Farmaci antiparassitari

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1 Farmaci antiparassitari I farmaci antiprotozoari agiscono selettivamente sul parassita: inibendo la sintesi degli acidi nucleici (chinina, clorochina, meflochina, metronidazolo, pentamidina, etc.) inibendo la sintesi dei cofattori (trimethoprim, sulfadossina, dapsone, etc.) inibendo la sintesi delle proteine (tetraciclina) destabilizzando la membrana cellulare (amfotericina B) interferendo con il metabolismo energetico (primachina)

2 Farmaci antiparassitari I farmaci antiprotozoari presentano tossicità relativa per l ospite in quanto: si concentrano nel parassita (chinina, clorochina, meflochina, pentamidina, tetraciclina) sono attivati dal parassita (metronidazolo) il bersaglio d azione è presente solo nel parassita (sulfadossina, dapsone)

3 Farmaci antiparassitari I farmaci antielmintici agiscono selettivamente sul parassita: interferendo con la funzione dei microtubuli (benzimidazoli) inibendo le funzioni neuromuscolari (ivermectina) interferendo con il metabolismo energetico (diclorofene) I farmaci antielmintici presentano tossicità relativa per l ospite in quanto: sono in grado di discriminare tra bersaglio nell ospite e bersaglio nel parassita (benzimidazoli)

4 Farmaci antiprotozoari Classe del Farmaco Meccanismo d azione Esempi Indicazione clinica Metalli pesanti: arsenicali e antimonici Inattivano gruppi sulfidrilici Melarsoprol Stibogluconato di Na Antimoniato di meglumina Tripanosomiasi Leishmaniosi Analoghi della amminochinolina Si accumulano nelle cellule parassitate; bloccano la replicazione del DNA; legano la ferroprotoporfirina IX; causano aumento del ph intravescicolare; bloccano la digestione dell emoglobina Clorochina Meflochina Chinina Primachina Profilassi e terapia della malaria Cura radicale (solo primachina) Antagonisti dell acido folico Bloccano la sintesi di acido folico Sulfamidici Trimethoprim Pirimetamina Toxoplasmosi Malaria Ciclosporidiasi Inibitori sintesi proteica Bloccano la sintesi proteica a livello dei ribosomi Clindamicina, Spiramicina, Paromomicina, Tetraciclina, Doxiciclina Malaria, Babesiasi, Amebiasi, Criptosporidiosi Diammidine Legano il DNA Bloccano la funzione delle poliammine Pentamidina Pneumocistosi Tripanosomiasi Leishmaniosi

5 Classe del Farmaco Nitroimidazoli Farmaci antiprotozoari Non chiarito; danni al DNA Inibizione del metabolismo del glucosio; interferenza con funzione mitocondriale Metronidazolo Benzimidazolo Tinidazolo Indicazione clinica Amebiasi Giardiasi Tricomoniasi Chinoloni Inibizione di DNA girasi Ciprofloxacina Malaria Sesquiterpeni Analogo dell ornitina Inibitori della sintesi di acidi nucleici Meccanismo d azione Reagiscono con eme, formando radicali liberi, con danno alle membrane Blocco dell ornitindecarbossilasi e del metabolismo di poliammine Blocco di enzimi per il recupero delle purine Artemisinina Difluorometilornitina Allopurinolo Malaria Tripanosomiasi africana Leishmaniosi Acetanilide Sconosciuto Dilaxanide fuorato Amebiasi intestinale Naftilammina solfato Suramina Tripanosomiasi africana Ridotta sintesi di ATP; Blocco di glicerolfosfato ossidasi e glicerol 3-fosfato deidrogenasi Esempi Fenantrenemetanoli Blocco dei mitocondri Alofantrina Malaria

