Introduzione alla chemioterapia

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1 Introduzione alla chemioterapia

2 I parassiti sono provvisti di tutta una serie di chemorecettori, differenti l uno dall altro. Se riuscissimo a scoprire uno che non fosse presente nelle cellule dell organismo parassitato, avremmo allora la possibilità di sintetizzare un farmaco ideale provvisto di un raggruppamento chimico capace di legare soltanto quel particolare recettore esclusivo del parassita. Un farmaco siffatto sarebbe completamente innocuo e come un proiettile magico andrebbe a colpire direttamente il parassita senza danneggiare l organismo ospite. (Paul Ehrlich, 1913) Paul Ehrlich Premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia, 1908 farmacologo tedesco fondatore della chemioterapia, cioè della terapia mediante i chemioterapici

3 Chemioterapia Ogni tipo di trattamento farmacologico diretto a combattere le infezioni distruggendo o allontanando gli agenti patogeni (batteri, virus, protozoi, funghi, elminti) senza effetti tossici sull organismo ospite. Batteri commensali e agenti patogeni Convenzionalmente tale termine è esteso alla terapia antitumorale Antibiotici: sostanze prodotte da microoganismi che ad alta diluizione sono in grado di impedire la crescita o la vita di altri microorganismi Chemioterapici: particolare composti chimici prodotti in laboratorio Agenti semisintetici: ibrido tra antibiotici e chemioterapici

4 Il requisito fondamentale di un chemioterapico è quindi la selettività d azione Es. inibitori della parete batterica Il grado di attività espresso dalla concentrazione minima inibente (CMI) In base all effetto sono battreiostatici o battericidi (anche a seconda della dose e del tempo di contatto) Si definiva battericida quel farmaco che uccide il germa per una concentrazione non superiore al doppio della MCI o MIC In pratica non è di grande importanza che un chemioterapico sia uno o l altro, spesso in clinica i batteriostatici sono più attivi dei battericidi. Ruolo importante anzi fondamentale viene svolto dalle cellule immunitarie e dalle difese umorali e tissutali Importante lo spettro. Agenti patogeni diversi: Procaroti (batteri), eucarioti (protozoi, funghi elminti), virus (ad RNA o DNA

5 Parete batterica contiene peptidoglicani (eccetto nel Micoplasma) Membrana plasmatica doppio strato lipido-proteico invece non contiene steroli

6 Farmaci Antibiotici e Farmaci Chemioterapici CARATTERISTICHE Selettività d azione Scarsa tossicità Spettro d azione Farmacocinetica Resistenza

7 Caratteristiche degli antibiotici Cosa sono? Agenti chimici di origine naturale che uccidono o inibiscono i microrganismi Caratteristiche biochimiche Natura chimica Come mai vengono prodotti? Metaboliti secondari Molecole insolite 1. Hanno un azione antagonista 2. Hanno un ruolo nel processo di 3. sporulazione 4. Hanno una funzione regolativa 5. Sono dei prodotti di scarto

8 Criteri di classificazione degli antibiotici Microorganismo produttore Origine biogenetica (da AA, Glicidi, Unità acetiche e propioniche) Struttura chimica Spettro antimicrobico Tipo d azione Uso terapeutico Meccanismo di azione

9 Origine biogenetica

10 Classificazione secondo la biogenesi A da aminoacidi Da 1 a.a. Da 2-3 a.a.: b- lattamici Cicloserina CAF e analoghi Penicilline Cefalosporine Da molti a.a.: polipeptidici Bacitracina, Tirotricina, Polimixina ecc. B da glucidi Amminoeterosidi di amminociclitoli: amminooligosaccaridici Streptomicine Kanamicina, Gentamicina Neomicina, Paromomicina A + B Lincomicina DALBH (vancomicina, teicoplanina)

11 Classificazione secondo la biogenesi C da unità acetiche e propioniche Naftacenici Ansamicine Spiranici Tetracicline Rifamicine Griseofulvina B + C da glucidi + unità acetiche e propioniche Macrolidi Cumarine Antracicline Eritromicina Oleandomicina Altri macrolidi Macrolidi polienici Novobiocina Daunomicina, Adriamicina

