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Antibióticos Universus Veritas Universidade de Guarulhos Luiz Eduardo Nunes Ferreira Objetivos Definição de antibióticos Microrganismo Histórico da terapia com antibióticos Alvos e mecanismos de ação dos antibióticos Espectro de ação Superinfecção Classificação dos agentes antimicrobianos Resistência 2 Conceitos Antibiótico Quimioterapia Microbiota Substâncias produzidas por diferentes espécies de microrganismos ou agentes sintéticos derivados que suprimem o crescimento de outros microrganismos. ( (Goodman & Gilman, 2003) Uso de substâncias químicas naturais, semi-sintéticas e sintéticas que inibem crescimento de microrganismos causadores de doenças infecciosas ou que possuem eficácia no tratamento do câncer. ) (Yagiela et al., 2000) Conjunto de microrganismos que habitam um ecossistema. 3 Microrganismos Minúsculos seres vivos, unicelulares ou poucas células. Incluem seres de diferentes filos. Vírus Bactérias Fungos Protozoários Algas Parasitas Microrganismos são minúsculos seres vivos, individualmente muito pequenos para serem observados a olho nu, formados por uma ou poucas células. Os microrganismos incluem seres de diferentes filos como partindo desde vírus, bactérias, fungos, protozoários, algas e parasitas. 4 Microrganismos Contribuem para o bem estar planeta: Decomposição dos compostos orgânicos. Base da cadeia alimentar nos mares e nos rios. Fixação do nitrogênio Corpo humano 1 x 1013 células 1 x 1014 bactérias Microrganismos são patológicos Humanos: cerca de 2 Kg de bactérias no intestino. Importantes funções metabólicas. Tendemos a associar os microrganismos apenas a doenças graves como AIDS, infecções e outros. Porém muitos microrganismo contribuem para o bem estar planeta. Decomposição dos compostos orgânicos. Base da cadeia alimentar nos mares e nos rios. Fixação do nitrogênio Muitos organismos normalmente inofensivos se estabelecem no interior dos organismos ou em sua superfície. Microrganismos que colonizam , mas não produzem doença são denominados microbiota normal do corpo. Também existem microrganismos que podem estar presentes por alguns dias e meses e então desaparecer, microbiota transitória. Alguns microganismos vão ser responsáveis por patologias infecções e outros Os humanos possuem cerca de 2 Kg de bactérias no intestino, formando um grande “órgão esquecido” do corpo com importantes funções metabólicas 5 Penicilina Sir Alexander Flaming O ILUMINADO 1910 – Paul Ehrlich: quimioterapia 1928 – Flaming: descobriu a penicilina Halos em placas de S. aureus contaminas por Penicillium notatum. 1930 – Domagk: sulfonamidas 1940 – Howard Florey e Ernst Chain Penicilina: sucesso com o primeiro teste clínico. 1940 – Utilização em larga escala, revolucionando o tratamento de infecções. 1945 – Premio Nobel. Histórico da terapia antimicrobiana exander Fleming – O Iluminado. Bacteriologista escocês descobriu a penicilina. O primeiro antibiótico a causar impacto importante sobre as doenças infecciosas. Ao descartar culturas em placas contaminas por fungos, observou a presença de halos de inibição do crescimento bacteriano nas regiões ao redor do fungo. Tornou-se especialmente útil na década de 40 com a produção em larga escala. Alexander Flaming, Ernst Chain e Howard Florey – Ganharam o premio Nobel em 1945 pela descoberta da penicilina. 6 Morfologia Celular Eucarionte DNA presente no núcleo da célula Múltiplos cromossomos. DNA associado a proteínas Organelas revestidas por membranas Divisão principalmente por mitose Parede celular Cromossomo circular. Sem núcleo DNA não associado a proteínas Sem organelas revestidas por membranas. Divisão principalmente por fissão binária Procarionte Síntese Proteica Lopes 1°ed Procarionte Eucarionte Transcrição Ribossomo Citoplasma Núcleo 70s (30 e 50s) 80s (40 e 60s) Toxicidade seletiva Tóxicos para os microrganismos, mas não devem possuir efeito sobre as células do hospedeiro. Bloquear uma reação vital ao microrganismo