Antibiótico: sustancia química producida por un microorganismo que mata o inhibe el crecimiento de otro microorganismo

Transcripción

1 ANTIMICROBIANOS

2 Antibiótico/Antimicrobiano Antibiótico: sustancia química producida por un microorganismo que mata o inhibe el crecimiento de otro microorganismo Agente quimioterápico: sustancia química que mata o inhibe el crecimiento de otro microorganismo y se obtiene por síntesis química Agente Antimicrobiano: sustancia química que mata o inhibe el crecimiento de un microorganismo

3 CARACTERÍSITICAS DE UN ANTIMICROBIANO ESPECIFICIDAD ELEVADA POTENCIA BIOLÓGICA (CIM ) TOXICIDAD SELECTIVA Definición

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5 Fleming y la penicilina

6 GRUPOS DE MICROORGANISMOS PRODUCTORES DE ANTIBIOTICOS Hongos filamentosos: Penicillium (penicilina) Aspegillus Cephalosporium (cefalosporina) Actinomicetos, familia Streptomycetaceae. Streptomyces (tetraciclina, eritromicina, estreptomicina) Nocardia Micromonospora Familia Bacillaceae. Ej. Bacillus (bacitracina, gramicidina y polimixina) Bacterias no actinomicetos 950 Actinomicetos 4600 Hongos 1600

7 CLASIFICACIÓN POR SU ORIGEN BIOLÓGICOS producidos por microorganismos Bacterias (polimixinas) Actinomicetos (estreptomicina, tetraciclina) Hongos (penicilina) SINTÉTICOS SINTESIS QUÍMICA Nitrofuranos sulfamidas SEMISINTÉTICOS NUCLEO BÁSICO BIOLÓGICO Y RADICALES POR SINTESIS

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9 Por el espectro de acción AMPLIO ESPECTRO. Cloranfenicol y tetraciclinas ESPECTRO INTERMEDIO Penicilinas y macrólidos CORTO ESPECTRO polimixinas

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11 Forma en que actúan Bacteriostáticos Bactericidas Bacteriolíticos

12 APLICACIONES 1) Como agentes quimio-terapéuticos. 2) Como antitumorales. 3) Antibióticos utilizados en patología de plantas. 4) Antibióticos usados para aumentar el crecimiento de los animales en veterinaria. 5) Antibióticos usados como herramientas en bioquímica y en biología molecular.

13 MECANISMO DE ACCIÓN INHIBICIÓN DE LA SINTESIS DE LA PARED CELULAR ALTERACIÓN DE LA PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA INHIBICIÓN DE LA SINTESIS DE PROTEÍNAS ALTERACIÓN DE LA FUNCIÓN Y SINTESIS DE ACIDOS NUCLEICOS BLOQUEO DE LA SINTESIS DE PRECURSORES

14 MECANISMO DE ACCIÓN DE AGENTES ANTIMICROBIANOS

15 Bases moleculares de la toxicidad selectiva Blanco Antibiótico Bases moleculares de toxicidad selectiva Pared celular (síntesis β-lactámico El péptidoglican es un componente esencial de la pared bacteriana Vancomicina está ausente en la células de los mamíferos Función del ribosoma Aminoglicósidos Selectivo para la subunidad 30 S (síntesis proteica) Tetraciclinas Captación activa en bacterias y exclusión de las células de mamíferos Cloranfenicol Selectivo para la subunidad 50S Función del cromosoma Quinolona DNA girasa propia de la bacteria Metabolismo del folato Sulfonamida Dihidropteroato sintetasa propia de la bacteria Membrana citoplasmática Polienos Mayor afinidad por el ergosterol que por el colesterol

16 ANTIMICROBIANOS QUE INHIBEN LA PARED CELULAR Los aminoazúcares son de dos tipos N-acetilglucosamina (NAG) y su pariente Ácido N-acetilmuramico (NAM).

