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1 Khilver Doanne Sousa Soares Antimicrobianos Introdução O tratamento antimicrobiano aproveita-se das diferenças bioquímicas que existem entre os microrganismos e os seres humanos. Os fármacos antimicrobianos são eficazes no tratamento das infecções, pois são seletivamente tóxicos; ou seja, eles têm capacidade de lesar ou matar os microrganismos invasores sem prejudicar as células do hospedeiro Obs.: quase sempre a toxicidade seletiva é relativa, em vez de absoluta, logo, a concentração do fármaco precisa ser cuidadosamente controlada para atingir o microrganismo enquanto ainda está sendo tolerada pelo hospedeiro. O ideal é que o fármaco antimicrobiano usado para tratar a infecção seja selecionado depois da identificação do microrganismo e do estabelecimento de sua sensibilidade aos fármacos. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Algumas técnicas laboratoriais úteis para o diagnóstico de doenças microbianas. Fármacos Bacteriostáticos VS Bactericidas Os antimicrobianos são classificados como bacteriostáticos ou bactericidas. Fármacos bacteriostáticos inibem o crescimento e a multiplicação da bactéria no soro (ou urina) em concentrações que podem ser alcançadas no paciente. Isso limita o agravamento da infecção enquanto o sistema imune ataca e elimina os patógenos. Obs.: se o fármaco é removido antes que o sistema imune tenha eliminado os microrganismos, pode permanecer um número viável de microrganismos para iniciar um segundo ciclo de infecção. Já os fármacos bactericidas matam a bactéria nas concentrações séricas do fármaco alcançadas no paciente. Devido à sua ação antimicrobiana mais agressiva, os bactericidas são, em geral, de escolha no paciente gravemente enfermo e imunocomprometido. Antimicrobianos, como as penicilinas, estão entre os menos tóxicos de todos os fármacos, pois interferem em um local ou função singular para o crescimento de microrganismos. Outros antimicrobianos (p. ex., cloranfenicol) têm ação menos específica e são reservados para o tratamento de infecções ameaçadoras à sobrevivência, devido ao potencial para toxicidade grave no paciente. Via de Administração A via oral de administração é apropriada para infecções leves que podem ser tratadas ambulatorialmente. Em pacientes hospitalizados que exigem tratamento intravenoso (IV) inicial, deve-se mudar para fármacos orais logo que possível. No entanto, alguns antimicrobianos, como a vancomicina, os aminoglicosídeos e a anfotericina B, são tão mal absorvidos pelo trato gastrintestinal (TGI) que níveis séricos adequados não conseguem ser obtidos por 2 Khilver Doanne Sousa Soares administração oral. Logo, a via parenteral é usada para fármacos mal absorvidos no TGI e para o tratamento de pacientes com infecções graves. Grupos Bacterianos com Base na Coloração Gram Antimicrobianos de espectro estreito. São aqueles que atuam somente em um grupo único ou limitado de microrganismos. São considerados de espectro estreito como, por exemplo, a isoniazida, que é ativa somente contra Mycobacterium tuberculosis. Antimicrobianos de espectro estendido. Esse é o termo usado com os antimicrobianos que são modificados para eficácia contra microrganismos gram-positivos e contra uma quantidade significativa de bactérias gram-negativas (ex.: ampicilina atua contra bact. gram-positivas e algumas gram-negativas). Antimicrobianos de amplo espectro. Tetraciclinas, fluoroquinolonas e carbapenemos afetam uma ampla variedade de espécies microbianas e são referidos como antimicrobianos de amplo espectro. Obs.: o uso de antimicrobianos de amplo espectro pode alterar drasticamente a natureza da flora bacteriana normal e causar superinfecção por microrganismos (como o Clostridium difficile, que tem seu crescimento normal limitado pela presença de outros microrganismos). – Fonte: Site JALEKO. Esquema mostrando os componentes da parede celular das bactérias Gram negativas. Acessado em 21/01/2021. https://blog.jaleko.com.br/como-e-feito-o-metodo-de- gram/ – Fonte: Site JALEKO. Esquema mostrando os componentes da parede celular das bactérias Gram positivas. Acessado em 21/01/2021. https://blog.jaleko.com.br/como-e-feito-o-metodo-de- gram/ https://blog.jaleko.com.br/como-e-feito-o-metodo-de-gram/ https://blog.jaleko.com.br/como-e-feito-o-metodo-de-gram/ https://blog.jaleko.com.br/como-e-feito-o-metodo-de-gram/ https://blog.jaleko.com.br/como-e-feito-o-metodo-de-gram/ 3 Khilver Doanne Sousa Soares Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. A. Representação codificada por cores dos