Structuri bacteriene importante pentru actiunea antibioticelor

Acestea sunt:

1. Peretele celular al bacteriei este o strueturA multistratificatA, localizatA extern fatA de membrana citoplasmaticA:
- slraiul intern de peptidoglicani (mureina) este o retea complexA de glucide lineare (glicani) legate incrucisat cu lanturi peptidice scurte (tetrapeptide); peptidoglicanul asigurA suportul rigid prin care celula isi mentine forma caracteristicA.
- bacteriile Gram-pozitive au stratul de peptidoglicani gros (15-80 nm), la rAndul lui multistratificat, si pot avea un strat subtire de aeid teicoic in afara peptidoglicanului; cantitatea mare de peptidoglicani (70-80%) conferA bacteriilor Gram-pozitive sensibilitate la lizozim si peniciline /cefalosporine.
- bacteriAe Gram-negative au un singur strat subtire (2 nm) de peptidoglicani, acoperit de un strat merhbranos extern compus din lipoza-haride, lipoproteine, fosfolipide, atasate de peptidoglicani; membrana externa a bacteriilor Gram-negative, mai groasA decAt stratul de peptidoglicani, contine proteine cu pori care actioneazA ca niste canale pentru transportul unor molecule mici (glucide, Vitamine, metale, antibiotice) spre interiorul celulei bacteriene; membrana externa contine antigenul O, caracteristic bacteriilor Gram-negative.
2. Citoplasma bacteriilor contine:
- o regiune interna nucleoidA, compusA dintr-un ADN circular mono-catenar (cromozom, ADN cromozomial);
- o matrice care contine ribozomi, granule nutritive, meoliti, plasmide.
Plasmide: molecule de ADN circular dublu-catenar, niult mai scurte decAt cele ale ADN-ului cromozomial, care se pot replica independent de cromozomA bacterieni; majoritatea plasmidelor sunt extracromozomi-ale, dar unele sunt integrate in cromozomii bacterieni. Ele se intAlnesc atAt in bacteriile Gram-pozitive, cAt si la cele Gram-negative si repre-zintA o sursA importantA de informatie geneticA (gene) care poate trans-mite rezistenta la anumite anlibiotice (factorul R).
Ribozomii bacterieni: structuri complexe, compuse din ARN si proteine, care au un coeiicient de sedimentAre de 70 unitAti Sved-berg (70 S) caracteristic celulelor prokariote si au 2 subunitAti:

- subunitatea mare, cu coeficient 50 S;

- subunitatea micA, cu coeficient 30 S. FuncAa lor este de sintezA proteicA.

Toxicitatea selectivA a substantelor antimicrobiene
Un agent antimicrobian ideal ar trebui sA aibA o toxicitate selectivA, adicA sA distrugA microorganismele si sA fie nepericulos pentru gazdA. Legat de aceasta, se pot descrie urmAtoarele aspecte:
1. Fiind prezent numai in bacterii, nu si in celulele umane, pepA-doglicanul reprezintA o AntA excelentA pentru antibiotice; prin urmare, substantele care actioneazA asupra peptidoglicanului vor fi lipsite de toxicitate pentru om.
2. Chiar antibioticele care afecteazA sinteza proteicA au un efect mai mic asupra acesteia in organismele eukariote fatA de celulele bacte-riene, din cauza diferentelor de mArime si compozitie chimicA ale ribo-zomilor din aceste douA feluri de celule.
Celule/organisme eukariote: cele care au un nucleu adevArat incon-jurat de o membranA nuclearA si numerosi cromozomi, ca in celulele umane.
Bacteriile sunt celule prokariote, care nu au o membranA nuclearA.
3. Antibioticele pot inhiba selectiv si alte etape meolice care se petrec in bacterii, dar nu si la om, cum ar fi sinteza acidului folic pentru nucleotide.

