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MECANISMOS DE AÇÃO DOS ANTIBIÓTICOS Prof. Dr. Enilton Camargo (eniltoncamargo@ufs.br) Disciplina de Farmacologia Depto de Fisiologia - CCBS/UFS Conceitos em quimioterapia Quimioterápicos Antineoplásicos - tratamento de câncer Antimicrobianos ✓Antibacterianos (Antibióticos) ✓Antifúngicos ✓Antivirais ✓Antiparasitários -Antiprotozoários -Anti-helmínticos Terapia com Antibióticos Fatores determinantes na terapia com antibióticos Antibiótico Agente etiológico Organismo animal Gram positiva Antibióticos Gram negativa Membrana celular Parede celular Exterior Interior Exterior Interior A escolha do antibiótico vai depender da identidade do micro-organismo A escolha do antibiótico vai depender da suscetibilidade para o fármaco Bactericida x Bacteriostático Princípios do tratamento antimicrobiano Interfere no crescimento e replicação Interfere na viabilidade (“mata”) Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 A escolha do antibiótico vai depender… também…: ✓Local da infecção ✓Fatores do paciente ✓Segurança do fármaco ✓Custo do tratamento Princípios do tratamento antimicrobiano Microrganismos: Princípios do tratamento antibacteriano Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Espectro quimioterapêutico: Princípios do tratamento antibacteriano Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Especificidade do tratamento: O tratamento deve ser mais específico para o micro-organismo infectante. • Menor risco de resistência pelo micro-organismo e menor toxicidade do fármaco. Necessidade de associações • Situações específicas. Ex: tuberculose • Ações sinérgicas dos fármacos (Ex: -lactâmicos + aminoglicosídicos) Especificidade e associação de antibacterianos Bactéria resistente: seu crescimento não é impedido pela maior concentração de fármacos antibióticos tolerada pelo hospedeiro. Resistência intrínseca ou desenvolvida Resistência Intrínseca: inerente à bactéria Ex: Ampicilina x Pseudomonas aeruginosa: -as porinas na membrana externa dessa bactéria não permitem a passagem da ampicilina Resistência aos antibióticos Resistência desenvolvida através de: Alterações genéticas -mutações espôntaneas do DNA -transferências de resistência pelo DNA de uma bactéria para outra (maior parte por plasmídeos) Resistência aos antibióticos 12 Psst! Ei garoto! Quer ser um superpatógeno..? Espete um pouco disso em seu genoma… Nem a penicilina vai ser capaz de te pegar..!!! -transferência de resistência pelo DNA Resistência desenvolvida através de: Expressão alterada de proteínas -Modificação de alvos de ligação (ex: aminoglicosídicos x porção 30S do ribossoma bacteriano). -Diminuição de acúmulo de antibiótico (ex: efluxo de tetraciclinas por bactérias) -Produção de enzimas de inativação (ex: penicilinases que degradam antibióticos lactâmicos) Resistência aos antibióticos 14 Uso profilático de antibióticos Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Ex: meningite meningocócica Objetivos: Prevenir a infecção pelo patógeno Falta de informação bacteriológica -Usar terapia de espectro estreito sem saber qual é o micro-organismo -Usar terapia de espectro estreito errada para o micro-organismo conhecido Terapia de febre de origem desconhecida Dosagem inapropriada Presença de focos infecciosos encistados, pus, corpo estranho etc. Erros comuns no uso de antibióticos Locais de ação dos antibióticos Locais de ação dos antibióticos RNAm Ribossomos DNAParede celular Ácido tetraidrofólico Ácido p-aminobenzóico Membrana celular Inibidores