invasor, mas não ao hospedeiro. Bloquear uma ação vital sobre o hospedeiro e o micróbio, com efeitos predominantes sobre os microrganismos. Rico arsenal de antibióticos para bactérias. Fungos e parasitas, menor toxicidade seletiva. Infecções virais são difíceis de serem tratadas pois vírus está dentro da célula. Bactericida Bacteriostático Eficácia terapêutica contra determinada espécie Parede Celular Sintese de proteínas Sínt. de ác. núcleicos Toxicidade Seletiva Classificação Bactericida: Concentrações habituais atingidas no sangue determinar a morte dos MO sensíveis. Bacteriostático: Inibem o crescimento e a multiplicação dos MO sensíveis, sem destruí-los. Os antibióticos podem ser utilizadoclassificados com base em diferentes critérios, sendo aqui abordados os de maior importância clínica: Ação Biológica, espectro de Ação e Mecanismo de ação Bactericida: Concentrações habituais atingidas no sangue determinar a morte dos MO sensíveis Bacteriostático: Inibem o crescimento e a multiplicação dos MO sensíveis, sem destruí-los. 10 Ação Biológica Espectro de Ação Mecanismo de Ação Alvos e Mecanismo de ação Ação biológica: bactericida x bacteriostático Bactericida – Agem matando diretamente o microrganismo produzindo uma redução no número de microrganismos presentes. Bacteriostático – Evitam o crescimento do micróbio. Fatores que determina função bactericida ou bacteriostática Mecanismo de ação – afetam parede celular geralmente são bactericidas, inibidores da síntese proteíca tendem a ser bacteriostáticos. Concentração do fármaco Bactericida pode ter atividade bacteriostática em doses menores que a concentração letal mínima (CLM). Porém o bacteriostático não resulta em atividade bactericida. Ex: sulfonamidas. Tipos de microrganismos Os microrganismo apresentam suscetibilidade diferente aos antibióticos, sendo que um antibiótico pode atuar como bactericida para alguns microorganismos e bacteriostáticos para outros. 11 Procarionte - Parede Celular Previne a ruptura da bactéria, pressão osmótica interna é elevada. Gram-Positivo Gram-Negativo Estrutura complexa semi-rígida responsável pela forma da célula. Previne a ruptura das células bacterianas quando a pressão osmótica interna é elevada. Divide as bactérias em 2 grupos principais: Gram-postivo e Gram-negativo. Gram-positivo – parede celular composta de muitas camadas de peptideoglicano (50%), formando uma estrutura rígida. Contém ácido teicóicos principalmente um álcool como o glicerol e fosfato. Gram- negativo – fina camada de peptídeoglicano (5%), não contém ácidos teicóicos, consistindo principalmente de lipopolissacarídeos, lipoproteínas e fosfolipídeos. Também contém o espaço periplasmático, corresponde a um espaço entre a membrana externa e a membrana plasmática rica em fluidos contendo enzimas de degradação e proteínas de transporte. 12 Page, 1°ed Parede Celular – Gram Negativo Abastecimento de água por meio da membrana externa de LPS. Fármacos devem ser pequenos e hidrofílicos. Moléculas lipofílicas ou grandes, tem dificuldades de penetração. Parede celular lipopolissacarídea é uma importante barreira à penetração de fármacos Benzilpenicilina (penicilina G), meticilina, macrolídeos, rifampicina (rifampina), ácido fusídico, vancomicina, bacitracina, novobiocina. Antibióticos afetados Canais de porina, corresponde ao canal de abastecimento de água por meio da membrana externa de lipopolisacarídeos. Fármacos que passam pelos canis de porina devem ser pequenas e hidrofílicas. Fármacos lipofílicos ou especialmente grandes, não entram prontamente na bactériaGram-negativa. A parede celular lipopolissacarídea é uma importante barreira à penetração de fármacos. Antibióticos afetados incluem benzilpenicilina (penicilina G), meticilina, macrolídeos, rifaampicina (rifampina), ácido fusídico, vancomicina, bacitracina, novobiocina. 