C.d.L. Scienze Biosanitarie e Farmaceutiche Corso di Microbiologia e Biotecnologie dei Microrganismi

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1 C.d.L. Scienze Biosanitarie e Farmaceutiche Corso di Microbiologia e Biotecnologie dei Microrganismi AA ANTIBIOTICI 1 1

2 Penicillium notatum. Alexander Fleming 2

3 Antibiotici 3DEFINZI ONE DI ANTIBIO TICO Con questo termine si definivano inizialmente sostanze prodotte da batteri e funghi in grado di inibire la crescita di altri microorganismi. Il primo antibiotico e stato scoperto da Alexander Fleming (1928). Molti antibiotici (cloramfenicolo, chinolonici, sulfamidici) sono prodotti per mezzo della sintesi chimica. per questi viene anche usato il termine di chemioantibiotico. Oggi questa divisione non ha molto senso in quanto molti antibiotici si ottengono mediante sintesi chimica. Un antibiotico non ha effetto su agenti di origine virale.

4 Antibiotici e chemioterapici La differenza tra un antibiotico ed un disinfettante sta nel fatto che il secondo è tossico oltre che per l eventuale microrganismo infettante anche per l ospite. 4 L uso di un antibiotico è limitato dalla sua tossicità, l impiego relativo quindi alla sua possibilità di nuocere agli agenti infettivi è condizionata dalla tolleranza da parte dell ospite. La capacità di un antibiotico è anche relativa alla sua distribuzione e disponibilità all interno dell organismo dell ospite. Il meccanismo degli antibiotici, può essere o batteriostatico o battericida. (fungicida o fungistatico)

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6 FONTI PRICIPALI DA CUI SI OTTENGONO GLI ANTIBIOTICI MICROORGANISMI : bacitracina e polimixina sono prodotte da batteri appartenenti al genere Bacillus, streptomicina e tetraciclina dal genere streptomyces, gentamicina da micromospora purpurea, la griseofulvina, alcune penicilline e le cefalosporine da diversi miceti (Penicillium e Acremonium).La maggior parte degli antibiotici utilizzati deriva da batteri del genere Streptomyces. 6 SINTESI : es. cloramfenicolo SEMISINTESI: parte della molecola è prodotta con un processo fermentativo utilizzando un microrganismo; successivamente la molecola viene modificata mediante un processo chimico. Penicilline e cefalosporine.

7 Antibiotico resistenza Con il termine resistenza si indica una capacità acquisita da un microrganismo di resistere agli al quale è normalmente suscettibile. 7 I microrganismi in generale sono in grado di produrre sia sostanze antibiotiche che sostanze in grado di distrugger egli antibiotici. I geni che codificano per questa caratteristica possono essere trasferiti da microrganismo a microrganismo attraverso scambi genetici.. Inizialmente la penicillina G era attiva sul 92% dei ceppi di S. aureus dopo vent anni era attiva solo sul 20%. La resistenza agli antibiotici costituisce una minaccia per la salute pubblica. Le infezioni sostenute da batteri resistenti agli antibiotici aumentano morbilita e mortalita incidendo anche sulla spesa sanitaria.

8 Antibiotico resistenza Con il termine resistenza si indica una capacità acquisita da un ceppo batterico o fungino che dimostra una sensibilità minore nei confronti di un antibiotico rispetto a quello osservato in ceppi della stessa specie. 8 Inizialmente la penicillina G era attiva sul 92% dei ceppi di Staphylococcus aureus dopo vent anni era attiva solo sul 20%. La resistenza agli antibiotici costituisce una minaccia per la salute pubblica. Le infezioni sostenute da batteri resistenti agli antibiotici aumentano morbilità e mortalità incidendo anche sulla spesa sanitaria. La maggior parte dei batteri contiene i geni della resistenza sui plasmidi R, in genere è associata con geni che producono sostanze in grado di inattivare gli antibiotici. Non esistono prove disponibili sulla esistenza dei plasmidi R che conferiscono anche una resistenza multipla agli antibiotici, alcun evidenze dimostrano ch ei plasmidi esistevano anche prima dell avvento degli antibiotici.