da função ou síntese de ácido nucléico Inibidores da síntese de proteínas Inibidores do metabolismo do folato Inibidores da síntese da parede celular Inibidores das funções da membrana celular Inibidores da Síntese da Parede Celular Inibidores da Síntese de Folato Inibidores da Síntese Protéica Inibidores da Topoisomerase Fármacos com ação variada Classes de antibacterianos Inibidores da Síntese da Parede Celular: Antibióticos betalactâmicos ✓ Penicilinas (benzilpenicilina, amoxicilina) ✓ Cefalosporinas (cefalexina) ✓ Carbepenéns (imipenem) ✓ Monobactâmicos (aztreonam) ✓ Inibidores da -lactamase (ácido clavulânico) Outros fármacos: Bacitracina (Nebacetin®), Vancomicina Tratamento antimicrobiano Síntese da Parede Celular Resíduos de Glicina (Gly) Aminoácidos da cadeia lateral do ácido murâmico Interior Exterior M: ácido N-acetilmurâmico G: N-acetilglicosamida Os antibióticos -lactâmicos inibem a última reação de síntese da parede celular Vancomicina Bacitracina Ciclosserina Antibióticos - lactâmicos: Penicilinas, cefalosporinas etc Membrana Celular Parede Celular Síntese da Parede Celular Ligações peptídicas cruzadas Tetrapeptídios cruzados Os -lactâmicos impedem a ligação dos peptídeos de ligação cruzada às cadeias laterais de tetrapeptídios NAMA: ácido N-acetilmurâmico NAG: N-acetilglicosamida Antibióticos betalactâmicos Amidase Núcleo da penicilina -Lactamase Núcleo da cefalosporina -Lactamase Núcleo de monobactâmico (resistente a -Lactamase) Núcleo de carbapenem (alta resistência às -Lactamases) Ácido clavulânico (inibe as -Lactamases) Mecanismo de ação As penicilinas impedem a ligação dos peptídeos de ligação cruzada às cadeias laterais de tetrapeptídios. Penicilinas Penicilinas ↓ síntese da parede celular ↑ ação degradativa de autolisinas Lise da bactéria Mais eficazes, menos tóxicos, emprego limitado pelo ↑ de resistência, efeito dependente do tempo em que a concentração inibitória mínima é mantida. Espectro bacteriano (i) Penicilinas naturais: obtidas de fermentações de fungos - benzilpenicilina (Benzetacil®): suscetível a -lactamases Penicilinas Penicilina G (benzilpenicilina) Gonorréia * Pneumonia pneumocócica Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Espectro bacteriano (ii) Penicilinas resistentes as -lactamases (flucloxacilina) Penicilinas de amplo espectro: ampicilina, amoxicilina Penicilinas antipseudomonas: carbenicilina, ticarcilina e piperacilina Penicilinas Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Ácido estável Penicilinas Resistente as -lactamases Penicilinas naturais Benzilpenicilina Fenoximetilpenicilina Penicilinases-resistentes Cloxacilina Dicloxacilina Meticilina Nafcilina Oxacilina Amplo espectro Ampicilina Amoxicilina Amoxicilina+ácido clavulânico Antipseudomonas Indanilcarbenicilina Piperacilina Ticarcilina Ticarcilina+ácido clavulânico Administração: oral (ex: amoxicilina) e/ou i.v. ou i.m. (formas de depósito) Penicilinas Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Resistência as penicilinas: -produção de enzimas que inativam o antibiótico: -lactamases; -diminuição da permeabilidade ao antibiótico na membrana externa (via porinas); -alteração de proteínas de ligação de penicilinas: ↓afinidade de ligação aos antibióticos. -bombas de efluxo: proteínas que transportam o antibiótico para fora da bactéria Penicilinas Efeitos indesejáveis: Essa classe de fármacos é relativamente segura. Penicilinas HIPERSENSIBLIDADE NEUROTOXICIDADE NEFROTOXICIDADE TOXICIDADEHEMATOLÓGICA Núcleo da cefalosporina -Lactamase Cefalosporinas -as primeiras foram isoladas do fungo Cephalosporium -mecanismo de ação igual ao da penicilina e são afetadas pelos mesmos mecanismos de resistência -moléculas menos resistentes à ação das -lactamases Cefalosporinas Espectro de ação: Cefepima: 4a geração; mesmo espectro que os de 3a geração, porém com menor suscetibilidade as –lactamases. Cefalexina (Keflex®) Cefazolina Cefuroxima Cefoxitina Cefotaxima Ceftazidina Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Farmacocinética: Efeitos adversos: ✓Hipersensibilidade ✓10% dos indíviduos sensíveis a penicilina também são a cefalosporinas ✓Nefrotoxidade com alguns fármacos (- frequente) ✓Diarréia (- frequente) Cefalexina Cefalosporinas Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Inibidores de -lactamases Ácido clavulânico Mecanismo de ação: inibição das -lactamases ✓Amoxicilina+Clavunato (Clavulin ES®) Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Carbapenens e monobactâmicos Tratamento de infecções por Gram-negativos produtores de - lactamases (resistentes a penicilinas) Núcleo de monobactâmico (resistente a -Lactamase) Núcleo de carbapenem (alta resistência às -Lactamases) Principais fármacos: Carbepenens: imipenem (associado a cilastatina), meropenem Monobactâmicos: aztreonam Carbapenens e monobactâmicos Espectro de ação do imipenem Espectro de ação do aztreonam Bastonestes gram-negativos: Psedomonas Neisseria meningitidis Haemophilus influenzae Adaptado de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Vancomicina Espectro de ação: Farmacocinética: Efeitos indesejados: Febre Calafrios Rubor Importância: Eficácia contra micro-organismos de resistência múltipla Figuras adaptadas de: Howland and Mycek; Farmacologia ilustrada; 2007 Inibidores da Síntese da Parede Celular Inibidores da Síntese de Folato Inibidores da Síntese Protéica Inibidores da Topoisomerase Fármacos com ação variada Tratamento antibacteriano Antibióticos Agentes antibióticos que interferem na síntese ou ação do ácido fólico Sulfonamidas Trimetoprima Di-hidropteroato sintetase 38 Síntese bacteriana de ácido fólico Ácido p-aminobenzóico (PABA) Ácido fólico Ácido tetraidrofólico Di-hidrofolato redutase Síntese de aminoácidos Síntese de timidina Síntese de purinas - SULFONAMIDAS - TRIMETOPRIMA Sulfonamidas Mecanismo de ação: Inibição da síntese bacteriana de ácido fólico. -Efeito bacteriostático -Efeito antibiótico é diminuído na presença de pus -Resistência mediada por plasmídeos Exemplos de Fármacos: Sulfadiazina Sulfasalazina Sulfametoxazol (+trimetoprima) Sulfonamidas Usos clínicos: Doença intestinal inflamatória (sulfasalzina) Queimaduras infectadas (sulfadiazina de prata, tópico) Infecções sexualmente transmissíveis (clamídia, cancróide) Efeitos adversos: Náuseas, vômitos, cefaléia Cianose (↑ hemoglibina não oxidada) Depressão da medula óssea Trimetoprima Mecanismo de ação: Inibição da ação do ácido fólico (inibe a di-hidrofolato redutase) Efeito bacteriostático Uso isolado ou em associação com sulfonamidas: Co-trimoxazol: trimetoprima+sulfametoxazol (Bactrin®) Sulfonamidas Efeitos adversos: Náuseas, vômitos, cefaléia Cianose (↑ hemoglibina não oxidada) Cristalúria (precipatação de metabólitos de ácido úrico Depressão da medula óssea Inibidores da Síntese da Parede Celular Inibidores da Síntese de Folato Inibidores da Síntese Protéica Inibidores da Topoisomerase Fármacos com ação variada Tratamento antibacteriano Antibióticos Agentes antibióticos que interferem na síntese protéica Tetraciclinas Tetraciclina Oxitetraciclina Doxiciclina