CH 3 SCH 3. Antibiotika H N H O H OH H 3. část I. Igor Hochel

Transkript

1 S Antibiotika C 3 část I Igor ochel

2 Antibiotika Antibiotika jsou přírodní produkty některých bakterií, plísní i vyššich organismů, které inhibují růst jiných mikroorganismů. V průběhu vývoje těchto terapeutik se změnila strategie jejich výroby od isolace z kultur různých mikroorganismů, přes dodatečnou modifikaci až po jejich chemickou synthesu Antibiotika jsou přírodní látky produkované mikroorganismy, nebo podobné látky připravené semisytheticky popř. syntheticky, které v nízkých koncentracích inhibují růst nežadoucích mikroorganismů a jsou používány k terapii, nebo profylaxi infekčních onemocnění (antimikrobiální látky penicilin, chloramfenikol, sulfonamidy). a trhu existuje asi 150 druhů antibiotik

3 Požadavky na antibiotika selektivní toxicita - nesmí poškozovat eukaryotní buňky účinek na pathogeny při nízkých koncentracích (mg ml -1 ) rychlé dosažení požadovaných koncentrací po aplikaci, snadné pronikání do cílových tkání doba účinku snadná aplikovatelnost bakteriostatický účinek bakteriocidní účinek (koncentrace)

4 Třídění antibiotik hlavní skupiny antibiotik jsou tříděny převážně podle struktury: β-laktamy (peniciliny, cefalosporiny, monobaktamy, karbapenemy) aminoglykosidy (streptomycin, kanamycin, gentamicin, amikacin) tetracykliny (tetracyklin, doxycyklin, tiacyklin) makrolidy (erytromycin, klaritromycin) linkosamidy (linkomycin, klindamycin) glykopeptidy (vankomycin, teikoplanin) chinolony (kyselina nalidixová, norfoxacin, ciprofloxacin) rifamyciny (rifampicin, rifabutin) antimykotika (polyenová, imidazolová, triazolová) sulfonamidy (sulfadimidin, trimethoprim, kotrimoxazol směs sulfometoxazolu a trimetoprimu v poměru 5:1, Dapson - diaminodifenylsulfon)

5 Mechanismus účinku zásah do sythesy buněčné stěny porušení buněčné membrány inhibice sythesy bílkovin inhibice sythesy nukleových kyselin inhibice metabolismu kyseliny listové

6 R 3 C L-Ala D-Glu L-Lys D-Ala Aminokyselina L-alanin Substituent glycin, L-serin [L-Gly] 5 kyselina D-glutamová kyselina threo-3-hydroxy-d-glutamová, glycin (-amid), D-alaninamid, kadaverin D-Ala L-Lys D-Glu L-lysin kyselina (hydroxy-)meso-diaminopimelová, kyselina L,L-diaminopimelová, kyselina L-diaminomáselná, L-ornitin, L-hydroxylisin, L-alanin, kyselina L-glutamová L-Ala C 3 R

7 Zásah do synthesy buněčné stěny

8 M G M G L-Ala L-Ala M G D-Glu D-Glu L-Ala m-dap- 2 m-dap- 2 D-Glu 3 C C 3 C 2 -m-dap D-Ala TPasa 2 C TPasa TPasa R S C R S C TPasa TPasa

9 Inhibitory β-laktamas S C C kyselina klavulanová Sulbactam S C Tazobactam

10 Porušení buněčné membrány struktura bakteriální, fungální (ergosterol) a savčí membrány (cholesterol) asymetrická struktura vnější membrány G - bakterií (lipopolysacharidy fosfolipidy) kolistin (polymyxin E) vazba na lipid A uvolňování LPS z vnější membrány G - bakterií pronikání kolistinu k cytoplasmatické membáně, vazba na fosfolipidy dezintegrace cytoplasmatické membrány amfotericin B, nystatin (polyeny) vazba na steroly, zanoření hydrofilní části polyenu do membrány dezintegrace membrány plísní (tvorba kanálků?) nízká selektivita polyenů různá afinita k ergosterolu a cholesterolu poškození ledvin imidazoly a triazoly inhibice 14α-demethylasy terbifavin analog squalenu inhibice squalenepoxidasy

11 Porušení buněčné membrány terbinafin squalenepoxidasa squalen lanosterol imidazoly, triazoly 14-alfa-demethylasa (P450) ergosterol

12 Inhibice metabolismu kyseliny listové pteridin C1 fragment: + kys. p-aminobenzoová + glutamát DF dihydrofolátreduktasa TF adenin guanin thymin methionin DA RA

13 2 kyselina dihydrofolová 2 2 Me Me Me 2 S trimethoprim (antibakteriální činidlo) sulfomethoxazol (antibakteriální činidlo) 2 2 C 2 5 Cl 2 S 2 pyrimethamin (antimalarikum) dapson (antimalarikum, antileprotikum)

14 Inhibice synthesy nukleových kyselin thymidilátsythetasa trimethoprim pyrimethamin sulfonamidy deoxyuridinmonofosfát deoxythimidinmonofosfát F 2 F F 5-fluorocytosin 5-fluorouracil 5-fluoro-2'-deoxyuridinmonofosfát inhibitor thymidilátsynthetasy

15 Inhibice synthesy nukleových kyselin antivirální nukleosidy aciclovir a ganciclovir jsou konvertovány virovou thimidinkinasou na monofosfát, pak na trifosfát, který inhibuje virovou DA polymerasu buněčná polymerasa není inhibována, antivirové trifosfáty nejsou synthetisovány v herpes-virem neinfikovaných buňkách 2 2 aciklovir analoga nukleotidů inhibují DA polymerasu, nebo jsou inkorporována do DA s následnou terminací synthesy DA řetězce I ganciklovit zidovudin je konvertován (infikovanými i neinfikovanými buňkami) na odpovídající trifosfát, který inhibuje reversní transkriptasu viru IV 3 joduridin zidovudin (AZT)

