TEMA 22. ANTIBIÓTICOS QUE ACTÚAN SOBRE LA PARED CELULAR Y LA MEMBRANA BACTERIANA PDF

Preview

Summary

Apuntes completos de Microbiología. Profesores: V. Jiménez Cid, M. Molina Martín y C. Gil García....

Description

TE TEMA MA 222 2. AN ANTI TI TIBIÓ BIÓ BIÓTI TI TICO CO COSS QU QUE EA ACT CT CTÚA ÚA ÚAN N SO SOBRE BRE LA PPARE ARE ARED D CE CELU LU LULAR LAR Y LA ME MEMBR MBR MBRAN AN ANA A BAC BACTER TER TERIANA IANA La pared celular de las bacterias Gram positivas y Gram negativas está formada por el peptidoglicano. En las Gram positivas es más gruesa que en las negativas pero estas últimas presentan una membrana externa a la pared compuesta por una serie de porinas. El peptidoglicano está formado por una serie de polisacáridos como la n-acetilglucosamina y el ácido n-acetilmurámico. La síntesis del péptidoglicano tiene lugar en el citoplasma. Estos precursores que se sintetizan en el citoplasma son transportados a través de la membrana citoplasmática por un líquido transportador de manera que salen a la parte externa y se van formando las uniones con el péptidoglicano. Va a haber una trans-glicosidación, es decir, una unión de la NAG y el ácido NAM y una transpeptidación al formarse enlaces peptídidcos (transpeptidasas). Al llevar a cabo estas uniones se pierde una Dalanina.

ANT ANTIBIÓTIC IBIÓTIC IBIÓTICOS OS β-L -LACTÁMIC ACTÁMIC ACTÁMICOS OS Todos presentan un anillo β-lactámico. Encontramos Penicilinas, Cefalosporinas, Monobactamas y Carbapenemas. Estos antibióticos inhiben la transpeptidación. Van a actuar sobre bacterias en crecimiento produciendo su lisis. Si no hay crecimiento activo actuarán como bacteriostáticos. Van a inhibir a la transpeptidasa. Cuando la célula está creciendo, tiene que haber una rotura de las estructuras para ir incorporando el peptidoglicano que se está formando. Las autolisinas son las que rompen parte de la pared celular para que se incorpore el nuevo peptidoglicano. También intervienen las transpeptidasas para hacer los entrecruzamientos entre los péptidos. Estos antibióticos impiden la transpeptidación produciendo la lisis y habiendo una alteración de la membrana y salida del contenido citoplasmático.

El núcleo de los antibióticos β-lactámicos es un análogo estructural al dipéptido de alanina que se quedará unida a la transpeptidasa. La transpeptidasa hidrolizará el enlace peptídico entre la D-alanil y la D-alanina.

Las transpeptidasas también se denominan PBPs. Estas son las iniciales de Penicillin-Binding Proteins o proteínas fijadoras de penicilina. Estas transpeptidasas son proteínas de membrana citoplasmática y su nombre se debe a que cuando se hacían los experimentos para conocer su mecanismo de actuación. Se descubrió que la Penicilina se unía a ellas. Algunas tienen otras actividades enzimáticas implicadas en la síntesis de pared: transglicosidasa y carboxipeptidasa. Los β-lactámicos entran por las ciclosporinas de la membrana externa en el caso de las Gram negativas. En las Gram positivas es más difícil entrar porque deben atravesar el peptidoglicano. La detección de las PBPs se hace mediante electroforesis de proteínas de membrana. Al hacer una autorradiografía tras añadir Penicilina radiactiva, se vio cuales fijaban penicilina. Dependiendo de los microorganismos puede haber diferentes PBPs y a diferentes niveles o zonas de la bacteria.

Res Resisten isten istencia cia a antib antibiótic iótic iótico oβ β-lac -lac -lactámic támic támicos os Los principales mecanismos de resistencia son: 1. Alteración o pérdida de porinas por mutación (sólo Gram negativas): penetra peor o no entra. 2. Alteraciones de las PBPs (nuevo gen o mutación): pierden afinidad por el antibiótico. 3. Producción de enzimas que hidrolizan β-lactámicos (β-lactamasas).