Minociclina Aminoglicosídeos Amicacina Estreptomicina Gentamicina Neomicina Netilmicina Tobramicina Macrolídeos Azitromicina Claritromicina Eritromicina Telitromicina Cloranfenicol Estreptograminas Quinupristina Dalfopristina Lincosamidas Clindamicina Oxazolidinonas Linezolida Ácido fusídico 30S 50S M A T RNAm 30S 50S M A T Códon RNAm V Anticódon RNAt V Síntese Protéica Complexo de iniciação: 70S 30S 50S Transpeptidação RNAm M A T 30S 50S M A T V RNAm Síntese Protéica Translocação V 30S 50S M A T RNAm 30S 50S M A T Códon RNAm V Anticódon RNAt V Antibióticos que interferem na síntese protéica Aminoglicosídeos, gentamicina: Alteração na forma da porção 30S, causando leitura incorreta do código do RNAm. Tetraciclinas: Competição com o RNA t pelo sítio de ligação Linezolida: Inibição da formação do complexo de iniciação (ligação a 50S) Complexo de iniciação: 70S M A T 30S 50S Transpeptidação V RNAm 30S 50S M A T V RNAm Antibióticos que interferem na síntese protéica Cloranfenicol: Inibição da transpeptidação Macrolídeos, clindamicina: Inibição na translocação Tetraciclinas Mecanismo de ação Inibição da síntese de proteínas (competição com o tRNA) -Bacteriostáticos Espectro de ação: Tetraciclinas Resistência: Aumento do efluxo da tetraciclina mediado por proteína (codificada em plasmídeo) Contraindicado para crianças (ou animais jovens), gestantes ou lactentes Efeitos indesejados Mecanismo de ação Alteração na forma da porção 30S, causando leitura incorreta do código do RNAm -Efeito bactericida que é potencializado por inibidores da síntese da parede celular Espectro de ação Bacilos Gram-negativos incluindo a Pseudomonas aeruginosa Apenas micro-organismos aeróbicos Alguns cocos Gram (+) Aminoglicosídios Resistência: Principalmente por inativação por enzimas bacterianas. Aminoglicosídeos Usos clínicos Infecções decorrentes de P. aeruginosa (mais comum em pacientes imunodeprimidos) Efeitos indesejados: NEFROTOXICIDADE Rara Neomicina Macrolídeos Espectro de ação e usos clínicos: Infecções urogenitais Pneumonia por micoplasma Sífilis Coqueluxe Difteria Mecanismo de ação Ligação a subunidade 50S com consequente inibição da síntese protéica -Efeito bacteriostáticos ou bactericidas (depende da [ ]) Macrolídeos Farmacocinética: -Inibição de enzimas CYP -Reações de hipersensibilidade -Infeccções oportunista do TGI ou órgão sexual feminino Efeitos indesejados: Outros fármacos que afetam a síntese protéica Cloranfenicol: Mecanismo de ação Inibição da transpeptidação durante a síntese protéica. -Amplo espectro Uso clínico: Infecções nas quais o benefício seja superior ao risco que o fármaco oferece: -Meningite (quando o paciente não pode utilizar penicilina) -Infecções por Haemophilus influenzae -Conjuntivite bacteriana (topicamente) Efeitos indesejados: -Maior toxicidade que outros antibióticos -Depressão da medula óssea Outros fármacos que afetam a síntese protéica Linezolida Oxazolidinona que inibe a formação do complexo de iniciação 70S Outros fármacos que afetam a síntese protéica Licosamidas: Clindamicina -mecanismo de ação semelhante aos macrolídeos -efeito bacteriostático; -principal uso: tratamento de osteomielite -efeito indesejado mais importante: diarréia (pode sergrave) Quinupristina/dalfopristina -estreptograminas que se ligam as porções 50S nos ribossomos; Estes fármacos são úteis no tratamento de bactérias vancomicina-resistentes. Inibidores da Síntese da Parede Celular Inibidores da Síntese de Folato Inibidores da Síntese Protéica Inibidores da Topoisomerase Fármacos