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PROVA II – QUÍMICA FARMACÊUTICA INTRODUÇÃO AOS ANTIMICROBIANOS O termo quimioterápico foi criado no século XX, para descrever o uso de compostos químicos sintéticos capazes de destruir agentes infecciosos. A definição foi ampliada para incluir os antibióticos, que são substâncias produzidas por microrganismos que matam ou inibem o crescimento de outros microrganismos. O termo quimioterapia é aplicado também ao uso de produtos químicos (naturais ou sintéticos) utilizados para inibir o crescimento de células malignas ou cancerosas no organismo. Quimioterapia é o tratamento de doenças por meio de substâncias químicas que afetam o funcionamento celular. • O termo inicial usado para definir antibióticos: antagonismo dos seres – antibiose. Antibiótico: substância produzida por microrganismos, como bactérias, fungos e actinomicetos, antagonista ao desenvolvimento ou a vida de outros microrganismos em altas diluições no meio bioquímico do nosso corpo. **As sulfas são obtidas exclusivamente por síntese química, pertencem ao grupo dos antibióticos. Toxicidade seletiva: matar ou inibir o microrganismo sem afetar o hospedeiro. É a característica essencial de um antibiótico ou quimioterápico, ou seja, o fármaco deve atuar sobre os microrganismos invasores, preservando o bem estar do usuário. A toxicidade seletiva é determinada através de um valor quanto mais distante a dose tóxica for da dose terapêutica, mais seguro é o composto. A toxicidade seletiva pode ser obtida de duas maneiras: • 1. Quando o fármaco bloqueia uma reação que é vital ao microrganismo invasor, mas não ao hospedeiro – Antibióticos que inibem a síntese da parede celular bacteriana, como os betalactâmicos. • 2. Quando o antibiótico bloqueia um processo que é vital tanto ao hospedeiro quanto ao micróbio, mas os efeitos são exercidos predominantemente contra o microrganismo – ação das sulfonamidas na síntese de ácido fólico. CLASSIFICAÇÃO DOS ANTIBIÓTICOS Quanto a origem: • Naturais: penicilinas, cefalosporinas, tetraciclinas, gentamicinas, tirotricina. Obtidos de forma natural, através da fermentação/do crescimento de microrganismos. • Semi-sintéticos: penicilinas e cefalosporinas modificadas. A partir de um antibiótico obtido naturalmente são feitas alterações químicas em sua estrutura. • Sintéticos: cloranfenicol. Obtido por síntese química. Quanto ao espectro de ação: tem haver com a sua constituição química • Predominantemente contra Gram-positivos – penicilinas, cefalosporinas, eritromicina; • Predominantemente contra Gram-negativas – neomicina, gentamicina, polimixina B; • Amplo espectro – cloranfenicol, tetraciclinas, ampicilina; • Predominantemente contra micobactérias – estreptomicina, ciclosserina; • Predominantemente contra fungos – griseofulvina, nistatina, anfotericina B; • Antiblásticos ou antineoplásicos – bleomicina, sarcomicina; • Antiamebianos – fumagilina, paromomicina. Quanto a estrutura química: • Derivados do ácido 6-aminopenicilânico (6-APA) – penicilinas; • Derivados do ácido 7-aminocefalosporânico (7 ACA) – cefalosporinas; podem ser classificados também como betalactâmicos; • Anfenicóis – cloranfenicol; • Derivados de hidrocarbonetos aromáticos polinucleares – tetraciclinas, ansamicinas; • Heterosídeos macrolídeos – eritromicina. • Aminoglicosídeos – neomicina, gentamicina e estreptomicina; • Derivados do grisano – griseofulvina; • Poliênicos – nistatina, anfotericina B; • Polipeptídeos – bacitracina, polimixina; • Lincomicinas e derivados; • Diversos. Quanto ao mecanismo de ação: • É importante saber que as bactérias possuem uma anatomia diferente, tanto a célula Gram positiva, quanto a negativa, isso é um benefício, pois podemos condicionar os antibióticos para uma ou para outra estrutura; • O mecanismo de ação dos antibióticos é condicionado, em grande parte, pela anatomia bacteriana. Os antibacterianos podem atuar SELETIVAMENTE nas células bacterinas, NÃO agindo na célula animal, devido as diferenças em suas estruturas, a parede celular bacteriana é essencial para sua sobrevivência. • Cocos Gram-positivos tem sua parede bastante espessa, formada por peptidoglicano (constituído de 60% de mucopolissacarídeos). • Cocos Gram-negativos também tem peptidoglicano na constituição de sua parede, além de lipopolissacarídeos e porinas e lipoproteínas. • As Gram positivas possuem ácidos teicóicos e muitas camadas de peptideoglicano, enquanto as Gram negativas não possuem ácidos teicóicos, possuem uma ou poucas camadas de peptideoglicano, além de possuíres a camada de lipopolissacarídeos. PRINCIPAIS MECANISMOS DE AÇÃO: • Antibióticos que afetam a síntese da parede celular; • Antibióticos que afetam a membrana citoplasmática; • Antibióticos que afetam a síntese proteica; • Antibióticos que interferem na replicação do cromossoma; • Antimetabólitos. INIBIDORES DA SÍNTESE DA PAREDE CELULAR Estes agentes são eficazes durante a fase de crescimento logarítmico do ciclo celular, período em que está sendo produzido novo material constituinte da parede celular. Atuam em pontos específicos nesta via. Ex.: penicilinas atuam nesse ponto, em grupos específicos de enzimas. Grupo dos betalactâmicos bloqueia enzima transpeptidase, impedindo a ligação cruzada que seria formada entre reticulócitos através dessa enzima. A enzima transpeptidade é a enzima que atua na formação das ligações cruzada, essa enzima está ligada na membrana externa da parece celular, contém um resíduo de serina em seu sítio ativo, essa serina age como nucleófilo, rompendo as unidades D-alanina; D-alanina, separando as duas, então a enzima transpeptidase com seu resíduo de serina faz esse rompimento e as duas alaninas são separadas indo cada uma para uma cadeia peptídica. O QUE ACONTECE ENTÃO: essa unidade alanina – alanina onde a enzima vai entrar, estruturalmente é muito semelhante as penicilinas, então o mesmo resíduo de serina ataca nucleofilicamente o anel betalactâmico, então esse anel se rompe e como a penicilina tem uma estrutura cíclica, essa estrutura se abre, mas fica presa a enzima, uma vez presa a penicilina bloqueia e a cadeia de peptídeo não consegue mais chegar até a enzima. Principais mecanismos, onde podemos ver os compostos que atuam bloqueando a síntese da parede celular bacteriana. INIBIDORES DA SÍNTESE DO PEPTIDOGLICANO As penicilinas, cefalosporinas, carbapenemas e monobactâmicos, vimos que se ligam a enima transpeptidase bloqueando a ação dessa enzima na formação da parede celular, na etapa de reticulação. Na etapa anterior temos a ação da bacitracina, fosfomicina (se ligam ao transportador lipídico que é responsável pelo transporte do ácido N-acetilmurâmico ao pentapeptídeo) e vacomicina (se liga a unidade do ácido N- acetilmurâmico e também a N-acetilglicosamina bloqueando a sua incorporação ao pentapeptídeo) e anteriormente ainda a cicloserina (que impede a formação do resíduo D-alanina – D-alanina). ANTIBIÓTICOS QUE AFETAM AS MEMBRANAS CELULARES A ruptura da membrana celular ou a alteração de sua permeabilidade resulta normalmente em inibição do crescimento ou morte da bactéria. A membrana citoplasmática apresenta uma constituição de 66% de proteínas e 33% de lipídeos e devido a essa composição isso garante a permeabilidade seletiva, ou seja, a entrada e saída de elementos nocivos é regulada por essa membrana citoplasmática. Essa membrana citoplasmática é formada por uma dupla camada de fosfolipídeos e proteínas espaçadas, algumas proteínas estão associadas a glicídios, formando glicoproteínas. • Os antibióticos que interferem na permeabilidade da membrana citoplasmática são chamados de BACTERICIDAS. • O efeito se manifesta mesmo nos germes em inatividade de biossíntese. Alterações físico-químicas da membrana levam a morte da bactéria, havendo perda de elementos vitais como purinas e ácidos nucleicos,ou a entrada de substâncias nocivas ao metabolismo bacteriano, além disso, a morte pode ocorrer por alterações do sistema respiratório da célula. Polimixina é classificada como antibiótico polipeptídico heteromérico porque tem a porção aminoácido e porção lipídica. A Polimixina se coloca nas camadas de fosfolipídeos rompendo-os, destruindo a característica normal de permeabilidade da membrana, deixando escapar substâncias essenciais da célula, levando a morte celular. Os antibióticos que agem na membrana plasmática possuem grupamentos básicos e uma cadeia lateral de ácidos graxos. O ácido graxo quando alcança a membrana plasmática ele “mergulha” a parte lipídica e a porção básica permanece na superfície e isso promove a desorganização da membrana, resultando na saída de componentes celulares, levando a morte da célula bacteriana. INIBIDORES DA SÍNTESE PROTEICA A maioria dos antibióticos deste grupo atua como inibidor da síntese proteica ligando-se ao RIBOSSOMO bacteriano. • O rompimento da síntese de proteínas significa que proteínas e enzimas necessárias para sobrevivência da célula são serão formadas. Agentes que interrompem a síntese proteica incluem: rifamicinas, aminoglicosídeos, tetraciclinas e cloranfenicol. Ribossomos: nas células animais os ribossomos estão ligados ao retículo endoplasmático, mas nas bactérias estão fixados a membrana citoplasmática. São partículas formadas de ácido ribonucleico e proteínas, constituídas de duas partes: uma que sedimenta em 30 S (decodificação do RNAm); outra que sedimenta em 50 S (ligações peptídicas). A síntese proteica então, é um mecanismo de produção de proteínas determinada pelo DNA e isso ocorre em duas fases: a fase de