Antimicrobianos. Agentes físicos, asepsia y esterilidad

Transcripción

1 Antimicrobianos Agentes físicos, asepsia y esterilidad Dr. Walter Manucha

2 Conceptos generales Esterilización: es el proceso mediante el cual células vivas, esporas viables y virus son destruidos o removidos de un objeto o hábitat. Un objeto estéril es aquel que está libre de microorganismos vivos, esporas o cualquier agente infeccioso. Desinfección: es el proceso de eliminar, inhibir o remover microorganismos que puedan causar enfermedad. Desinfectante: agente, generalmente químico, utilizado para llevar a cabo la desinfección, normalmente se utilizan sobre objetos inanimados. Antiséptico: agente químico utilizado sobre tejido vivo Un desinfectante no necesariamente esteriliza un objeto, ya que pueden permanecer algunos microorganismos o esporas. Sanitización: es el proceso de reducir la población de microorganismos a niveles considerados seguros por los estándares de salud pública.

3 Agentes antimicrobianos Agentes Físicos (esterilizantes) Calor: causa la denaturación de las proteínas y ácidos nucleicos, destruye las membranas. Calor húmedo (20 min a 121ºC) y Calor seco (2 horas a 180ºC) Radiaciones: producen daño al DNA. Autoclave Horno

4 Agentes antimicrobianos Agentes Químicos (desinfectantes) Alcoholes, fenoles, sales de metales pesados: denaturan las proteínas. Agentes oxidantes: oxidan los grupos SH de las proteínas. Agentes alquilantes: sustituyen los átomos de H por radicales alquilo. Detergentes: se insertan en la membrana celular e interfieren con sus funciones. Agentes Quimioterapéuticos

5 Actividad de los antimicrobianos La actividad de los antimicrobianos se puede ver afectada por Tamaño de la población:... un mayor número de microorganismos demoran más en morir que un número menor de ellos. 2. Composición de la población:... la efectividad de un agente varía de acuerdo de acuerdo a la naturaleza del organismo; los microorganismos varían mucho en sensibilidad. (bacteria, levadura, espora, etc.) 3. Concentración o intensidad del agente antimicrobiano:... generalmente un agente más concentrado o más intenso elimina más rápido a los microorganismos. (no siempre...etanol 70% más efectivo que etanol 95%)

6 Actividad de los antimicrobianos La actividad de los antimicrobianos se puede ver afectada por Duración de la exposición:... mientras más tiempo este el microorganismo expuesto al agente, mayor será el número de organismos eliminados. 5. Temperatura:... un aumento de la temperatura en que se aplica el agente aumenta la efectividad de éste. 6. Medioambiente local:... el medioambiente que rodea al microorganismo lo puede proteger de la acción del agente antimicrobiano. (la materia orgánica de la comida protege a las bacterias de la esterilización por calor) (todo el material quirúrgico debe ser lavado antes de esterilizar)

7 Generalidades sobre antimicrobianos Sustancia o Agente capaz de actuar sobre los microorganismos, ya sea inhibiendo su crecimiento o causando su muerte ANTIMICROBIANOS (a) Bacteriostáticos Inhiben el crecimiento del microorganismo (b) Bactericidas Matan a los microorganismos sin necesidad de destruirlos o lisarlos (c) Bacteriolíticos Matan a los microorganismos por lisis

8 Requerimientos para un Antimicrobiano (Quimioterápico) 1.- Especificidad: Se refiere al espectro de la actividad antimicrobiana, definida por su capacidad de unión a un sitio específico de la bacteria. 2.- Eficacia in vivo : Debe ser bacteriostático o bactericida in vivo, es decir, su acción no debe ser revertida en el interior del organismo. 3.- Toxicidad selectiva: Debe ser tóxico para el microorganismo, pero ser inocuo para el hospedero. Esto es indispensable para la utilización del antimicrobiano en clínica.

9 Antecedentes históricos Paul Ehrlich (1908): Creó el primer compuesto químico sintético (Salvarsan) que podía curar una infección, la sífilis (Treponema pallidum). Estructura química del Salvarsan ( La bala mágica )

10 POSTULADOS DE EHRLICH: 1. Ser fuertemente activos frente a microorganismos y parásitos 2. Ser fácilmente absorbibles por el cuerpo 3. Ser activo en presencia de tejidos o fluidos corporales 4. Bajo grado de toxicidad y, por tanto, un alto índice terapéutico 5. No permitir el desarrollo de resistencia en los microorganismos

11 Antecedentes históricos. Descubrimiento de los antibióticos Alexander Fleming (1928): Observó que el hongo Penicillium notatum impedía el crecimiento de Staphylococcus aureus Florey y Chain (1939): aislaron Penicilina G Penicillium notatum

12 Antecedentes históricos. Descubrimiento de los antibióticos Foto original tomada por Fleming Foto actual El hongo Penicillium notatum impide el crecimiento de Staphylococcus aureus...