ProprietAtile bactericide si bacteriostatice ale antibioticelor (elul 20.1)
1. Efectele favorabile ale administrArii unui antibiotic anume depind de mai multi factori:
- bacterieni: mecanismele rezistentei la antibiotice;
- care tin de antibiotic: mecanismul de actiune, capacitatea de a pene-tra locul infectat, spectrul de acAvitate;
- mecanismele de apArare ale gazdei: fagocitoza, opsonizarea, producta de complement.
2. CAnd mecanismele de apArare au eficacitate maximA, contribuAa antibioticelor este putin importantA; in aceastA situatie, substantele bacteriostatice care incetinesc sau inhibA sinteza proteicA, sunt adec-te/suficiente.
3. DimpotrivA, cAnd mecanismele de apArare ale gazdei sunt alterate, este necesarA administrarea de antibiotice bactericide, care omoarA/ lizeazA bacteriile. Substantele bactericide sunt folosite pentru a trata:
- infectiile bacteriene severe in general (septicemie, meningite, endocarditA, osteomielitA etc.);
- infectiile bacteriene neonatale;

- orice infectie bacterianA la indivizii cu neutropenie.

Sensibilitatea la antibiotice

1. Microorganism sensibil la un anumit antibiotic: cAnd se poate asigura o concentratie necesarA din acel antibiotic pentru a inhiba sau omori microorganismul in tesutul/lichidul afectat.
2. Microorganism rezistent la un antibiotic: dacA concentratia necesarA pentru distrugerea microorganismului este mai mare decAt cea care poate fi atinsA cu sigurantA la locul afectat.
3. Testele de sensibilitate la antibiotice in vitro ("antibiograma"):
- sunt standardizate pe baza concentratiei plasmatice a medica-mentelor;
- nu iau in considerare concentraAa crescutA a unor medicamente care poate sA aparA in anumite locuri (exemplu: ca urinarA), nici conditiile locale care pot influenta activitatea unei substante antimi-crobiene.

Mecanismele de actiune ale antibioticelor si utilitatea clinicA

Antibioticele pot actiona in mai multe feluri (elul 20.1).

A. SlAbirea peretelui celular al bacteriei prin inhibarea legAturilor incrucisate ale peptidoglicanului

Antibiotice A-lactamice: penicilinele si cefalosporinele

1. Structura de bazA a penicilinelor constA dintr-un Inel de tiazolid-inA cu 5 elemente, legat de un inel A-lactam la care este atasat un lant colateral. Cefalosporinele au un inel de hidrotiazinA din 6 demente, conectat la un inel A-lactamic. Structura inelarA A-lactamicA intactA este esentialA pentru activitatea biologicA/antibacterianA a penicilinelor si cefalosporinelor. Noi deriti ai nucleului penicilinic de bazA sunt produsi mereu, fiecare cu antajele sale. Modificarea difer-itelor lanturi colaterale ale acestor structuri influenteazA spectrul anti-bacterian specific, ca si profilul farmacokineAc al acestor medicamente.

2. Mecanism de actiune:

a) Antibioticele A-lactamice omoarA bacteriile sensibile prin inier-ferarea cu sinteza activA a peretelui celular (bactericide). Biosinteza peptidoglicanului din peretele celular se face in 3 etape si implicA aproape 30 de enzime. Antibioticele A-lactamice inhibA transpeptidaza, enzimA ce catalizeazA etapa finalA, de legare incrucisatA (legAturA pep-tidicA terminalA intre alaninA si glicinA), a sintezei peptidoglicanului, necesarA pentru forma bacteriei. Celulele bacteriene devin vulnera-bile la presiune osmoticA si, astfei, vor fi lizate.
b) In membrana celularA (citoplasmaticA) si in peretele celular ale bacteriilor existA receptori pentru antibioticele A-lactamice, care sunt proteine (PBP = Penicilin Binding Proteins); fiecare bacterie are mai multe tipuri de asemenea receptori, cu afinitate riatA pentru diferite peniciline si cefalosporine. Unii receptori sunt transpeptidaze, iar functia altora este necunoscutA; inhibarea acestor receptori provoacA forme celulare anormale si lizA celularA.
c) Un alt factor important in degradarea peretelui celular bacterian este actirea autolizinelor, enzime autolitice ale peretelui celular. Relatia dintre inhibarea receptorilor PBP si actirea autolizei este com-plexA si nu prea cl?rA.
Toleranta la peniciline apare cAnd microorganismul este inhibat, dar nu si omorAt de cAtre un antibiotic, de obicei bactericid; exemplu: cresterea unor tulpini de stafilococ auriu poate fi opritA de antibiotice A-lactamice, dar enzimele autolitice nu sunt actite.
3. Spectrul de activitate si clasificare