Pen Penicilin icilin icilinas as Son moléculas derivadas del ácido 6-β-amino penicilánico (6-APA). La primera penicilina que se utilizó fue la Penicilina G o benzil-penicilina producida por el hongo Penicillium. Esta penicilina tiene un espectro muy reducido principalmente frente a bacterias Gram positivas y a muy pocas Gram negativas (cocos). También es activa frente a las espiroquetas. La Penicilina G no es activa frente al grupo de bacilos Gram negativos productores de infecciones porque no es capaz de entrar en la membrana debido a la membrana externa de estas bacterias. Se utiliza principalmente para bacterias Gram positivas, en concreto frente a Staphylococcus aureus, pero se descubrió que esta bacteria producía una β-lactamasa (penicilinasa estafilocócica). Por esto se modificó la estructura de la Penicilina G para solucionar este problema. De esta solución surgió el grupo 2 de penicilinas que son las penicilinas antiestafilocócicas y son la Metilcilina y la Cloxacilina. Tienen también un espectro muy reducido, pero no se degradan por las penicilinasas. Entonces, apareció un nuevo mecanismo de resistencia que es la adquisición de una nueva PBP (PBP2a) debido a transferencia genética horizontal. A estos microorganismos se les denomina estafilococos meticilín-resistentes (MetR o MRSA). Por esta adquisición se hace resistente a todos los β-lactámicos.

Streptococcus pneumoniae ha ido adquiriendo resistencia por mutaciones y recombinación en las PBPs. Por otro lado, las penicilinas naturales no penetran por la porinas de la mayoría de las bacterias Gram negativas, por lo que se modifica la estructura y surgen las aminopenicilinas como la Ampicilina y la Amoxicilina. Son activas por vía oral, frente a bastantes bacterias Gram negativas y Gram positivas. Las Pseudomonas que son Gram negativas patógenos nosocomiales muy impermeables y estas penicilinas no son capaces de entrar por las porinas. Además, van a ser hidrolizadas por β-lactamasas. Las soluciones a este problema son el desarrollo de un cuarto grupo de penicilinas, las penicilinas anti-Pseudomonas que ya son capaces de entrar. Encontramos las carboxipenicilinas como Carbenicilina y Ticarcilina o las ureidopenicilinas entre las que encontramos la Mezlocilina y Piperacilina. Tienen un amplio espectro ante Gram negativos pero son hidrolizadas por las βlactamasas. De momento no hay solución a esto.

Cefa Cefalospo lospo losporin rin rinas as A parte de las penicilinas, encontramos las cefalosporinas que son producidas por Acremonium. Su estructura posee un anillo β-lactámico y un anillo dihidrotiazínico. Podemos hablar de distintas generaciones de cefalosporinas. Las de primera generación tienen actividad sobre las Gram positivas y a media que aumentan las generaciones, aumenta también su actividad sobre las Gram negativas. En la tercera generación se busca que sean resistentes a las β-lactamasas y en la cuarta generación se consiga que sean más resistentes frente a estas enzimas. Las cefalosporinas de primera generación son hidrolizadas por βlactamasas. Unas de las que más se utilizan son la Cefazolina y la Cefalexina. La segunda generación viene representada por las cefalosporinas hidrolizadas por cefalosporinasas y entre las más importantes encontramos Cefoxitina y Cefuroxima. Las de tercera generación son bastante resistentes y muy poco hidrolizadas y las más utilizadas son la Cefotaxima, la Ceftriaxona y Ceftazidima que es anti-pseudomonas. Las de cuarta generación tiene un amplio espectro y la más importante es la Cefepima. Se puede hablar de una quinta generación de moléculas que intentan que estos antibióticos no sean hidrolizados por las β-lactamasas.

Carb Carbapene apene apenemas mas Hay dos carbapenemas que son el Imipeném y el Meropeném. Son antibióticos producidos por Streptomyces (tienamicina). Tienen un espectro bastante amplio aunque actúan más sobre Gram negativas pero también pueden sobre Gram positivas. Son muy estables frente a β-lactamasas, salvo a las carbapenemasas (en aumento).

Mon Monobac obac obactamas tamas El compuesto más importante es el Aztreonam que es activo únicamente frente a las bacterias Gram negativas.

β-Lac -Lactamas tamas tamasas as Hidrolizan el anillo β-lactámico y el antibiótico pierde su actividad. Enzima

Produce resistencia a

Bacterias que la producen

Inhibida por clavulánico

Penicilinasa

Penicilinas

Estafilococos

SI

Β-lactamasas tipo TEM

Penicilinas, algunas cefalosporinas

Bacilos y cocos Gram negativos

SI

Β-lactamasas de espectro ampliado (βLEA)

Cefalosporinas, penicilinas

Bacilos Gram negativos

SI

IRT (TEM resistente a inhibidores)

Penicilinas, algunas cefalosporinas

Cefalosporinasas

Cefalosporinas, penicilinas

Algunas enterobacterias, Pseudomonas

NO

Carbapenemasas

Carbapenemas y otros β-lactámicos

Algunas enterobacterias, Pseudomonas

NO

NO

Inh Inhibid ibid ibidores ores d de e β-lac -lactam tam tamasas asas Estos inhibidores ayudan a inhibir a estas enzimas y que el antibiótico pueda llegar a la diana. - Ácido clavulánico. Está producido por Streptomyces clavuligerus y es un inhibidor suicida. Se une a la β-lactamasa que queda bloqueada no pudiendo hidrolizar el antibiótico. - Sulbactama. - Tazobactama. Se asocian a β-lactámicos de farmacocinética similar:

-

Amoxicilina/clavulánico. Ampicilina/sulbactama. Ticarcilina/clavulánico. Piperacilina/tazobactama. Cefoperazona/sulbactama.

