nukleových kyselin

• Inhibitory RNA polymerázy (Rifampin) inhibice syntézy mRNA, baktericidní, širokospektrální (mykobakterie), rychlá resistence – používat v kombinaci

• Chinolony (Ciprofloxacin) Inhibitory DNA syntézy, vazba DNA-gyrázu (topoisomerasa), rozplétání DNA,bakteriostatické, pro G+, antagonismus

Dělení antibiotik dle místa působení

Syntéza buněčné stěny

Proteosyntéza

Syntéza nukleovýchkyselin (DNA, RNA)

Metabolismuskyseliny listové

Narušení buněčné membrány

ATB působící na membránu

• Polymyxiny (Colistin) – váže se na lipid A (LPS) G- bakterií – rozpouští membránu, toxický pro savčí buňky

Lipid

A

Dělení antibiotik dle místa působení

Syntéza buněčné stěny

Proteosyntéza

Syntéza nukleovýchkyselin (DNA, RNA)

Metabolismuskyseliny listové

Narušení buněčné membrány

ATB proti metabolickým dějům• Syntéza kyseliny listové (důležité

redukční činidlo – syntéza methioninu, purinových bazí atd.)

• Sulfonamidy – reverzibilní inhibitor dihydropteroat syntetázy, G+ i G-, častá rezistence – v kombinaci

• Trimethoprim - reverzibilní inhibitor dihydrofolát reduktázy, kombinace se sulfonamidy - Biseptol

X X

Rezistence na ATB• Aktuální (změřená - MIC, MBC)• Klinická (farmakokinetika)• Rezistence vzniká – novou mutací

- přenosem genu• Zkřížená rezistence – proti všem ATB

stejného typu (stejný mechanismus)• Multirezistence – proti ATB různých

typů (založených na různých mechanismech)

Racionální ATB terapie• Uvážlivé podání (indikace, na základě

mikrobiologického vyšetření)• Volba ATB (na základě znalosti situace,

citlivosti)• Odpovídající dávka a délka léčby• Odpovídající způsob aplikace (znalost

farmakokinetiky)• Uvážlivé kombinování (pokud možno

monoterapie, racionální kombinace)

Mechanismus resitence

• Inaktivace ATB (př. Beta-laktamázy)• Modifikace vazného místa ATB (př. u ATB

vážících se na ribozomy)• Modifikace transportu ATB – influx

(př. Aminoglykosidy) nebo - eflux (př. Tetracyklin)

• Metabolický bypas – nová metabolická dráha (př. Sulfonamidy)

Klíčová slova• Antibiotika• Selektivní toxicita• Baktericidní• Bakteriostatický• Terapeutický index• MIC a MIB• Testování citlivosti• Mechanizmus účinku• Kombinace ATB• Beta-laktamová ATB• Penicilin vazný

protein

• Autolysin• Glykopeptidová ATB• Aminoglykosidy• Tetracyklíny• Chloramfenikol• Makrolidy• Chinolony• Rifamyciny• Sulfonamidy• Rezistence• Racionální ATB

terapie