6 Farmaci antivirali

7 Esempi di bersagli di farmaci antivirali

8 Terapie con farmaci antivirali approvati dalla FDA americana

9 Analoghi nucleosidici sono analoghi strutturali dei nucleotidi, che fungono da terminatori della catena Vengono riconosciuti da DNA-polimerasi, RNApolimerasi, reversotrascrittasi. Aggiunti alla catena nucleotidica, durante la sintesi degli acidi nucleici, non permettono il legame del nucleotide successivo, bloccando la sintesi

10 Inibitori non nucleosidici della reverso-trascrittasi o della DNApolimerasi acido fosfonoformico (sale trisodico: Foscarnet) si legano all enzima bloccandolo nel sito di scambio del pirofosfato acido fosfonoacetico si legano all enzima, bloccandolo, in diversi siti Nevirapina (diazepina) Delavirdina (piperazina)

11 Inibitori delle proteasi nelle fasi conclusive del ciclo moltiplicativo, la proteasi taglia alcune proteine che assumono la struttura definitiva (HIV: maturazione della gp160); il blocco della proteasi porta alla produzione di virioni immaturi non infettivi Saquinavir Ritonavir Indinavir Nelfinavir

12 Farmaci antivirali anti-influenzali amine attive solo nei confronti del virus della influenza A Amantadina Rimantadina Analoghi dell acido sialico: bloccano la neuraminidasi dei virus influenzali

13 Resistenza agli antibiotici Resistenza intrinseca (naturale) insensibilità naturale di alcune specie batteriche nei confronti di alcuni antibiotici e chemioterapici - mancata penetrazione nella cellula - sistemi di efflusso specifici ed aspecifici - enzimi inattivanti l antibiotico (codificati da geni cromosomici) - assenza del bersaglio

14 Resistenza agli antibiotici Resistenza acquisita endogena o cromosomica acquisita per mutazione ( ) * alterazione del bersaglio * alterazione della permeabilità (es. alterazione porine) di solito nei confronti di un solo antibiotico o di antibiotici della stessa classe (resistenza crociata) i mutanti di solito sono meno vitali, l'antibiotico li seleziona, la resistenza è reversibile in assenza di pressione selettiva esogena acquisita da plasmidi, trasposoni o per ricombinazione genetica

15 Fattori R di solito resistenza multipla per più antibiotici contemporaneamente epidemiologicamente molto importante per la diffusione di ceppi multiresistenti Esempi di fattori R identificati in alcuni microrganismi Microrganismo Plasmide Resistenza conferita Enterobacteriaceae R1 Ap,Cm,Km,Sm,Su R64 Tc,Sm R386 Tc R388 Su,Tp RP4 Ap,Tc,Km TP116 Cm,Sm,Su Pseudomonas R1033 Cb,Cm,Gm,Km,Sm,Su,Tc,Hg RP1 Cb,Km,Tc pmg30 Gm,Sm,Su,Tc,Hg,Pmr Streptococcus faecalis pjh1 Em,Tc,Km pip800 Km,Gm,Cm Staphylococcus aureus psh2 Nm psj19 Km,Tm,Gm,An An: amikacina, Ap: ampicillina, Cb: carbenicillina, Cm: cloramfenicolo, Em: eritromicina, Gm: gentamicina, Hg: cloruro di mercurio, Km: kanamicina, Nm: neomicina, Pmr: acetato fenilmercurico, Sm: streptomicina, Su: sulfonamidi, Tc: tetraciclina, Tp: trimetoprim

16 Trasposoni codificanti per la resistenza ad antibiotici

17 Meccanismi molecolari della resistenza Ridotta permeabilità cellulare - alterazione delle porine - Alterazione del lipopolisaccaride (Gram negativi) (β-lattamici, cicloserina, fosfomicina, chinoloni, aminoglicosidi, cloramfenicolo, tetracicline) Aumentato efflusso sistemi di efflusso simili a quelli operanti nelle resistenze intrinseche (l'antibiotico viene espulso dalla cellula) (β-lattamici, fluorochinoloni, rifampicina, macrolidi, cloramfenicolo, tetracicline)