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14 Antibióticos Antimicrobiano: Sustancia capaz de actuar sobre los microorganismos, inhibiendo su crecimiento o destruyéndolos. Antibiótico: Sustancia producida por el metabolismo de organismos vivos, principalmente hongos microscópicos y bacterias, que posee la propiedad de inhibir el crecimiento o destruir microorganismos. Según su origen, los antibióticos pueden ser: Biológicos (naturales): sintetizados por organismos vivos, ej. Penicilina, Cloranfenicol. Semisintéticos: obtenidos por modificación química de antibióticos naturales, ej. Ampicilina. Sintéticos: generados mediante síntesis química, ej. Sulfas.

15 Evaluación de la susceptibilidad a un antibiótico En el laboratorio se puede estudiar la susceptibilidad a antimicrobianos que presentan bacterias aisladas desde una muestra biológica... La susceptibilidad a antimicrobianos, junto con la identidad de la bacteria aislada y ciertos factores del hospedero constituyen las bases para la elección de una terapia antimicrobiana adecuada Pruebas de susceptibilidad antimicrobiana in vitro: Test por dilución Test por difusión Se realizan según ciertas normas previamente estandarizadas (NCCLS)

16 Definiciones Concentración inhibitoria mínima (CIM) Corresponde a la menor concentración de antimicrobiano que inhibe el crecimiento bacteriano luego de 18 a 24 horas de incubación. Concentración bactericida mínima (CBM ) Corresponde a la menor concentración capaz de matar un 99,9% la población bacteriana.

17 Antibiograma por dilución Técnica de referencia en la mayoría de los estudios clínicos de susceptibilidad a antimicrobianos. Entrega un resultado cuantitativo, ya que permite determinar la concentración inhibitoria mínima (CIM). Se puede realizar en medio líquido (dilución en caldo) o en medio sólido (dilución en agar). Método complejo y de alto costo. Lectura del CIM Dilución seriada en caldo CIM

18 Antibiograma por difusión (Técnica de Kirby-Bauer) Es el método más usado Es práctico y sencillo de realizar e implementar Permite analizar un gran número de antibióticos al mismo tiempo y bajo las mismas condiciones Entrega un resultado cualitativo (bacteria sensible o resistente)

19 Antibiograma por difusión (Técnica de Kirby-Bauer) Análisis de varios antibióticos en un mismo ensayo Resistente (No hay halo de inhibición) Sensible (Presencia de halos de inhibición)

20 Factores que afectan la actividad antibacteriana in vitro ph del medio de cultivo: algunos antibióticos son activos a ph ácido (nitrofurantoína) y otros lo son a ph alcalino (aminoglucósidos). Componentes del medio de cultivo: pueden antagonizar al antibiótico (extracto de levadura antagoniza a sulfonamidas). Estabilidad del medicamento: algunos antibióticos se inactivan a la temperatura de cultivo (clortetraciclina, en menor grado penicilina) Tamaño del inóculo: si hay muchas bacterias, la susceptibilidad es menor y pueden aparecer mutantes resistentes. Tiempo de incubación: si es muy breve los m.o. no mueren; si es muy largo, pueden aparecer mutantes resistentes o inactivarse el medicamento.

21 Actividad antimicrobiana in vivo Es mucho más compleja, ya que hay que considerar la relación con el huesped HUESPED ANTIBIÓTICO MICROORGANISMO Prontosil Metabolización en el ratón Gerhard Domagk (1939) Sulfanilamida (sulfa)

22 Factores que afectan la actividad antibacteriana in vivo Estado de actividad metabólica de los m.o.: puede ser muy diferente, generalmente menor, que en el laboratorio. Distribución del medicamento en los diferentes tejidos y órganos: es muy variable, ej. algunos medicamentos no penetran al SNC. Localización de los microorganismos: pueden ser parásitos intracelulares, lo que dificulta la acción antimicrobiana. Sustancias que interfieren con el medicamento: el medicamento puede ser inactivado por condiciones ambientales dentro del organismo (ej. ph) o fijado por proteínas sanguíneas o tisulares.