9 Patogeni resistenti agli antibiotici Staphylococcus aureus resistente alla meticillina 9 Enterococcus faecium resistente alla vancomicina

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11 Farmaci antibiotici Indice terapeutico: è il rapporto tra dose tossica e dose terapeutica quanto più alto è questo rapporto migliore è l agente terapeutico. 11 Tossicità selettiva: Un farmaco che distrugge una funzione microbica su strutture esclusivamente microbiche e non agisce sulle cellule eucariotiche presenta una tossicità selettiva superiore e un migliore indice terapeutico. (Penicillina) Effetti indesiderabili : Un farmaco può presentare anche un effetto indesiderabile sulle cellule dell ospite, questo effetto è definito collaterale, sono numerosi questi effetti e possono coinvolgere molti organi. Spettro di attività e profondità di spettro: I farmaci si distinguono tra quelli ad ampio spettro che attaccano tipi di patogeni differenti e spettro ristretto che agiscono contro una limitata serie di patogeni. I farmaci antimicrobici possono essere classificati come antibatterici, antifungini, antivirali. Attività: possono essere microbicidi, o microbistatici, un microbicida a bassi livelli può essere solamente microbiostatico. Microbistatici: L eliminazione dell infezione dipende a questo punto dai meccanismi di difesa dell ospite.

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14 Principali meccanismi d azione 14 BERSAGLI MICROBICI Non hanno analogo nella struttura della cellula animale Inibitori della sintesi della parete cellulare batterica. Penicilline e cefalosporine Perturbatori della funzionalità della membrana citoplasmatica: Polimixine e Colistina, Nistatina a Amfotericina (funghi) Inibitori della sintesi degli acidi nucleici: Chnoloni, Rifampicine, Sulfamidici, Trimetoprim Inibitori della sintesi proteica: Ac. fusidico, Cloramfenicolo, Macrolidi, Aminoglicosidi, Tetracicline. Perturbatori di metabolismi essenziali per i batteri

15 Penicilline semisintetiche gruppi con caratteristiche 15 distintive Acido resistenti Somministrazione orale e ristretto spettro d azione Ad ampio spettro Lipofilia e ampio spettro d azione, acido resistenti e penicillinasi sensibili Penicilline resistenti alle βlattamasi (Penicillasi) Disposizione sterica delle catene aciliche e impedimento attacco enzima substrato, sono acido resistenti con spettro d azione ristretto, poco tossiche con rari fenomeni allergici

16 Inibitori della sintesi della parete cellulare batterica 16 BETALATTAMICI (Penicilline e Cefalosporine) Antibiotici betalattamici derivati sintetici da : Ac. 6 aminopenicillanico (penicilline) Probabile meccanismo d azione: legame tra la penicillina e l enzima transpeptidasi per analogia strutturale del terminale D - ala D - ala con effetto di blocco della transpeptidazione, e quindi del meccanismo di formazione della parete cellulare batterica. Questo meccanismo è compatibile con il fatto che questi antibiotici agiscono bene solo sui batteri in crescita. Sono stati verificati comunque altri meccanismi di inibizione. Battericidi a spettro ristretto gram +. Ac. 7 aminocefalosporanico (cefalosporine)

17 Blocco del meccanismo della transpeptidazione 17

18 Principali meccanismi d azione degli antibiotici che agiscono sulla parete cellulare batterica 18

19 Inibitori della sintesi proteica Inibitori della sintesi proteica 19 Il bersaglio microbico è a livello ribosomiale sulle strutture specifiche procariotiche: subunità 30s e 50s. L azione non interferisce comunque sulla funzionalità dei ribosomi delle cellule eucariote dell animale e dell uomo (macrolidi, aminoglicosidi). Aminoglicosidici : streptomicina, kanamicina, gentamicina e tetracicline bloccano la sintesi delle proteine agendo sulla subunità 30s dei ribosomi. Macrolidi: eritromicina, lincomicina e clormafenicolo hanno azione selettiva sulla subunità ribosomiale 50s.

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22 Sulfamidici o solfonammidi (composti derivati da sintesi chimica) Un modo efficace per uccidere i patogeni consiste nell utilizzare composti che sono analoghi strutturali cioè molecole simili a intermedi del metabolismo, gli analoghi competono con i metaboliti normali e presentano sottili differenze in modo da non poter completamente funzionare, le solfonammidi presentano una correlazione strutturale con la solfonilammide un analogo del paramminobenzoico impiegato nella sintesi dell acido folico precursore degli Ac. Nucleici. 22 Acido paraminobenzoico o acido folico metabolita essenziale precursore dell acido folico che a sua volta è coinvolto nella sintesi degli acidi nucleici. Sulfonilamide Interferenza nella sintesi di metaboliti coinvolti nella sintesi del DNA Azione batteriostatica su Gram + e Gram, ad ampio spettro d azione.