Antibiotika Ing. Hana Sýkorová, PhD.
Úvod, historie Klasifikace Mechanismy účinku, zásahová místa Rezistence Skupiny atb podle chemické struktury Metodika stanovení citlivosti, hodnocení účinku
antibiotika látky které inhibují růst mikroorganismů (bakteriostatické), nebo je usmrcují (baktericidní) potlačení konkurenčních mo přírodní látky produkované převážně mikroorganismy, nebo podobné látky připravené semisynteticky popř. synteticky produkty sekundárního metabolismu
sekundární metabolismus 1961 Bulock termín sekundární metabolit metabolity, které nejsou nepostradatelné pro růst a reprodukci jedinečné metabolické dráhy na vstupu relativně málo intermediátů, na konci široké spektrum sloučenin poskytování výhody v konkurenčním prostředí signální funkce (autoregulátory luminiscenčních bakterií, koordinace spolurace ) obranná funkce (antibiotika, toxiny, pigmentace )
Historie "...podle mne budou do deseti let antibiotika jako léčivo zakázána" Sir Alexandr Fleming (1881 1955) 1928 penicilin (Penicillium nonatum) 1939 izolace (H.W. Florey a E.B. Chain) 1945 Nobelova cena za fyziologii a medicínu 1944 pokusná produkce penicilinu v továrně Benjamin Fragner v Praze (dnes Zentiva)
Historie
Antibiotika pro klinické použití nesmí poškozovat eukaryotní buňky účinek již v nízkých koncentracích této hladiny má dosáhnout přiměřeně brzy výhodou post-antibiotický efekt určitý časový interval, ve kterém přetrvává potlačení metabolické aktivity mo a jeho množení i když antibiotikum není v těle přítomno.
Kritéria dělení antibiotik: Původ Biologické účinky Biosyntetická dráha Mechanizmus účinku Chemická struktura
Podle původu: mikroorganismy (70% ř. Actinomycetales) vyšší rostliny, řasy, lišejníky živočichové přirozené semi-syntetické syntetické
Podle biologického účinku: antivirotická antibakteriální antifungální antiparazitická širokospektrá x úzkospektrá bakteriostatická x baktericidní
Podle mechanismu účinku: Inhibice syntézy buněčné stěny Porušení buněčné membrány Inhibice syntézy bílkovin Inhibice syntézy nukleových kyselin Inhibice metabolismu kys. listové (antimetabolity)
Zásahová místa:
Inhibice syntézy buněčné stěny
Inhibice syntézy buněčné stěny
Inhibice syntézy buněčné stěny
Inhibice syntézy buněčné stěny
Inhibice syntézy buněčné stěny
Inhibice syntézy buněčné stěny β-laktamy Fosfomycin Bacitracin Vankomycin Fosfomycin zabraňuje syntéze peptidoglykanové podjednotky. Bacitracin interferuje s funkcí baktoprenolu. Penicilin a vankomycin inhibují křížné propojení peptidoglykanu.
Porucha funkce CM Porušení integrity CM únik endogenních látek zánik mikroorganismu Polymyxiny cyklické peptidy s postranním hydrofobním řetězcem směs několika antibiotik (Bacillus polymyxa) účinek na G- lokální použití (v očním lékařství či ORL) Polymyxin B, kolistin (polymyxin E)
Porucha funkce CM Kolistin Polymyxin B Vazba na LPS vnější membrány, průnik k CM, vazba na fosfolipidy dezintegrace hydrofobní řetězec zásadní úloha "detergent-like" efekt
Inhibice syntézy bílkovin
Inhibice syntézy bílkovin vždy vazba na ribozom (výjimka = mupirocin)
Inhibice syntézy bílkovin Streptomycin ( a další aminoglykosidy) vazba na malou podjednotku a fixuje ribosom na mrna. Ribosom tak nemůže pokračovat v protesyntéze Erytromycin (a další makrolidy) vazba na velkou ribosomální podjednotku a brání elongaci Tetracykliny deformují strukturu malé podjednotky, takže molekuly trna s navázanou aminokyselinou nemohou interagovat s mrna Chloramfenikol vazba na velkou podjednotku (inhibice elongace) Linkosamidy vazba na velkou podjednotku (inhibice translokace)
Mupirocin Inhibice syntézy bílkovin část molekuly strukturou blízká izoleucinu reverzibilní vazba na izoleucyl-trna-syntetázu znemožnění vazby Ile na příslušnou trna inhibice syntézy proteinového řetězce (Ile nemůže být inkorporován) účinný proti mikroorganizmům působícím většinu kožních infekcí (stafylokoky, včetně methicilin-rezistentních kmenů) Bactroban (mast)
Inhibice syntézy NA DNA gyráza Chinolony, Novobiocin RNA polymeráza Rifampicin Vazba na DNA Aktinomycin Zlomy v DNA Metronidazol
Inhibice syntézy NA Chinolony (kys. nalidixová, ciprofoxacin) vazba na GyrA podjednotku DNA-gyrázy Novobiocin vazba na GyrB podjednotku DNA-gyrázy Rifampin vazba na β-podjednotku DNA-dependentní RNA polymerázy účinek před zahájením transkripce Aktinomycin Toxické polypeptidové antibiotikum, cytostatický účinek Inhibice transkripce (vazba na DNA, interkalace mezi G-C) Metronidazol, nitrofurantoin Zlomy v DNA