23 Antibióticos Clasificación y mecanismos de acción Dr. Walter Manucha

24 CLASIFICACIÓN Estructura química Reversibilidad de su efecto Toxicidad Espectro de acción Tipo de resistencia seleccionada Uso terapéutico Mecanismos de acción

25 Resumen de los sitios blanco de acción para los antimicrobianos

26 Antimicrobianos Antimicrobiano Sustancia capaz de actuar sobre los microorganismos, inhibiendo su crecimiento o destruyéndolos Quimioterapéutico Sustancia producida de manera sintética que posee la propiedad de inhibir el crecimiento o destruir microorganismos. Antibiótico Sustancia producida por el metabolismo de organismos vivos, principalmente hongos microscópicos y bacterias, que posee la propiedad de inhibir el crecimiento o destruir microorganismos. Prontosilo Penicilina

27 Quimioterapéuticos Interferencia con el metabolismo... Sulfonamidas y Trimetoprim: interfieren con el metabolismo del ácido fólico, que es un precursor de la síntesis de purinas, pirimidinas y aminoácidos. Se bloquea la síntesis de ácidos nucleicos y pared celular. Se usan generalmente combinados, ya que producen un efecto sinérgico, en infecciones respiratorias, urinarias y gastroenteritis por Shigella y Salmonella.

28 Quimioterapéuticos que inhiben la síntesis de DNA: Quinolonas y Nitroimidazoles 1. Quinolonas, ácido nalidíxico: se unen a la DNA girasa, enzima que mantiene el estado de sobreenrrollamiento del DNA. La unión del antibiótico al complejo DNA-girasa inhibe la replicación del DNA. Las quinolonas y las nuevas fluoroquinolonas, como ciprofloxacina, norfloxacina y ofloxacina son antibióticos de amplio espectro y especialmente utilizados en infecciones urinarias y en infecciones por Escherichia coli y Salmonella. 2. Nitroimidazoles: el grupo Nitro es reducido por una proteína de bacterias anaeróbicas. La droga reducida produce ruptura del DNA. Son activas frente a anaerobios y protozoos.

29 Clasificación de los antibióticos Según su mecanismo de acción... Que alteran o inhiben la síntesis de la pared celular Que afectan la función de la membrana citoplasmática Que inhiben la síntesis de proteínas a nivel del ribosoma Que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos

30 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular Inhiben la polimerización del peptidoglicán Penicilinas, Cefalosporinas, etc. Inhiben enzimas biosintéticas Fosfomicina, Cicloserina Se combinan con moléculas carrier Bacitracina Se combinan con sustratos de la pared Vancomicina

31 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular -lactámicos...estructura Penicillium... Cephalosporium... Penicilina Cefalosporina

32 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular -lactámicos...mecanismo de acción PBP (Penicillin Binding Proteins). Transpeptidasas. Inhibición de la reacción de transpeptidación y del entrecruzamiento del peptidoglicán.

33 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular -lactámicos... Espectro de acción antibacteriana Penicilinas naturales: ej. Penicilina G, Penicilina V: espectro reducido, activas contra Gram positivos. Sensibles ph ácido Isoxazolil Penicilinas: ej. Meticilina, Cloxacilina, Flucloxacilina: espectro reducido, activas contra Gram positivos. Resistentes a - lactamasas. Aminopenicilinas: ej. Ampicilina, Amoxicilina. Amplio espectro. Activas contra Gram positivos y Gram negativos. Más resistentes al ph ácido. Carboxipenicilinas: ej. Carbenicilina, Ticarcilina. Actividad anti Pseudomonas

34 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular -lactámicos... Espectro de acción antibacteriana Cefalosporinas de 1ª generación: ej. Cefazolina, Cefalexina. Espectro reducido a Gram positivos. Cefalosporinas de 2ª generación: ej. Cefuroxima, Cefoxitina. Aumento de la actividad frente a Gram negativos (Enterobacterias, Haemophilus) y anaerobios; menor frente a cocos Gram positivos. Cefalosporinas de 3ª y 4ª generación: ej. Cefotaxima, Cefpiramida Mayor actividad frente a bacilos Gram negativos, incluso Pseudomonas y Haemophylus. Penetran bien el SNC. Monobactamas: ej. Aztreonam. Activos sólo frente a Gram negativos. Carbapenemas: ej. Imipenem. Amplio espectro. Resistentes a - lactamasas al igual que las Monobactamas. Inhibidores de -lactamasas: Ácido Clavulánico, Sulbactam.

35 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular -lactámicos... Toxicidad La toxicidad selectiva de estos antibióticos se basa en que las células animales no poseen pared celular, así como tampoco las enzimas de su biosíntesis. Los efectos adversos más relevantes son: Alergia Diarrea Convulsiones, disfunción plaquetaria: a dosis altas.

36 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular NO -lactámicos... Mecanismo de acción Que inhiben enzimas biosintéticas Fosfomicina: bloquea la formación del ácido N-acetilmurámico. Cicloserina: inhibe la incorporación de D-alanil-D-alanina al PG. Que se combinan con moléculas carrier Bacitracina: se une al Bactoprenol, molécula lipídica de membrana que transporta las subunidades de peptidoglicán hacia la cara externa de la membrana. Que se combinan con sustratos de la pared Vancomicina: forma un complejo con los residuos de D-alanina, impide la transferencia de los precursores desde el carrier lipídico.