12 Spettro antibatterico Ristretto Isoniazide (attiva solo contro il Micobacterium tubercolosis) Relativamente ristretto o ampio Gram + e molti gram- (ampicillina) Ampio Contro un ampia varietà microbica (tetracicline e CAF)

13 CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLO SPETTRO Attivi contro bacilli e cocchi gram+, a spettro relativamente ristretto Penicillina G, penicillina semi-sintetiche penicillinasi resistenti, macrolidi, lincomicina, vancomicina, bacitracina Attivi essenzialmente contro bacilli aerobi gram- Aminoglicosidi, polimixine A spettro relativamente ampio, attivi contro cocchi gram+ e bacilli gram- Penicilline ad ampio spettro, cefalosporine, tetracicline, CAF, trimetoprim (Con molte eccezioni)

14 Colorazione GRAM (1884) Basata sulla differenza nella capacità di trattenere il colorante basico data dalla quantità di peptidoglicano contenuto nella parete cellulare: i batteri GRAM+ hanno pareti cellulari relativamente semplici, contenenti dal 40% al 90% di peptidoglicano i batteri GRAM- hanno pareti più complesse, contenenti peptidoglicano (5-10%), proteine, fosfolipidi e lipopolisaccaridi. Hans Joachim Christian Gram (Copenaghen, )

15 Fasi della colorazione di Gram Soluzione di Lugol: sol. Iodo iodurata

16 Gram Positivo Gram Negativo

17 cocchi Gram positivi stafilococchi, streptococchi, pneumococchi cocchi Gram negativi Neisseria bacilli Gram positivi Corynebacterium, B. antrhacis, Listeria e alcuni micobatteri atipici batteri gram negativi B. pertussis, Campylobacter, Yersinia, Legionella batteri intracellulari Chlamydia, Mycoplasma, Ureaplasma anaerobi Gram positivi e negativi

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20 Spettro d azione degli antibiotici

21 CLASSIFICAZIONE IN BASE AL MECCANISMO D AZIONE Inibenti la sintesi di enzimi o che ne attivano alcuni, con rottura della parete cellulare batterica (perdita di vitalità e spesso lisi) Penicilline, cefalosporine, cicloserina, vancomicina, bacitracina, azolici Inibenti la funzione della membrana cellulare (influenzando la permeabilità e provocando la fuoriuscita di composti intracellulari) Polimixina, antifungini polienici nistatina e amfotericina B (che si legano agli steroli della parete) Influenzanti la funzionalità dei ribosomi batterici, provocando una inibizione reversibile della sintesi proteica Batteriostatici: CAF, tetracicline, macrolidi, clindamicina

22 Farmaci che si legano alla subunità 30S e che provocano l accumulo di complessi di inizio della sintesi proteica causando un errore di lettura del codice di mrna ed inducono la produzione di polipeptidi anormali Battericidi: Aminoglicosidi Influenzanti il metabolismo degli acidi nucleici Rifampicina (inibente la RNA polimerasi DNA dipendente) Chinoloni (inibenti la topoisomerasi) Antimetaboliti, che bloccano il metabolismo intermedio, essenziale per il microrganismo Trimetoprim, sulfamidici

23 Antivirali 1. Analoghi degli acidi nucleici Aciclovir e ganciclovir che inibiscono selettivamente la DNA polimerasi Zidovudina e lamivudina che inibiscono la trascriptasi inversa 2. Inibitori della trascriptasi inversa non nucleosidici Nevirapina e efavirenz 3. Inibitori di altri enzimi essenziali virali Ad es. inibitori della HIV proteasi o della neuraminidasi dell influenza

24 Classificazione dei chemioterapici in base al tipo d azione Batteriostatici: inibiscono la moltiplicazione batterica (la concentrazione ottenibile nel sangue supera la MIC, ma non la MBC) Battericidi: Uccidono direttamente i batteri (le concentrazioni ottenibili nel sangue superano regolarmente la MBC) es.penicilline e cefalosporine (microrganismi in attiva proliferazione), aminoglicosidi (batteri in fase statica) utili in infezioni gravi es endocarditi batteriche Se l antibiotico è battericida i valori di MIC e MBC coincidono. Se l antibiotico è batteriostatico i valori di MIC e MBC sono differenti (MBC>MIC)