18 Sistemi di efflusso Esempi di sistemi di efflusso Rappresentazione schematica di sistemi di efflusso presenti in batteri Gram negativi Il sistema di efflusso è localizzato sulla faccia interna della membrana citoplasmatica ed espelle l antibiotico nello spazio periplasmico, dove possono essere presenti enzimi inattivanti (es. β-lattamasi). In alcuni casi la pompa di efflusso è accoppiata con proteine accessorie e proteine canale presenti nella membrana esterna che provvedono all espulsione dell antibiotico all esterno della cellula

19 Alterazione del bersaglio Ridotta affinità del bersaglio per l'antibiotico proteina bersaglio mutata, ma ancora biologicamente attiva (mutazione cromosomica o ricombinazione genetica) - alterata RNA polimerasi resistenza a rifampicina - PBP mutate resistenza a β lattamici - DNA girasi mutata resistenza a chinoloni (β-lattamici, chinoloni, rifampicina, aminoglicosidi, macrolidi, cloramfenicolo, tetracicline, sulfamidici, trimetoprim) Iperproduzione del bersaglio mutazione a livello di controllo genico dell'operone - iperproduzione PBP resistenza a β lattamici - iperproduzione diidropteroato sintetasi e deidrofolato reduttasi resistenza ai sulfamidici e trimetoprim (β -lattamici, cicloserina, sulfamidici, trimetoprim)

20 Alterazione del bersaglio Sostituzione del bersaglio acquisizione di un nuovo gene che codifica per un bersaglio con ridotta affinità per l'antibiotico -gene meca in S.aureus (PBP2') resistenza a tutti i β lattamici (ceppi meticillino-resistenti) - resistenza a Glicopeptidi (Vancomicina e Teicoplanina): Tn 1546: 9 geni sostituzione di D-alanil-D-alanina del peptidoglicano con D-alanil-D-lattato, che non lega tali antibiotici (β -lattamici, glicopeptidi, sulfamidici, trimetoprim) Modificazione enzimatica del bersaglio unico esempio: resistenza ai macrolidi gene plasmidico codificante per un enzima che metila RNA ribosomale 23S l'antibiotico non si lega più al ribosoma

21 Produzione di enzimi inattivanti geni cromosomici, plasmidici, trasposoni - β-lattamasi (penicilline, cefalosporine): molto diffuse - glutatione S-transferasi (cicloserina) - acetiltransferasi, adeniltransferasi, fosfotransferasi (aminoglicosidi) - acetiltransferasi (cloramfenicolo) (β-lattamici, fosfomicina, cicloserina, aminoglicosidi, cloramfenicolo) Ridotta attività di funzioni enzimatiche secondarie alcuni antibiotici vengono attivati in vivo dal metabolismo batterico alterazioni degli enzimi coinvolti determinano resistenza - nitrofurani: attivati da nitrato reduttasi batterica - nitroimidazoli: attivati da piruvato deidrogenasi

22 Resistenza agli antibiotici Conseguenze Necessità di adottare strategie per la prevenzione delle resistenze uso razionale degli antibiotici in terapia utilizzazione di associazioni di antibiotici in terapia ricerca di nuovi antibiotici: - in grado di inibire i meccanismi molecolari della resistenza - insensibili ai meccanismi di resistenza - in grado di colpire nuovi bersagli molecolari Necessità di saggiare la sensibilità agli antibiotici e chemioterapici (Antibiogramma) dei ceppi batterici agenti eziologici di malattie da infezione per l adozione di una terapia mirata

23 Potenziali meccanismi molecolari di resistenza ai farmaci antifungini Alterazioni dell entrata del farmaco Alterazioni della processazione intracellulare del farmaco Modificazione Degradazione Alterazioni dell enzima bersaglio Mutazioni puntiformi Iperproduzione Amplificazione genica Alterazioni di enzimi della via biosintetica dell ergosterolo Alterazioni delle pompe di efflusso ABC transporters Major facilitators