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34 topoisomerasa fluorquinolona (ciprofloxacina, norfoloxacina) DNA bacteriano

35 Inhibición competitiva Inhibición no competitiva Sinergismo 5 sulfametoxasol + 1 trimetoprin = contrimoxasol (Bactrin)

36 Inhibición competitiva Sulfonamidas (drogas sulfas) inhiben la formación de ácido fólico Amplio espectro

37 RESISTENCIA ANTIMOCROBIANA Pérdida relativa o completa del efecto del antimicrobiano sobre un microorganismo previamente sensible Incremento de la CIM

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39 Resistencia antimicrobiana Una población de resistentes naturales está siempre presentes (mutantes resistentes) en todas las poblaciones bacterianas (frecuencia de mutación ) El número de mutantes resistentes aumenta con el inóculo susceptible bacterias sensibles bacteria bacterias resistant resistentes bacteria Bajo la presión del antibiótico la subpoblación sensible es inhibida y las mutantes resistentes pueden sobrevivir y transformarse en la población dominante (selección)

40 Los antibióticos seleccionan la bacteria resistente

41 Uso de antimicrobianos en la comunidad Europea (excluidas las ventas de mostrador) Goossens et al. Lancet 2005; 365:

42 Portugal 3.5/ S. pneumoniae - resistencia a la penicilina ( I+R ) Rep. of Ireland 2.6/ UK 4.8/ The Netherlands 3.4/ Belgium 5.1/ Low Intermediate High Spain 13.4/ France 16.7/ Italy 9.8/ PROTEKT Database ( ) Germany 4.7/ Switzerland 14.4/ Greece 8.3/ Poland 8.3/ Czech Rep. 1.2/ Slovak Rep. 20.4/ Hungary 11.3/ Austria 2.5/ Intermediate / high penicillin resistance amoxicillin resistance

43 Pen I+R S. pneumoniae Uso de antimicrobianos en la comunidad Europea Penicilina I+R S. pneumoniae y el consumo de antibióticos EARS y IMS base de datos Bronzwaer et al. Emerg Infect Dis 2002; 8:

44 % of resistant isolates Streptococcus pneumoniae Tendencias globales de resistencia (42 países, 5 continentes) Years Penicillin Erythromycin Levofloxacin Telithromycin PROTEKT Database ( ) Farrell, Cantón, Hryniewicz. 16 th ECCMID, 2006 Farrell, Felmingham. J Antimicrob Chemother 2005; 56: Reinert. J Chemother 2004;16 (Suppl 6):35-48

45 Antibiotic consumption and resistance Erythromycin resistance in S. pneumoniae in Spain Macrolide comsumption total comsumption twice a day* three times per day once a day *r=0,886 p<0.01 Granizo et al. J Antimicrob Chemother 2000; 46:767-73

46 Macrolides and Streptococcus pyogenes (Finland) DDD/1000 inhabitants/year 3 2,5 2 1,5 1 0,5 % of resistant isolates Erythromycin-R Global comsumption (macrolides) Year 0 Seppälä et al. N Eng J Med 199; 337:441-6 Bergman et al. Clin Infect Dis 2004; 38:1251-6

47 Uso de antimicrobianos en los hospitales Higher selection density than in the community Fewer antimicrobials in the formulary than in the community Lower diversification Cycling strategies Circulation of multi-drug resistant clones Maintenance of resistance genes

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49 Infección urinaria en niños: sensibilidad antibiótica intrahospitalaria

50 Evolución de la multi-resistencia (resistencia a tres o más familias de antibióticos) en aislamientos de sangre de Escherichia coli en España. (EARSS ). Evolución de la producción de betalactamasas de espectro extendido (BLEEs) en aislamientos de sangre de Escherichia coli. (EARSS ).

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52 Varios Factores que han contribuido a la aparición de resistencia La Presión selectiva ejercida al prescribir formal o libremente medicamentos para uso terapéutico en humanos o animales. La utilización generalizada de antimicrobianos en pacientes inmunocomprometidos y en la unidad de cuidados intensivos. El uso de dosis o duración inadecuada de la terapia antimicrobiana. El desconocimiento de los perfiles de sensibilidad de los diferentes gérmenes teniendo en cuenta la flora local de cada institución o comunidad.

53 Bases genéticas de la resistencia Natural Resistencia cromosómica: Alteración estructural del DNA cromosómico MUTACIÓN Adquirida

54 EVENTOS GENÉTICOS DE LA RESISTENCIA Bacteria Sensible Bacteria Resistente Transferencia genética Bacteria Resistente

55 Resistencia epidémica a los antimicrobianos País Año Bacteria Resistencia Japón 1950 Shigella dysenteriae Tetraciclina Estreptomcina Cloranfenicol Sulfonamida Japón 1950 Escherichia coli Tetraciclina Estreptomicina Cloranfenicol Sulfonamida Inglaterra 1963/1964 Salmonella thyphimurium Tetraciclina (21% de las cepas) Estreptomicina Sulfonamida Inglaterra 1963/1964 Salmonella thyphimurium Tetraciclina (50-60% de las cepas) Estreptomicina Sulfonamida Ampicilina Neomicina Kanamicina Cloranfenicol