25 CLASSIFICAZIONE IN BASE AL TIPO D AZIONE BATTERIOSTATICI Tetracicline, lincosamidi, nitrofurantoina, CAF, sulfamidici, macrolidi, clindamicina BATTERICIDI Solo su batteri in fase attiva di moltiplicazione Penicilline, cefalosporine, cotrimossazolo, fosfomicina, rifampicina, chinolonici, isoniazide, vancomicina Attivi anche su batteri a metabolismo lento Aminoglicosidi, polimixina-colistina

26 Classificazione degli antibiotici La MIC dipende dal tipo di antibiotico, dal meccanismo, dalla concentrazione nel sito d azione, dalla specie di batterio, la fase di crescita del batterio Sono battericidi: penicilline e cefalosporine (tempo dipendente attive sui batteri in proliferazione), aminoglicosidi e fluorchinoloni (concentrazione dipendente, anche su batteri in fase statica) L effetto battericida è di grandissima importanza durante le prime 4-8 h ed è clinicamente rilevante solo se una percentuale elevata percentuale di batteri viene uccisa in questo periodo Molto spesso anche i f batteriostatici sono clinicamente validi es. cloramfenicolo nella febbre tifoidea

27 Molti batteriostatici diventano cidi a concentrazioni molto alte: tale classificazione è importante perché si preferiscono i cidi negli immunocompromessi (da farmaci o malattie). I batteriostatici hanno bisogno della collaborazione del SI. Il batteriostatico blocca la crescita, le cellule immunitarie distruggono il batterio. Il batteriostatico può proteggere un germe da un battericida.

28 GRADO DI LEGAME DEGLI ANTIBIOTICI ALLE PROTEINE PLASMATICHE Bassa percentuale di fissazione sulle proteina plasmatiche: 0-25% Antibiotici ed agenti antibatterici di sintesi Media percentuale di fissazione sulle proteina plasmatiche: 30-75% Antibiotici ed agenti antibatterici di sintesi Ampicillina Vancomicina Fosfomicina Aminoglicosidi (Kanamicina, Gentamicina, Streptomicina, ecc.) Tetraciclina, Ossitetraciclina Penicillina G (65%) e V (75%) Macrolidi (base) Rifampicina (75%) Cloramfenicolo

29 Elevata percentuale di fissazione sulle proteina plasmatiche: (oltre l 80%) Antibiotici, antibatterici e antifungini di sintesi Griseofulvina (80%) Cefazolina (85-90%) Novobiocina (90%) Oxacillina (92%) e derivati propicillina Eritromicina estolato (93%) Amfotericina (95%) Doxiciclina

30 Classificazione degli antibiotici a seconda della loro lipo- o idrosolubilità IDROSOLUBILI (idrofili) Penicilline Cefalosporine Tetraciclina-ossitetraciclina Nitrofurantoina Isoniazide Vancomicina LIPOSOLUBILI (lipofili) Solfonamidi Macrolidi, Lincosamidi Doxiciclina-minociclina Trimetoprim Acido nalidissico Rifampicina Cloramfenicolo-tiamfenicolo Inoltre. Gli antibiotici a carattere acido si comportano come anioni (penicilline, cefalosporine, chinoloni) Gli antibiotici a carattere basico si comportano come cationi (aminoglicosidi, macrolidi) Gli antibiotici a carattere neutro si comportano come molecole non ionizzate (cloramfenicolo).

31 Antibiotici ad azione locale o topica Es. neomicina, paramomicina, bacitracina

32 Principi generali di chemioterapia Fare una diagnosi eventuale antibiogramma Decidere se la chemioterapia è veramente necessaria Scegliere il farmaco migliore (specificità, paziente, fattori farmacocinetici) Usare dose, frequenza e via di somministrazione ottimali Continuare la terapia ancora 3 giorni dopo la guarigione apparente (terapia totale almeno 5 giorni) Esame microbiologico successivo alla guarigione Profilassi con chemioterapici

33 Scelta della terapia antibiotica La terapia è efficace solo per infezioni batteriche (certe o altamente probabili) Se non è noto il patogeno si considera quello più probabile (antibiotico per Gram + e -) Sito di infezione Luogo di infezione Età dell ospite La coltura in laboratorio dà i risultati in ore

