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Renata Marques - @im.vet Farmacologia Antibióticos – inibidores da síntese da parede celular Qual o objetivo do antimicrobiano? Eliminar os organismos infecciosos sem eliminar o hospedeiro, isso chama-se “TOXICIDADE SELETIVA” Conceito de TOXICIDADE SELETIVA Explorar as diferenças morfológicas e bioquímicas entre o patógeno e o hospedeiro para minimizar os efeitos adversos para o hospedeiro. Quais estruturas as células bacterianas têm que as células animais não têm? BACTÉRIAS CÉLULAS ANIMAIS Parede celular Ausência de parede celular Ausência de núcleo definido e organelas membranosas Presença de núcleo e organelas citoplasmáticas Ribossomos 70s Ribossomos 80s Reprodução por fissão binária Reprodução por mitose ** Algumas enzimas estão presentes em ambas as células, mas possuem estruturas diferentes. ** Outras estruturas bacterianas ▪ Plasmídeos: DNA circular citoplasmático relacionado com adaptação e resistências bacterianas. ▪ Flagelos: Motilidade (mecanismo de virulência). ▪ Fímbrias: Que são pequenos prolongamentos na membrana, que garantirá adesão à superfícies biológicas. ▪ Pilli sexuais: Troca de plasmídeos entre as bactérias. ▪ Cápsula: Proteção e formação de biofilme (mecanismo de proteção). Quando se pensa em TOXICIDADE SELETIVA O alvo do nosso antimicrobiano deve ser uma estrutura presente em todas as bactérias e que sejam fundamentais para a sua sobrevivência. Osmose Movimento de água do meio menos concentrado para o mais concentrado por meio de uma membrana semipermeável. O que acontece com a célula que possui parede celular? A parede celular é uma proteção contra a lise osmótica. Mesmo a célula estando num meio hipotônico para ela, a água vai entrar, mas a célula não irá romper, porque a parede celular é rígida e é ela que impede o rompimento dessa célula. Pressão osmótica ▪ A bactéria possui uma membrana semipermeável. ▪ O conteúdo da bactéria é hipertônico (concentração alta de DNA, proteínas, enzimas, sais nutrientes e íons). ▪ A PAREDE CELULAR mantém a integridade da bactéria frente a uma pressão osmótica aumentada. ELIMINAR A PAREDE CELULAR É ELIMINAR A CAPACIDADE DA BACTÉRIA DE SOBREVIVER NO AMBEINTE. Parede Celular Bacteriana – FUNÇÕES Manter forma e integridade. Proteção física. Evitar a lise celular frente à pressão osmótica ambiental. Renata Marques - @im.vet Principal componente da Parede Celular Peptideoglicanos NAG: N-acetilglucosamina e NAM: Ácido N-aceltilmurâmico Parede Celular GRAM+ e GRAM- GRAM + GRAM – Possui de 50 a 100 camadas de peptídeoglicanos sobre a membrana celular Possui de 1 a 2 camadas de peptídeoglicanos sobre a membrana celular Presença de uma membrana lipídica externa que serve de barreira. Os peptídeoglicanos ficam no chamado espaço periplasmático. Síntese da Parede Celular Dividida em TRÊS ETAPAS: 1. Etapa Citoplasmática: Síntese de NAG e NAM. 2. Etapa Membranária: Transporte trasmembrana e incorporação às cadeias da parede celular. 3. Etapa Extracelular: Ligações cruzadas entre os peptídeos. Etapa Citoplasmática – Síntese dos precursores: - Necessário produzir os precursores, que vem a partir da GLICOSE. São produzidas dentro do citoplasma da bactéria. - Uma molécula de glicose passará por uma série de processos químicos e formará a NAG. - O NAG não pode ficar livre no meio intracelular. - A NAG irá se conjugar com uma molécula de UTP (Uracil Trifosfato), para estabilizá-la. - O UTP irá perder um fosfato e se ligará no NAG e formará a molécula de UDP-NAG. - UDP é uma molécula de