transcrição e a fase de tradução. A inibição de síntese proteica compreende um processo trifásico: • Formação de um complexo de iniciação; • Alongamento da cadeia peptídica • Terminação e liberação da proteína recém-sintetizada. A síntese proteica pode sofrer interferências em várias fases de seu desenvolvimento: • Na formação do RNAm • Na fixação do RNAm ao ribossoma • Por alterações no ribossoma • Na fixação do RNAt ao ribossoma • Nas reações de formação do polipeptídeo. Esses são os principais locais de interferência dos antimicrobianos durante a síntese proteica. INIBIDORES DA SÍNTESE DE ÁCIDO NUCLÉICOS Quinolonas, Fluoroquinolonas (se ligam a enzimas impedindo o desenrolamento da fita do DNA) e Rifampicina (tuberculostático – inibem a síntese do RNA, ligando-se a RNA polimerase). ANTIMICROBIAOS COM ATIVIDADES ANTIMETABÓLICAS Atuam sobre metabolismo intermediário – ESPECIFICAMENTE – impedem síntese do ÁCIDO FÓLICO pela bactéria. As sulfas são estruturalmente parecidas com o PABA. O PABA se liga a enzima, nesse caso as sulfas competem com o PABA, e a sulfa tomando o lugar do PABA não vai haver a formação do ácido diidrofólico, não vai haver formação de ácido fólico. Antimicrobianos - Betalactâmicos Em 1928 A. Fleming observou placas contendo microrganismos, havia o crescimento de fungos e ao redor do fungo não houve o crescimento das bactérias. Isso comprovou que no fungo havia alguma substância que inibia o crescimento bacteriano, deu o nome de penicilina essa substância que estava presente na cultura de fungo. Em 1940, Ernst Chain e Howard Florey retomaram os experimentos de Fleming e conseguiram a obtenção da substância em uma quantidade maior, ganhando o prêmio nobel em 1945. Em 1955 Hodgkin descobriu a estrutura química da penicilina. A penicilina é obtida naturalmente a partir de processos fermentativos de fungos, e sua molécula sugere que ela seja derivada dos aminoácidos cisteína e valina. A cadeia lateral do mouse, diferencia as duas penicilinas naturalmente obtidas, Benzil G, e V, essa obtenção tem a ver com a composição do meio de fermentação. Quando o meio de fermentação tem altos níveis do ácido fenilacético teremos a benzil penicilina, quando o meio tem quantidade maior de ácido fenoxiacético, teremos fenoximetil penicilina. A partir da fermentação desse fungo Acremonium chrysogenum teremos a Cefalosporina C também classificada como betalactâmica. Penicilina possui um sistema bicíclico instável, ou seja, tem esse anel betalactâmico fundido com anel tiazolidina, é a partir da porção ácido 6-aminopenicilanico que obtemos outros tipos de penicilina. Cefalosporina C ocorre o isolamento do ácido 7-aminocefalosporina e a partir dele teremos a obtenção semi sintética. Produto de hidrólise das penicilinas: Esse anel betalactâmico é bastante reativo e sofre ação desintegrada formando ácido, o carbono ligado ao C=O betalactâmico é bastante eletrofílico, essa ligação se rompe e perde a atividade. Ataque ao carbonila da cadeia lateral: Da mesma forma, a cadeia lateral pode atacar o carbono C=O betalactâmico, o N que compartilha os elétrons com o C, rompe o anel deixando inativo. A Penicilina G é um composto que se degrada, não podendo ser utilizada via oral, sofre ação de beta lactamases. Obtenção de matéria-prima para a semi-síntese dos antibióticos betalactâmicos São obtidos de forma natural, penicilina G e V e cefalosporina C, a partir da hidrólise enzimática, teremos isolado os ácidos correspondentes e que a partir deles teremos os betalactâmicos semi sintéticos. No caso da penicilina, iremos isolar o ácido 6-aminopenicilânico (6-APA) e cefalosporina C isolamos o ácido 7-aminocefalosporânico (7-ACA). Semi-síntese dos antibióticos penicilínicos e cefalosporínicos A partir desses ácidos por um agente acilante teremos um radical ligado a estrutura betalactâmica. Representação esquemática de diferenças entre bactérias Gram-positivas e negativas Gram-positiva tem espessa camada de peptídeoglicano e sua parede celular, nos gram-negativos temos a camada bem menor do peptideoglicano e uma camada externa de polissacarídeos. Parede celular bacteriana Formada do peptideoglicano no sistema reticular, onde teremos peptídeos e uma porção ácido n-acetilmurâmico (NAM), n-acetilglicosamina (NAG), fazem reticulócito. Nos gram-positivo observa-se a composição da camada do peptideoglicano e dos gram-negativo bem menor. Transpeptidase bacteriana Na formação da ligação cruzada do peptídeoglicano. As enzimas transpeptidases separa os resíduos da cadeia peptídica na formação da parede celular, separando as alaninas, entra outro aminoácido como glicina e se reproduz nessa cadeia peptídica liberando a enzima transpeptidase, ela livre forma cadeia peptídica. Na fase final da biossíntese da parede celular, as cadeias peptídicas estão ligados entre si pelo deslocamento de d-alanina de uma cadeia pela glicina em outra. As transpeptidases rompem a cadeia e eles se ligam a outro aminoácido completando a parede celular, e a enzima transpeptidase fica livre para formar peptideoglicano. As penicilinas são exclusivamente semelhantes ao resíduo de alanina, então a enzima ataca o C betalactâmico dessa forma rompe o anel e fica ligado, a cadeia peptídica que está esperando a alanina para se ligar, não terá com quem se ligar e é bloqueado, pois as enzimas transpeptidases são inibidas pelo betalactâmico. Se a penicilina está atuando como um inibidor para um d-Ala-d-Ala isso fornece outra explicação para a falta de toxicidade. Como não há segmentos d-aminoácidos ou d-Ala-d-Ala em qualquer proteína humana, é improvável que as enzimas proteases de serina reconheceriam o segmento ou a penicilina em si. Como resultado, a penicilina é seletiva para a enzima transpeptidase bacteriana e é ignorado pelas próprias proteases de serina da proteína da célula humana. A penicilidade é seletiva para as transpeptidases bacterianas e isso explica a toxicidade seletiva das penicilinas na parede celularda bactéria, pois primeiro que a célula animal não tem parede celular, então no caso as penicilinas não teriam nenhuma ação nos animais. Se enzima se liga na penicilina bloqueia pelo complexo enzima-penicilina. Semelhança estrutural entre penicilina e o grupo terminal do peptideoglicano. Essas bactérias uma vez sensibilizadas desenvolvem um mecanismo contrário, que são as beta lactamases. Mecanismo de ação dos beta-lactâmicos: interferência na formação da parede celular bacteriana Penicilina se junta ao anel betalactâmico formando o composto 3. Mesma coisa acontece com cefalosporinas, porém, elas são menos reativas que as penicilinas, devido ao N da penicilina fortemente nucleofílico, segura os elétrons, deixando o C suscetível ao ataque das transpeptidases. Nas cefalosporinas, como tem o anel com dupla ligação, os elétrons ficam mais emparelhados. Cefalosporinas são menos reativas que penicilinas, por isso deve haver um bom grupo abandonador em C-3 para facilitar a abertura do anel b-lactâmico quando este for atacado pela transpeptidase. A reatividade peculiar do anel beta-lactâmico C=O altamente suscetível para nucleófilos NÃO se comporta como amida 3ª normal No sistema cíclico, os ângulos são de 90°, não compartilha os elétrons da mesma forma, não formando dupla ligação, os elétrons ficam no N, deixando o C da carbonila bastante eletrofílico, ficando mais suscetível a um ataque do que um C de amida de cadeia aberta. Numa amida de cadeia aberta, tem no N, compartilha os elétrons formando uma dupla ligação. Os ângulos de ligação para dupla ligação são = 120° ângulos do anel beta lactâmico são restringidos a 90° par de elétrons tá localizado N e a C=O torna-se mais eletrofílica que o esperado p amida 3ª. Relações Estrutura-Atividade em penicilinas O anel é essencial para a atividade pois na formação da parede transpeptidase Instabilidade dos compostos Beta-Lactâmicos A abertura do anel beta-lactâmico anula o efeito antibiótico, pois torna o produto inativo. Porque o anel beta-lactâmico é essencial? Pois ele tem que ser similar a estrutura do resíduo alanina alanina, deve-se preservar a similaridade. Hidrólise em meio ácido com auxílio da cadeia lateral: Grupo acil vizinho pode participar ativamente de um mecanismo para abrir o anel. O problema da sensibilidade ao ácido é facilmente resolvido: um grupo de retirada de elétrons na cadeia lateral de acila. Penicilinas resistentes ao meio ácido A fenoximetilpenicilina (penicilina V) tem um oxigênio eletronegativo na cadeia lateral de acila, com o efeito de remoção de elétrons necessário. Isso faz com que não permita o ataque do C, perde um pouco da sua reatividade, isso faz com que a molécula tem melhor estabilidade ácida do que a penicilina G e é estável o suficiente ao ácido no estômago, por isso pode ser administrado por via oral. Então, das duas penicilinas obtidas naturalmente, a G e V, a V pode ser utilizada via oral pois ela é mais protegida ao ataque. A inserção de uma amina (ampicilina e amoxicilina), da mesma forma, aumenta a estabilidade em meio ácido, então a introdução de elementos eletronegativos de cadeia lateral faz com que tenhamos uma maior estabilidade em meio ácido. Inativação pela ação Beta-lactamase Em 1960 começou uso generalizado de penicilina G, começaram a aparecer bactérias resistentes a penicilina, pela formação de enzimas que inativavam a ação da penicilina. Essas beta-lactamases são enzimas que estão nas membranas celulares da bactéria, elas rompem o anel beta-lactâmico, deixando sem atividade. A abertura do anel beta-lactâmico anula o efeito