Penicilinele:

- au activitate bunA fatA de bacterii Gram-pozitive si fatA de anae-robii din cavitatea bucalA;

- au activitate riabilA fatA de bacterii Gram-negative;

- reprezintA tratamentul de electie pentru: infectiile cu SGA, sifilis, leptospirozA, infectiile cu Listeria;
- sunt clasificate dupA spectrul de activitate, determinat de modi-ficArile lanturilor colaterale (peniciline sintetice) ativ cu penicilina G-primul antibiotic folosit in tratamentul bolilor bacteriene sistemice:
a peniciline penicilinazo-rezistente ("antistafilococice"): metici-lina, nafcilina, oxacilina, cloxacilina, dicloxacilina;
a aminopeniciline: ampicilina, amoxicilina, bacampicilina, ciclacilina;
a peniciline antipseudomonale: carbenicilina, ticarcilina;
a peniciline cu spectru larg (ureidopeniciline): mezlocilina, azlo-cilina, piperacilina;
a carbapenemi: imipenem etc; amonobactami: aztreonam.

a) Peniciline penicilinazo-rezistente:

- nafcilina diferA din punct de vedere farmacologic de celelalte, fiind excretatA in primul rAnd prin ficat (fatA de rinichi) si lipsitA de nefro-toxicitate; ea se preferA pentru tratamentul parenteral, cu 2 exceptii: la nou-nAscut, la care farmacokinetica drogului este eraticA (mai ales in caz de hiperbilirubinemie) si in bolile hepatice;
- la 5% din copin tratati cu meticilinA survine nefrotoxicitate sau cistitA hemoragicA; in schimb, nefrotoxicitatea la meticilinA este rarA la nou-nAscut.
- oxacilina, cloxacilina si dicloxacilina pe cale oralA au eficacitate egalA, dar dicloxacilina are activitatea antistafilococicA cea mai crescutA (in vitro).

b) Aminopenicilinele:

- bacampicilina este complet si rapid convertitA in ampicilina;
- bacampicilina si ciclacilina sunt cel mai bine absorbite, realizAnd concentratii sanguine maxime (peak) mai man decAt dozele similare de ampicilina si amoxicilina;
- ampicilina produce cel mai frecvent diaree, alterarea florei colonice, favorizAnd suprainfectia cu Candida albicans.
c) Penicilinele anti-Pseudomonas (aici putem include si imipenem, aztreonam):
- azlocilina si piperacilina sunt cel mai active in vitro fatA de Pseudomonas;
- cu exceptia mezlocilinei, afecteazA semnificativ adezivitatea pla-chetarA;
- in general, tulpinile de Pseudomonas rezistente la ticarcilinA sunt rezistente si la drogurile mai noi, de aceea, pentru tratamentul infectillor cu Pseudomonas la pacientii imunocompromisi, aceste droguri se aso-ciazA cu un aminoglicozid sau cu o cefalosporinA (efect sinergic).