16 Inhibice synthesy nukleových kyselin inhibice topoisomeras fluorochinolony (ciprofloxacin, norfloxacin) a chinolony (kyselina nalidixová) zlomy v řetězci DA (metronidazol anarobní mikroorganismy, nitrofurantoin) vazba rifampicinu na β-podjednotku RA polymerasy inhibice RA polymerasy na počátku procesu transkripce

17 Ribosomy cytoplasmatické nukleoproteiny Ribosom bakteriálních buněk (70S) Ribosom savčích buněk (80S) Malá podjednotka (30S) Velká podjednotka (50S) 16S rra Malá podjednotka 18S rra ~20 proteinů (40S) ~30 proteinů 23S rra, 5S rra Velká podjednotka (60S) 5S rra, 5,8S rra, 28S rra ~30 proteinů ~ 50 proteinů

18

19 Klasifikace antibiotik podle struktury podle účinku podle cílových mikroorganismů antivirotická antibakteriální antifungální antiparazitická podle farmakologických vlastností

20 Třídění antibiotik β-laktamy peniciliny přirozené peniciliny penicilin G, penicilin V rez. k β-laktamasam oxalicin, nafcilin aminopeniciliny ampicilin, amoxicilin anti-pseudomonádové piperacilin, ticarcilin cefalotiny 1. generace cefalotin 2. generace cefaclor, cefoxitin 3. generace ceftriaxon, cefoperazon 4. generace cefepim karbapenemy imipenem monobactamy aztreonam aminoglykosidy streptomycin, kanamycin tetracykliny tetracyklin, minocyklin atd. Bednář M., Fraňková V., Schindler J., Souček A., Vávra J. (1996): Lékařská mikrobiologie, bakteriologie, virologie, parazitologie, 1. vydání, Marvil, Praha

21 Třídění antibiotik Třídění antibiotik do skupin a podskupin podle struktury, mechanismu účinku a citlivosti k inaktivujícím enzymům má význam v interpretaci vyšetření citlivosti. Antibiotika jedné skupiny mají stejný biochemický způsob účinku a citlivost resp. rezistenci k jednomu je možné vztáhnout na ostatní členy skupiny. Proto se obvykle vyšetřuje pouze jedno zástupné antibiotikum.

22 β-laktamy skupina strukturně podobných antibiotik (β-laktámový kruh) s podobnými účinky peniciliny cefalosporiny R S C

23 S benzylpenicilin p 5 p 7 S S p 8 kyselina penilová kyselina penicilenová p 7 S kyselina penicilová

24 β-laktamy - peniciliny mechanismus účinku: inhibují poslední stupeň synthesy buněčné stěny (inhibice prokřížení peptidoglykanových řetězců) oslabení buněčné stěny s následnou cytolysou aktivují buněčné hydrolasy a tak urychlují degradaci stávajícího peptidoglykanu spektrum: základní peniciliny: účinné proti G + bakteriím, které neprodukují β-laktamasu (enterokoky, streptokoky [pneumokoky], Bacillus anthracis, Listeria monocytogenes, anaeroby včetně klostrídií a aktinomycet, dále pak neisserie a spirochety [treponemy, borrelie, leptospiry]) benzylpenicilin, fenoxymethylpenicilin semisynthetické peniciliny odolné proti stafylokokové penicilase: lék volby proti infekcím vyvolané Staphylococcus aureus a S. epidermidis, streptokoky oxacilin, methicilin aminopeniciliny: rozšířené spektrum G - bakterie (aemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella sp., Shigella sp.) Přirozená rezistence: Klebsiella sp., Pseudomonas sp. ampicilin, amoxicilin

25 M G M G L-Ala L-Ala M G D-Glu D-Glu L-Ala m-dap- 2 m-dap- 2 D-Glu 3 C C 3 C 2 -m-dap D-Ala TPasa 2 C TPasa TPasa R S C R S C TPasa TPasa

26 β-laktamy - peniciliny mechanismus účinku: inhibují poslední stupeň synthesy buněčné stěny (inhibice prokřížení peptidoglykanových řetězců) oslabení buněčné stěny s následnou cytolysou aktivují buněčné hydrolasy a tak urychlují degradaci stávajícího peptidoglykanu spektrum: základní peniciliny: účinné proti G + bakteriím, které neprodukují β-laktamasu (enterokoky, streptokoky [pneumokoky], Bacillus anthracis, Listeria monocytogenes, anaeroby včetně klostrídií a aktinomycet, dále pak neisserie a spirochety [treponemy, borrelie, leptospiry]) benzylpenicilin, fenoxymethylpenicilin semisynthetické peniciliny odolné proti stafylokokové penicilase: lék volby proti infekcím vyvolané Staphylococcus aureus a S. epidermidis, streptokoky oxacilin, methicilin aminopeniciliny: rozšířené spektrum G - bakterie (aemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella sp., Shigella sp.) Přirozená rezistence: Klebsiella sp., Pseudomonas sp. ampicilin, amoxicilin

27 β-laktamy - peniciliny spektrum: anti-pseudomonádové peniciliny: z praktického hlediska okrajová skupina pinicilinů bakterie citlivé k ampicilinu, navíc rody Pseudomonas, Klebsiella, Serratia anaeroby včetně Bacteroides fragillis nejsou odolná k působení β-laktamas tikarcilin, piperacilin farmakokinetika: rozdíly v perorálním podání acidolabilní přípravky (penicilin G a antipseudomonádové peniciliny) se nevstřebávají (injekční forma), oxacilin a ampicilin se vstřebavají z 30-50% (individuální) nevhodné pro perorální léčbu, penicilin G se sorbuje v GIT z 60 %, amoxicilin z 80-90% eliminace ledviny peniciliny pronikají do dobře prokrvených tkání (plíce, játra, ledviny, svaly, kosti) průnik penicilinů do oka, mozku, mozkomíšního moku závisí na poruše normálních barier v průběhu zanětu nežadoucí účinky: alergické reakce, dermatitidy, anafylaktický šok, křeče (velké dávky penicilinu G a ampicilinu), gastrointestinální potíže (dismikrobie kolitida vyvolaná Clostridium difficile, kandidosy)