antibiótico. Penicilinas resistentes a Beta-lactamase por inserção de grupo volumoso na cadeia lateral Para resolver o problema da inativação pela ação da beta-lactamase se propos que penicilinas resistentes a beta- lactamase seriam obtidas pela inserção de um grupo volumoso. O objetivo seria o bloqueo do acesso do fármaco ao sítio ativo da beta-lactamase, as beta- lactamases não conseguiriam chegar ao C devido a introdução do grupo volumoso, porém, o volume do grupo deve ser devidamente controlado para não prejudicar a ação antibiótica e permitir que a penicilina ligue-se a enzima alvo. Um grupo volumoso pode interromper a ligação das transpeptidases e interromper a sua ação. Meticilina foi a primeira penicilina semi-sintética, resistente as beta-lactamases. Penicilinas resistentes a Beta-lactamase A meticilina e nafcilina são ácido sensível, e também alguns efeitos colaterais são ligados a esses compostos, então eles são fármacos de reserva. O objetivo da meticilina foi de resistência a beta- lactamase, inserção de um grupo volumoso na cadeia lateral. Penicilinas duplamente otimizadas: Penicilinas resistentes a Beta-lactamase e ao meio ácido Através da introdução do anel isoxazolil: escudo estérico (grupo volumoso que impede a inativação das beta- lactamases) e retirador eletrônico, protegendo o ataque C do anel beta lactâmico. Penicilinas de espectro ampliado a espécies Gram-negativas As penicilinas se da em cocos gram +, sua ação se da a inibição da formação do peptideoglicano. Nos Gram -, o peptideoglicano é menor porém em cima da cadeia de peptideoglicano, temos uma membrana formada de lopopolissacarídeos, temos canais. Acontece que os compostos precisam chegar ao peptideoglicano para inibir o crescimento da parede celular, então grupamentos hidrofílicos foram introduzidos na cadeia lateral, dessa forma, teremos o aumento da hidrossolubilidade da molécula facilitando a entrada por difusão por porinas da membrana externa de bactérias gram-negativas. Penicilinas de espectro ampliado a espécies Gram-negativas Em amarelo/rosa temos as carboxipenicilinas e em branco/azul as penicilinas com aminas. As carboxipenicilinas deixam os compostos mais hidrofílicos para penetrar na membrana chegando no peptideoglicano no caso dos gram -. Apenas um dos isômeros óticos da carbenicilina é ativo: possível interação da carboxila com sítio extra na enzima alvo. Ampicilina e Amoxilina: Mal absorvidas pela parede intestinal tanto o grupo amino como o grupo carboxílico são ionizado. Para melhorar a absorção, se faz uso de pró-fármaco. Uso de um pró-fármaco onde um dos grupos polares é mascarado com um grupo protetor que pode ser removido metabolicamente. Classe mais nova de penicilidas de amplo espectro. Geralmente melhor espectro que carboxipenicilinas. Detaque a piperacilina, que é uma penicilina anti-pseudomonas, são gram -, produtores de beta- lactamase. Pró-fármacos de ampicilina empregados para incremento na absorção oral A bacampicilina e a sultamicilina são pró- fármacos que, após hidrólise no plasma por esterases, liberam os fármacos antibióticos ampicilina. A hidrólise da bacampicilina libera ácido propiônico e acetaldeído (o qual é convertido a ácido acético). Qual a vantagem do uso de bacampicilina e do uso da sultamicilina em relação à ampicilina? São ésteres que irão facilitar/melhorar a absorção, sendo pró-fármacos que depois são liberados metabolicamente. Sais de penicilinas de baixa hidrossolubilidade: ação antibiótica prolongada Benzilpenicilina-procaína não pode ser utilizada por via oral em função de ser suscetível em meio ácido, então são utilizadas por via parenteral. A Penicilina cristalina que é aquosa, é intravenosa. A protcaína e benzatina são intramusculares que deve ser em veículo oleoso para forma depósito, isto é, a absorção é bem lenta, então tem tempo de ação prolongado. Resumo de penicilinas.Penicilina de escolha: piperacilina. Cefalosporinas 1940 – Itália 1948 – Universidade Oxford – isolada Cefalosporina C - natural, possui um anel dihidrotiazinico, possui pouca atividade. 1961 - Estrutura - cristalografia Semelhanças com a penicilina: • Sistema bicíclico • anel β-lactâmico de 4 membros fundido a um anel de di-hidrotiazina de 6 membros (penicilina é anel de 5) • Cefalosporinas são derivadas dos mesmos precursores da penicilina (aminoácidos cisteína e valina). Algumas características da cefalosporina C: 1. Difícil de isolar e purificar devido à polaridade da cadeia lateral; 2. Baixa potência (1/100 da penicilina); 3. Nenhuma absorção oral; 4. Baixa toxicidade; 5. Baixo risco de reações alérgicas; 6. Relativamente estáveis à hidrólise ácida, quando comparadas com as penicilinas; 7. Mais estáveis do que as penicilinas frente às beta-penicilases; 8. Boa relação de atividade contra bactérias Gram - e Gram +. Importância: serve como ponto de partida para síntese de análogos por modificação molecular do 7-ACA, através de processos fermentativos haverá a criação das cefalosporinas otimizadas, divididas em gerações, semi-sintéticas. Relação Estrutura-Atividade em cefalosporinas Grupo abandonador é essencial para a atividade pois deixa o N mais hidrofílico, deixando o C suscetível ao ataque das transpeptidases. Cefalosporinas O-acetiladas: Mecanismo de inativação Transpeptidase ataca o C do anel beta lactâmico, torna um bom grupo retirador de elétrons, atraindo os elétrons, e estabilizando, o C fica mais eletrofílico, onde as transpeptidases se ligam. A cefalotina é um bom grupo abandonador de elétrons. O grupamento ácido livre ocorre nova configuração por lactonização espontânea. Mesma coisa que as penicilinas, tem a Serina da enzima, atacando o C e ligando-se a molécula, importância da cadeia lateral para atrair os elétrons ligados ao N. Cefalosporinas de 1ª geração Boa absorção, ruim para a atividade, devido a Metila não ser um grupo retirador de elétrons, deixa o N livre para compartilhar os elétrons com o C, estabilizando o anel, é importante os R" ligados a posição 3. Cefalosporinas de 2ª Geração Melhora a atividade contra gram -, sem perder o espectro de atividade contra gram+, essas modificações se dão pela cadeia lateral. No grupo de oximenocefalosporinas tem a presença de =N-O- (imino metoxi). Cefoxitina, composto derivado da cefamicina, tem uma subclasse da cefalosporina que insere um grupamento Y, conferindo resistência as beta lactamases, importante para impedir a ação das beta lactamases mesmo sendo um grupo pequeno serve como um escudo. Cefalosporinas de 3ª Geração A substituição do furano com um anel aminotiazol aumenta a penetração das cefalosporinas na membrana externa das bactérias gram -, além que pode aumentar a afinidade por enzima transpeptidase. Esse anel substituído melhora a atividade contra gram - e também melhora contra gram + já que aumenta a afinidade por enzima transpeptidase, na verdade é a inibição da parede celular, tanto pra positivo ou negativo, faz chegar até o peptideoglicano. Cefalosporirna de 4ª Geração Incremento na sua estrutura, nas atividades antipseudomonas, e algumas enterobactérias resistentes aos agentes de 3ª geração. Cefalosporinas: Espectro de atividade 1ª Geração 2ª Geração 3ª Geração 4ª Geração ✓ Boa atividade contra Gram positivos; ✓ Estreptococos do grupo A beta-hemolítico; ✓ Estreptococos do grupo B; ✓ Não são significantemente ativos contra Gram negativos. ✓ Retém atividade contra Gram positivos; ✓ Melhora atividade contra Gram negativos: Acinetobacter, Citrobacter, Enterobacter, Escherichia coli, Klebsiella, Neisseria, Proteus, Providencia, Serratia ✓ Menos ativos contra Gram positivos; ✓ Mais ativos contra Gram negativos que 1ª e 2ª Gerações (utilizados contra cepas resistentes causadoras de infecções hospitalares). ✓ Mais ativos contra Gram positivos que a 3ª Geração; ✓ Mantém espectro contra Gram negativos da 3ª Geração, acrescido de algumas Enterobactérias e Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobianos - Beta-lactâmicos não clássicos São antibióticos que contém o anel beta-lactâmico (em vermelho), às vezes fundido com anéis de 5 ou 6 membros, mas diferindo estruturalmente das penicilinas e cefalosporinas em uma ou mais características fundamentais, bem como em propriedades biológicas. Apresentam algumas diferenças estruturais quanto as suas atividades biológicas comparados com os clássicos. Na imagem temos a estrutura da penicilina, destacando o anel beta-latâmico presente nos antibióticos não clássicos. Esses compostos que apresentam o anel beta-lactâmico diferindo ao núcleo que ele está ligado. Nas penicilinas temos o anel penama, o beta-lactâmico está ligado a um anel de 5 elementos, onde um deles é o S, caracterizando o grupo penama. Já nas cefalosporinas, temos o anel cefema, onde teremos o beta-lactâmico ligado ao anel de 6, contendo um dos elementos o S e uma dupla ligação. B. Carbapenama: temos um C ligado a S, sem dupla ligação. C. Oxapenama: temos um O ligado a S, e um anel de 5 sem dupla ligação. D. Penema: semelhante ao anel da penicilina, temos uma dupla ligação. Penâmico: beta-lactâmico ligado a um anel de 5, onde tem um S, sem dupla ligação. Cefemico: beta-lactâmico ligado a um anel de 6, onde tem um S, com dupla ligação. Carbapenêmico: comparado com a penicilina tem um C ao invés de S, com dupla ligação. Monobactâmicos: só o anel beta-lactâmico. Esses anéis estão presentes nos beta-lactâmicos clássicos e não clássicos. Mecanismo molecular de ação de fármacos A elucidação do mecanismo molecular de ação dos antibióticos beta-lactâmicos esclareceu o modo pelo qual os microrganismos