transporte, não possui função específica. - Dentro da célula passará para uma próxima etapa e será convertida em UDP-NAM dentro do citoplasma. *nem todo NAG será convertido em NAM, apenas uma parte é convertida em NAM* - Essa conversão de NAG para NAM é mediado por uma enzima chamada de ENOL PIRUVATO TRANSFERASE. - A Enol piruvato transferase vai conjugar um fosfenolpiruvato a uma molécula de UDP-NAG que se tornará então UDP-NAM. Renata Marques - @im.vet - Agora se tem UDP-NAG e UDP-NAM no citoplasma. Dando sequência ... - Por ora só há cadeia da parte de glicose e é necessária uma cadeia de peptídeo também para se ligar na cadeia de glicano. - Dentro da bactéria, no citoplasma se tem uma conjugação de uma cadeia de antibióticos na UDP-NAM. - Esses antibióticos vão se ligar ao NAM e inicialmente formará um UDP-NAM tripeptídeo. - Cadeia de Antibióticos: L-Ala; D-Glu; L-Lys. - Com o tripeptídeo formado, haverá a ligação de mais dois antibióticos e formará UDP-NAM pentapeptídeo. (UDP-NAMpp). 5 aminoácidos ligados a cadeia de glicano. - Os últimos dois aminoácidos são os mais importantes pois um dos antibióticos se ligará neles. E ao se ligar nesses dois aminoácidos ele impede que essa molécula seja externalizada para a membrana e assim acaba morrendo a bactéria. Os dois últimos aminoácidos são duas moléculas de D-Alanina (só existem na parede bacteriana). L-Alanina e D-Alanina, são como espelhos um do outro. A molécula de L-Alanina se converte em D-Alalanina, através da molécula de Racemase. Se não há a conversão de L-Ala para D-Ala não há a o pentaptídeo. ANTIBIÓTICOS QUE INIBEM A SÍNTESE: • Fosfomicina – vai atuar e inibir a atividade da Enol Piruvato Transferase. Inibindo essa enzima não existirá a transformação de NAG em NAM, logo não terá produção de parede celular. • Cicloserina – Inibe a síntese ação da Racemase. Inibindo essa enzima não existirá a conversão de L-Ala em D-Ala e por consequência não existirá o pentapeptídeo. *E sem o pentapeptídeo não há a formação de parede celular. * Etapa Membranária - Acontece na membrana da bactéria. Meio extracelular: já possui cadeias de peptideoglicano formadas Na parede da membrana celular tem a proteína chamada Bactoprenol, e é ela que vai carrear as moléculas de UDP- NAM e UDP-NAG para fora, as moléculas sozinhas não são capazes de ultrapassar a parede da membrana. - UDP -NAMpp se liga na proteína Bactoprenol, perdendo o UDP, pois a molécula se estabiliza ao se ligar ao Bactoprenol. - A molécula de UDP-NAG vai se ligar na molécula de NAM. E após isso também perde o seu UDP. - Uma vez prontas, é necessário enviá-las para o meio extracelular para disponibilizá-los para a parede celular, e isso é feito por uma enzima chamada Peptideoglicano Sintáse. - Essa enzima pega o conjunto (bactopreno + peptideooglicanos) e enviá-los para o meio extracelular. - O Peptideoglicano já se une as cadeias que se encontram no meio extracelular. - O Bactoprenol para se estabilizar no meio extracelular ele se liga a um grupamento fosfato. Do lado de fora essa proteína não possui ação nenhuma, portanto necessita retornar para o meio intracelular. Renata Marques - @im.vet - A enzima de membrana chamada Fosfatase, retira o grupamento fosfato do bactoprenol, e ela mesmo joga o bactoprenol para o meio intracelular. - Logo esse Bactoprenol está pronto para se ligar a uma nova molécula de Peptídeoglicano. ANTIBIÓTICOS QUE INIBEM A SÍNTESE: • Bacitracina: inibe a ação da fosfatase. Inibindo a ação da fosfase o Bactoprenol não consegue voltar para dentro da célula. • Vancomicina: ela se liga no dipeptideo de D-Ala +D-Ala, e o Peptideoglicano sintase não consegue manda-la para o meio extracelular. Logo a Vancomicina inibe a passagem do grupamento de bactoprenol para fora da célula. Etapa Extracelular - Uma enzima chamada Transpeptidase fará a ligação entre os peptídeos. - A transpeptadase “corta” o último aminoácido, a molécula passa a ter apenas 4 aminoácidos, e ocorre a ligação com o aminoácido da próxima molécula. - Nessa etapa ocorre a ligação das cadeias de peptideoglicano. ANTIBIÓTICOS QUE INIBEM A SÍNTESE: • Ácido Beta-lactâmico:Anel beta-lactâmico se ligará na enzima transpeptase e inibir sua ação. ** Transpeptidase pode ser chamada de proteína ligadora de penicilina (PLP) ** Antimicrobianos inibidores da síntese da parede celular Em torno de 1/3 dos antibióticos atuam inibindo a síntese de parede celular 1. Etapa citoplasmática: Cicloserina e Fosfomicina 2. Etapa membranária: Bacitracina e Vancomicina 3. Etapa extracelular: Beta-lactâmicos. Renata Marques - @im.vet Antibióticos Beta-lactâmicos Anel beta-lactâmico que se liga nas proteínas ligadoras de penicilinas. Ele que inibirá a ação das proteínas e isso levará a diminuição da síntese da parede celular. Dentro dos beta-lactâmicos existem as: penicilinas, as cefalosporinas, os carbapenens e os monobactâmicos. A diferença entre eles é qual o anel que se ligará ao anel lactâmico. Mecanismos de ação: ▪ Inibição da transpeptidase, impedindo a polimerização do peptideoglicano. ▪ Inibe outras proteinas de membrana que mantêm o formato e controlam a divisão celular. Os beta-lactâmicos são BACTERICIDAS, porém atuam apenas em bactérias em multiplicação e crescimento ativo. São antibióticos TEMPO-DEPENDENTES: o tempo que o antibiótico permanece acima da MIC (concentração inibitória mínima) é mais importante que sua concentração. Possuem efeito pós-antibiótico (melhor em Gram+ do que em GRAM-). De uma forma geral, atuam melhor em bactérias GRAM+ pois existem mais peptideoglicanos na parede celular e o GRAM- possui uma proteção externa que atrapalha um pouco a ação. Mecanismos de resistência aos Beta-lactâmicos: ▪ Produção de betalactamases - Enzimas que quebram e inativam o anel betalactâmico. - Natural em algumas bactérias ou transferido por plasmídeos em outros casos. ▪ Permeabilidade reduzida do fármaco - Membrana externa da parede celular em G- é impermeável à passagem de beta-lactâmicos. ▪ Bomba de efluxo - Presentes na membrana externa dos G-, transportam antibióticos do periplasma para o meio externo. ▪ Afinidade reduzida do antibiótico - Modificação da estrutura das proteínas ligadoras de penicilinas (PLPs). PENICILINAS Penicilinas naturais. Penicilinas resistentes à beta-lactamase. Aminopenicilinas / Penicilinas de amplo espectro. Penicilinas antipseudomonas. CEFALOSPORINAS 1ª a 4ª geração CARBAPENENS Penicilinas Histórico Contaminação acidental de uma placa de cultivo de Staphylococcus spp. com um fungo do gênero Penicillium spp. Não crescram bactérias ao redor da área onde estavam o fungo. 