13 Espectro de Ação ESTREITO AMPLIADO AMPLO -Principalmente gram-positivos ou gram-negativos -Bactérias gram-positivas e gram-negativas -Bactérias gram-positivas e gram-negativas -Outros Bacitracina Clindamicina Macrolídeos Metronidazol Penicilinas G, V Aminoglicosídeos, Cefalosporinas Amoxicilina Imipenem Cloranfenicol Sulfonamidas Tetraciclinas Trimetropim Em termos clínicos, este é um dos melhores critérios de classificação dos antibióticos, pois é baseado na eficácia terapêutica contra determinadas espécies de microrganismos. Antibióticos de estreito espectro, agem sobre um número limitado de tipos microbianos. Ex: Penicilina G que afeta as bactérias gram-positivas, mas muito pouco as gram-negativas. Antibióticos de amplo espectro, afeta um número grande de bactérias, tanto gram-positivas como gram-negativas. Uso de antibiótico de amplo espectro é vantajoso no tratamento de uma infecção onde o patógeno não é imediatamente reconhecido, economizando um tempo valioso. Porém pode levar ao desenvolvimento de superinfecção, pois o antibiótico de amplo espectro destrói grande parte da microbiota do hospedeiro. A microbiota compete e reprime o crescimento de patógenos. A destruição da microbiota pode aumentar a população de determinados microganismos não afetados pelo antibiótico, que podem se tornar patógenos oportunistas levando as superinfecções. 14 Espectro de Ação Ação Principal Antibiótico G+ Penicilinas G e V, Eritromicina, claritromicina, azitromicina, clindamicina, vancomicina. G- Quinolonas(Ciprofloxacina, levofoxacina), aminoglicosideos (gentamicina). G+ ≈ G- Ampicilina, Amoxicilina, cefalosporinas, tetraciclinas. Anaeróbias Penicilinas, clindamicina, tetraciclinas, metronidazol (especialmente bacilos G-). Espiroquetas Penicilinas, cefalosporinas, tetraciclinas. Fungos Nistatina, Anfotericina B, Cetoconazol, itraconazol e etc. Espectro de Ação Estreito é preferível: Maior eficácia contra grupos específicos de microrganismos Menor redução da microbiota normal. Amplo espectro: Infecção em que o patógeno não é imediatamente reconhecido. Risco de causar superinfecção. Uso de antibiótico de amplo espectro é vantajoso no tratamento de uma infecção onde o patógeno não é imediatamente reconhecido, economizando um tempo valioso. Porém pode levar ao desenvolvimento de superinfecção 16 De acordo com o mecanismo de ação, os antibióticos de uso odontológico podem ser divididos em trÊs grupos: os que atuam na Parede celular, na Síntese de proteínas ou na Síntese dos Ácidos nucleicos. Existem ainda os antibióticos q atuam na membrana citoplasmatica, como a vancomicina(Uso hospitalar), ou no metabolismo intermediário, chamados de falsos substratos. As “Sulfas” pertencentes a esta última classe, mas pela sua alergenicidade estão praticamente em desuso. Em uma bactéria crescendo ou se reproduzindo, a parede celular é constantemente destruída e ressintetizada....É MUITO IMPORTANTE entender que as penicilinas e as cefalosporinas atuam no momento em q as bactérias estão em divisão celular, pois esses medicamentos não destroem a parede celular já existente, apenas bloqueiam uma nova sintese. Ass, esses antibióticos são mais eficazes nas infecções agudas, as quase encontramse em franco desenvolvimento, do que naquelas infecções crônicas, quando a reprodução bacteriana é baixa. Metronidazol atua na síntese dos ácidos nucleicos e é utilizado na clínica odontológica, pois penetra facilmente nas células bacterianas aeróbias e anaeróbias. Nas bactérias anaeróbias, entretanto, há um maior acúmulo intracelular dessa substancia e seus derivados(grupo nitro do metronidazol) 17 Antibióticos β-lactâmicos Penicilina Cefalosporina Vancomicina Mecanismo de ação - Bactericidas Carbapenéns Amoxicilina Age sobre células em crescimento ativo. Inibem a ligação transversal dos peptideosglicanos. Parede torna-se frágil e a célula sofre lise. Baixa citotoxicidade Inativarem as proteínas ligadoras de penicilina (PBP) enicilina e outros impedem a síntese completa do peptídeoglicano, consequentemente a parede torna-se muito frágil e a célula sofre lise. As penicilinas previnem a ligação transversal dos peptideosglicanos. Importante componente que garante sustentação da parede celular. As penicilinas exercem sua ação antimicrobiana ao se ligarem e inativarem as proteínas ligadoras de penicilina (PBP). Por afetar o processo de síntese, apenas as células em crescimento ativo serão afetadas. Como as células humanas não apresentam parede celular, esses antibióticos geralmente apresentam baixa citotoxicidade. 