penicilina-resistente operam. Os beta-lactâmicos representados pela penicilina, eles bloqueiam a síntese do peptídeoglicano, ou seja, da parede celular da bactéria, as enzimas transpeptidases, que normalmente rompem a sequência de alanina- alanina na formação de peptideoglicano, essas enzimas se ligam a penicilina, penicilina bloqueia ação das transpeptidases, não havendo a formação da parede, do peptídeoglicano. As enzimas penicilinases ou beta- lactanases, são produzidas pelos microorganismos, irão atacar o anel beta- lactâmico, rompendo o anel, tornando o composto inativo, para que os beta- lactâmicos desempenham sua atividade é necessário que esse anel esteja íntegro. Se os microorganismos produzem enzimas que são capazes de romper esse anel, irão desativar os beta-lactâmicos, A produção dessas enzimas por parte dos microorganismos, e por consequência a inativação dos compostos, é um dos mecanismos de resistência aos antibióticos, nessa ilustração temos alguns mecanismos de resistência, um dos principais é a inativação por enzimas beta-lactamases, que são produzidas pelos microorganismos sensibilizados pelos compostos, inativam os derivados beta- lactâmicos clássicos. Além disso, temos a produção de bomba de expulsão, que expulsam o fármaco, diminuição da permeabilidade celular por parte dos microorganismos sensibilizados, mutação da célula alvo, ou seja, de local de ação do fármaco. Resistência bacteriana aos beta-lactâmicos Amidases denominadas betalactamases, abundantes na membrana externa dos microrganismos resistentes atacam nucleofílicamente a função amida cíclica das penicilinas, inativando-as. Mecanismo de ação Ser-70 = Serina. A serina presente nessas beta lactamasesataca o C do anel beta lactâmico fazendo com que se rompa o anel, formando o intermediário da segunda imagem, que é um composto inativo pois tem seu anel rompido. Instabilidade dos compostos beta-lactâmicos 1: beta-lactamase, resíduo de serina, ataca nucleofilicamente o carbono do anel beta- lactâmico. 2: o anel é rompido. 3: a função sofre uma hidrólise. 4: ocorre a liberação do composto inativado do seu anel rompido, ficando o substrato para exercer novamente sua ação. Beta-lactamase fica livre para se ligar a um outro composto, que novamente ataca nucleofilicamente, sofrendo hidrólise, liberando o composto desativado, ficando o substrato livre pra agir novamente. Porque a abertura do anel anula o efeito antibiótico? O anel íntegro é importante para a atividade, precisam ter uma estrutura semelhante sinérgica com o resíduo de alanina alanina na formação de parede celular, então ele irá tomar o lugar dessa sequência de aminoácidos ligando-se as transpeptidases inibindo a formação do peptideoglicano, então, esse mesmo local do seu mecanismo de ação, onde ele se liga as transpeptidases, é onde as beta-lactamases atuam, acontece que quando rompe o anel, faz com que o composto formado com o anel beta-lactamico rompido, não tenha a mesma configuração que vai ter a estrutura sinérgica semelhante a configuração de alanina alanina na formação do peptídeoglicano. Antibióticos Beta-lactâmicos não-clássicos Inibidores de Beta-lactamases Penicilina: Isolado do Streptomyces clavuligens, 1975; • Desprovido de atividade antibiótica; • Potente inibidor irreversível das beta-lactamases; • Utilizado em associações com outros beta-lactâmicos. Ácido Clavulânico: • Anel beta-lactâmico; • Anel oxazolidínico; • Nenhum substituinte na posição 6, ao contrário das penicilinas que tem um radical. • Grupo carboxílico livre na posição 2; • Possui O ao invés de S, por isso é beta-lactâmico não-clássico. Ausência de anel acilamino presente nas penicilinas. Ácido Clavulânico: • Inibe B-lactamases de bactérias Gram + e Gram - de maneira específica e irreversível. É chamado de antibiótico "suicida" (esse nome pois ele não tem uma ação antibacteriana, mas tem essa propriedade de se ligar as beta- lactamases bloqueando a enzima irreversivelmente) portanto, é utilizado em associação com beta-lactâmicos clássicos. • Amplamox, Clavulin, Clavoxil, Novamox • O ácido clavulânico é um exemplo de bioisosterismo natural, possuindo o sistema beta-lactâmico oxigenado na posição original do enxofre nas penicilinas. Classificado como bioisoster. O resíduo serina no sítio ativo, atua como nucleofilo, formando um intermediário, serina ligada de forma covalente com o éster, esse éster é hidrolisado formando um produto liberando a serina, ou seja, deixa um composto inativo, quando o anel betalactâmico for rompido, e a enzima fica livre para atacar outro beta-lactâmico. Mecanismo da inibição irreversível de beta-lactamases pelo ácido clavulânico 1: Nos não-clássicos, outro grupamento nucleofílico, possivelmente uma amina ... 2: ... ataca numa outra posição do anel, nos beta lactâmicos não-clássicos, não tem o radical acilamino que tem nos beta lactâmicos clássicos, isso permite que fique livre a região e aconteça um ataque nucleofílico possivelmente de um grupamento amino, fazendo com que... 3: ... ele se ligue ao anel ficando sem atividade, pois abriu o anel beta-lactâmico, porém fica preso a enzima, promovendo um bloqueio das enzimas beta-lactamases, o que não acontece com os beta-lactâmicos clássicos. Outros inibidores suicidas sintéticos Comercializados para uso associado aos antibióticos beta-lactâmicos (pois ele não tem atividade, sua ação é somente bloquear a enzima deixando o beta lactâmico clássico agir) em infecções penicilina-resistentes. • Potência semelhante ao ácido clavulânico • TAZOBACTAM/TAZOCIN • A piperacilina sódica é um antibiótico semi-sintético derivado da D(-)aminobenzilpenicilina. • Pertencente à classe das ureidopenicilinas. • O tazobactam é uma sulfona do ácido penicilânico, sendo um inibidor de beta-lactamase. • Uso intravenoso e/ou intramuscular. A piperacilina sódica é utilizada associada ao tazobactam sódico, que é não clássico, antibiótico suicida, que seu uso é para bloquear a enzima, a ação será do derivado beta- lactâmico, nesse caso piperacilina sódica. Sulbactam: • Sultamicilina: pró-fármaco duplo ou recíproco • Ação antibiótica e inibidora de Beta-lactamase • Espectro mais amplo de atividade contra β-lactamases que o ácido clavulânico, mas é menos potente. • Combinado com ampicilina administração intravenosa. A combinação sulbactam +ampicilina é ativa contra Gram + e Gram - incluindo Streptococcus pneumoniae, Streptococcus faecalis, Haemophilus influenzae, E. coli, Klebsiella, Proteus... • O sulbactam é um inibidor irreversível de beta-lactamases. • Ampicilina é a parte ativa, sulbactam bloqueia a enzima beta-lactamase. Carbapenêmicos: • Bactérias Gram-positivas, Gram- negativas e anaeróbias • Resistentes a grande variedade de betalactamases • Menor liberação de mediadores inflamatórios ao causarem lise bacteriana Infecções moderadas e graves, em geral polimicrobianas ou causadas por bactérias resistentes a outras opções. • Tem ação antimicrobiana e também apresentam a propriedade de serem resistentes as beta-lactamases. Aqui temos a estrutura principal deles, onde podemos observar a dupla ligação, que aumenta a reatividade do anel beta-lactâmico, pois irá atrair os elétrons, deixando o C mais suscetível ao ataque nucleofílico, o radical acilamino das penicilinas está ausente, e foi substituído por um radical hidrometil, que tem uma estereoquímica oposta as penicilinas, e isto favorece a atividade deles. O primeiro composto que surgiu foi a tienamicina. Tienamicina 1. Obtido de fonte natural Streptomices cattleya 1976 2.Amplo espectro de atividade 3. Resistente a beta-lactamases (grupo hidroxialquílico) 4. Instabilidade química: nucleofilia do NH2, não sendo absorvida no TGI. Sua importância é por ser obtido de forma natural, foi possível a obtenção dos demais carbapenemas. Imipenem 1. Obtido de modo semi-sintético, a partir da tienamicina. 2.Amplo espectro de atividade 3. Resistente a beta-lactamases 4.Estabilidade química: substituição do NH2 5. Inativação por desidropeptidases renais, enzimas dos túbulos renais formam metabólitos tóxicos que inativam o composto. Meropenem 1. Obtido de modo semi-sintético 2.Amplo espectro de atividade 3. Resistente a beta-lactamases 4.Estabilidade química: substituição do NH2 5. Resistente a desidropeptidases renais (grupo metil) Antibióticos beta-lactâmicos não clássicos: Carbapenêmicos: Imipenem Imipenem: Bactericida de espectro mais amplo atualmente disponível. Utilizado em associação com a cilastatina (inibidora da desidropeptidase I renal), na proporção de 1:1. Uso restrito em hospitais. • Único antibiótico beta-lactâmico metabolizado por peptidases renais. • Cilastatina é estruturalmente similar ao Imipenem, porém desprovida de atividade antimicrobiana, sua função é somente bloquear a ação dessas enzimas. Imipenem + cilastatina • O imipenem é biotransformado pela enzima renal desidropeptidase I. • A cilastatina, análoga estrutural do imipenem, é inibidora da desidropeptidase I. • Bloqueio da biotransformação renal do imipenem • Cilastatina sódica: inibidor de desidropeptidase renal • A associação à imipenem aumenta a biodisponibilidade dessa. • Uso restrito em hospitais Meropenem • Não é sensível as peptidases renais, não há necessidade da associação com a cilastatina. • Boa penetração barreira hematoencefálica empregoem meningites Os demais que surgiram após 2002/3, começaram a ser comercializados em 2008. Ertapenem foi introduzido um substituinte (ácido benzóico), este grupamento aumenta a estabilidade frente as desidropeptidases renais, prolongando o tempo de ação do