34 Antibiotici e terapia

35 Identificazione e sensibilità dell organismo Identificazione Colorazione Coltura nei liquidi biologici Saggi per l agente microbico (ELISA, RIA) Sensibilità Determinazione semiquantitativa: metodo dei dischi di diffusione Determinazione quantitativa: tecnica dei tubi di diluizione Tali saggi vengono effettuati su secrezioni o tessuti

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38 MIC (minima concentrazione inibente): la concentrazione più bassa del farmaco che inibisce la crescita batterica

39 MBC (concentrazione battericida minima): la concentrazione minima di antibiotico richiesta per uccidere i batteri (MBC=2-4 volte la MIC)

40 Scelta dell antibiotico: fattori dell ospite Sito di infezione: l antibiotico deve raggiungere il sito di infezione a una concentrazione superiore alla MIC e in molte infezioni superiore alla MBC Allergie ai farmaci Cure concomitanti Età (bambini e gestanti)

41 Condizioni del paziente (1) Sistema immunitario Compromesso negli alcolizzati, nei diabetici, in caso di infezioni virali (HIV), in pz malnutriti o in età avanzata Insufficienza renale Accumulo di atb: effetti collaterali gravi (aggiustare la posologia) Livelli sierici di creatinina o monitoraggio dell antibiotico Insufficienza epatica Sono sconsigliati i farmaci metabolizzati a livello epatico

42 Farmaci antimicrobici per cui è richiesta la riduzione del dosaggio o sono controindicati in pazienti con disfunzione renale o epatica Farmaci per cui è necessario aggiustamento del dosaggio in caso di insufficienza renale Aciclovir Aminoglucosidi Cefalosporine Chinoloni Fluconazolo Trimetoprim- Sulfamettossazzolo Vancomicina Farmaci controindicati nell insufficienza renale Nitrofurantoina Sulfamidici (lunga durata d azione) Tetracicline Farmaci per cui è necessario aggiustamento del dosaggio in caso di insufficienza epatica Clindamicina Cloramfenicolo Eritromicina Metronidazolo

43 Scelta dell antibiotico: Condizioni del paziente (2) Gravidanza Tutti gli antibiotici superano la BP (evitare le tetracicline e gli aminoglicosidi) Allattamento Età Anche se le concentrazioni nel latte sono basse, possono essere tossiche nel bambino Il funzionamento epatico e renale del bambino è scarsamente sviluppato

44 USO DEGLI ANTIBIOTICI IN GRAVIDANZA Uso permesso Betalattamici (Penicilline e cefalosporine) Macrolidi Isoniazide, etambutolo Da evitare Aminoglicosidi (ototossicità fetale) CAF Trimetoprim Cicloserina Tetracicline Sulfamidici (ittero, anemia) Chinolonici (anemia emolitica) Novobiocina (ittero infettivo) Nitrofurantoina Rifampicina Amfotericina B Metronidazolo Griseofulvina Flucitosina Ketoconazolo

45 Scelta dell antibiotico: fattori legati al farmaco Attività sul patogeno Capacità di raggiungere il sito di infezione a concentrazioni terapeutiche Vie di somministrazione e loro adeguatezza al paziente Profilo degli effetti collaterali e interazioni con altri farmaci (sicurezza del farmaco) Frequenza di somministrazione Gusto del farmaco (bambini) Costo

46 Somministrazione degli antibiotici Enterali Orale Rettale modificazione da parte del cibo (fra i pasti o 1 h prima) Concentrazioni di picco più basse pz affetti da vomito o privi di sensi (minore metabolismo di I passaggio) Parenterali Ev Im infezioni gravi meno dolorosa più sicura anche per volumi grandi poco costosa meno complicata

47 Vantaggi Associazioni di antibatterici Per ottenere un potenziamento Per ritardare l insorgenza della resistenza Per aumentare lo spettro quando ci sono infezioni miste o prima della diagnosi Per ridurre gli effetti collaterali (raramente) Quando c è bisogno della maggiore copertura (sepsi, meningite) Svantaggi Soppressione della flora Variabilità degli effetti collaterali Diminuzione dell effetto battericida