28 β-laktamy - peniciliny klinické využití: základní peniciliny: léčba infekcí vyvolaných Streptococcus pyogenes (angina, spála), penicilinsenzitivními kmeny Streptococcus pneumoniae (respirační onemocnění) léčba infekcí vyvolané klostrídiemi, anaerobní ústní mikroflorou, aktinomycetami včetně, spirochetami (syfilis, lymeská boreliosa, leptospirosa) problematická léčba infekcí eisseria gonorhoeae (rozdílná citlivost k penicilinům) peniciliny odolné vůči stafylokokové penicilase výlučně v terapii infekcí způsobené MRSA (sepse, kožní infekce) aminopeniciliny: léčba infekcí respiračního traktu, močových cest, meningitid, gastrické infekce způsobené elicobacter pylori (jedna z komponent - amoxicilin) v kombinaci s inhibitory β-laktamas (kys. klavulanová, sulbaktam, tazobaktam) v kombinaci s jinými antibiotiky (aminoglykosidy)

29 β-laktamy - peniciliny klinické využití: antipseudomonádové peniciliny léčba infekcí způsobených rezistentními G - bakteriemi (Pseudomonas aeruginosa)

30 R1 S β-laktamy - cefalosporiny R2 isolovány v roce 1948 z kmene Cephalosporium (Acremonium) bakteriocidní antibiotika se širokým spektrem účinku, nízkou toxicitou, snadným podáváním a příznivým farmakokinetickým profilem mechanismus účinku: inhibují sythesu bakteriální buněčné stěny učinkují jako analoga D-alanyl-D-alaninu a inhibují transpeptidasy (PBP penicillin binding protein), takže nedochází k vzájemnému prokřížení peptidoglykanových řetězců aktivace hydrolytických enzymů spektrum: cefalosporiny se podle účinnosti na G - bakterie a rezistence vůči β-laktamasam dělí na 4 generace

31 R3 S R C 2 R2 S S S C 2 S C 2 cefamandol cefapirin S S S C 2 2 C 2 2 cefoxitin cefuroxim

32 R1 S β-laktamy - cefalosporiny R2 isolovány v roce 1948 z kmene Cephalosporium (Acremonium) bakteriocidní antibiotika se širokým spektrem účinku, nízkou toxicitou, snadným podáváním a příznivým farmakokinetickým profilem mechanismus účinku: inhibují sythesu bakteriální buněčné stěny učinkují jako analoga D-alanyl-D-alaninu a inhibují transpeptidasy (PBP penicillin binding protein), takže nedochází k vzájemnému prokřížení peptidoglykanových řetězců aktivace hydrolytických enzymů spektrum: cefalosporiny se podle účinnosti na G - bakterie a rezistence vůči β-laktamasam dělí na 4 generace

33 β-laktamy - cefalosporiny spektrum: cefalosporiny 1. generace vysoká účinnost na G + mikroorganismy (streptokoky, stafylokoky), účinnost na G - bakterie je nižší klinicky významný je účinek na neiserie (nedosahuje účinnosti vyšších generací) nepůsobí na Pseudomonas aeruginosa cefalotin, cefazolin, cefalexin, cefadroxil cefalosporiny 2. generace poněkud nižší účinnost na G + mikoorganismy, vyšší účinnost na G - bakterie (hemofily, Branhamella catarhalis, eisseria sp., Escherichia coli, Proteus mirabilis, Klebsiella sp., Serratia sp.) nepůsobí na Pseudomonas aeruginosa několikanásobně vyšší účinost na aemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, eisseria sp., enterobakterie v porovnání s cefalotiny 1. generace cefuroxim, cefamandol, cefoxitin, cefaclor

34 β-laktamy - cefalosporiny spektrum: cefalosporiny 3. generace méně účinná na G + mikroorganismy než cefalotiny 1. a 2. generace při vyšší účinnosti na G - bakterie (aemophilus influenzae, eisseria gonorrhoeae) některé přípravky působí na Pseudomonas aeruginosa (ceftazidim) rezistentní vůči účinkům některých β-laktamas cefotaxim, ceftriaxon, ceftazidim, cefoperazon, moxalactam cefalosporiny 4. generace nejširší spektrum aktivity, vyšší účinnost na G + bakterie ve srovnání s cefalotiny 3. generace působí na většinu G - bakterií (a na Pseudomonas aeruginosa méně citlivé na inaktivaci β-laktamasami cefepim, cefpirom cefalosporiny 5. generace (?) účinné proti MRSA (ceftobiprol)

35 β-laktamy - cefalosporiny farmakokinetika: vysoká afinita k proteinům sérové koncentrace vysoké, tkáňové koncentrace nižší, intracelulární koncentrace zanedbatelná nelze aplikovat proti intracelulárním pathogenům cefalosporiny 3. a 4. generace pronikají do CS (ceftriaxon, cefotaxim, ceftazidim, cefepim) většina cefalosporinů vylučována ledvinami (poločas 1 2 hodiny) cefoperazon vylučován biliární cestou nežádoucí účinky: podobné vedlejší účinky jako ostatní β-laktamová antibiotika alergické projevy méně časté než u penicilinů hematotoxicita a nefrotoxicita - nízká frekvence kandidová superinfekce, klostridiová kolitida bolesti a záněty v místě aplikace (tromboflebitis), eosinofilie hypoprothrombonemie (deficience prothrombinu) u některých cefalosporinů (moxalactam, cefoperazon, cefmetazol) 10% pacientů s hypersensitivitou k penicilinům a karbapenemům vykazují zkříženou reakci s některými cefalosporiny