microrganismos clinicamente importantes. B. Isoniazida, um antimicrobiano de espectro estreito. C. Ampicilina, um antimicrobiano de espectro estendido. D. Tetraciclina, um antimicrobiano de espectro amplo. Associação de Antimicrobianos É recomendável tratar os pacientes com um fármaco único, mais específico contra o microrganismo infectante. No entanto, algumas situações exigem a associação de antimicrobianos (como no tratamento da tuberculose). Certas associações de antimicrobianos, como os β-lactâmicos e os aminoglicosídeos, apresentam sinergismo; ou seja, a associação é mais eficaz do que cada um dos fármacos usados separadamente. Inúmeros antimicrobianos atuam somente quando os microrganismos estão se multiplicando. Assim, a coadministração de um fármaco que cause bacteriostase com um segundo que seja bactericida pode resultar na interferência do primeiro fármaco na ação do segundo. Resistência aos Fármacos As alterações genéticas que geram resistência exigem um ganho ou uma alteração temporária ou permanente da informação genética bacteriana. A resistência se desenvolve devido à capacidade do DNA de sofrer mutações espontâneas ou de se movimentar de um microrganismo para outro. Também pode ocorrer alteração em um receptor (“alvo”) do antimicrobiano, diminuição na penetrabilidade do fármaco devido à diminuição de permeabilidade, aumento do efluxo do fármaco ou presença de enzimas inativadoras do antimicrobiano. Os antimicrobianos podem ser classificados de várias formas: 1) por sua estrutura química (p. ex., β-lactâmicos ou aminoglicosídeos); 2) por seu mecanismo de ação (p. ex., inibidores da síntese da parede celular); ou 3) por sua atividade contra tipos particulares de microrganismos (p. ex., bactérias, fungos ou vírus). 4 Khilver Doanne Sousa Soares Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Alguns mecanismos de resistência aos antimicrobianos. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Classificação de alguns antibacterianos pelo seu local de ação. ATHF, ácido tetra-hidrofólico; PABA, ácido paraminobenzoico. 5 Khilver Doanne Sousa Soares Antimicrobianos Inibidores da Parede Celular A parede celular é composta de um polímero denominado peptidoglicano, que consiste em unidades de glicano unidas umas às outras por ligações peptídicas cruzadas. Obs.: os inibidores da síntese de parede celular apresentam eficácia máxima quando os microrganismos estão se proliferando. Eles têm pouco ou nenhum efeito em bactérias que não estejam crescendo e se dividindo. Os membros mais importantes do grupo são os antimicrobianos b-lactâmicos, vancomicina e daptomicina. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Resumo dos antimicrobianos que afetam a síntese da parede celular. Penicilinas As penicilinas estão entre os fármacos mais amplamente eficazes e também entre os menos tóxicos conhecidos, mas o aumento da resistência limitou o seu uso. Os membros dessa família diferem entre si no substituinte R ligado ao ácido 6-aminopenicilânico. A natureza dessa cadeia lateral afeta o espectro antimicrobiano, a estabilidade no suco gástrico, a hipersensibilidade cruzada e a suscetibilidade às enzimas bacterianasde degradação (β-lactamases). As penicilinas interferem na última etapa da síntese da parede bacteriana (transpeptidação ou ligações cruzadas), resultando em exposição da membrana osmoticamente menos estável. Obs.: as penicilinas são eficazes somente contra microrganismos em crescimento rápido, que sintetizem a parede celular de peptidoglicano. A diminuição da penetração do antimicrobiano por meio da membrana celular externa da bactéria o impede de alcançar as PLPs-alvo (Proteínas ligadoras de penicilina). A presença de uma bomba de efluxo também pode diminuir a quantidade de fármaco dentro da célula. 6 Khilver Doanne Sousa Soares Várias bactérias, particularmente os cocos gram-positivos, produzem enzimas degradativas (autolisinas) que participam da remodelagem normal da parede celular bacteriana. Na presença de penicilina, a ação degradativa das autolisinas ocorre na ausência de síntese da parede celular. Assim, o efeito antibacteriano de uma penicilina resulta da inibição da síntese da parede celular e da destruição da parede celular existente pelas autolisinas. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Estrutura dos antimicrobianos β- lactâmicos. Em geral, os microrganismos gram-positivos têm paredes celulares facilmente atravessadas pelas penicilinas e, por isso, na ausência de resistência, eles são suscetíveis a esses fármacos. Os microrganismos gram-negativos têm uma membrana lipopolissacarídea externa, que envolve a parede celular e atua como barreira contra as penicilinas hidrossolúveis. Contudo, as bactérias gram-negativas têm proteínas inseridas na camada lipopolissacarídea que atuam como canais cheios de água (denominados porinas), permitindo a passagem transmembrana. Resistência natural às penicilinas ocorre em microrganismos que não possuem parede celular de peptidoglicano (p. ex., Mycoplasma pneumoniae) ou que têm paredes celulares impermeáveis a esses fármacos. A via primária de excreção é pelo sistema secretor de ácido orgânico no túbulo renal, bem como por filtração glomerular. Pacientes com função renal insuficiente precisam de ajuste no regime de doses. Cefalosporinas As cefalosporinas são antimicrobianos β- lactâmicos muito relacionados estrutural e funcionalmente com as penicilinas. As cefalosporinas têm o mesmo mecanismo de ação das penicilinas e são afetadas pelos mesmos mecanismos de resistência. Contudo, elas tendem a ser mais resistentes a certas β-lactamases do que as penicilinas. As cefalosporinas de primeira geração atuam como substitutas da benzilpenicilina. Elas são resistes à penicilinase do estafilococo e também têm atividade contra Proteus mirabilis, E. coli e K. pneumoniae. As cefalosporinas de segunda geração apresentam maior atividade contra três microrganismos gram-negativos adicionais: H. influenzae, Enterobacter aerogenes e algumas espécies de Neisseria, e a atividade contra microrganismos positivos é mais fraca. Obs.: elas são as únicas cefalosporinas disponíveis comercialmente com atividade apreciável contra bactérias gram-negativas anaeróbicas. Quanto às cefalosporinas de terceira geração, embora sejam menos potentes do que as cefalosporinas de primeira geração em relação à atividade contra MRSA (do inglês methicilin- resistant S. aureus), as cefalosporinas de terceira geração têm atividade aumentada contra bacilos gram-negativos, incluindo os já mencionados, bem como contra a maioria dos outros microrganismos entéricos, além de Serratia marcescens. Cefepima é classificada como cefalosporina de quarta geração e deve ser administrada por via parenteral. Ela apresenta amplo espectro antibacteriano, com atividade contra estreptococos e estafilococos. Ceftarolina é uma cefalosporina de quinta geração, avançada e de amplo espectro, administrada por via IV como um pró - fármaco, a ceftarolina fosamila. A estrutura singular da ceftarolina permite que se fixe na PLP2a encontrada nos MRSA e na PLP2x presente no Streptococcus pneumoniae. Além do amplo espectro de atividade gram-positiva, tem também 7 Khilver Doanne Sousa Soares atividade gram-negativa similar à da ceftriaxona e das cefalosporina de terceira geração. As cefalosporinas são eliminadas por meio de secreção tubular e/ou filtração glomerular. Portanto, as doses precisam ser ajustadas no caso de disfunção renal para evitar acúmulo e toxicidade. A ceftriaxona é uma exceção, pois é excretada por meio da bile pelas fezes. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Vantagens terapêuticas de algumas cefalosporinas clinicamente úteis. (Nota: as cefalosporinas que podem ser administradas por via oral são apresentadas em letra branca sobre fundo preto. Medicamentos mais utilizados estão identificados em negrito.) Vancomicina É um glicopeptídeo tricíclico que se tornou importante no tratamento de infecções ameaçadoras à sobrevivência por MRSA e Staphylococcus epidermidis resistentes à meticilina (MRSE, do inglês methicilin-resistant S. epidermidis), bem como infecções por enterococos. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Espectro antimicrobiano da vancomicina. Daptomicina 8 Khilver Doanne Sousa Soares É um antimicrobiano lipopeptídeo cíclico, bactericida concentração- dependente, e é alternativa a outros antimicrobianos, como a linezolida e a quinupristina/dalfopristina, para o tratamento de infecções causadas por microrganismos gram-positivos resistentes, incluindo os MRSAs e os enterococos resistentes à vancomicina (VREs, do inglês vancomicin- resistant enterococci). Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Espectro antimicrobiano da daptomicina. MRSA, do inglês methicillin resistant S. aureus; MSSA, do inglês methicillin susceptible S. aureus. Antimicrobianos Inibidores da Síntese Proteica Muitos antimicrobianos exercem seu efeito antimicrobiano agindo nos ribossomas bacterianos e inibindo a síntese proteica das bactérias. Os ribossomas bacterianos diferem estruturalmente dos ribossomas citoplasmáticos dos mamíferos e são compostos de subunidades 30S e 50S (os ribossomas de mamíferos têm subunidades 40S e 60S). Tetraciclinas Consistem em quatro anéis fundidos com um sistema de ligações duplas conjugados. Substituições nesses anéis alteram a farmacocinética individual e o espectro de atividade antimicrobiana. As tetraciclinas entram nos microrganismos suscetíveis por difusão passiva e também por um mecanismo proteico de transporte dependente de energia próprio da membrana citoplasmática interna da bactéria. As tetraciclinas se concentram no interior das células dos microrganismos suscetíveis. Elas se ligam reversivelmente à subunidade 30S do ribossoma bacteriano impedindo que o RNA transportador (RNAt) se ligue ao complexo RNA mensageiro (RNAm) - ribossoma, inibindo, assim, a síntese de proteínas da bactéria. A resistência natural às tetraciclinas mais frequente é uma bomba de efluxo que as expele para fora da célula, impedindo, assim, o seu acúmulo intracelular. Outros mecanismos de resistência bacteriana às tetraciclinas incluem inativação enzimática e produção de proteínas bacterianas, que impedem a ligação da tetraciclina no ribossoma. A resistência a uma tetraciclina não confere resistência universal a todas elas. Tetraciclina e doxiciclina não são biotransformadas no fígado. A tetraciclina é eliminada inalterada primariamente na urina, e a minociclina sofre biotransformação hepática e é eliminada em menor extensão pelos rins. Já a doxiciclina é eliminada primariamente pela bile nas fezes 9 Khilver Doanne Sousa Soares Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL.. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Resumo dos antimicrobianos inibidores de síntese proteica. Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Mecanismos de ação de vários inibidores de sínteseproteica. aa, aminoácidos. As tetraciclinas são adequadamente absorvidas após ingestão oral. A administração com produtos lácteos ou outras substâncias que contenham cátions di e trivalentes (p. ex., antiácidos com magnésio e alumínio ou suplementos com ferro) diminuem a absorção. As tetraciclinas se concentram na bile, no fígado, nos rins, no líquido gengival e na pele. Além disso, elas se fixam nos tecidos em calcificação (p. ex., dentes e ossos) ou em tumores com alto conteúdo de cálcio. Aminoglicosídeos São usados para o tratamento de infecções graves decorrentes de bacilos gram-negativos aeróbicos. Contudo, sua utilidade clínica é limitada por graves toxicidades. Os aminoglicosídeos difundem-se por meio de canais porina na membrana externa dos 10 Khilver Doanne Sousa Soares microrganismos suscetíveis. Dentro da célula, eles se fixam na subunidade ribossomal 30S, onde interferem com a montagem do aparelho ribossomal funcional e/ou causam a leitura incorreta do código genético pela subunidade 30S do ribossoma completo. Os antimicrobianos que interrompem a síntese proteica em geral são bacteriostáticos; os aminoglicosídeos são os únicos a atuar como bactericidas. O efeito bactericida dos aminoglicosídeos é concentração - dependente, isto é, a eficácia depende da concentração máxima (Cmáx) do fármaco acima da concentração inibitória mínima (CIM) do microrganismo. A estrutura policatiônica altamente polar dos aminoglicosídeos impede absorção adequada após administração oral. Por isso, todos os aminoglicosídeos (exceto a neomicina) precisam ser administrados por via parenteral para alcançar níveis séricos adequados Fonte: WHALEN; FINKEL; PANAVELIL. Farmacologia Ilustrada. 6ed. Aplicações terapêuticas típicas dos aminoglicosídeos. Os aminoglicosídeos são eficazes contra a maioria dos bacilos aeróbicos gram-negativos, incluindo os que podem ser resistentes a múltiplos fármacos, como Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae e Enterobacter sp. Todos os aminoglicosídeos (exceto a neomicina) precisam ser administrados por via parenteral para alcançar níveis séricos adequados. Mais de 90% do aminoglicosídeo parenteral é excretado inalterado na urina Macrolídeos e Cetolídeos Cetolídeos e macrolídeos têm cobertura antimicrobiana similar. Contudo, os cetolídeos são ativos contra várias cepas gram-positivas resistentes a macrolídeos. Geralmente considerados bacteriostáticos, os macrolídeos podem ser bactericidas em dosagens mais elevadas. Os macrolídeos se ligam irreversivelmente a um local na subunidade 50S do ribossoma bacteriano, inibindo, assim, etapas de translocação na síntese de proteínas. Eles também podem interferir em outras etapas, como a transpeptização. A eritromicina base é destruída pelo suco gástrico. Assim, são administradas formas