24 Resistenze ai farmaci antivirali I virus diventano facilmente resistenti per mutazione Necessità di utilizzare combinazioni di farmaci (almeno 1 per classe) Mutazioni primarie Sono le prime a comparire sotto la pressione selettiva del farmaco Sono farmaco-specifiche Determinano la farmaco-resistenza Influiscono sul legame farmaco-enzima Mutazioni secondarie Si manifestano in genomi in cui sono già presenti mutazioni primarie Sono farmaco-aspecifiche Migliorano la capacità replicativa del virus Influiscono sul sito catalitico dell'enzima

25 Antibiogramma Saggio di sensibilità agli antibiotici in vitro Minima concentrazione inibente (MCI) La più bassa concentrazione in cui c è inibizione visibile della crescita Minima concentrazione battericida (MCB) La più bassa concentrazione che uccide il 99.9% delle cellule dell inoculo originale

26 Antibiogramma mediante metodo di diluizione in brodo Determinazione della concentrazione minima inibente (CMI o MIC) e della concentrazione minima battericida (CMB o MBC) mediante metodo di diluizione in brodo A. Una serie di provette, contenenti un terreno di coltura liquido, trasparente ed idoneo alla crescita del batterio, e quantità decrescenti di antibiotico, viene inoculata con una quantità fissa molto piccola di batteri. B. Dopo opportuna incubazione (18-24 ore, a 37 C), viene valutata visivamente la comparsa di torbidità. La prima provetta l impida equivale alla CMI. C. Per determinare la CMB, aliquote di brodo vengono prelevate dalle provette B limpide e seminate su piastre dello stesso terreno agarizzato, ma privo di antibiotico. La mancata comparsa di colonie, dopo opportuna incubazione, indica la CMB.

27 Metodo di diluizione in brodo per la determinazione di MCI e MCB

28 Determinazione della sensibilità mediante metodo di diffusione in agar (metodo Kirby-Bauer) Dischetti imbevuti di una quantità predefinita di antibiotico vengono applicati manualmente (A) o per mezzo di un distributore multiplo (C) sulla superficie di una piastra contenente il terreno di saggio, preventivamente inoculata con il batterio in esame (B). Durante l opportuna incubazione (es ore, a 37 C), l antibiotico diffonde dal dischetto ed eventualmente inibisce la crescita del batterio nell area circostante (alone di inibizione della crescita). Si misura il diametro degli aloni in mm. (D) Assenza di alone: resistenza certa Presenza di alone: interpretazione (Sensibile, Intermedio, Resistente) A B C D

29 Correlazione tra CMI e diametro Per ogni antibiotico viene costruita una retta di regressione: molti ceppi con CMI nota vengono saggiati con il metodo Kirby-Bauer e viene costruito un grafico simile a quello mostrato (CMI in ordinata; alone di inibizione in mm in ascissa). dell alone di inibizione Per ogni nuovo ceppo basterà riportare nel grafico il diametro in mm per ottenere la corrispondente CMI.

30 Interpretazione dei saggi di sensibilità Concentrazione limite (breakpoint): valore di CMI che permette di discriminare i ceppi sensibili dai ceppi resistenti. Per ogni antibiotico sono fissati due breakpoints: uno più basso che definisce la sensibilità (il ceppo è inibito a concentrazioni al breakpoint) e uno più alto che definisce la resistenza (il ceppo cresce a concentrazioni al breakpoint). Se il ceppo batterico è inibito dalla seconda concentrazione ma non dalla prima viene definito intermedio. Picco ematico: la più elevata concentrazione di un farmaco raggiungibile nel sangue dopo somministrazione a dosi terapeutiche (secondo la posologia e la via di somministrazione). I ceppi batterici vengono definiti: Sensibile (S): CMI = a ¼ del valore del picco ematico Resistente (R): CMI = o > del valore del picco ematico Intermedio (I): CMI compresa tra le precedenti

31 Diffusione da disco

32 E-test Consiste in una combinazione dei saggi di diffusione e di diluizione e consente la determinazione del valore preciso di CMI