d) Carbapenemi

Imipenemul este primul antibiotic carbapenemic si este disponibil in combinatie cu cilastatina. Cilastatina inhibA o enzimA renalA care inactiveazA imipenemul, crescAnd eliminarea urinarA a acestuia si scAzAndu-i nefrotoxicitatea. Combinatia imipenem-cilastatinA are cel mai larg spectru de activitate, mai larg decAt al oricArui alt antibiotic existent, cu o bunA acoperire pentru germeni Gram-pozitivi, Gram-negativi (inclusiv Pseudomonas) si o excelentA activitate anti-anaerobi, incluzAnd Bacteroidesfragilis. Mai usor de mentionat sunt bacteriilc ce nu sunt sensibile la imipenem: Enterococcus Jaecium, Xanthomonas maltophilia, Clostridium difficile, Mycoplasma, Chlamydia, mulle tul-pini meticilino-rezistente de stafilococ auriu si stafilococi coagulazo-negativi.
Din punct de vedere clinic, imipenemul s-a dovedit eficace in tratamentul unei man rietAti de infectii, dar el n-ar trebui folosit in tratamentul infectiilor dobAndite in comunitate, ci rezert pentru:
- terapia infectiilor nozocomiale cu microorganisme rezistente la alte antibioAce;
- tratamentul infectiilor polimicrobiene, cum ar fi sepsisul cu punct de plecare intraabdominal;
- monoterapie empiricA la pacientii cancerosi neutropenici, febrili. Probleme legate de folosirea imipenemului:
- alterarea microflorei normale a pacientului, inclusiv anaerobii, ceea ce duce la suprainfectii cu bacterii rezistente sau fungi;
- rezistenta la imipenem poate sA aparA in Ampul terapiei infectiilor cu Pseudomonas, motiv pentru care se recomandA de la inceput folosirea concomitentA a unui aminoglicozid.
Reactii adverse: convulsii cu incidentA de 1 - 3% la adulti; la copin cu meningitA tratati cu imipenem se citeazA, de asemenea, o incidentA crescutA a convulsiilor.
e) Monobactamii
Spre deosebire de antibioticele A-lactamice, antibioticele monobac-tamice sunt monociclice (fArA al doilea inel atasat inelului A-lactamic). Aztreonamul este primul antibiotic monobactamic folosit in clinicA. Spec-trul de activitate este limitat la: bacili Gram-negativi aerobi (incluzAnd majoritatea tulpinilor de Pseudomonas), germeni patogeni gastrointes-tinali obisnuiti, H. influenzae, meningococ; este sil fatA de microor-ganismele producAtoare de A-lactamazA, nu acoperA germenii Grampozitivi, nici anaerobi, de aceea trebuie folosit fie ca monoterapie impo-tri unor germeni cunoscuti, fle in combinatie cu alt antibiotic. Utili-tate clinicA: in infectiile de tract urinar (evolutie si prognostic excelente, clinic si bacteriologic), in infectiile severe cu Gram-negativi (scheletice, peritonitA, excerbArile pulmonare din fibroza chisticA), bacteriemie si meningitA cu H. influenzae (rAspuns satisfAcAtor); combinatia aztre-onam-ampicilinA este mai eficace si mai sigurA ativ cu ampi-cilinA-amikacinA in tratamentul empiric al septicemiei neonatale.
In concluzie, spectrul de activitate si eficacitatea clinicA sunt simi-lare cu cele ale aminoglicozidelor (iar asocierea aztreonam-aminogli-cozid este lipsitA de sens), in schimb aztreonamul este lipsit de efectele oto- si nefrotoxice ale aminoglicozidelor si, prin urmare, este un agent antiinfectios de folosit pentru infectiile cu Gram-negativi la bolnavii cu insuficientA renalA sau care primesc si alte droguri nefrotoxice. In plus, datoritA structurii sale, aztreonamul prezintA o rectivitate incrucisatA imunologicA minima cu alti agenti A-lactamici si astfei poate fi folosit la pacientii alergici la peniciline