36 β-laktamy - cefalosporiny klinické využití: parenterální cefalosporiny jsou výhradně využívána u závažných stavů (sepse, meningitidy, bronchopneumonie, infekce urogenitálního traktu, nitrobřišní infekce) perorální cefalosporiny (1.-3. generace) jsou využívána především v terapii lehčích infekcí dýchacích cest a urogenitálního traktu, měkkých tkání a kůže nelze je použít při život ohrožujících infekcích (sepse, meningitida)

37 S β-laktamy - monobaktamy S 3 méně užívaná skupina antibiotik s baktericidním účinkem pouze proti G - mikroorganismům aztreozam 3 C 3 C aztreonam spektrum: účinný na G - bakterie, Pasteurella multocida, aeromonády, pseudomonády (nižší účinek ve srovnání s ceftazidimem a karbapenemy), neiserie, enterobakterie neučinkuje na G + bakterie, acinetobaktery a gramnegativní anaeroby farmakokinetika: pouze parentenální aplikace (nevstřebává se v GIT po administraci per os) proniká do tělesných tkání i tekutin kromě mozkomíšního moku nežádoucí účinky: exantémy, ne však závažnější reakce, ani zkřížené alergické reakce s ostatními β-laktamy

38 β-laktamy - monobaktamy klinické využití: cílená terapie život ohrožujících infekcí (sepse, brišní infekce) vyvolaných G - bakteriemi v situaci, kdy nelze použít penicilinová nebo cefalosporinová antibiotika

39 β-laktamy - karbapenemy imipenem, meropenem, ertapenem spektrum: široké spektrum účinků na G + a G - bakterie, včetně kmenů které produkují β-laktamasy, anaeroby (Bacteroides fragilis) neúčinné na Enterococcus faecium, Stenotrophomonas maltophilia (původce nosokomiálních nákaz), mykoplazmata, chlamydie, MRSA účinnost proti mykobakteriím variabilní farmakokinetika: parenterální aplikace (špatná absorpce při perorální aplikaci) vylučují se ledvinami imipenem + inhibitor dehydropeptidasy I (prodlužuje poločas imipenemu, udržuje jeho terapeutickou koncentraci v moči, brání nefrotoxickému účinku imipenemu a jeho metabolitů) meropenem stabilní vůči DP-I poločas imipenemu a meropenemu 1 hodina pronikají dobře do tkání (zánětem postižené mozkové pleny) S imipenem 2

40 β-laktamy - karbapenemy nežádoucí účinky: obdobné jako u ostatních β-laktamů zvracení klinické využití: záložní antibiotika k léčbě závažných nozokomiálních infekcí (sepse, pneumonie, infekce kostí, infekce měkkých tkání, gynekologické a porodnické infekce, komplikované infekce urogenitálního traktu, polymikrobiální infekce) terapie infekcí vyvolaných bakteriemi rezistentních k běžným β-laktamovým antibiotikům terapie meningitid od 3. měsíce věku (meropenem)

41 Aminoglykosidy streptomycin, gentamicin, amikacin, netilmicin mechanismus účinku: inhibují ribosomální translokaci tj. přesun peptidyl-tra z místa A do místa P ireversibilně se vážou na 30S ribosomální podjednotku narušují integritu vnější membrány G - bakterií (uvolňování LPS a fosfolipidů) spektrum: neopouzdřené G - bakterie rodu Escherichia, Proteus, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas G + bakterie rodu Staphylococcus (S. aureus) Mycobacterium tuberculosis, brucely, pasteurely, Francisella turicensis neúčiné proti anaerobním bakteriím

42 Aminoglykosidy omezené využití nejúčinější amikacin s nejpomalejším vývojem rezistence, aplikují se většinou v kombinaci s β-laktamy, nebo vankomycinem nejsou sorbovány střevním traktem, podávány intravenosně a intramuskulárně nežádoucí účinky: ototoxicita (gentamicin, tobramycin) nefrotoxicita neuromuskulární blokáda (umělá ventilace) rezistence: enzymová alterace účinné molekuly

43 Makrolidy skupina antibiotik s 14-, 15-, 16- členným laktonovým kruhem s jedním nebo více molekulami deoxycukrů erytromycin (14, přirozené a.), klaritromycin (14, semisyntetické a.), roxitromycin (14, semisyntetické a.), azitromycin (15, azalid), spiramycin (16, přirozené a.) mechanismus účinku: inhibice sythesy bílkovin reversibilní vazba na P-místo 50S ribosomální podjednotky zablokování posunu 70S ribosomu k následujícímu kodonu mra disociace peptydyl-tra z ribosomu

44 Makrolidy spektrum: většina pathogenů vyvolávající respirační infekce vedle Streptococcus pyogenes, rody Mycoplasma, Legionella, Chlamydia, Rickettsia dále pak Bordetella pertussis, Moraxella catarrhalis Listeria monocytogenes, Corynebacterium diphteriae aemophylus influenzae (azitromycin a klaritromycin) specifický účinek na Mycobacterium avium komplex mírná antiprotozoální aktivita (spiramycin) nespolehlivý účinek na stafylokoky a enterokoky a neiserie neúčinný na methicilin-rezistentní Staphylococcus aureus farmakokinetika: dobře pronikají do tkání, sekretů a CS, rychle se vstřebávají z trávicího ústrojí časově závislá antibiotika (účinek závisí na době po kterou v tkáních přetrvávají koncentrace vyšší než MIC) eliminace - játra

45 Makrolidy nežádoucí účinky: nízká toxicita obtíže postihující gastrointestinální trakt (zvracení, průjmy, bolesti břicha) ototoxicita (vysoké dávky erythromycinu) lokální iritace, flebitida (erythromycin) alergické reakce vzácné klinické využití: léčba méně závažných případů legionelosa infekce horních a dolních cest dýchacích meningokoková uretritida, urogenitální infekce gastrointestinální infekce vyvolané Campylobacter jejuni eradikační léčba elicobacter pylori (kombinace s dalšími léky) toxoplasmosa v graviditě (spiramycin) infekce způsobené netuberkulosními mykobakteriemi