fármaco. Doripenem que é o meropenem com substituinte para maior resistência frente as enzimas. Antibióticos Beta-lactâmicos não-clássicos: Compostos Monobactâmicos Nenhuma das monobactamas de origem natural (Nocardinas) apresentou atividade antimicrobiana relevante, porém inspiraram a síntese do AZTREONAM, é monobactâmico semi sintético. • Aztreonam. • Ativo contra microrganismos Gram-negativos aeróbios. • Pseudomonas aeruginosa... • Alternativa aos aminoglicosídeos ou cefalosporinas de terceira geração. • Uso restrito a Hospitais. Anfenicóis Este grupo compreende o cloranfenicol (principal representante) e seus análogos sintéticos. São antibióticos de amplo espectro, com ação bacteriostática. Pode ser classificado como antibiótico sintético. Podem ser bactericidas se usados em concentrações altas. Foi isolado pela primeira vez, obtido de forma natural em 1947 a partir do fungo Streptomyces venezuelae Foi chamado de Cloromicetina. Em 1949 descobriu-se que os compostos eram idênticos e a substância foi chamada de Cloranfenicol, tendo sido obtida sua síntese laboratorial. A síntese laboratorial é atualmente mais econômica e tem maior rendimento do que o processo fermentativo natural. Estrutura do Cloranfenicol, caracterizada pelo grupo nitro, sendo o primeiro produto nitrado obtido de forma natural, e também pela presença de dois cloros sendo o primeiro antibacteriano halogenado. É um fármaco considerado de reserva terapêutica porque é utilizado em algumas situações apesar de ser o fármaco de escolha na febre tifoide, então é deixado para essa situação e também em outras em substituição a outros fármacos. É ativo in vitro contra grande variedade de bactérias Gram-positivas, Gram-negativas, aeróbias e anaeróbias, riquétsias, clamídias, espiroquetas, e micoplasmas. Apresenta 2 carbonos assimétricos, portanto possui 4 formas opticamente ativas, e somente o isômero natural é ativo. Derivado do propanodiol. Relação Estrutura x Atividade Modificações moleculares O grupo nitro pode ser modificado por outros grupos que também atraiam elétrons: Acetila: CH3CO - cetofenicol Metilsufonila: CH3SO2 - tianfenicol Não são melhores que o produto original. Grupo dicloroacetila: COCHCl2 pode ser substituído por um grupo de igual eletronegatividade - azidoacetila CH3N3, obtendo o composto azidanfenicol (uso oftálmico). Análogos do cloranfenicol obtidos por substituição bioisostérica: Tianfenicol, Cetofenicol e Azidanfelinol com substituições no grupamento nitro e no grupo dicloroacetanida. Com a finalidade de mascarar o sabor amargo do cloranfenicol e melhorar suas propriedades físico- químicas, utilizam-se ésteres do cloranfenicol, estes ésteres, in vivo, liberam o agente ativo, sendo considerados como formas latentes ou pró-fármacos do cloranfenicol. Estes ésteres, quando utilizados por via oral, temos o palmitato de cloranfenicol, Palmitato de cloranfenicol quando utilizado por via oral, por ação das lipases libera o cloranfenicol de forma ativa, quando utilizados por via intravenosa, é a forma de hemisuccinato de cloranfenicol (na forma de sal sódico), que por ação de esterases libera a parte ativa que é o cloranfenicol. Quando na forma de hemissucinato, que é o sal sódico para via iv, se apresenta na forma de pó liofilizado, e é preparado no momento do uso, devido sua estabilidade de até 48hs. No início da reação em vermelho temos o éster que em meio aquoso in vitro forma um composto problemático, as OH que são importantes para atividade do fármaco estarão ciclizadas, não tendo mais atividade. In vivo o éster é liberado ficando a parte ativa do cloranfenicol ativo, e como vai exercer o seu mecanismo de ação. Sítios de ação dos antibióticos inibidores da síntese proteica Os anfenicóis inibem a síntese proteica da bactéria, agem especificamente na inibição da enzima peptidil transferase, que é responsável pela extensão da cadeia peptídica, está no substrato da enzima, bloqueia o local de ação impedindo a síntese proteica. Mecanismo de ação: Ligação à subunidade 50S do RNAr impedindo seu movimento ao longo do RNAm, bloqueando a síntese de proteínas bacterianas. Pois vai ocupar o receptor da enzima então vai inibir a ação da enzima peptidil transferase. Como se liga à mesma região que os macrólideos e as lincosamidas, não podem ser usados em combinação, pois eles agem na mesma região/mesmo local de ação, um impede a ação do outro. Mecanismo molecular de ação Em vermelho temos o grupo farmacofórico, dicloroacetamida, esse grupo é metílico diclorado tem função que confere uma instabilidade ao composto, esse grupo in vivo sofre hidroxilação enzimática, formando alfa-cloridrina, posteriormente cloreto de ácido, que é um intermediário bastante reativo, que sofre ataque nucleofílico da lisina (Lys) presente no sítio receptor da enzima, formando esse intermediário responsável pela atividade antibiótica, ou seja, vai bloquear a enzima pois irá ocupar o seu receptor. O sítio ativo da enzima é importante ao ciclo evolutivo tanto das bactérias como das células do hospedeiro, isso mostra que esse grupo farmacofórico, também é um grupo toxicofórico, ou seja, atua tanto na síntese proteica das bactérias como na célula do hospedeiro. A função alfa, alfa-dicloroacetamida é indicada como a principal unidade farmacofórica desse antibiótico, essa função é responsável pela inibição suicida de enzimas fisiológicas. Quem promove essa inibição é o ataque nucleofílico da lisina, presente no sítio ativo de enzimas, importantes para o ciclo evolutivo dos microrganismos e das células do hospedeiro, explica a toxicidade do cloranfenicol. Função nitroaromática: é uma função toxicofórica. Promove a formação de metabólitos que vão promover uma toxidade, processos de oxi-redução da formação de espécies radicalares lábeis e reativas. Toxicidade hepática. Mecanismos de resistência bacteriana ao cloranfenicol Na redução forma composto inativo As OH importante do grupo dicloroacetamida atacam bloqueiam OH, foi proposto então um análogo resistente ao metabolismo da bactéria, derivado contendo flúor nessa posição. Cloranfenicol - Usos É indicado para o tratamento da febre tifóide e demais infecções produzidas por Salmonellas. Efeitos colaterais O principal efeito é a ação sobre o sistema hematopoiético, provocando agrunulocitose, trombocitopenia e aplasia medular. Agranulocitose e trombocitopenia estão relacionadas à dose e ao tempo de uso. Doses superiores 50mg/kg/dia e por tempo superior a 10 dias frequentemente apresentam diminuição de granulócitos e de plaquetas, reversível com a retirada. A aplasia pode ocorrer algumas semanas ou meses após a retirada da droga e parece não estar relacionada à dose ou ao tempo de uso. Em recém-nascidos e prematuros provoca uma intoxicação conhecida como síndrome cinzenta, devido à deficiente conjugação do fármaco pelo fígado e eliminação renal inadequada, deposita-se na pele. Fármaco utilizado em situações de extrema necessidade. AMINOGLICOSÍDEOS Consiste em mistura de carboidratos hidrossolúveis que formam cloridratos ou sulfatos cristalinos. Também são chamados de AMINOCICLITÓIS – pois apresentam poli álcoois cíclicos, contendo uma função amina. • São compostos policatiônicos usados na forma de sulfato e que contém uma base chamada 2- desoxiestreptamina que está unida a um ou mais aminoaçúcares por ligaçõesglicosídicas. • Não são absorvidos no trato gastrointestinal (são compostos polares); • Administração é intramuscular ou intravenosa; • Atuam predominantemente contra microrganismos Gram-negativos entéricos; • Infecções Gram-negativas aeróbicas (pseudomonas) – entram na célula bacteriana por um sistema de transporte dependente de oxigênio e isso não está presente em bactérias anaeróbicas, então dessa forma que a ação dos aminoglicosídeos se dá em bactérias aeróbicas. Nesses exemplos de fármacos podemos ver a base (estrutura em preto) ligada a dois desoxiaçúcares. Mecanismo de ação desses aminoglicosídeos: Interferem/promovem alterações ribossomiais, ligando-se a fração 30S (e nessa fração ele interfere nessa subunidade fazendo com que ocorra uma abertura incorreta do código genético), dessa forma determinam a formação de proteínas anômalas. Dá-se, então, o bloqueio da translocação na subunidade 30S, por parte dos aminoglicosídeos. REPRESENTANTES DOS AMINOGLICOSÍDEOS: • Estreptomicina (grupo mais antigo) • Gentamicina, Amicacina (mais empregados) • Neomicina, Canamicina (de uso tópico ou oral) SULFATO DE ESTREPTOMICINA (primeiro antibiótico a ser utilizado na tuberculose) Tem boa atividade contra Mycobacterium tuberculosis e M. bovis usada em esquemas alternativos contra tuberculose, quando há resistência a Isoniazida e/ou Rifampicina ou terapia parenteral é necessária. Atualmente ainda tem ação contra tuberculose, mas não faz mais parte do protocolo de uso contra a doença (em função da resistência bacteriana esse composto), uma vez que se usa primeiro a Isoniazida ou Rifampicina. GENTAMICINA (Geramicina, Amplomicina, Gentaplus) Mistura de antibióticos obtidos de culturas de Micromonospora purpurea; Ativo contra bactérias Gram- negativas; Tem efeito sinérgico quando utilizada em associação com beta-lactâmicos e/ou Vancomicina (esses fármacos citados tem efeito de bloqueio da síntese na parede celular da bactéria, isso faz com que ocorra maior difusão do antibiótico na célula bacteriana, por eles agirem na parede celular faz com que o composto penetre mais na célula e tenha mais ação). **Obs.: EFEITO SINÉRGICO: O efeito sinergístico ocorre quando drogas interagem de forma a aumentar ou