18 Antibióticos β-lactâmicos β-lactâmicos Principal microrganismo Exemplos Nome Comercial Penicilinas Gram-positivo, alguns gram-negativo Benzilpenicilina, fenoximetilpenicilina Benzetacil, Resistente a penicilinases estafilococcos Flucloxacilina Floxapen Penicilinas de amplo espectro Gram-positivo e gram-negativo Amoxicilina, Ampicilina Cefalosporinas Gram-positivo e gram-negativo Cefalcor,Cefaloxina Carbapenéns Gram-positivo e gram-negativo Ertapenem, Impenem Bestnem, Cilapen, Tienam Amoxicilina Page, 1°ed Atua sobre microrganismos em crescimento ativo e sintetizando a parede celular. São destruídas pelas β-lactamases. Gram-Positivo Gram-Negativo Staphylococcus E. coli Enterococcus H. influenza Streptococcus P. mirabilis N. gonorrhoeae Penicilina de largo espectro. Ativas contra muitos microrganismos gram-negativo. A parede celular das bactérias Gram-negativas é mais resistente a penetração de antibióticos. Amoxicilina é uma molécula menor e mais hidrofílica para conseguir se difundir de maneira mais rápida e significante. Atua quando os microrganismos estão em crescimento ativo e sintetizando a parede celular. São destruídas pelas beta lactamases. 20 Sulfonamidas e Trimetoprima Bacteriostáticos Amplo espectro de ação Gram (+) e Gram (-) Nocardia sp, Chlamydia trachomatis e alguns protozoários. Algumas bactérias entéricas como E. coli, K. pneumoniae, Samonela, Shigella e Enterobacter. Exemplos: Sulfodiazina, Trimetropina Bacteriostáticos Amplo espectro de ação 21 Tetraciclinas Bacteriostáticos Inibição da síntese proteica Espectro Antimicrobiano Gram (+) e Gram (-) Mycoplasma, Rickettsia, Clamydia spp, espiroquetas alguns protozoários Minociclina minomax ® - comprimidos com 100mg Doxiciclina vibramicina® - drágeas de 100 mg Inibição da síntese proteíca 22 Afenicóis Cloranfenicol Ligação subunidade 50S Interfere na adição de aminoácidos Espectro de ação Gram (+) e Gram (-) Riquétsias, clamídias e micoplasmas, Salmonella 3 principais agentes causadores da meningite na infância (H. influenzae, Streptococos pneumonae e N. meningitidis) Bacteriostáticos Cloranfenicol Usos clínicos Possíveis usos: Infecções causadas por Salmonella febre tifóide Infecções graves como meningite e pneumonia causada por H.influenzae Infecções pneumocócicas ou meningocócicas do SNC em pacientes com hipersensibilidade aos β-lactâmicos Infecções anaeróbias do sistema nervoso central Aminoglicosídeos Alteram a conformação da subunidade 30 S. Leitura incorreta do RNAm. Mecanismo de ação - Bactericidas Principais agentes: gentamicina, estreptomicina, amicacina, trombamicina, neoimicina Sinergismo - Penicilinas Antagonismo - Cloranfenicol Espectro de ação Gram (-) Alguns Gram (+) Macrolídeos Principais agentes: eritromicina, claritromicina, azitromicina Bacteriostáticos Bactericida: dependendo da concentração do antibiótico e da espécie bacteriana Mecanismo de ação Ligam-se a mesma unidade 50S do ribossomo bacteriano que o cloranfenicol e a clindamicina. Competição entre os fármacos Macrolídeos Espectro de ação Similar ao das penicilinas Cocos Gram-positivosAnaeróbias particulamente da microbiota oral Bacilos Gram-positivos e Gram-negativos Azitromicina mais amplo em relação às bactérias gram-negativas Usos terapêuticos Doença pulmonar obstrutiva crônica Pneumonia; Faringite; Sinusite maxilar aguda Infecções das vias aéreas inferiores Infecções não complicadas na pele Helicobacter pylori Associação de Fármacos Sinergismo Bactericida + Bactericida potencializa Ex: Aminoglicosídeos e penicilinas Bacteriostático + Bacteriostático Ex: sulfonamidas