46 Linkosamidy C 3 S linkomycin linkomycin, klindamycin linkomycin první linkosamid isolovaný z druhu Streptomyces lincolnensis mechanismus účinku: inhibice biosythesy proteinů (vazba na 30S podjednotku, předčasná disociace peptydyl-tra z ribisomu) spektrum: účinné na streptokoky, stafylokoky (S. epidermidis), většinu sporulujících a nesporulujících anaerobů ústní dutiny (aktinomycety, veilonely, fusobakteria) a střev (klostridia, peptostreptokoky, bacteroidy např. Bacteroides fragilis). klindamycin učinkuje na protozoa (Toxoplasma gondii, Plasmodium falciparum, Pneumocystis jirovecii) rezistence: většina enterokoků, mykoplasmat, Clostridium difficile, G - bakterie, MRSA 3 C

47 Linkosamidy nežádoucí účinky: anafylaktické reakce, horečka, erythema multiforme, pseudomembranosní kolitida (toxiny Clostridium difficile) klinické využití: při infekcích způsobených anaerobními pathogeny včetně penicilin rezistentními kmeny infekce v dutině ústní (parodontální absces) infekce kostí (artritidy, osteomyelitidy) anaerobní infekce plic (aspirační pneumonie, plicní absces), stafylokokové infekce, infekce způsobené histotoxickými klostridiemi např. C. perfringens, streptokokové infekce měkkých tkání (klindamycin) terapie toxoplasmosy, malárie, amebosy a pneumocystosy (klindamycin) antagonistické účinky s makrolidy a streptograminy

48 Glykopeptidy vankomycin, teicoplanin převážně baktericidní účinek na většinu aerobních i anaerobních G + mikroorganismů mechanismus účinku: inhibice sythesy buněčné stěny vazba vankomycinu na D-Ala-D-Ala znemožňuje inkorporaci AM/AG peptidů do peptidoglykanové matrice spektrum: stafylokoky (MRSA, Staphylococcus epidermidis) streptokoky (Streptococcus pneumoniae, S. pyogenes) Listeria monocytogenes, Bacillus anthracis, Bacillus sp., Corynebacterium sp. Rhodococcus equi, Lactobacillus acidophylus, ostatní druhy rodu Lactobacillus jsou rezistentní G + anaeroby: Peptostreptococcus sp., Propionibacterium sp., Actinomyces sp. rezistence: vankomycin rezistentní bakterie (Staphylococcus aureus [GISA], S. epidermis, enterokoky)

49 Glykopeptidy farmakokinetika: glykopeptidy nejsou vstřebávány GIT po parenterální aplikaci pronikají do ledvin, jater, dalších tkání vylučování ledviny vankomycin proniká do kostní tkáně, avšak nebyla prokázána korelace mezi koncentrací a klinickým účinkem na zánětlivé procesy v kostech vankomycin proniká placentou a je vylučován do mateřského mléka vankomycin proniká do mozkomíšního moku nežádoucí účinky: horečka, alergie ototoxicita u starších osob klinické využití: život ohrožující infekce, způsobené G + bakteriemi, které neopovídají na méně toxická antibiotika, nebo jsou rezistentní k β-laktamům. Vankomycin je možné kombinovat s β-laktamovými antibiotiky, aminoglykosidy a rifampicinem

50 Polypeptidy (polymyxiny) cyklická polypeptidová antibiotika s hydrofobním lineárním řetězcem polymixin B, kolistin (polymyxin E) jsou produkovány druhem Bacillus polymyxa mechanismus účinku: interakce s lipopolysacharidy s následným poškozením permeability cytoplasmatické membrány spektrum: Bordetella sp., Escherichia coli, Klebsiella sp., Enterobacter sp., Salmonella sp., Shigella sp., Vibrio cholerae, Pasteurella sp., aemophilus sp. přirozené rezistentní druhy: Proteus sp., Serratia sp. nízká aktivita proti zástupcům rodu Providentia, Burkholderia

51 Polypeptidy (polymyxiny) klinické využití: vyhrazená antibiotika pro léčbu infekcí způsobených multirezistentní Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter sp. a carbapemasu produkující druhy z čeledi Enterobacteriaceae nežádoucí účinky: závratě, nefrotoxicita a neurotoxicita, vzácně anafylaktický šok (antibiotika poslední volby proti infekcím gramnegativními mikroorganismy) nejsou sorbovány střevním traktem, pouze parenterální aplikace (intravenosně, inhalace)

52 Tetracykliny polyketidové sloučeniny se základním oktahydrotetracen-2-karboxamidovým řetězcem chlortetracyklin (aureomycin) isolován roku 1940 z kmene Streptomyces aureofaciens chlortetracyklin, oxytetracyklin (přirozená antibiotika), doxycyklin, lymecyklin, minocyklin (semisynthetická antibiotika) mechanismus účinku: inhibice synthesy proteinů reversibilní vazba na 30S podjednotku ribosomu inhibice vazby aminoacyl-tra na komplex mra-ribosom pouze bakteriostatický účinek 3 C 3 C C 2 minocyklin

53 Tetracykliny spektrum: účinné proti Mycoplasma pneumoniae, Ureaplasma urealyticum, Chlamydia sp., Rickettsia sp., Brucella sp., Francisella tularensis, Propionibacterium acnes, Borrelia burgdorferi, Yersinia sp., anaeroby (Actinomyces) poněkud omezená účinnost proti protozoím (Plasmodium sp., Entamoeba histolytica) farmakokinetika: poločas: 20 hodin (doxycyklin) podává se v jedné denní dávce distribuce do tkání respiračního, biliárního, genitálního traktu, pronikají do CS nežádoucí účinky: produkty metabolismu tetracyklinů jsou toxické Fanconi syndrom tj. potenciálně fatální onemocnění proximálních tubulů ledvin teratogenní účinky (kontraindikace u dětí mladších 8 let), hepatotoxické účinky, u některých pacientů způsobují steatosu jater fotosensitivní alergické reakce při dlouhodobém užívání