magnificar um ou mais dos seus efeitos, ou mesmo os seus efeitos secundários. SULFATO DE CANAMICINA está praticamente em desuso por conta da resistência ERA UTILIZADA: Streptomyces kanamyceticus; canamicinas A, B e C; ativa contra Neisseria, E. coli, Klebsiella, Proteus, Enterobacter, Salmonella, Shigella e Brucella; Via intramuscular. Tem importância porque serve de base para a AMICACINA. AMICACINA: Produto derivado semi-sintético da Canamicina, e é menos tóxico!!! É um produto superior pois é mais resistente a muitas enzimas que inativam a Gentamicina e Tobramicina, podendo ser utilizada no lugar destes; Cepas de Mycobacterium tuberculosis multirresistentes são geralmente susceptíveis a Amicacina (7,5 – 15 mg/kg/dia), sempre em associação com outras drogas. NEOMICINA: Obtida naturalmente através do Streptomyces fradiae; seu principal emprego é o uso tópico, para tratamento de infecções de olho, ouvido e pele, geralmente associada a outros antibióticos; por via oral tem pouco uso, só para obtenção de efeitos locais. A Neomicina é utilizada sempre em associação a: Bacitracina, outro antimicrobiano, assim aumenta o espectro de ação. Dexametasona, associação com corticoide/corticosteróide. Os aminoglicosídeos apresentam EFEITOS COLATERAIS como: • Nefrotóxicos (efeitos tóxicos no rim) • Ototóxicos (lesão do oitavo par craniano, podendo causar surdez irreversível). A ototoxicidade é um efeito colateral frequente, então durante o uso pode ocorrer uma surdez temporária e que muitas vezes é irreversível. • O uso desses aminoglicosídeos então é temporário, são utilizados somente em casos de necessidade, por conta dos seus efeitos colaterais frequentes e bem sérios. ANTIBIÓTICOS POLIPEPTÍDICOS Apresentam estrutura polipeptídica, complexa e geralmente cíclica, é uma sequência de vários aminoácidos. CARACTERÍSTICAS: • Os microrganismos produtores podem sintetizar vários peptídeos, de estruturas químicas aparentadas, ou seja, um composto em si constitui uma mistura de compostos, com a sequência de aminoácidos próxima/semelhante. Mesmos antibióticos podem ser produzidos por microrganismos taxonomicamente diferentes. • Alguns contém grupos lipídicos ou aminoácidos (então podem ser formados exclusivamente de aminoácidos ou conter ainda um grupo lipídico) que não ocorrem em peptídeos de origem animal ou vegetal. • A atividade antimicrobiana específica, está ligada estreitamente a estrutura química, de modo que pequenas modificações podem resultar em alterações na potência e também em seu espectro de atividade. As principais fontes de antibióticos polipeptídicos são os gêneros: Bacillus e Streptomyces. Propriedades físico-químicas: • Natureza ácida (carboxilas livres) • Natureza básica (grupos amino livres) • Neutros (sem grupamentos ácidos ou básicos livres). Principais representantes de polipeptídeos: Bacitracina, Fusafungina, Gramicidina, Polimixina B, Teicoplanina, Tirotricina, Vancomicina, Bleomicina e Dactinomicina – antineoplásicos. BACITRACINA: Primeiro apresentado, obtido naturalmente através do Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis. É uma mistura de antibióticos com estruturas próximas, no caso da Bacitracina tem predominância da Bacitracina A. É classificado como antibiótico HOMEOMÉRICO – quer dizer que é constituído exclusivamente por aminoácidos. Mecanismo de ação: está ligado a inibição da parede celular bacteriana – inibe a formação das cadeias lineares do peptidoglicano. Atua em microrganismos Gram positivos. A parede celular mais espessa dos Gram positivos é formada pelo peptídeoglicano, durante a síntese no ponto onde ocorre a incorporação da porção glicídica (das subunidades do ácido N-acetilmurâmico – NAM + N-acetilglicosamina – NAG) no peptídeo, isso é feito por um componente de natureza lipídica, e a Bacitracina se liga a esse componente, impedindo que aconteça essa ligação. A Bacitracina é utilizada apenas por uso tópico, pois possui baixa biodisponibilidade oral, devido a sua estrutura peptídica, que é facilmente degradada no trato gastrointestinal. É um composto bastante nefrotóxico (se utilizado via oral, por isso é utilizado por via tópica). Associação com corticosteróides e/ou outros antibióticos como Neomicina e Polimixina B –por via tópica. Na tabela do print acima: atividade da Bacitracina com e sem adição de zinco, sem o zinco é necessária uma concentração de 15 microgramas/mL para inibir o crescimento da bactéria, a mesma Bacitracina autoclavada, perde um pouco da sua atividade e é necessária uma quantidade de 105 microgramas/mL para inibir o crescimento, já com adição de zinco vai ser necessário 1,5 microgramas/mL ou 9,5 microgramas/mL, após ser submetida a autoclavação, para inibir o crescimento bacteriano. Comparando as duas observamos que a Bacitracina com adição de zinco possui uma atividade antibacteriana bem maior do que ela sozinha. A Bacitracina possui carboxilas livres dessa forma é possível que ela seja utilizada como forma de sal. Então, a maneira como ela é utilizada nas preparações farmacêuticas é na forma de sal de zinco – Bacitracina Zíncica, isso faz com que ocorra um incremento na sua atividade, além da ação adstringente do zinco. ASSOCIAÇÕES: Mais utilizada com antiinflamatórios do grupo dos corticosteróides e a outros antibióticos e também junto a anestésicos. • Bacitracina zíncica 250 UI + Neomicina 5mg – Sinergismo entre neomicina e bacitracina Zn frente a enterococcus. POLIMIXINA B: Bacillus polimyxa. Faz parte do grupo dos polipeptídicos, é um antibiótico tensoativo catiônicoque interage com os componentes fosfolipídicos nas membranas citoplasmáticas das bactérias sensíveis, então ela é formada de aminoácidos, mas tem também um componente tensoativo na sua estrutura. MECANISMO DE AÇÃO: Altera a integridade osmótica da membrana, alterando sua permeabilidade. Ativa somente contra Gram-negativos. A Polimixina comparando com a Bacitracina, são classificados como antibióticos polipeptídicos pela sua composição, porém seu espectro é diferente, a Bacitracina atua em Gram positivos e a Polimixina em Gram negativos e isso principalmente por sua composição e natureza. • A Polimixina é uma mistura, obtida de forma natural, de pelo menos 12 polipeptídeos cíclicos básicos – Polimixina B é uma mistura das Polimixinas B1 e B2. POLIMIXINA B1: Antibiótico HETEROMÉRICO, onde temos aminoácidos e uma porção lipídica. A Polimixina B é a mais comum e abundante, a E ou Colistina difere em alguns aminoácidos. USOS: • Infecções graves por bacilos Gram-negativos multirresistentes como P. aeruginosa e A. baumannii, pneumonias, infecções da corrente sanguínea relacionadas a cateteres, infecções do sítio cirúrgico e infecções do trato urinário. O efeito TÓXICO mais frequente é a LESÃO RENAL – é bastante frequente essa nefrotoxicidade, onde ocorre necrose tubular aguda: as polimixinas causam um aumento na permeabilidade das células do epitélio tubular renal com influxo de cátions, ânions e água, com consequente morte celular. Utilizado apenas em casos de extrema necessidade. ASSOCIAÇÕES: mais utilizada por via tópica VANCOMICINA: Streptomyces orientalis. Foi introduzida para o tratamento de infecções por S. aureus resistente a penicilina, mas descontinuado com o surgimento da meticilina. Se trata de um GLICOPEPTÍDEO (peptídeo tricíclico glicosilado anfotérico). MECANISMO DE AÇÃO: inibidor de síntese de parede celular em bactérias Gram positivas, através da alteração na estrutura N ácido acetilmurâmico e N acetilglucosamina. É eficiente em MRSA (S. aureus meticilina resistente). Representação da Vancomicina agindo na reação de transglicosilação, que é a reação onde ocorre a incorporação no peptídoglicano das subunidades N-ácido acetilmuramico e N-acetilglucosamina, e a Vancomicina então faz o bloqueio dessa incorporação ao se ligar reversivelmente a essas moléculas, ela altera/modifica as estruturas do N-ácido acetilmuramico e N-acetilglucosamina. Otimização na estrutura da Vancomicina para potencializar a ação antibacteriana, obtenção de um composto mais ativo. Explicação do que cada radical faz na molécula está no print. TEICOPLANINA Actinoplanes teichomyceuticus. É um polipeptídeo GLICOPEPTÍDICO. Se apresenta como uma mistura de cinco componentes principais diferenciados por grupamento de ácido graxo, pelo radical alquílico ligado a sua estrutura principal. MECANISMO DE AÇÃO: inibe a síntese do peptidoglicano da parede celular das bactérias Gram positivas, altera a permeabilidade da membrana citoplasmática, interfere na síntese de RNA citoplasmático. É bactericida. Não tem atividade contra bacilos Gram negativos, fungos nem micobactérias. De acordo com o substituinte ligado diferencia as diferentes teicoplaninas A1, A2, A3, A4 e A5. Tanto a VANCOMICINA quanto a TEICOPLANINA são utilizados somente em hospitais, em infecções hospitalares. • A Vancomicina é adm por via intravenosa, tem boa distribuição na maioria dos tecidos, deve ser indicada para infecções por cocos gram positivos somente se não for possível o uso de penicilinas e cefalosporinas, por alergia ou resistência bacteriana, então não é um fármaco de primeira escolha. • A Teicoplanina tem farmacocinética favorável e possibilita a adm intramuscular ou intravenosa em bolus (altas concentrações), e, devido a sua meia-vida prolongada, pode ser adm uma vez ao dia. LINCOSAMIDAS Derivados do aminoácido propil-higrínico unido por ligação amídica a uma octose contendo enxofre. São geralmente bacteriostáticos, mas em concentrações altas podem ser bactericidas. MECANISMO DE AÇÃO: ligam-sem exclusivamente