esterificadas ou comprimidos revestidos 11 Khilver Doanne Sousa Soares entéricos do antimicrobiano. Todos são adequadamente absorvidos por via oral. Eritromicina e telitromicina são extensamente biotransformadas no fígado. Elas inibem a oxidação de inúmeros fármacos por meio de sua interação com o sistema CYP450. Eritromicina e azitromicina são concentradas e excretadas primariamente na bile como fármacos ativos. Ocorre reabsorção parcial por meio da circulação entero-hepática. Em contraste, a claritromicina e seus metabólitos são eliminados pelos rins, bem como pelo fígado. Clorafenicol O uso do cloranfenicol, um antimicrobiano de amplo espectro, é restrito a infecções de alto risco, para as quais não existe alternativa. O cloranfenicol se liga reversivelmente à subunidade ribossomal bacteriana 50S e inibe a síntese proteica na reação de peptidiltransferase. O cloranfenicol é ativo contra vários tipos de microrganismos, entre os quais clamídeas, riquétsias, espiroquetas e anaeróbios. Ele é primariamente bacteriostático, mas, dependendo da concentração e do microrganismo, pode ser bactericida. O cloranfenicol é administrado por via IV e amplamente distribuído pelo organismo. Ele alcança concentrações terapêuticas no LCS. O cloranfenicol sofre biotransformação hepática a um glicuronídeo inativo que é secretado pelos túbulos renais e eliminado na urina. Obs.: ele também é secretado no leite e deve ser evitado em mulheres lactantes. Quinolonas, Antagonistas do Ácido Fólico Fluoroquinolonas O ácido nalidíxico é o precursor de todas as fluoroquinolonas, uma classe de antimicrobianos feitos pelo homem. As fluoroquinolonas entram na bactéria através de canais de porina e exibem efeitos antimicrobianos na DNA-girase (topoisomerase bacteriana II) e topoisomerase bacteriana IV. A inibição da DNA-girase resulta em relaxamento do DNA superespiralado, promovendo quebra da fita de DNA. A inibição da topoisomerase IV impacta a estabilização cromossomal durante a divisão celular, interferindo com a separação do DNA recém-replicado. Em microrganismos gram- negativos (p. ex., Pseudomonas aeruginosa), a inibição da DNA-girase é mais significativa do que a da topoisomerase IV, ao passo que, nos gram- positivos (p. ex., Streptococcus pneumoniae), é o contrário. As fluoroquinolonas são bactericidas e exibem efeito -cida-dependente de área sob a curva (ASC)/concentração inibitória mínima (CIM). A atividade bactericida é mais acentuada conforme a concentração sérica do fármaco aumenta cerca de 30 vezes a CIM da bactéria. Em geral, as fluoroquinolonas são eficazes contra microrganismos gram-negativos (Escherichia coli, P. aeruginosa, Haemophilus influenzae), microrganismos atípicos (Legionelaceae, Clamidiaceae), microrganismos gram-positivos (estreptococos) e algumas micobactérias (Mycobacterium tuberculosis). Ciprofloxacino e norfloxacino têm penetração intracelular significativa, permitindo o tratamento de infecções em que as bactérias passam parte de seu ciclo (ou todo o ciclo) no interior da célula hospedeira. A maioria das fluoroquinolonas é excretada por via renal. Por isso, é preciso ajustar a dosagem na disfunção renal. O moxifloxacino é excretado primariamente pelo fígado e não requer ajuste de dosagem na disfunção renal. Sulfonamidas Todas as sulfonamidas usadas atualmente na clínica são análogos sintéticos do PABA. Devido à sua semelhança estrutural com o PABA, elas competem com esse substrato pela enzima bacteriana, a di-hidropteroato sintetase. Assim, elas inibem a síntese bacteriana de ácido di- hidrofólico e, por isso, a formação dos cofatores essenciais. As sulfas, incluindo o cotrimoxazol, são bacteriostáticas. 12 Khilver Doanne Sousa Soares Após administração oral, a maioria das sulfonamidas é bem absorvida. A sulfassalazina é exceção. Ela não é absorvida quando administrada por via oral ou como supositório e, por isso, é reservada para o tratamento da doença inflamatória crônica intestinal. As sulfas são acetiladas e conjugadas, primariamente, no fígado. O produto acetilado é isento de atividade antimicrobiana, mas retém o potencial tóxico de precipitar em pH neutro ou ácido. Isso causa cristalúria (formação de cálculos) e, assim, potencialmente lesa os rins. As sulfas são eliminadas por filtração glomerular e secreção, obrigando ao ajuste da dosagem na disfunção renal. As sulfonamidas podem ser eliminadas no leite. FINKEL, Richard; PANAVELIL, Thomas a.; WHALEN, Karen. Farmacologia Ilustrada. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________
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