54 Tetracykliny klinické využití: při zánětech středního ucha, infekcích gastrointestinálního a urigenitálního traktu, kapavky, zvláště u pacientů alergických na β-laktamy a makrolidy, a při infekci cholery (Vibrio cholerae) antibiotikum volby při léčbě infekcí způsobenými chlamydiemi (psitakosa, urethritida), rickettsiemi (skvrnitý tyf), spirochetami (boreliosa, syfilis, Lymská boreliosa) profylaxe antraxu (Bacillus anthracis), dýmějového moru (Yersinia pestis) a malárie (Toxoplasma gondii) terapie zoonos tularémie, brucelosa, yersiniosa terapie těžkých forem akné

55 Amfenikoly jediný zástupce: chloramfenikol chloramfenikol (byl původně isolován ze streptomycet, v současné době plně sythetisované antibiotikum), historicky první širokospekté primárně bakteriostatické antibiotikum mechanismus účinku: inhibice proteosynthesy (blokování procesu elongace) spektrum: širokospektré antibiotikum G + bakterie - pneumokoky, stafylokoky G - bakterie - aemophylus influenzae, eisseria meningitis, enterobakterie anaerobní mikroorganismy (Bacteroides fragillis), spirochety, chlamydie, mykoplasmata rezistence některých kmenů Shigella sp., a Salmonella typhi farmakokinetika: chloramfenikol je dobře vstřebáván po aplikaci per os, dobře se distribuuje do všech tkání (CS), mozkomíšní mok % sérové koncentrace metabolisován v játrech, vylučován žlučí u nemocných se selháním jater nutná redukce dávkování

56 Cl Amfenikoly 2 Cl C 2 nežádoucí účinky: reverzibilní útlum kostní dřeně (neznámý vztah k dávce, délce podávání a cestě) fatální aplastická anémie (latence 6 měsíců) jediná forma léčby: transplantace kostní dřeně interference s imunitním systémem neaplikovat při vakcinaci kontraindikace v graviditě a v novorozeneckém věku hypersensitivní reakce vzácné klinické využití: antibiotikum druhé a třetí volby monoterapie, (kombinace s ostatními antibiotiky problematická (β-laktamy, aminoglykosidy) při léčbě rickettsios a brišního tyfu, memningitid a při smíšených infekcích (rezistence k jiným antibiotikům) záložní antibiotikum pro hemofilové infekce záložní antibiotikum pro terapii meningitid, mozkového abscesu, tyfu, paratyfu, moru, anthraxu a hemofilových infekcí lokální využití infekce oka

57 Rifamyciny širokospektrá baktericidní antibiotika rifampicin (rezistence), semisynthetické rifamyciny: rifabutin, rifapentin, rifaximin spektrum: účinné na Mykoplasma leprae, Mycoplasma tuberculosis, menší účinek na netuberkulosní mykobakterie (M. avium) účinný na G + bakterie (stafylokoky, streptokoky, pneumokoky), účinný na G - bakterie (neisserie, legionely, chlamydie, hemofily), avšak neučinkuje na Enterobactericeae a pseudomonády C 3 C 3 C 3 C rifampicin C

58 Rifamyciny farmakokinetika: vstřebávání z GIT se u jedn. přípravků liší (rifaximin se nevstřebává) pronikají do různých tkání a do buněk penetrují do tuberkulosních kavit, dosahují terapeutických koncentrací v abscesových dutinách a kostní tkáni metabolisovány játry a v trávicím traktu vylučování různé cesty nežádoucí účinky: chřipce podobné symptomy gastrointestinální projevy (jaterní léze) oranžové zabarvení moči i dalších tekutin klinické využití: terapie plicní tuberkulosy (vyhrazen rifampicin) terapie infekcí způsobených Mycobacterium avium (rifampicin, rifabutin) terapie cestovatelských průjmů (enterotoxické kmeny E. coli) rifaximin (neučinkuje na invazivní pathogeny Campylobacter jejuni, Salmonella enterica, Shigella sp.) rifamixin nelze aplikovat u horečnatých průjmů, popř. u krvavých průjmů

59 Chinolony a fluorochinolony cca 20 různých sloučenin s příznivými farmakologickými vlastnostmi, pouze některé využívány (ciprofloxacin, ofloxacin, norfloxacin) chinolony 1. generace (nefluorované sloučeniny: kyselina nalidixová, kyselina oxolinová) chinolony 2. generace (ciprofloxacin, ofloxacin, levofloxacin) chinolony 3. generace (moxifloxacin) spektrum: fluorochinolony účinné na G- bakterie Pseudomonas aeruginosa, Enterobactericeae, hemofily, neiserie Moraxella catarrhalis, chlamydie, mykobakterie, mykoplasmata omezený účinek na streptokoky a anaeroby 3. generace léčiv rozšířený účinek na pneumokoky (respirační chinolony)

60 chinolin 4-chinolon 8-aza-4-chinolon 2-aza-4-chinolon F 3 C 3 C 3 C 3 C norfloxacin kyselina nalidixová cinoxacin 3 C 4,8-diazo-4-chinolon kyselina piromidová

61 Chinolony a fluorochinolony cca 20 různých sloučenin s příznivými farmakologickými vlastnostmi, pouze některé využívány (ciprofloxacin, ofloxacin, norfloxacin) chinolony 1. generace (nefluorované sloučeniny: kyselina nalidixová, kyselina oxolinová) chinolony 2. generace (ciprofloxacin, ofloxacin, levofloxacin) chinolony 3. generace (moxifloxacin) mechanismus účinku: inhibice funkcí chromosomu - replikace DA (inhibice topoisomeras) spektrum: fluorochinolony účinné na G - bakterie Pseudomonas aeruginosa, Enterobactericeae, hemofily, neiserie, Moraxella catarrhalis, chlamydie, mykobakterie, mykoplasmata omezený účinek na streptokoky a anaeroby 3. generace léčiv rozšířený účinek na pneumokoky (respirační chinolony)