48 Associazione di antibiotici

49 Chemioprofilassi Si ottiene con dosi subterapeutiche Prevenzione delle infezioni (Infezioni ricorrenti: negli immunocompromessi, infezioni delle vie urinarie) Soppressione di infezioni esistenti prima che diano malattie conclamate (malaria, tbc) Prevenzione del peggioramento di una infezione cronica (bronchiti, fibrosi cistica) Prevenzione di infezioni opportunistiche Epidemie (meningite meningococcica, dissenteria, infezioni veneree) Contagi (influenza)

50 Chemioprofilassi chirurgica 1. La chemioprofilassi è giustificata In caso di alto rischio di infezione (batteri nel sito operatorio: colon) Quando un infezione anche se rara avrebbe tragiche conseguenze Quando il paziente è suscettibile alle infezioni (diabete)

51 Chemioprofilassi chirurgica 2. Gli antibiotici vengono somministrati im, ev o per via rettale all inizio dell anestesia e per non più di 48 h Chirurgia colorettale (rischio di E. coli clostridi residenti nell intestino: cefalosporina+metronidazolo) Chirurgia gastrica (rischio per modificazioni del ph: cefalosporina) Chirurgia ginecologica (la vagina contiene batteoidi, lactobacilli e coliformi: metronidazolo+cefalosporina) Amputazione degli arti (rischio di gangrena da spore di batteri anaerobi intestinali: penicillina) Impianto di protesi (flucoxacina)

52 Problemi della terapia antibatterica Resistenza al farmaco Mascheramento delle infezioni Effetti indesiderati degli antibiotici Interazioni farmacologiche Insuccesso terapeutico

53 RESISTENZA AL FARMACO Tolleranza al farmaco Inattivazione del farmaco Origine clinica ` selezione naturale: i ceppi resistenti sopravvivono, proliferano e diventano predominanti ` mutazione spontanea con moltiplicazione del mutante resistente che diventa predominante

54 RESISTENZA AL FARMACO Primaria o secondaria o trasferibile (ampicillina,, carbenicillina, kanamicina, gentamicina, trimetoprim) Trasmissione di materiale genetico tra microrganismi Per coniugazione (plasmidi) Traduzione (attraverso un batteriofago) Per limitare la resistenza: Evitare l uso indiscriminato di antibiotici seguendo dosi e durata del trattamento Usare le associazioni solo quando indicato Restrizione dell uso dei farmaci

55 Meccanismi di resistenza agli antibiotici Aminoglicosidi

56 INFEZIONI OPPORTUNISTICHE Si hanno in seguito a disequilibrio della flora batterica residente in seguito ad assunzione di antibiotici ad ampio spettro Candida albicans Proteus Pseudomonas Stafilococchi Clostridium difficile (da lincomicina, clindamicina, penicilline, cefalosporine) Pz immunocompromessi In questo caso la terapia deve essere immediata per via parenterale associazione tra due antibiotici

57 INTERAZIONI FARMACOLOGICHE a livello dell assorbimento (tetracicline e Ca) a livello del metabolismo (rifampicina e anticoncezionali orali) a livello dell eliminazione (probenecid e penicillina) a livello d organo (cefalosporine e diuretici dell ansa aumentano l insorgenza di nefrotossicità)

58 Insuccesso terapeutico Inizio tardivo del trattamento antibiotico Impiego subottimale del farmaco (dose insufficiente, eccessivi intervalli tra le dosi, insufficiente durata del trattamento) Condizioni che antagonizzano gli effetti del farmaco (pus o ph non adatto) Barriere che ostacolano il passaggio del farmaco (naturali: occhio, BEE e patologiche: ascessi, fibrosi) Diminuzione delle resistenze dell organismo da stati patologici (leucemie, decadimento senile, diabete) o da immunosoppressione (terapia antitumorale e corticosteroidi)

59 Effetto della sede dell infezione sulla terapia Penetrazione difficile del farmaco nel cervello, nella prostata e nelle ossa BEE Prostata Pochi antibiotici superano la BEE L infiammazione ne aumenta la penetrabilità Nelle infezioni cerebrali: antibiotico+glucocorticoidi Molti antibiotici non superano la barriera prostatica