37 vancomicina

38 Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular

39 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...

40 Síntesis de proteínas... recordatorio

41 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas... Que actúan sobre la subunidad 30S del ribosoma: Aminoglicósidos: ej. Estreptomicina, Neomicina, Kanamicina, Gentamicina, Tobramicina, Amikacina Tetraciclinas: ej. Doxiciclina, Tetraciclina Que actúan sobre la unidad 50S del ribosoma: Cloranfenicol Macrólidos: ej. Eritromicina, Azitromicina, Claritromicina Lincosamidas: ej. Clindamicina

42 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas... Que actúan sobre subunidad 30S... Aminoglicósidos: Estructura Son azúcares complejos unidos por enlaces glicosídicos. Los grupos NH y OH interactúan con proteínas del ribosoma. La estreptomicina fue aislada en 1940 de un Streptomyces.

43 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas... Que actúan sobre subunidad 30S... Aminoglicósidos: Mecanismo de Acción i) Se une a proteína S12 en la subunidad 30S del ribosoma ii) Bloquea la formación del complejo de iniciación iii) Produce lectura errónea del mensaje: proteína defectuosa iv) El resultado final es la muerte de la bacteria, son bactericidas

44 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas... Que actúan sobre subunidad 30S... Tetraciclinas: Estructura química y Mecanismo de acción Bloquean la inserción del aminoacil-trna La unión es transitoria, por lo que su efecto es reversible: son bacteriostáticos.

45 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas... Que actúan sobre subunidad 50S... Cloranfenicol: Estructura química y Mecanismo de acción Originalmente producido por un Streptomyces, actualmente se sintetiza químicamente. Se une a la enzima peptidil transferasa en la subunidad 50S Inhibe la formación del enlace peptídico Detiene la síntesis de proteínas. Es un agente bacteriostático.

46 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas... Que actúan sobre subunidad 50S... Macrólidos y Lincosamidas: Estructura y Mecanismo de acción Inhiben la peptidil transferasa y la translocación Se detiene la síntesis de proteínas. Son bacteriostáticos.

47 Antibióticos que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos Que inhiben la síntesis de RNA... Rifampicina: se une a la RNA polimerasa bloqueando la síntesis del mrna. Es un antibiótico de uso limitado, debido a la aparición de mutantes resistentes. Es capaz de penetrar a las células, por esto, es útil en el tratamiento de la Tuberculosis, en combinación con drogas antituberculosis, como Isoniazida (inhibe la síntesis de lípidos de Mycobacterium tuberculosis) y Etambutol. También se usa en combinación con esta drogas para el tratamiento de la Lepra.

48 Terapia antibiótica combinada El uso de dos o más antibióticos en una terapia está indicada sólo en determinadas situaciones. En general, es mejor usar un antibiótico eficaz que una combinación de drogas, ya que aumenta la probabilidad de efectos adversos y el costo, sin un efecto terapéutico mayor. La terapia combinada está indicada en los siguientes casos: i) Tratamiento rápido en infecciones muy graves, por ej. Septicemia en pacientes inmunodeprimidos, meningitis en niños. ii) En infecciones crónicas, para retardar la aparición de mutantes resistentes, por ej. Tuberculosis. iii) En infecciones mixtas, por ej. Después de un traumatismo masivo. iv) Para obtener un efecto sinérgico, por ej. Sulfas + Trimetoprim

49 Espectro de acción de varios antimicrobianos

50 Resumen de los sitios blanco de acción para los antimicrobianos

51 BASES GENÉTICAS DE LA RESISTENCIA Mutación cromosómica A un solo escalón A múltiples escalones Adquisición de nuevo material genético Transformación Transducción CONJUGACIÓN TRANSPOSICIÓN

52 MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE RESISTENCIA 1. Inactivación enzimática 2. Alteraciones de la permeabilidad 3. Alteraciones de la diana 4. Nuevas vías metabólicas

53 CONTROL DE LA RESISTENCIA 1. Control epidemiológico 2. Modificación de antimicrobianos 3. Inhibición de enzimas inactivantes 4. Eliminación de plásmidos de resistencia

54 CONTROL EPIDEMIOLÓGICO (I) 1. Uso específico y conservador de antimicrobianos 2. Dosis y duración correctas 3. Conocer la sensibilidad del microorganismo 4. Antimicrobianos de corto espectro 5. Uso correcto de combinaciones

55 CONTROL EPIDEMILÓGICO (II) 6. Uso profiláctico correcto 7. Evitar diseminación de cepas resistentes 8. Lavado de manos 9. Aislamiento de pacientes 10.Monitorización de microorganismos resistentes 11.Restricción de antimicrobianos de uso humano

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57 TIPOS DE RESISTENCIA Resistencia natural Resistencia adquirida