com ação variada Tratamento antibacteriano Fluoroquinolonas Mecanismo de ação Inibição da topoisomerase II (DNA girase) impedindo a formação da superespiral (-) do DNA. Inibem também a topoisomerase IV -Efeito bactericida Fármacos 1ª geração 2ª geração Ácido nalidíxico Ciprofloxacino, Levofloxacino, Norfloxacino 3ª geração 4ª geração Esparfloxacino Trovafloxacino Gatifloxacino Efeitos indesejados: Neurotoxicidade Artropatias e tendinites Antimicobacterianos: Tratamento da tuberculose: -Rifampicina: inibe a RNA polimerase -Etambutol: inibe a arabinosiltransferase -Isoniazida: inibe a síntese do ácido micólico -Pirazinamida: mecanismo de ação desconhecido Outros fármacos Um dos esquemas multifarmacológicos recomendados para o tratamento da tuberculose (Fármacos de 1ª. Escolha) Parede celular Antimicobacterianos: Tratamento da lepra: -Dapsona: inibe a biossíntese do folato -Clofazimina: liga-se ao DNA, impedindo que ele sirva de modelo para replicações futuras -Rifampicina: inibe a síntese de RNA Outros fármacos 6 meses de tratamento multifarmacológico Paciente leproso (Mycobacterium leprae) 62 Quiz 1 Qual dos seguintes pacientes é o menos provável de necessitar de adaptação do tratamento antimicrobiano para suas condições individuais? A. Paciente submetido a quimioterapia contra o câncer B. Paciente com doença renal C. Paciente idoso D. Paciente com hipertensão E. Paciente com doença hepática D 63 Quiz 2 Em qual das situações abaixo o uso profilático dos antibióticos não é justificado? A. Prevenção da meningite entre indivíduos em íntimo contato com os pacientes infectados B. Paciente que será submetido a extração dentária. C. Tratamento pré-cirúrgico para implantação de prótese de quadril D. Paciente que se queixa com frequência de doença respiratória E. Tratamento pré-cirúrgico em procedimentos gastrintestinais D 64 Quiz 3 Um paciente com doença articular degenerativa deve receber uma prótese de quadril. Para evitar complicações devido a infecções pós-cirúrgicas, o médico pretende pré-tratar o paciente com um antibiótico. O hospital tem problemas significativos com Staphylococcus aureus resistentes a meticilina. Qual dos seguintes antibióticos disponíveis deve ser escolhido? A. Amoxicilina B. Imipenem C. Vancomicina D. Cefalexina E. Ácido clavulânico c 65 Quiz 4 Os mecanismos de resistência as penicilinas podem envolver os eventos abaixo exceto: A. Atividade das -lactamases B. Diminuição da permeabilidade ao antibiótico C. Alteração nas proteínas de ligação as penicilinas D. Inibição da síntese de protéinas de ligação as penicilina E. Transporte do antibiótico para o exterior da bactéria D 66 Quiz 5 A sulfadiazina de prata é uma sulfonamida utilizada tópicamente para o tratamento de queimaduras infectadas. Assinale a alternativa que contenha (i) o mecanismo de ação desse fármaco e (ii) uma condição onde o efeito dessa sulfonamida é diminuído: A. (i) inibição da síntese da parede celular; (ii) presença de β-lactamases B. (i) inibição da ação do ácido fólico; (ii) aplicação local de procaína, um anestésico local C. (i) inibição da formação do ácido fólico; (ii) presença de pus D. (i) inibição da síntese protéica; (ii) aumento de efluxo do fármaco E. Nenhuma das alternativas. C 67 Quiz 6 Um paciente tem uma doença que leva a imunossupressão. Nesta condição, se fosse possível escolher entre um antibiótico bacteriostático ou bactericida, qual seria mais indicado? Considere que ambos os fármacos trariam o mesmo benefício terapêutico em um paciente saudável. C 68 Quiz 7 Associe