e trimetoprim. Pode ter efeito bactericida. Antagonismo Bactericida + Bacteriostático Ex: Penicilinas + Macrolídeos Antibióticos β-lactâmicos agem somente quando as bactérias estão em crescimento ativo e sintetizando a parede celular Associação Entre Drogas Com relação à associação entre antimicrobianos que são bactericidas ou bacteriostáticos, a maioria dos autores propõe que as associações dão os seguintes resultados: Bactericida + Bactericida = Ocorre sinergismo entre as drogas, ou seja, uma potencializa a ação da outra. Como exemplo de associações entre bactericidas que são sinérgicas podemos citar a associação de aminoglicosídeos mais penicilinas; Bacteriostático + Bacteriostático = Ocorre sinergismo entre as drogas. Como exemplo neste caso podemos citar as sulfas associadas ao trimetoprim. A associação nestes casos pode até se tornar bactericida; Bactericida + Bacteriostático = Nesta associação ocorre antagonismo entre os fármacos envolvidos. Os principais autores comentam que as drogas bactericidas, principalmente as inibidoras de parede celular como é o caso das penicilinas, necessitam de um certo padrão de crescimento microbiano para atuarem. Quando os microrganismos estão crescendo, a síntese de parede celular, a síntese protéica e outras vias metabólicas biossintéticas estão funcionando a todo vapor, sendo que na presença de uma substância de efeito bacteriotático o metabolismo microbiano não dá condições para a atuação do bactericida. 28 Associação de Fármacos Associação de antibióticos Sinergismo Aminoglicosídio (Estreptomicina) Penicilina Aminoglicosídio Cefalosporina Sulfonamidas Trimetoprim Aminoglicosídio Tetraciclina Antagonismo Penicilina Macrolídios Penicilina Lincosamidas Macrolídios Cloranfenicol Macrolídios Tetraciclina Superinfecção Antibiótico de amplo espetro destrói grande parte da microbiota do hosédeiro. Microrganismos resistentes não são destruídos pelo antibiótico, mas seus competidores são. Crescer e desenvolver um infecção oportunista. Linhagem resistente substitui a linhagem sensível e a infecção prossegue. Ex: Infecção por C. albicans que não é sensível a antibacterianos. pois o antibiótico de amplo espectro destrói grande parte da microbiota do hospedeiro. A microbiota compete e reprime o crescimento de patógenos. A destruição da microbiota pode aumentar a população de determinados microganismos não afetados pelo antibiótico, que podem se tornar patógenos oportunistas levando as superinfecções. 30 Superinfecção Candida Pseudomonas Clostridium Proteus Principais agentes causadores Maior incidência: Idade menor que 3 anos e maior que 50 anos. Doença pulmonar aguda; Tratamento de duração prolongada Potencialmente fatal, tratamento imediato: Interromper o uso do antimicrobiano Testes de sensibilidade dos microrganismos Terapia com antibiótico adequado o mais rápido possível. Resistência aos antimicrobianos X Seleção Natural regra do jogo MICRORGANISMO ANTIBIÓTICO Bacillus subtilis Bacitracina Bacillus polymyxa Polimixina Streptomyces nodosus Anfotericina B Streptomyces venezuelae Cloranfenicol Streptomyces aureofaciens Clortetraciclina e Tetraciclina Streptomyces erythraeus Eritromicina Streptomyces fradie Neomicina Streptomyces griseus Estreptomicina Micromonospora purpurea Gentamicina Cephalosporium spp. Cefalosporina Penicillium griseofulvum Griseofulvina Penicillium notatum Penicilina Fontes Representativas de alguns antibióticos Tortora,2005 Resistência aos antimicrobianos Como já falamos, os antibióticos são de origem de microrganismos. Nesta tabela alguns exemplos das fontes as quais são extraídas os antibióticos: Os dois primeiros são produzidos por bacilos GRAM + Mais da metade do anitbióticos são produzidos pelos Streptomyces, bactérias encontradas no solo. Poucos são produzidos por fungos, os três últimos são exemlos. 