10 anos após, isolamento do ácido 6-aminopenicilânico (ou penicilina). Permitiu a produção das penicilinas semissintéticas. Farmacocinética Via de administração: injetável ou oral ▪ Algumas penicilinas são mais sensíveis ao pH do suco gástrico e não podem ser administradas por via oral. Renata Marques - @im.vet ▪ Injetável é preferida em infecções mais graves. Absorção ▪ Absorção oral pouco eficiente (exceção da amoxicilina). ▪ Absorção reduzida na presença de alimentos (tempo de esvaziamento gástrico prolongado e destruição da droga no pH ácido. Distribuição ▪ Distribuição suficiente para combater micro-organismos na maior parte dos tecidos. ▪ Necessárias concentrações mais altas em articulação e cavidades pleural e peritoneal. ▪ Incapazes de penetrar no SNC, próstata e olhos em condições de saúde. ▪ Penetração insuficiente nos ossos e líquido cefalorraquidiano exceto na inflamação. Biotransformação ▪ Na maioria das drogas, mínima biotransformação. Excreção ▪ Secreção tubular e filtração glomerular em sua forma original. Penicilinas Naturais ou de baixo espectro Penicilinas G ou Benzilpenicilina • Complexada com sais de sódio e potássio. • Via de administração: IM, SC ou IV (sensíveis ao pH do estômago). Penicilina G procaína e Penicilina G benzatina • Permitem a absorção lenta. • Via de administração: IM. Penicilina V ou Fenoximetilpenicilina • Fermentação com ácido fenoxiacético. • Via de administração: VO (resistente ao pH do estômago) Espectro de ação Excelente atividade: Aeróbicos GRAM+ Anaeróbicos obrigatórios. Moderada a baixa atividade: Aeróbicos GRAM- Nenhuma atividade: Staphylococcus produtores de beta-lactamase. Aplicação clínica • Infecção por Steptococcus beta-hemolíticos • Coleções fechadas de pus. • Infecções conhecidamente causadas por anaeróbios: Clostridium spp. , Listeria spp. e Actinomyces spp. Penicilinas resistentes à beta-lactamase Também chamadas de penicilinas antiestafilocócicas. Mesmo mecanismo de ação, mas resistem à betalactamase. Antibióticos: Isoxazolilpenicilinas (oxacilinas e similares) • Via de admistração: Oral Metacilina e Nafcilina • Via de administração: Injetável Renata Marques - @im.vet Espectro de ação Excelente atividade: Staphylococcus produtores de beta-lactamase* Boa atividade: Aeróbicos GRAM+ Anaeróbucos obrigatórios Nenhuma atividade: Aeróbicos GRAM- Aplicação clínica Principalmente em casos de suspeita de infecção por Staphylococcus sp. Produtor de beta-lactamases. Piodermites por Staphylococcus sp. Profilaxia em cirurgias ortopédicas. Osteomielites e discoespondilites. Aminopenicilinas não potencializadas • Originalmente chamadas de penicilinas de amplo espectro • Atividade melhorada contra GRAM-, pois conseguem atravessar a membrana externa. • Sensíveis às beta-lactamases. Amplicilina • Via de administração: Injetável Amoxicilina • Via de administração: Oral Espectro de ação Excelente atividade: Aeróbicos GRAM+ Boa atividade: Anaeróbicos obrigatórios Aeróbicos GRAM- Nenhuma atividade: Staphylococcus produtores de penicilinase Aplicação clínica • Limitada por conta da resistência alta. • Infecções de tecidos moles não provocadas por Staphylococcus spp. • Infecções gastroentéricas por GRAM- Penicilinas antipseudomonas • Maior atividade anti-pseudomonas por melhor penetração da membrana. • Desvantagem: Perdem ação contra muitas outras bactérias. • São sensíveis às beta-lactamases. Ticarcilina • Via de administração: parenteral ou tópica. Piperacilina • Via de administração: parenteral ou tópica. Espectro de ação -TICARCILINA Renata Marques - @im.vet Excelente atividade: Pseudomonas aeruginosa Moderada a baixa atividade: Anaeróbicos obrigatórios Aeróbicos GRAM- e GRAM+ Nenhuma atividade: Staphylococcus produtores de beta-lactamase Espectro de ação -PIPERACILINA Excelente atividade: Pseudomonas aeruginosa Staphylococcus produtores de beta-lactamase Boa atividade: Anaeróbicos obrigatórios Nenhuma atividade: Aeróbicos GRAM+ e GRAM- Aplicação clínica • Tratamento de otites causadas por P. aeruginosa. • Tratamento de infecções sistêmicas causadas por