La sensibilidad de una bacteria a β-lactámicos depende de factores: 1. Velocidad de penetración a través de las porinas (Gram negativas). 2. Velocidad de hidrólisis por b-lactamasa(s): - Actividad anzimática. - Concentración de la enzima. 3. Afinidad por las PBPs (Gram positivas).

ANT ANTIBIÓTIC IBIÓTIC IBIÓTICOS OS GLI GLICO CO COPEP PEP PEPTÍDI TÍDI TÍDICOS COS Son producidos por Streptomyces. Entre ellos encontramos la Vancomicina y la Teicoplanina. La estructura de la Vancomicina tiene afinidad por el peptido D-alanil-D-alanina, se une al extremo del mismo y bloquea la unión de los péptidos del peptidoglicano. Se inhibe la transglicosidación. Es una buena alternativa para las cepas de Staphylococcus aureus meticilin resistentes. Los glicopéptidos se unen al péptido D-alanil-D-alanina impidiendo que haya transglicosidación ni transpeptidación.

Res Resisten isten istencia cia a glic glicopé opé opéptid ptid ptidos os Hay una serie de genes bien conocidos en Staphylococcus y Enterococcus que proporcionan resistencia a Vancomicina. Estos genes van a sintetizar, en lugar de la última D-alanina, van a incorporar D-Lactato. Así sintetizan un peptidoglicano con un precursor diferente. El glicopéptido no tiene afinidad por el extremo D-alanil-D-lactato y se llevará a cabo la transglicosidación y la transpeptidación siendo el D-lactato eliminado al final, por lo que el peptidoglicano será normal.

FOS FOSFOM FOM FOMICINA ICINA Es un análogo estructural del fosfoenol piruvato. Es producido por Streptomyces. Se utiliza para infecciones urinarias. La Fosfomicina inhibe a la piruvil transferasa y no se forma el peptidoglicano. También existen mecanismos de resistencia a Fosfomicina: - Falta de penetración por alteración de los sistemas de transporte por mutaciones cromosómicas. - Modificación de la diana (piruvil transferasa). - Inactivación de la Fosfomicina por la enzima glutation transferasa.

BAC BACITRA ITRA ITRACINA CINA Se utiliza poco porque es tóxico. La única forma que utilizarlo es mediante uso tópico. Se utiliza para cocos Gram positivos. La Bacitracina inhibe el reciclado del transportador (undecaprenil-fosfato).

INHI INHIBIDO BIDO BIDORES RES D DE E LA SÍ SÍNT NT NTESIS ESIS D DE E ÁC ÁCIIDO DOSS MICÓ MICÓLICOS LICOS EN MIC MICOBA OBA OBACTERIA CTERIA CTERIASS Se trata de bacterias ácido-alcohol resistentes. Van a existir una serie de antimicrobianos que inhiben la síntesis de los ácidos micólicos: - Isoniazida (INH).

- Pirazinamida (PZA). Es activo a pH ácidos. Ambos compuestos deben ser activados en el interior de la célula pues sino no van a ejercer su función. INH es sintetizado por la catalasa-peroxidasa y PZA por enoil reductasa pudiendo así inhibir la síntesis de los lípidos (ácidos micólicos). El principal mecanismo de resistencia son mutaciones en las enzimas que los activan. Tenemos otros compuestos que actúan a nivel de arabinogalactano y lipoarabinomanano. Se trata del Etambutol que inhibe la arabinosil-transferasa. La resistencia consiste en mutaciones en esta enzima (arabinosiltransferasa).

ANT ANTIMICRO IMICRO IMICROBIANO BIANO BIANOSS QU QUE E AFEC AFECTAN TAN A LAS MEM MEMBRAN BRAN BRANAS AS - Polimixinas: la más importante es la Polimixina B y la Colistina o Polimixina E. Son polipéptidos cíclicos que se insertan en la membrana bacteriana y alteran la permeabilidad. Son activos sobre Gram negativos y muy tóxicos por lo que su uso es tópico y para descontaminación intestinal. - Daptomicina: es semisintético, producto de Streptomyces reseosporus. Actúa a nivel de la membrana principalmente sobre microorganismos Gram positivos entre los que destacamos Staphylococcus y Enterococcus resistentes a otros antibióticos....