62 Chinolony a fluorochinolony nežádoucí účinky: anorexie, zvracení, průjem bolesti hlavy, závratě, nespavost, změny nálady halucinace, delirium, křeče vzácné (v kombinaci s theofillinem nebo nesteroidními antirevmatiky) alergie, eozinofilie - vzácné klinické využití: terapie komplikovaných infekcí močových cest, některých infekcí dýchacích cest terapie závažných prújmových onemocnění (dysenterie, systémová salmonelosa, cholera, břišní tyfus) terapie zánětlivých onemocnění pánve, prostatitidy a pohlavně přenosných chorob (ne syfilis) infekce kostí, kloubů, kůže a měkkých tkání kombinace fluorochinolonů s klindamycinem intrabdominální infekce kombinace fluorochinolonů s metronidazolem kontraindikace: gravidita, kojení, děti a mladiství do 18 let (jen vyjímečně u dětí psedomonádové infekce dýchacích cest při cystické fibrose)

63 Sulfonamidy synthetická antimikrobiální činidla v ČR nejsou samotné sulfonamidy registrovány, používají se jen ve speciálních případech (terapie toxoplasmosy) co-trimoxazol - kombinace trimetoprimu a sulfametoxazolu v poměru 1:5 (synergický účinek) aplikace samostatného trimetoprimu - bakterie rezistentní k sulfonamidům, nebo u pacientů citlivých na sulfonamidy mechanismus účinku: inhibice metabolismu kyseliny listové spektrum: účinné na pnemokoky, stafylokoky, Escherichia coli, salmonely, shigely a další enterobakterie hemofily, neisserie, ocardia asteroides Plasmodium sp., Toxoplasma gondii, Pneumocystis jirovecii rezistentní kmeny: Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, indolpositivní Proteus a Klebsiella, spirochety, chlamydie, mykoplsmata a Mycobacterium tuberculosis variabilní citlivost: Staphylococcus aureus, aemophilus influenzae

64 Sulfonamidy spektrum: co-trimoxazol je účinný na Enterobacteriaceae,. influenzae, Yersinia enterocolitica, pseudomonády, Burkholderia cepatia, Stenotrophomonas maltophilia, Listeria monocytogenes, Streptococcus pneumoniae, rezistence neisserie farmakokinetika: vstřebávání z GIT dobrá distribuce do tkání i tělních tekutin včetně mozkomíšního moku sulfomethoxazol metabolizován z 60 % v játrech 2 S S sulfanilamid sulfamethoxazol

65 Sulfonamidy klinické využití: sulfonamidy: nekomplikované infekce způsobené E. coli, léčba menigokokální meningitidy (rezistence), oční infekce co-trimoxazol : infekce močových cest, respirační infekce, salmonelosy lék výběru proti pneumoniím způsobených Pneumocystis carinii (imunosupresivní terapie, AIDS) 2 S 2 S sulfadiazin sulfadimidin

66 Antimykotika antimykotika slouží k léčbě infekcí způsobené houbami, kandidosy, infekce vyvolané Cryptococcus neoformans, aspergilosy rozdělení: podle léčebného dosahu systémová a lokální 3 C 3 C 2 amfotericin

67 Antimykotika podle chemického složení: polyeny (ampfotericin B, natamycin) antimetabolity (flucytosin) azoly (ketokonazol, itrakonazol, flutrimazol) echokandiny (caspofungin, micafungin) allylaminy (terbinafin) ostatní (griseofulvin, amorolfin) Cl Cl ketokonazol

68 Cl Me Antimykotika Me Me mechanismu účinku: poškození buněčné membrány (polyeny, azoly, allylaminy) vazba na ergosterol indukce tvorby volných radikálů peroxidace lipidů inhibice C14-demethylasy inhibice synthesy buněčné stěny (echinokardiny) inhibice fungální β-(1,3)-glukansyntetasy deplece glukanu v buněčné stěně osmotická nestabilita buněčné stěny smrt buňky inhibice proteosythesy, replikace DA (antimetabolity) po inkorporaci do rra a tra blokuje proteosythesu inhibice thymidilátsytetasy griseofulvin ovlivnění funkce intracelulárních mikrotubulů a blokování vzniku mitotického vřeténka (griseofulvin Penicillium griseofulvens)

69 Bakteriální rezistence k antibiotikům primární (přirozená) rezistence bez předchozího kontaktu s antibiotikem nízká citlivost cílové molekuly (buněčná stěna, ribosomy) G - střevní bakterie jsou přirozeně rezistentní k penicilinům, streptokoky k aminoglykosidům absence cílové struktury mykoplasmata postrádají peptidoglykanovou vrstvu rezistence k β-laktamům získaná rezistence mikroorganismus byl primárně k danému antibiotiku citlivý a různými způsoby získal rezistenci Staphylococcus aureus citlivý k penicilinům rezistence k penicilinům, citlivost k meticilinu MRSA, citlivé na vankomycin VISA (GISA) od r VRSA (GRSA) multirezistentní Pseudomonas aeruginosa

70 Přirozená rezistence bakterií Bakterie Antibiotikum Acinetobacter sp. nitrofurany trimethoprim Bacillus sp. cefalotin cefotaxim Burkholderia cepatia aminoglykosidy kolistin Citrobacter freundii aminopeniciliny karboxypeniciliny cefoxitin G - bakterie linkomycin vankomycin G + bakterie aemophilus sp. kolistin linkomycin eisseria sp., linkomycin trimethoprim Proteus mirabilis tetracykliny nitrofurany kolistin Providentia sp. aminopeniciliny cefazolin cefalotin nitrofurany kolistin Pseudomonas aeruginosa aminopeniciliny trimethoprim cefazolin cefalotin cefoxitin Streptococcus sp. aminoglykosidy