P. aeruginosa. Penicilinas – Efeitos adversos. As penicilinas possuem poucos efeitos tóxicos, mesmo em altas doses. Reações de hipersensibilidade (raras em animais): ▪ Reações locais: inchaço, edema, dor. ▪ Reações sistêmicas: urticarias, erupções na pele, anafilaxia. Formas IV potássicas podem levar a toxicidade aguda: ▪ Excitação do SNC: incoordenação, ataxia e morte. Formação de imunocomplexos nas membranas das hemácias: ▪ Anemia hemolítica imunomediada. Desequilíbrio gastrointestinal e superinfecções por Clostridium sp. em roedores e lagomorfos. Inibidores das beta-lactamases Sozinhos não apresentam ação antibacteriana. Ligação e inativação de beta-lactamase. Aumento também da ação contra GRAM-. Amoxicilina + Clavulanato • Vias de administração: VO, IM ou SC. Ampicilina + Sulbactam • Via de administração: Parenteral ou tópica. Aminopenicilinas potencializadas Espectro de ação Excelente atividade: Aeróbicos GRAM+ Renata Marques - @im.vet Anaeróbicos obrigatórios. Staphylococcus produtoresde beta-lactamase* Boa atividade: Aeróbicos GRAM- CEFALOSPORINA Mesma estrutura química e mecanismos de ação que as penicilinas. São mais resistentes às betalactamases. Separação em gerações de acordo com a descoberta, visando ampliar o espectro de ação e facilitar o seu uso. Farmacocinética Via de administração: injetável ▪ Absorção oral escassa, com raras exceções. Distribuição ▪ Boa distribuição nos fluidos corporais. ▪ Raras medicações atingem o SNC. Biotransformação ▪ Mínima biotransformação. Excreção ▪ Secreção tubular e filtração glomerular. Cefalosporinas de 1ª geração Visto como um potencial substituto à Benzilpenicilina. Atividade contra GRAM-: Proteus sp.; E.coli; Klebsiella sp. ▪ Cefazolina, cefapirina, cefradina: administração parenteral. ▪ Cefalexina, cefadroxila: administração oral Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Aeróbicos GRAM+ ▪ Staphylococcus produtores de beta-lactamase Moderada a baixa atividade: ▪ Anaeróbicos obrigatórios ▪ Aeróbicos GRAM- Aplicação clínica • Infecções de pele causadas por Staphylococcus sp. • Infecções de tecidos moles por GRAM+ • Infecções de trato urinário por GRAM+ • Osteomielites e discoespondilite • Conjuntivite bacteriana. Cefalosporinas de 2ª geração Menos ativa contra GRAM+ e mais ativas contra GRAM- Ganha atividade contra Haemophilus sp.; Enterobacter sp.; e Neiseeria sp. • Cefoxitina e cefuroxima: administração parenteal. Renata Marques - @im.vet • Cefaclor: administração oral. Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Staphylococcus produtores de beta-lactamase Boa atividade: ▪ Anaeróbicos obrigatórios ▪ Aeróbicos GRAM- e GRAM+ Aplicação clínica • Infecções de pele causadas por Staphylococcus sp. • Infecções de tecidos moles por GRAM+ • Infecções de trato urinário por GRAM+ • Osteomielites e discoespondilite • Conjuntivite bacteriana. Cefalosporinas de 3ª geração Menos ativa contra GRAM+ Staphylococcus resistente, e mais ativas contra GRAM- Podem atingir o SNC e ser utilizados para tratamento de meningites. Todas as cefalosporinas de 3º geração são parenterais. • Cefoperazona, ceftazidima, cefotaxima, ceftriaxona, cefovecina, ceftiolfur. Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Pseudomonas aeruginosa (cefoperazona e ceftazidima) ▪ Aerobicos GRAM+ (apenas cefotaxima) ▪ Aeróbicos GRAM- Boa atividade: ▪ Anaeróbicos obrigatórios ▪ Staphylococcus produtores de beta-lactamase Atividade moderada a baixa: • Aeróbicos GRAM+ Aplicação clínica • Infecções graves causadas por aeróbicos GRAM- e anaeróbicos. • Infecções de trato urinário • Cefovecina: uso em pele. • Ceftriaxona: uso no SNC. Cefalosporinas de 4 ª e 5ª geração. Ainda muito amplamente utilizadas em medicina para o tratamento de infecções hospitalares e infecções em trato respiratório, urinário e nervoso. • Cefepima Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Aeróbicos GRAM+ e GRAM- ▪ Staphylococcus produtores de beta-lactamase Moderada a baixa atividade: ▪ Anaeróbicos obrigatórios Renata Marques - @im.vet Cefalosporinas – Efeito adversos. • Poucos efeitos tóxicos, mesmo em altas doses. • Reações alérgicas em pacientes sensíveis. • Distúrbios gastrintestinais: vomito e diarreia. • Raramente podem ser nefrotóxicas. CARBAPENÊMICO Antibiótico beta-lactâmico de amplo espectro Ampla atividade contra GRAM e GRAM- Resistentes à betalactamases Imipenem+Cilastina – via de administração: injetável Meropenem, Ertapenem: penetram em porinas que normalmente excluem outras drogas. Farmacocinética Via de administração: injetável ▪ Sem absorção por via oral Distribuição ▪ Boa distribuição nos fluidos corporais, incluindo SNC Biotransformação ▪ Associação de imipenem com cilastina inibe formação de composto nefrotóxico. Excreção ▪ Filtração glomerular. Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Staphylococcus produtores de beta-lactamase* ▪ Aerobicos GRAM+ ▪ Aeróbicos GRAM- ▪ Anaeróbicos obrigatórios Nenhuma atividade: • Pseudomonas aeruginosa Toxicidade Reações de hipersensibilidade Distúrbios gastrointestinais: náusea, êmese e diarreia. Distúrbios neurológicos: convulsões. MONOBACTÂMICOS Anel-betalactâmico não está ligado a outro anel em sua estrutura química O anel monobactâmico confere mais resistência Aztreonam como o mais importante membro. Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Staphylococcus produtores de beta- lactamase* ▪ Aeróbicos GRAM- Nenhuma atividade: Renata Marques - @im.vet ▪ Aerobicos GRAM+ ▪ Anaeróbicos obrigatórios GLICOPEPTÍDEOS Glicopeptídeos tricíclicos – Moléculas grandes e complexas. Inibe a transferências dos precursores e sua ligação à cadeia de peptideoglicanos na fase membranária. Por seu tamanho grande, são incapazes de passar pelas porinas, não tratando GRAM- Vancomicina • Via de administração: Exclusivamente IV lenta. Teicoplanina • Via de administração: IM ou IV rápida. Farmacocinética Via de administração: injetável ▪ Sem absorção por via oral Distribuição ▪ Penetração adequada a pobre nos tecidos. ▪ Boa distribuição em SNC na inflamação. Excreção ▪ Filtração glomerular predominantemente (e biliar discreto) Mecanismos de resistência Espessamento da parede celular • Dificultam para o antibiótico chegar à parede celular. Presença de dipeptídeo de D-alanina • Sequestram a vancomicina e diminuem sua atividade. Modificação do pentapeptídeo (D-ala-D-lac) • Impedem a ligação da vancomicina – Inibe a ação celular. Espectro de ação Excelente atividade: ▪ Staphylococcus produtores de beta-lactamase* ▪ Aerobicos GRAM+ ▪ Anaeróbicos obrigatórios Nenhuma atividade: ▪ Aeróbicos GRAM- Efeitos Tóxicos Efeitos adversos apresentam maior gravidade • Reações de hipersensibilidade: febre, calafrios, flebite. • Ototoxicidade. • Nefrotoxicidade. BACITRACINA Renata Marques - @im.vet • Inibe a formação do peptideoglicano ao inibir a desfosforilação do carreador bactoprenol. • Útil contra bactérias GRAM+ e pouco eficiente contra GRAM- . • Resistência bacteriana é rara. • Via de administração: tópica. - Não possui absorção oral. - Causa nefrotoxicidade quando injetável
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