33 Resistência aos antimicrobianos Resistência intrínseca Características naturais e fenotípicas. Genes presentes nos cromossomos. Transmitida verticalmente à prole. Não possui significado clínico. Resistência adquirida: Nova característica no microrganismo Alterações cromossômicas ou extra cromossômicas. Importante significado clínico Resistência intrínseca: faz parte das características naturais e fenotípicas, transmitida apenas verticalmente à prole. Não apresenta risco à terapêutica, basta conhecer o agente etiológico e o mecanismo de ação dos fármacos disponíveis. Os genes que conferem resistência são encontrados nos cromossomas bacterianos e transferidos para a bactéria a cada divisão celular. Resistência adquirida: Há o aparecimento de resistência em uma espécie bacteriana que anteriormente era sensível ao antimicrobiano. Essas novas propriedades são resultado de alterações cromossômicas ou extra-crom (plasmídeos). In the case of horizontal evolution, genes pass from a resistant strain to a nonresistant strain, conferring resistance on the latter. The introduction of an antibiotic alters the environment and acts as a selective pressure 34 Resistência adquirida Mutações Conjugação – Transferência direta de material genético entre duas bactérias Transdução – Incorporação de DNA ou plasmídeo por meio de vetores. Transformação – Bactéria capta o material genético do ambiente Resistência adquirida Transformação Conjugação Transdução MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BACTERIANA MECANISMO EXEMPLO Inativação enzimática Β-lactamases Modificação / proteção do sítio receptor Alteração DNA girase / RNA polimerase Efluxo ativo Efluxo de proteínas Insucesso na ligação do antibiótico com a célula bacteriana Alteração das porinas/ redução do transporte trans-membrana Superprodução de receptores Hiper produção de β-lactamases Resistência aos antimicrobianos 37 β-lactamase Enzimas que clivam o anel β-lactâmico das penicilinas e cefalosporinas. Inativação do antibiótico. Os estafilococos são as principais espécies de bactérias produtoras de β-lactamase. Os genes se encontram em plasmídeos e podem ser transferidos por transdução. A enzima é indutível, na presença dos antibióticos a expressão gênica é aumentada em 50 à 80 vezes. Microrganismos gram-negativo também podem produzir as β-lactamase. Enzimas que clivam o anel β-lactâmico das penicilinas e cefalosporinas, levando a inativação do antibiótico. Os estafilococos são as principais espécies de bactérias produtoras de β-lactamase, os genes se encontram em plasmídeos e podem ser transferidos por transdução. A enzima é indutível, ou seja, na presença dos antibióticos a expressão gênica é aumentada em 50 à 80 vezes. Microrganismos gram-negativo também podem produzir as β-lactamase 38 Resistência aos antimicrobianos Apresentação: Amoxicilina associada ao clavulanato de potássio Clavulin® 500mg – Comprimidos revestidos (500mg de amoxicilina, associado com 125mg de Clavulanato de Potássio); Clavoxil® e Clavupen® Ácido clavulânico atua como uma isca liga-se fortemente à β-lactamase, protege o antibiótico β-lactâmico da ação da enzima Anel β-lactâmico O anel β-lactâmico do ácido clavulânico liga-se fortemente à β-lactamase, com isso protege o antibiótico β-lactâmico da ação da enzima 39 Fatores que favorecem a resistência Uso abusivo e equivocado de antibióticos Tratamento de infecções intratáveis Posologia inadequada Falta de informação bacteriológica adequada Importância clínica Aumento das mortes por infecções hospitalares Diminuição da taxa de sucessono tratamento de infecções Diminuição das opções terapêuticas Utilização de doses mais elevadas de antibióticos. Infecções crônicas mais recorrentes Gastos mais elevados Forte impacto sobre a saúde pública Caso clínico Paciente V.R.L de 24 anos chegou a Unidade de Saúde com um quadro infeccioso. Foi receitado Amoxicilina por 7 dias Dois dias depois o paciente não apresentou melhoras, retornado a Unidade de Saúde e foi atendido por outro médico. O médico solicitou a administração do Benzetacil. A terapia antimicrobiana utilizada nesse paciente foi adequada? Por que?