as sub-unidades 50 S dos ribossomos bacterianos, inibindo a síntese proteica. São comparados aos macrolídeos. LINCOMICINA: Streptomyces lincolnensis var. lincolnensis. Atua em Gram positivas e Gram negativas anaeróbias. CLINDAMICINA: derivado semi-sintético obtido através da Lincomicina, é obtido pela substituição do grupo 7-hidroxila da Lincomicina por cloro na posição 7 (7-cloro). É mais ativa que a Lincomicina. É utilizada em substituição aos macrolídeos. USOS: abcessos pulmonares, infecções do espaço pleural, infecções por Bacterioides fragilis, que é um microrganismo normal do intestino delgado, mas pode haver alguma infecção principalmente após cirurgia. Efeito colateral: Pode precipitar colite pseudomembranosa (diarreia severa que acaba com a flora bacteriana normal do intestino, levando a problemas mais graves). SULFONAMIDAS Sulfonamidas são derivadas do para amino benzeno sulfonamida, e tem como estrutura geral/principal: Características estruturais necessárias para a manutenção da atividade antibacteriana: • Anel benzênico com apenas dois substituintes, orientados em posição para, um em relação ao outro; • Um grupo 4-amino (ou grupos que liberem 4-amino, como azo, nitro ou amino substituído); • Um grupo 1-sulfonamido substituído, que é a porção ácida da estrutura. As sulfas são consideradas ANTIMETABÓLITOS, servem de protótipo dos agentes que atuam como antimetabólitos, isso é explicado na teoria de woods e fildes – hipótese do antagonismo competitivo da sulfonamida com o ácido benzóico (PABA). As sulfonamidas inibem a síntese do ácido fólico dentro da célula bacteriana, pois este é sintetizado a partir de moléculas precursoras: um núcleo pteridínico; o ácido p-aminobenzóico; ácido glutâmico. Durante o processo de síntese do ácido fólico pelas bactérias, as sulfas vão antagonizar uma certa etapa, ou seja, as sulfas estruturalmente são muito parecidas com o PABA, e justamente nessa posição que elas vão ter ação. No interior da célula bacteriana ocorre a síntese do ácido tetraidrofólico (forma reduzida do ácido fólico), que vai participar da síntese proteica da bactéria. As sulfas são classificadas como inibidor enzimático, pois vão inibir a ação da enzima que faz a incorporação do PABA, durante a síntese de ácido fólico, a sulfa então toma o lugar do PABA e vai formar ou um metabólito errado ou então nenhum será formado, importante para a sobrevivência da bactéria. Por isso as sulfas podem ser classificadas também como antimetabólito. Estrutura geral do ácido fólico com seus 3 principais constituintes. Semelhança estrutural entre o constituinte PABA do ácido fólico e a sulfanilamida. Mecanismo de ação: Inibem competitivamente a enzima diidropteroato sintase, enzima bacteriana que catalisa a incorporação do PABA no ácido diidrofólico. Isso impede a biossíntese do ácido diidrofólico e diminui a quantidade de ácido tetraidrofólico, que é um co-fator para a biossíntese de purinas, timina e DNA. Ocorre interrupção no crescimento bacteriano. Comparação das interações de SULFAS e PABA, com a enima diidropteroato sintase: Existe uma ligação por força de Van der Waals (primeira) e ligação iônica (segunda). Acontece a mesma coisa com a estrutura das sulfas (representada abaixo). Relação estrutura-atividade Na posição 4 PARTE BÁSICA, quando substituída, forma amidas inativas, que vão atuar como pró-fármacos (utilizadas nas sulfas intestinais), servem somente como grupo transportador, chegando no intestino e liberando o fármaco ativo. Na posição 1 PARTE ÁCIDA, haverá substituição ou dos dois, ou mais comum, apenas um hidrogênio ser substituído. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DAS SULFAS• São pós cristalinos brancos, pouco solúveis em água; • São ácidos fracos, que podem formar sais com bases (aumenta solubilidade). ESPECTRO ANTIMICROBIANO • São ativas contra bactérias Gram-positivas e negativas; • Contra determinados protozoários (Plasmodium falciparum e Toxoplasma gondii) e contra alguns fungos. CLASSIFICAÇÃO DAS SULFONAMIDAS • Sulfonamidas de ação sistêmica; • Sulfonamidas intestinais; • Sulfonamidas oftálmicas; • Sulfonamidas urinárias; • Sulfonamidas tópicas; • Associações de sulfonamidas. SULFONAMIDAS SISTÊMICAS: • De ação curta: meia vida de 4 – 7 horas. Ex.: Sulfamerazina, Sulfametizol e Sulfatiazol. • De ação intermediária: meias-vidas entre 10 – 12 horas. Ex.: Sulfadiazina, Sulfametoxazol. • De ação longa: rápida absorção e excreção lenta, meias-vidas entre 35 – 40 horas. Ex.: Sulfadoxina e Sulfametoxipiridazina. SULFONAMIDAS INTESTINAIS: Ocorrem através da formação de amidas que não possuem uma ação e serve apenas como grupo transportador, caracterizando os pró-fármacos. No print acima estão os principais representantes. Como ocorre o direcionamento desses pró-fármacos para essas sulfas exercerem sua ação no intestino?? Representa o Succinilsulfatiazol, que tem uma porção ácida (em vermelho, na primeira estrutura), que no intestino, com pH básico, será ionizada, e ionizada, ficará retido no intestino e não vai ser absorvido nas membranas, não vai para a corrente sanguínea, dessa forma vai ser direcionado par ao intestino onde vai exercer sua ação. Portanto, a amida (em vermelho) que também é a porção ácida já citada vai fazer apenas com que não haja absorção para que no intestino o fármaco permaneça para exercer sua ação. SULFONAMIDAS OFTÁLMICAS: • Usadas no tratamento de conjuntivites, tracomas ou outras infecções por Chlamydia; • Aplicação tópica; • Ex.: Sulfacetamida – utilizada em associação “Meocil” na forma de sal sódico– S. pneumoniae, C. diphtheriae, H. influenzae. Então o maior emprego dessas sulfonamidas oftálmicas é em associação com aminoglicosídeos, polipeptídeo, antiinflamatórios esteroidais, SULFONAMIDAS TÓPICAS: • Cremes e óvulos para aplicação vaginal, para o tratamento de vaginites por Candida, Gardnerella ou Trichomonas. • Ex.: Sulfacetamida, Sulfanilamida e Sulfatiazol. SULFADIAZINA DE PRATA Exerce efeito bactericida contra muitos microrganismos gram-positivos e negativos, leveduras e Candida. Antibacteriano e antifúngico tópico. ***O íon prata causa precipitação das proteínas agindo diretamente na membrana citoplasmática da célula bacteriana, exercendo ação bactericida imediata e ação bacteriostática residual, pela liberação de pequenas quantidades de prata iônica. Bastante utilizada em queimaduras e feridas e é a forma a ser utilizada da sulfadiazina, a forma sulfadiazina de prata. • Antibacteriano e antifúngico tópico de primeira escolha na prevenção e tratamento de infecções bacterianas e fúngicas de feridas causadas por queimaduras. Ex.: Dermazine. As sulfas tem uma característica que sempre quando utilizadas aparece a presença de cristais na urina e isso pode evoluir para a formação de cálculos renais. O que acontece então... As sulfas (ex. do print sulfatiazol), o grupamento amino é acetilado, formando metabólitos insolúveis e esses metabólitos insolúveis promovem a formação de cristais na urina, que pode evoluir para a formação de cálculos renais. O Sulfatiazol tem pka 7,1 é pouco ácido, tem pka elevado, então na urina fica sob a forma não ionizada, e ocorre a formação de cristais, pois ficam insolúveis na urina. Como isso pode ser evitado?? Substituição por outro anel, que atrai mais elétrons, é um grupo retirador de elétrons, dessa forma o fármaco fica mais ácido, com pka 6,5, e no pH da urina o composto permanece na forma ionizada, sendo hidrossolúvel e pode ser eliminado na urina. SUBSTITUIÇÃO DO RADICAL LIGADO. ASSOCIAÇÃO DE SULFA COM OUTROS ANTIMICROBIANOS: Sulfametoxazol + trimetoprima • Associados na proporção de 5 partes de sulfa para 1 parte de trimetoprima, por peso; • Efeito sinérgico, por bloqueio sequencial de duas enzimas durante a síntese do ácido fólico: diidrofolato sintetase e diidropteroato redutase, compreendidas na biossíntese do ácido fólico nas bactérias; • Possuem farmacocinética semelhante; • Geralmente bactericida nas doses usuais. Trimetoprima é também um antimetabólito ou antifolato, porque diminui/impede a formação do ácido fólico. Nessa associação ocorre a inibição de diferentes alvos de uma mesma rota bioquímica, estratégia de bloqueio sequencial, utilização de doses menores, mais seguras de cada fármaco. Ex: Bactrim. As sulfas se ligam a enzima diidropteroato sintase impedindo o acoplamento do PABA com a sequencia da formação do ácido fólico. Em uma etapa mais adiante temos a ação do Trimetoprim inibindo a enzima diidrofolato redutase. Trimetoprim não é uma sulfa!!! É um antifolato/antimetabólito. RESISTÊNCIA AS SULFAS • Teorias para essa resistência... aquelas bactérias que já foram sensibilizadas pela sulfa tem um aumento na produção do PABA, então as sulfas não dão conta de bloquear todo ácido produzido pelas bactérias - super produção de PABA pelas bactérias expostas a sulfonamidas; • Mutação no sítio de atividade do PABA – diminuição da afinidade da enzima diidropteroato sintase pela sulfonamida; • Diminuição da permeabilidade da membrana da bactéria a sulfonamida; • Aumento da inativação das sulfonamidas. EFEITOS ADVERSOS DO USO DE SULFAS: Cristaluria (que pode ser diminuída, através da modificação dos radicais ligados, reduzindo o pka do composto), agranulocitose, anemia aplástica e discrasias sanguíneas, necrose hepática, reações de hipersensibilidade, prurido, erupção cutânea, fotossensibilidade, síndrome de Stevens-Johnson. INTERAÇÕES: anestésicos locais do tipo éster, que são biotransformados em PABA antagonizam o efeito da sulfa. Isso aconteceria porque se as sulfas