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57 Plásmido de resistencia

58 Familia Enterobacteriaceae Neisseria gonorrhoeae Haemophilus influenzae Grupo vibrio Pausterella pestis Bordetella bronchiseptica Grupo Pseudomonas Mapa genético de plásmido de resistencia R conjugativo Figura 1. Interpretación del ADN plasmídico obtenido. Problemas más frecuentes en la extracción de plásmidos. Línea E. ADN plasmídico puro de excelente calidad. Las líneas 1-5 ilustran los resultados atípicos más frecuentes que nos podemos encontrar. Línea 1, Formas CCC (banda inferior) y OC (banda superior) del plásmido multicopia puc18 con una banda inferior de ADN plasmídico degradado (inmediatamente debajo de la forma CCC). Estas formas aparecen tras una lisis prolongada y son resistentes a la digestión enzimática. Línea 2, multímeros de las formas CCC junto con las formas CCC y OC del plásmido ptz19. Los multímeros se diferencian de la contaminación de ADN cromosómico con una simple digestión enzimática, éstos junto las formas CCC y OC darán una única banda correspondiente a la forma L del plásmido como se ilustra en el siguiente carril. Línea 3, formas L del plásmido tras digestión enzimática. Línea 4, contaminación de ADN cromosómico (banda superior) junto a las formas CCC y OC plasmídicas. Se observa cuando las preparaciones han sido tratadas agresivamente (agitación con vórtex durante los primeros pasos de la extracción). Se identifica fácilmente tras digestión enzimática ya que da lugar a una mancha difusa a lo largo del carril como se ilustra en la línea 5. Línea 5, ADN plasmídico contaminado con ADN cromosómico tras digestión enzimática. Línea 6, marcador de peso molecular lambda ADN digerido con HindIII. (Imagen tomada de Qiagen Plasmid Purification Handbook 09/2000)

59 Perfil genético de plásmidos obtenido por PFGE

60 Transferencia del gen vana de E. faecalis a S. aureus

61 Plásmidos de resistencia no conjugativos (r ) Características Son elementos genéticos autorreplicantes Presentan residencia estable en el huésped Falta de transferibilidad conjugativa Poseen espectro de resistencia menor ( rara vez resistencia múltiple) Son de tamaño menor a R Transferencia horizontal Transducción: Plásmidos de resistencia no conjugativos Presentes: Staphilococcus aureus Streptococcus pyogenes Bacterias Gram negativas

62 Resistencia cromosómica (Mutación) Características Baja frecuencia 1 x 10-7 a 1 x Difícil detección Producen resistencia a una sola droga Tipo de resistencia: cambio estructural del receptor Ej: beta-lactamasa inducible

63 MECANISMOS BIOQUÍMICOS IMPLICADOS EN LA RESISTENCIA A ANTIMICROBIANOS Mecanismos de resistencia

64 MECANISMOS BIOQUÍMICOS IMPLICADOS EN LA RESISTENCIA A ANTIMICROBIANOS Los principales mecanismos son: 1.-Inactivación enzimática del antibiótico..ej; Penicilina 2.-Disminución de la permeabilidad hacia el antibiótico (no acumulación en resistentes). Tetraciclina 3.-Modificación química de la diana sobre la que actúa el antibiótico. Alteración de la proteínas P10 ribosomal. Ej: Estreptomicina 4.-Desarrollo de vias metabólicas alternativas. Síntesis de una enzima resistente. Capacidad para usar ácido fólico preformado no requieren PABA Producción incrementada de PABA con dezplazamiento competitivo de sulfonamida desde dihidropteroato sintetasa. Ej:Sulfonamidas 5.- Eliminación de antibiótico mediante Bomba de Eflujo

65 1.-Producción de enzimas inactivantes que convierten a la droga activa en Producto inerte Beta lactamasas Enzimas adelinantes Enzimas fosforilantes Enzimas acetilantes Penicilina Estreptomicina Estreptomicina Kanamicina, Cloranfenicol

66 Mecanismo de resistencia de algunas bacterias Gram positivas, mediante la síntesis de ß- lactamasas Figura 25. Mecanismo de acción de betalactamasas.