na coluna da direita o mecanismo de ação dos antibióticos citados na coluna da esquerda. ( A ) Sulfonamidas ( ) Inibição da síntese de peptídeoglicano da parede celular. ( B ) Tetraciclinas ( ) Inibição da enzima topoisomerase ou DNA girase. ( C ) Fluoroquinolonas ( ) Inibição enzima di-hidrofolato sintetase. ( D ) Penicilinas ( ) Inibição da síntese de proteínas, via interação com a subunidade 30s, causando leitura incorreto do RNA mensageiro. ( E ) Aminoglicosídeos ( ) Inibição da síntese de proteínas por competição com o RNA tranportador. ( F ) Cloranfenicol ( ) Inibição da ação do ácido fólico, inibiçao da di-hidrofolato redutase ( G ) Trimetoprima ( ) Inibição da transpeptidação durante a síntese protéica C 69 Quiz 8 Assinale a alternativa falsa, no que concerne ao uso de antibióticos: A. Usar terapia com antibiótico de espectro estreito para tratar uma infecção cujo patógeno não é conhecido constitui um erro no tratamento com antibióticos. B. As mutações no DNA da bactéria ocorrem somente para que a mesma desenvolva resistência aos antibióticos. C. Pacientes idosos podem necessitar do ajuste da dose administrada de antibiótico, a depender do antibiótico utilizado. D. Os antibióticos podem ser utilizados profilaticamente como tratamento pré-cirúrgico em procedimentos gastrintestinais, bem como para prevenção de meningite em indivíduos em íntimo contato com pacientes infectados. E. Doenças como a lepra e a tuberculose necessitam de tratamento multifarmacológico com antibióticos. B 70 Quiz 9 Analise as sentenças abaixo sobre os antibióticos e julgue como verdadeira ou falsa: A. O efeito antibiótico das sulfonamidas pode ser reduzido pela presença de pus no local infectado. B. Os aminoglicosídicos causam a ototoxicidade como efeito indesejado característico. C. As tetraciclinas são contraindicadas para gestantes, crianças e lactentes. D. As penicilinas e aminoglicosídios possuem efeito bactericida. E. Antibióticos como a vancomicina e as estreptograminas podem ser usados para o tratamento de infecções bacterianas com resistência múltipla. V V V V V 71 Quiz 10 Uma paciente procurou atendimento médico com infecção urinária grave. O profissional que a atendeu prescreveu a imediata realização da urocultura e um antibiótico de espectro estreito, até que o resultado do exame de cultura de urina ficasse pronto, pois demoraria em torno de quatro dias. Sobre esta conduta e esta situação, assinale verdadeiro ou falso: A. O profissional deveria esperar o resultado da urocultura para iniciar a terapia com antibiótico. B. O profissional não procedeu corretamente em relação a prescrição de antibiótico de espectro estreito. C. Se o exame não fosse realilzado imediatamente, seria importante que a paciente esperasse a coleta da urina antes de inicar a terapia com o antibiótico prescrito. D. Após o resultado da urocultura, o antibiótico não pode ser trocado. 72 Ao se suspeitar de resistência bacteriana ao tratamento com amoxicilina (uma penicilina), foi adicionado ao esquema terapêutico o ácido clavulânico, que potencializou o efeito da amoxicilina. O paciente, como tinha cursado farmacologia na graduação, sabia que esse fármaco sozinho não possui atividade antimicrobiana. A ação do ácido clavulânico é justificada por: A. Inibição da síntese da parede celular bacteriana. B. Atividade bactericida do ácido clavulânico. C. Inibição das β-lactamases. D. Inibição da síntese de proteínas bacterianas. E.Atividade bacteriostática do ácido clavulânico, favorecendo a ação da amoxicilina. Quiz 11