Cefalosporinele sunt impArtite in "generatii", pe baza activitAtii lor antimicrobiene, respectiv, dupA calea de administrare (orale, parenterale).
a) Cefalosporinele de generatia la (cefalexina, Cefadroxil, cefazo-lina s.a.) au activitate bunA fatA de bacteriile Gram-pozitive (inclusiv stafilococ auriu producAtor de penicilinazA, SGA, SGB, pneumococ) si modestA fatA de bacteriile Gram-negative.
b) Cefalosporinele de generatia a 2-a (Cefaclor, Cefuroxim, cefuroxim-axetil, cefprozil, cefamandol, cefoxitin, cefotetan, cefonicid) retin acti-vitatea bunA impotri bacteriilor Gram-pozitive si sunt mai active fa(;A de bacteriile Gram-negative, inclusiv fatA de unele tulpini de H. influenzae si de bacili enterici.
c) Cefalosporinele de generatia a 3-a (cefoperazonA, cefotaxim, ceftazi-dim, ceflizoxim, ceftriaxonA, latamoxef, Cefixim cefpodoxim-protexil, Ceftibuten) sunt mai putin active decAt cele de generatia l-a fatA de Gram-pozitivi si mult mai active fatA de Gram-negativi (incluzAnd enterobacterii, tulpini de H. influenzae producAtoare de A-lactamazA, Moraxella catarrhalis, gonococ); unele au o bunA activitate anti-Pseudomonas (ceftazidim) si penetreazA bine in LCR.
d) Au apArut noi cefalosporine, de generatia a 4-a (cefpirom, cefepim) si a 5-a, cu activitate crescutA fatA de germenii Gram-negativi si silitate fatA de A-lactamazA (ca si cele de generatia a 3-a), activitate crescutA fatA de P. aeruginosa, spectru anti-coci Gram-pozitivi (cu o bunA activitate fatA de SMR si streptococi nonenterococici). Sunt eficace (cefepim) mai ales in infectiile cu Gram-pozitivi si Gram-negativi de tract respirator, piele si tesuturi moi, si au un posibil rol in infectiile pacientilor cancerosi neutropenici, in fibroza chisticA si in tratamentul infectiilor nozocomiale.

Cefalosporine orale:

- generatia l-a: cefalexinA (Keflex, Ospexin), Cefadroxil (Duricef, Ultracef), cefradin (Velosef);
- generatia a 2-a: Cefaclor (Ceclor), cefuroxim-axetil (Zinnat, Ceftin), cefprozil (Cefzil), loracarbef (Lorabid).
- generatia a 3-a: Cefixim (Suprax, Globocef), Ceftibuten (Cedax), cefpodoxim-proxetil (Vantin).
a) Caracteristici generale: sub forma de suspensie, prezintA ce mai multA sigurantA si sunt mai agreabile fatA de penicilinele orale (cel mai putin plAcut este cefuroximul); in schimb, sunt mai scumpe decAt deritii de penicilinA. CefalexinA si cefradin au proprietAti si eficacitate aproape identice si pot fi folosite unul in locul altuia. Cefadroxil, cefprozil, loracarbef, Ceftibuten, Cefixim au semiviata de douA ori mai lungA decAt a celorlalte cefalosporine orale si pol. fi datc in dozA unicA sau de douA ori pe zi. Cefaclor, cefprozil, Cefuroxim, loracarbef Cefixim, Ceftibuten au activitate anA-H. influenzae, inclusiv fatA de tul-pini producAtoare de A-lactamazA. Cefalosporinele orale mai noi au activitate scAzutA impotri stafilococilor.
b) UAlitate clinicA (elul 20.2): CefalexinA si cefadroxilul au un loc special in terapia infectiilor cu bacterii Gram-pozitive ale pielii, tesu-turilor moi si osteoarticulare (alternative la peniciline si eritromicinA); pentru osteomielita hematogenA cu stafilococ auriu, ele se foloscsc in doze mari si cu documentarea compliantei si titrului seric bactericid, dupA ameliorarea loului clinic acut prin terapie parenteralA cu peniciline penicilinazo-rezistente sau cu cefalosporine de generatia l-a/a 2-a. Cefalosporinele orale de generatia l-a oferA o acoperire excelentA pentru ITU cauzate de E. coli (dobAndite in comunitate), P. mirabAis si Klebsiella.
Cefaclor, cefuroxim-axetil si cefprozil sunt utile in tratamentul otitei medii acute, in infectii cutanate, faringitA/infectii respiratorii la cei care nu necesitA terapie parenteralA, in cazurile de infectii cu H. influenzae rezistente la ampicilinA si cu alergie la sulfamide.
Cefaclorul este, de obicei, folosit in otita medie acuta si in infectii respiratorii, dar actiunea anA-tulpini de H. influenzae si M. caiarrhalis producAtoare de A-lactamazA este nesigurA.
Cefuroxim-axetilul este A-lactamazo-sil si mai activ fatA de S. aureus decAt Cefaclor. Este indicat mai ales in otita medie acuta, sinu-zitA; in plus, este util, alAturi de Cefaclor, in tratamentul ITU cauzate de microorganisme sensibile.
Si cefprozilul, cefpodoximul si loracarbeful sunt eficace, in vitro si clinic, fatA de germenii care produc otita medie si sinuzita.
Cefiximul si ceftibutenul au o activitate superioarA fatA de germenii producAtori de A-lactamazA si asigurA un tratament excelent pentru otita medie care nu rAspunde la amoxicilinA.