71 Bakteriální rezistence k antibiotikům primární (přirozená) rezistence bez předchozího kontaktu s antibiotikem nízká citlivost cílové molekuly (buněčná stěna, ribosomy) G - střevní bakterie jsou přirozeně rezistentní k penicilinům, streptokoky k aminoglykosidům absence cílové struktury mykoplasmata postrádají peptidoglykanovou vrstvu rezistence k β-laktamům získaná rezistence mikroorganismus byl primárně k danému antibiotiku citlivý a různými způsoby získal rezistenci Staphylococcus aureus citlivý k penicilinům rezistence k penicilinům, citlivost k meticilinu MRSA, citlivé na vankomycin VISA (GISA) od r VRSA (GRSA) multirezistentní Pseudomonas aeruginosa

72 Bakteriální rezistence k antibiotikům rezistence k jednomu antibiotiku multirezistence: rezistence k 3 6 antibiotikům polyrezistence: rezistence k více jak 7 antibiotikům fenotypová rezistence: reversibilní přizpůsobení bakterie ke změnám životního prostředí (tvorba penicilas za přítomnosti penicilinu) genotypová rezistence: chromosomální: změna genu snížení citlivosti na antibiotikum vymizení citlivé populace trvalá změna (inserce, delece, substituce, adice, rekombinace) rezistence na sulfonamidy (záměna aminokyseliny v pteridinsyntetase) rezistence k trimethoprimu (bodová mutace v genu pro dihydrofolátreduktasu) meca gen MRSA exprese PBP2a s nízkou afinitou k β-laktamům

73 Bakteriální rezistence k antibiotikům genotypová rezistence: extrachromosomální: přenosem genu pomocí mimojaderné DA (plasmidy, transposomy, genové kazety) transformace, konjugace přenos rezistence k několika druhům antibiotik mezidruhový přenos plasmidů (Salmonella, Shigella E. coli) exprese chloramfenikolacetyltransferasy (plasmidové cat geny) RP4 faktor kódující rezistenci k ampicilinu, kanamycinu, tetracyklinu a neomycinu u P. aeruginosa ps6 faktor kódující rezistenci na gentamicin, trimethoprim, kanamycin u Staphylococcus aureus

74 Mechanismus rezistence inaktivace molekuly antibiotika alterace cílové molekuly omezený příjem antibiotika aktivní vylučování antibiotika

75 Rezistence k β-laktamům produkce β-laktamas modifikace PBP R S beta-laktamasa R S C C

76 Rezistence k β-laktamům β-laktamasy kódovány na chromosomu i plasmidech konstitutivní i indukované enzymy β-laktamasy A, C, D (aktivní místo obsahuje serin) β-laktamasa B (aktivní místo obsahuje 4 molekuly zinku) β-laktamasy skupiny C jsou kódovány chromosomálním genem AmpC (Enterobacter cloacae, Serratia marcescens, Citrobacter freundii, Pseudomonas aeruginosa) indukce genu cefoxitinem, imipenem, azthreonamem vlivem mutací jsou enzymy produkovány bez přítomnosti induktoru

77 Inhibitory β-laktamas S C C kyselina klavulanová Sulbactam S C Tazobactam

78 Modifikované PBP aemophylus influenzae PBP3a, PBP3b Streptococcus pneumoniae PBP1a, PBP2b a PBP2x Staphylococcus aureus (MRSA) meca gen (plasmidy) PBP2a (rezistence k methicilinu a většině β-laktamům) methicilin - antibiotikum rezistentní k β-laktamasam zavedeno identifikace MRSA

79 Rezistence k aminoglykosidům snížená permeabilita změna proteinu zevní membrány, alterace aktivního transportního systému alterace cílové molekuly methylace rra producenti aminoglykosidů strukturální modifikace a inaktivace molekuly antibiotika

80 Enzymy modifikující aminoglykosidy AAC(6') AT(4') 2 AAC(3) AAC(1) AP(3') 3' AAC(2') 2 1' 2 AAC aminoglykosidacetyltransferasa AT aminoglykosidnukleotidyltransferasa AP aminoglykosidfosfatasa 3 1'' 1 2 3'' AP(2'') AT(2'') 2

81 Enzymy modifikující aminoglykosidy aminoglykosidacetyltransferasa (AAC) AAC(2 ), AAC(6 ), AAC(1), AAC(3) aminoglykosidfosfatasa (AP) AP(3 ), AP(2 ), AP(3 ), AP(6), AP(9), AP(4), AP(7 ) aminoglykosidnukleotidyltransferasa (AT) AT(6), AT(4 ), AT(3 ), AT(2 ) bifunkční enzym: AP(2 ) + AAC(6 ) rezistence ke gentamicinu (Enterococcus faecalis, stafylokoky rezistentní k aminoglykosidům) AAC(2 ) chromosom, Serratia maecescens, Enterococcus faecium, Providentia sp. AAC(6 ) typ I (rezistence k amikacinu) plasmidy, G - bakterií AAC(6 ) typ II (rezistence k gentamicinu) pseudomonády, 50 % bakterií čeledi Enterobacteriaceae AT(2 ) typ I adenylace 2 - skupiny, pseudomonády, G - fermentující tyčinky AP(3 ) typ I-VII rezistence ke kanamycinu a neomycinu, typ I: G - fermentující bakterie, příležitostně pseudomonády, typ VI: acinetobakterie (rezistence ke všem amynoglykosidům) tobramycin: ztráta 3 - skupiny není substrátem AP(3 ) 1 acetylovaný amikacin 3 -oxo-kanamycin je fosforylován AP(3 ) produkt je nestabilní regenerace původního antibiotika

82 Mechanismus rezistence k tetracyklinům