competem com o PABA junto ao seu receptor, se nós tivermos uma grande quantidade de PABA o efeito da sulfa vai ser diminuído, porque não vai ter quantidade suficiente para competir com o PABA. SULFONAS O emprego desses fármacos é no tratamento de hanseníase. Núcleo sulfonil ligado a dois carbonos Sulfonamidas – sulfonil ligado ao carbono e a um grupo aminado. Antibacteriano/antimetabólito, as sulfonas também inibem a enzima diidropteroato sintetase. DIAZOTAÇÃO DE COMPOSTOS SULFAMÍDICOS Compostos sufomídicos realizam uma reação de diazotação, que é a formação do sal de diazônio (dois N ligados por ligação trivalente). Esse sal de diazônio é formado por aminas primárias, tanto alifáticas, quanto aromáticas, porém os sais de diazônio provenientes de aminas alifáticas são muito instáveis e não tem valor prático, os sais obtidos por aminas aromáticas, são mais estáveis e podem ser quantificados. Qual o interesse na formação desses sais??? Esses sais de diazônio formados a partir de aminas aromáticas primárias, servem para que possamos determinar a quantidade de sulfas presentes. Então se faz tanto reações qualitativas e quantitativas e análises de determinação de teor de compostos sulfamídicos, desde que a amina esteja livre, porque antes é feita uma reação de hidrólise que libera a amina e a amina livre pode realizar a reação de diazotação. O que é a diazotação??? Temos uma amina aromática primária, precisamos de um meio fortemente ácido (HCl) e temperatura baixa (0 graus) então se coloca gelo para realizar essa reação, e é adicionado uma quantidade de NaNO2, o Nitrito de sódio em meio ácido e temperatura baixa vai formar o ácido Nitroso, esse ácido Nitroso é o que vai reagir na porção amina e formar o sal diazônio e o composto pode ser quantificado então. Ele pode ser quantificado através de umaavaliação espectrofotométrica, por exemplo, ou ainda métodos volumétricos, onde, o Nitrito de sódio adicionado reage com o meio ácido formando o ácido nitroso, o volume necessário de Nitrito de sódio será proporcional ao ácido Nitroso formado, que será proporcional ao sal de diazônio. Antimicrobianos Nitrofuranos - Quinolonas Os nitrofuranos, também denominados de derivados do 5-nitrofurfural, são substâncias que contém um grupamento nitro na posição 5 do anel do furano. São compostos com ação antibacteriana. Interferência no metabolismo glicídico da bactéria • Atividade bacteriostática sobre Gram-positivos e Gram-negativos, devido à inibição da acetilcoenzima A do ciclo de Krebs, bloqueando o metabolismo glicídico. • São também inibidores de desidrogenases e outras enzimas envolvidas no metabolismo aeróbio e anaeróbio da glicose. Também interferem na síntese de proteínas, por alterações na síntese do RNA mensageiro. Nitrofuranos • A atividade antimicrobiana está relacionada com a redução do grupo nitro, que, in vivo, é reduzido a NH2 ou NHOH. • Os nitrofuranos reduzidos inibem funções do DNA. Apresentam atividade contra certos protozoários e fungos. A atividade contra protozoários: Trypanossoma cruzi, T. gambiensi, Giardia lamblia, Trichomonas vaginalis. A atividade contra fungos: Candida albicans. • Atualmente possuem valor terapêutico limitado, devido ao surgimento de fármacos mais ativas e menos tóxicas. Nitrofuranos tem um valor histórico mas atualmente possuímos antimicrobianos melhores, são poucos que ainda são utilizados. • Provocam polineurites e alterações hematológicas. • São inibidores da espermatogênese no homem. Os representantes de nitrofuranos são: nitrofurazona, furazolidona, nitrofurantoína. Nitrofurazona (Nitrofural) • Bactericida • Gram-positivos • Tratamento de queimaduras infectadas de segundo e terceiro graus • Uso também associado a a antinflamatórios do grupo corticóides e a antibióticos, como a bacitracina que é um polipeptídeo e neomicina com aminoglicosídeo. • Apenas para uso tópico, através de cremes e pomadas. Medicamentos: Alivioderm, Furacin, Caziderm. Furazolidona É utilizada como antiprotozoário, bastante empregado, Giarlan, mas existem outras preparações comercializadas com o princípio ativo da furazolidona. • Oxazolidinona ligada ao 5-nitrofurano • Giardicida, tricomonicida e bactericida de amplo espectro (para patógenos do trato gastrintestinal, como Salmonella e Shigella) • Evitar a ingestão de álcool durante o tratamento e até quatro dias após o término do tratamento (efeito antabuse, que é quando ocorre o acúmulo do acetaldeído que é um metabólito do álcool, e esse acetaldeído se acumula em função da inibição da enzima acetaldeído desidrogenase, causando alguns efeitos como náuseas, vômitos, cefaleia, sudorese, e efeitos mais graves como depressão respiratória, arritmia, podendo levar a morte). Nitrofurantoína • Atinge concentrações bactericidas no trato urinário (antibacteriano). • Klebsiella, E. coli, enterococos, Proteus sp, Enterobacter sp. Medicamentos: Macrodantina, Urogen. Metronidazol (nitro-imidazólicos) 1959 - Anti protozoário, mas na verdade é um derivado do nitro-imidazol. Radical nitro ligado ao anel imidazol, e não ao furano. 1970s - alternativa para penicilinas – infecções orais, hoje esse emprego não acontece mais. Inibe a síntese e desnaturação do DNA USOS: Giardíase, amebíase, tricomoníase, vaginites por Gardnerella vaginalis e infecções causadas por bactérias anaeróbias como Bacteroides fragilis e outros, Fusobacterium sp, Clostridium sp, Eubacterium sp e cocos anaeróbios. Quinolonas • São fármacos, antimicrobianos de escolha que atuam predominantemente nas infecções do trato urinário. • Algumas são utilizadas em infecções do trato respiratório. • São constituídas por um sistema bicíclico, anéis A e B, sendo que o anel B deve ser aromático ou heteroaromático; • A adição de um átomo de oxigênio à posição 4 do anel A origina o esqueleto 4-oxo-1,4-diidroquinolina, comumente chamada de 4-quinolona. • Todas as quinolonas possuem um grupamento carboxílico na posição C3. Mecanismo de ação Inibem a atividade da DNA girase ou também chamada topoisomerase II, enzima responsável pela divisão da dupla cadeia do DNA cromossômico, ocorre a quebra da fita, separando-a, em que é feito sua cópia/replicação torna a molécula de DNA compacta e biologicamente ativa. Ao inibir essa enzima, a molécula de DNA passa a ocupar grande espaço no interior da bactéria e suas extremidades livres determinam síntese descontrolada de RNA mensageiro e de proteínas, determinando a morte das bactérias. Também inibem, a topoisomerase IV - inibição ligadas as Fluorquinolonas (alvo em Gram positivos) As QUINOLONAS atuam através da inibição das Topoisomerases II e IV, enzimas fundamentais na síntese de material genético bacteriano, exercendo um efeito bactericida. • DNA topoisomerase II (DNA girase) principal alvo das Quinolonas com ação nos microrganismos Gram negativos (E.coli). • DNA topoisomerase IV principal alvo das Fluorquinolonas com ação nos microrganismos Gram positivos (S. aureus). Principal mecanismo das Quinolonas Inibição da enzima Topoisomerase II: impedem a replicação do DNA bacteriano. Topoisomerase I e II: promovem quebras nas fitas de DNA, permitindo sua compactação Legenda do print: enzimas quebram as fitas de DNA, permitindo a sua compactação, ou seja, essa dupla hélice se desenrola uma nova cadeia constituída, cada uma das cadeias originais atua como modelo para construção de uma nova hélice. Quando acontece essa quebra, é justamente esse momento em que a enzima tem a ação (ruptura/quebra da fita), e as quinolonas se ligam, formando um complexo ternário, onde podemos observar, a posição 6 e 7 e também o íon carboxilato, vai fazer uma interação com a enzima, enquanto que o grupo carbonila e o carboxilato, interage com o DNA através de ligações de H. A seletividade desses fármacos é 1000x mais nas enzimas bacterianas do que na topoisomerase II humana. Legenda: ilustração de todos os locais de ação de todos antimicrobianos. Em marrom a ação das quinolonas que agem alterando a função e estrutura do DNA. Histórico Ácido nalidíxico: primeiro representante, protótipo da série. Obtido primeiramente como subproduto da síntese de Cloroquina, nos anos 1950/60. No seu aparecimento na época era um fármaco de escolha. Era usado também em pediatria. Hoje ainda está no mercado, mas existem compostos mais ativos. Derivado do ácido naftiridinocarboxílico. Níveis efetivos nos rins. Quinolonas de primeira geração: • ÁCIDO NALIDÍXICO (1960): Wintomylon • Ácido oxolínico (1966): Urilin • Ácido pipemídico: Balurol, Pipram, Uroxina • Rosoxacino: Eradacil Atualmente pouca importância terapêutica. Quinolonas: relação estrutura-atividade • Presença do grupo carboxílico em C3 e grupo cetona em C4: favorecimento da ligação com a topoisomerase II (enzima). • A proximidade destes grupos contribui para sua passagem pela parede celular. • A substituição do COOH por SO3H, CH2COOH e NHOH resulta em perda de atividade. Como tem seu local de interação a enzima, a sua substituição faz com que não tenha atividade. • R7: Anel piperazínico em em C7: origina atividade contra Pseudomonas. • A adição de cadeias alquílicas na posição para do anel piperazínico e no nitrogênio da posição 1 da quinolona aumenta a lipossolubilidade e, consequentemente, a distribuição destas substâncias. • Anel piperazínico em C7 e introdução de Flúor na posição 6 estendem a atividade para algumas bactérias Gram-positivas, caracterizando as fluorquinolonas. • Introdução de Flúor na posição C8: aumenta a potência contra microrganismos Gram-negativos em geral,
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