Nu se vor folosi, insA, ca terapie primarA in otita medie acuta, deoarece au o eficacitate scAzutA fatA de pneumococi ativ cu amoxicilinA; avAnd o activitate antistafilococicA slabA, nu se folo-sesc in infectiile cutanate si de tesuturi moi in care stafilococul este germenul probabil; in schimb, avAnd un spectru larg antibacterii Gram-negative (in afarA de Pseudomonas), pot fi utile in tratamentul ITU complicate sau la cei cu ITU alergici la sulfamide.
Cefalosporine parenterale (IM, IV)
Cefalosporinele de generatia l-a (cefalotinA, cefradin, cefazolin, cefapirinA) au aplicatii limitate in pediatrie. Ele au rol in tratamentul infectiilor pielii, al tesuturilor moi si osteoarticulare datoritA excelentei acoperiri pentru bacterii Gram-pozitive: stafilococ auriu, pneumococ, streptococ (la pacientii alergici la penicilinA); au rol si in profilaxia din timpul si dupA Chirurgie ortopedicA si cardios-cularA. Cefazolinul este cel mai bine tolerat in injectii IM si se admi-nistreazA la 8 ore (celelalte administrAndu-se la 4-6 ore).
Cefalosporinele de generatia a 2-a. Cefoxitinul (Cephamycin, Mefoxin) are o activitate bunA fatA de B.fragilis, putAnd fi folosit in loc de clo-ramfenicol sau clindamicinA in infectiile cu acest germene anaerob comun, sau in infectiile mixte (aerobi/anaerobi). Este indicat ca agent profilactic in chirurgia intraabdominalA sau pelvianA, la copil si adult. Cefotetanul este o cefamicinA cu spectrul similar cu cefoxitin, dar cu o semiviata mai lungA in ser, putAnd fi dat la 12 ore. SigurantA si eficacitatea in pediatrie nu sunt prea bine silite; are caracteristici ale cefalosporinelor de generatia l-a si a 3-a. Cefoxitinul sau cefotetan, in combinatie cu doxiciclina, sunt folosite in tratamentul BIP acute la adolescentii/adultii spitalizati ( "BIP").
Cefamandolul (Mandol) este relativ insil fatA de A-lactamaza (TEMJ elaboratA de H. influenzae si are o penetratie slabA in LCR. Nu se foloseste in sepsis. Cefuroxim (Kefurox, Zinacef) este mai sil fatA de enzima amintitA si penetreazA mai bine in LCR. Nu se reco-mandA, insA, folosirea lui in meningite, din cauza sterilizArii tar-dive a LCR; este util ca monoterapie la sugarii si la copin mici cu Pneumonie (dobAnditA in comunitate), osteoatritA, celulitA periorbi-tarA sau bucalA, in care cocii Gram-pozitivi (inclusiv stafilococul auriu) si H. influenzae sunt agentii patogeni obisnuiti.
Cefalosporinele de generatia a 3-a. Ceftriaxona (Rocephin) si cefo-taxim (Claforan, Naspor) sunt drogurile de electie in terapia empiricA a septicemiei si meningitei bacteriene; combinatia cefotaxim-ampicilinA poate fi folositA ca o alternati la asocierea ampicilinA -aminoglicozid in tratamentul initial/empiric al nou-nAscutului si sugarului mic (