60 Fattori locali che condizionano l attività antibatterica PUS: si lega agli aminoglicosidi, polimixine e vancomicina con riduzione di attività EMOGLOBINA: se in notevole quantità in ematomi infetti può legare penicilline e cefalosporine ph nelle cavità ascessuali e pleurica e nelle urine: basso provoca riduzione dell attività degli aminoglicosidi, macrolidi e lincomicina ed aumento dell attività della clortetraciclina, nitrofurantoina e metenamina CAVITA ASCESSUALI: penetrazione ridotta dei farmaci per ridotta vascolarizzazione (necessario il drenaggio) CORPI ESTRANEI: la loro presenza in una zona infetta riduce l efficacia degli antibiotici (protesi valvolari, articolari, pacemaker) LOCALIZZAZIONE NEI FAGOCITI: sono relativamente resistenti se il farmaco ha scarsa penetrazione

61 Storia di una malattia infettiva Entrata o contatto Invasione Colonizzazione dei tessuti Danno tissutale

62 Risposte immuni dell ospite Immunità naturale o aspecifica o innata, Immunità acquisita o specifica o adattativa Integrazione tra le due immunità Tipi diversi di microbi stimolano diverse risposte La patogenicità di un batterio dipende dalla sua capacità di evadere la risposta immunitaria I danni tissutali dipendono dalle risposta dell ospite al microbo, piuttosto che dal microbo in sè

63 Batteri extra-cellulari Replicazione fuori dalle cellule Circolo ematico Tessuti connettivali Spazi tissutali (vie aeree, lume intestinale) 1. Cocchi Gram+ o piogeni (che formano il pus), Stafilococchi e Streptococchi 2. Cocchi Gram- Meningococco e Gonococco (genere Neisseria) Bacilli Gram- Escherichia coli Alcuni bacilli Gram+ Clostridium

64 Meccanismi di patologia Induzione del processo infiammatorio (distruzione del sito di infezione) Produzione di tossine 1. Endotossine (della parete batterica) 2. Esotossine (sostanze secrete dal germe)

65 Immunità naturale Fagocitosi di neutrofili, monociti e macrofagi tissutali Attivazione del complemento in assenza di Abs 1. Il peptidoglicano dei gram+ attiva la via alternativa del complemento (formazione di C3 convertasi) 2. L LPS dei Gram- attiva la via alternativa del complemento in assenza di Abs e può legare il C1q attivando la via classica con generazione di C3b Produzione di citochine (TNF, IL-1, IL-6, IL-8)

66 Ruolo delle citochine Induzione del processo infiammatorio Attivazione dei linfociti Promozione della chemiotassi dei PMNs Febbre Induzione della sintesi delle proteine della fase acuta

67 Risposta specifica Immunità umorale I polisaccaridi della parete cellulare dei batteri extracellulari stimolano i linfociti B a produrre IgM Fase cognitiva 1.Fagocitosi 2.Processazione dell antigene da parte delle APC 3.Presentazione ai linfociti T

68 Ruolo delle Immunoglobuline Opsonizzazione dei batteri con aumento della fagocitosi (IgG, IgM) Neutralizzazione e inattivazione delle tossine batteriche (IgA secretorie) Attivazione del complemento (IgM, IgG)

69 Batteri intracellulari Replicazione e sopravvivenza solo nelle cellule ospiti (anche i virus) Tra questi i micobatteri e la Listeria, resistono all interno dei fagociti, si moltiplicano e si rendono inaccessibili all azione dei farmaci e degli Abs

70 Immunità naturale In seguito a fagocitosi si ha resistenza alla degradazione all interno dei fagociti Infezioni croniche o recidive 1. Prevenzione della fusione con i lisosomi 2. Resistenza del cell wall 3. Fuoriuscita del batterio dal fagosoma nel citoplasma

71 Risposta specifica Immunità cellulo-mediata I linfociti T attivati producono IFN-γ che attiva i macrofagi e aumenta la loro azione cida

72 Effetto post-antibiotico L antibiotico ha effetto anche quando nel sangue del paziente la sua concentrazione è inferiore alla MIC Distribuzione tissutale Accumulo Stimolazione del S I

73 Antibatterici con effetto post-antibiotico (> 1.5 ore) VERSO COCCHI GRAM+ VERSO BACILLI GRAM- Aminoglicosidi Carbapenemici Cefalosporine Chinoloni Clindamicina CAF Macrolidi Peniciline Rifampicina Sulfonamidici Tetracicline Trimetoprim Vancomicina Aminoglicosidi Carbapenemici Chinoloni CAF Rifampicina Tetracicline

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