67 Mecanismo acción de la cloranfenicol-acil-transferasa.

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69 Mecanismo de resistencia de tetracicilina Figura 23. Bombas de eflujo redalyc.uaemex.mx/.../863/ / html

70 En 50% de la población, mientras mas grande es el índice mejor es el antimicrobiano

71 Los procedimientos deben estar perfectamente estandarizados para asegurar una buena reproducibilidad interlaboratorio

72 PrincipalesTest de Sensibilidad antimicrobiana para bacterias aerobias y anaerobias facultativas de crecimiento rápido son: Método de difusión en agar Método de dilución en caldo Métodos automatizados Método de E- test (por epsilómetro) Los resultados de estas pruebas de sensibilidad dependen de: los reactivos: medio de cultivo contenido iónico del medio profundidad y concentración del agar Condiciones de trabajo tales como: densidad del inóculo, tiempo temperatura de incubación ph estabilidad de los antimicrobianos, etc Método de elución en caldo microorganismos anaerobios

73 Test de Sensibilidad antimicrobiana Difusión en agar Método de Kirby Bauer Césped de bacteria Ubicación de discos en la placa que contienen diferentes antibióticos con concentraciones específicas Incubación y medida del diámetro de la zona de inhibición del crecimiento alrededor del disco Uso de tablas para determinar si el tamaño de la zona de inhibición indica resistencia o sensibilidad a ese antibiótico

74 Ejemplo de tabla de zonas de inhibición

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77 Figura 16. Método de E-test: estima la CIM Fuente: p

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79 CIM puede ser estimada a través de la técnica de difusión en disco Sensibilidad o la resistencia de los halos de inhibición de una prueba de difusión en agar se compara mediante tablas con la MIC obtenida en caldo

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83 3.-Dilución en caldo MIC (CIM)

84 Métodos automatizados

85 Antibiograma realizado por método automático

86 EL FUTURO DE LOS AGENTES ANTIMICROBIANOS Modificación de fármacos existentes Péptidos antimicrobianos ( de plantas y animales) : Defensinas Scualamina ( de tiburón) Magainina (de sapo) Protegrina (de cerdos) Genes antisense DNA complementario que se une a genes de virulencia del patógeno y previenen la transcripción Ej: fornivirsen

87 EL FUTURO DE LOS AGENTES ANTIMICROBIANOS Lipopéptidos cíclicos (2003) Ej:daptomicina Interferencia por RNA (RNAi) RNA interferente pequeño (sirna) Science 2002 Gran avance del año Terapia fágica

88 El futuro de los agentes antimicrobianos Ej: fornivirsen Modificación de fármacos existentes Péptidos antimicrobianos o péptidos catiónicos: magainina defensinas alfa y beta Lipopéptidos cíclicos (2003) Ej:daptomicina Agentes antisentido nubióticos cadenas sintéticas cortas de DNA Genes antisense DNA complementario que se une a genes de virulencia del patógeno y previenen la transcripción Ej: fornivirsen Interferencia por RNA (RNAi) RNA interferente pequeño (sirna) Esteroide de tiburón Escualamina

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105 Inhibición competitiva Inhibición no competitiva Sinergismos 5 sulfametoxasol + 1 trimetoprin = contrimoxasol (Bactrin)

106 mutation well-adapted clones selection A A = antibiotic pressure lateral transfer A epidemic ENDÉMICA & Y endemic EPIDÈMICA

107 Antibiotic resistance & development of anti-infectives El principio de acción y reacción new resistance mechanisms new resistance mechanisms new antimicrobial agent new resistance mechanisms new antimicrobial agent new resistance mechanisms new antimicrobial agent

108 Dispersion of resistant bacteria mutation selection well-adapted clones A A = antibiotic pressure A A lateral transfer epidemic & endemic epidemic & endemic fixation of resistant genes and resistant bacteria in bacterial populations allodemic

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114 Test de sensibilidad antibiótica

115 Transferencia horizontal Conjugación: Plásmidos de resistencia conjugativos

116 Figura 5- Distribución de la resistencia a ciprofloxacina en Escherichia coli aislados de sangre en distintos países europeos (EARSS, 2004).

117 Patrones restricción-hibridación asociados a IS6110: Línea 1, cepa control MT1423. Obsérvese como las cepas de las líneas 5, 6, 7 y 8 comparten el mismo patrón constituyendo un cluster. Ello también ocurre con las cepas en las lineas 10 y INDICACIONES