Inhibice metabolismu kys. listové kys. listová (folát, vit. B9) DHF (dihydrofolát) aktivní forma kyseliny listové = THF = koenzym transferáz součást syntézy nukleotidů THF (tetrahydrofolát)
Inhibice metabolismu kys. listové kys. listová - vit B9 - eukaryota příjem z prostředí - bakterie příjem jen v omezeném množství, nutná syntéza (kys. p-aminobenzoová + pteridin) - nezbytná pro syntézu NA Sulfonamidy Analogy PABA Kompetitivní inhibice Trimetroprim Vazba na DHF-reduktázu Synergický účinek (dvě místa v metabolickém řetězci)
Rezistence = schopnost přežít účinek inhibiční koncentrace daného atb primární (přirozená - intrinsic) - dána druhem (přirozenými vlastnostmi) bez ohledu na předchozí kontakt s atb sekundární (získaná - acquired) - na základě kontaktu s atb (selekce odolných jedinců) - mutací nebo přenosem genů (plasmidy, transpozony) penicilinový typ (multiple step mutation) = po dlouhodobém podávání atb (penicilin, chloramfenikol, bacitracin) streptomycinový typ (one step mutation) = rychlý vznik vysoce rezistentních kmenů (streptomycin, erytromycin, linkomycin)
Rezistence - přenos - přenos mobilními částicemi - plazmidy, transpozony, integrony - geny jsou předávány během dělení z buňky mateřské do buněk dceřiných, nebo také různými mechanizmy i do buněk bakterií různých druhů (horizontální přenost) - mechanizmy přenosu: transdukce (virovou částicí) konjugace (spájení přes pilus) transformace (DNA z volného prostředí, např. mrtvé buňky)
Rezistence obecné mechanismy změna cílové struktury omezená penetrace atb do buňky (poriny) zvýšené vylučování atb z buňky (eflux) enzymatická inhibice/inaktivace antibiotika Antibiotikum Beta-laktamová Aminoglykozidy a makrolidy Chloramfenikol Tetracykliny Chinolony Sulfonamidy Trimetoprim Mechanizmy rezistence Produkce beta-laktamáz permeability buněčné stěny Změna penicilin-vazebných proteinů Snížená vazebnost na ribozómy permeability buněčné stěny Produkce inaktivujících enzymů vazebnosti na cílové ribozómy permeability buněčné stěny aktivity chloramfenikol-acetyltransferázy transport k ribozómům Aktivní buněčný eflux (vylučování antibiotika z buňky) Rezistence DNA-gyrázy permeability buněčné stěny Aktivní buněčný eflux Rezistence syntetázy kyseliny listové Rezistence reduktázy kyseliny dihydrolistové permeability buněčné stěny
Rezistence změna cílové struktury příklady: penicilin vázající proteiny (PBP) - přítomnost genu meca pro pozměněný PBP rezistence na methicilin (MRSA stafylokoky) modifikace prekurzorů peptidoglykanu - přítomnost genů vana, vanb rezistence na vankomycin modifikace DNA gyrázy - mutace v genu gyra a gyrb rezistence na fluorochinolony změna RNA polymerázy - bodové mutace, inzerce a delece v oblasti rpob (gen pro β- podjednotku RNA polymerázy) rezistence k rifampicinu mutace v syntéze ribosomálních proteinů rezistence k aminoglykosidům a makrolidům
Rezistence změna cílové struktury Vankomycin - glykopeptidové atb. - mechanismus: inhibice buněčné stěny (transpeptidace) - nahrazení koncového D-Ala laktátem - rezistentní enterokoky (VRE) = nebezpečí, vankomycin používán jako atb poslední volby - popsán přenos na MRSA stafylokoky
Rezistence změna propustnosti LPS v membráně G- (lipid A + polysacharid + O-antigen) - bariéra proti účinkům atb - modifikace lipidu A snížení vnějšího záporného náboje membrány rezistence k polymyxinům a aminoglykosidům poriny - rychlost difuze atb závisí na velikosti, počtu a selektivitě porinů - OprD porin pro malé β-laktamy (imipen) - OprE porin pro chinolony a cefalosporiny - absence nebo snížení počtu porinů, popř. mutace vedoucí k zúžení porinů rezistence
Rezistence eflux - eflux = mechanismus, kterým se bakterie zbavuje široké škály chemicky a strukturně odlišných sloučenin - transmembránové proteiny eflux pumpy úzce specifické (tetracyklin) nespecifické - multidrug transportéry - schopné odstraňovat celou řadu atb - multirezistentní fenotyp - AcrAB/TolC - E.coli, Salmonella - MexAB/OprM - Ps. aeruginosa
Rezistence eflux Tetracyklin - mechanismus účinku: inhibice proteosyntézy (vazba na 30S ) - indukce tetracyklinem - geny tet na konjugativních plasmidech
Rezistence inaktivace atb enzymy modifikující aminoglykosidy acetyltransferázy (aac) - acetylace aminosk. (acetyl-coa) fosfotransferázy (aph) - fosforylace hydroxylové sk. (ATP) adenyltransferázy (ant) - adenylace hydroxylové sk. (ATP) - geny většinou na plasmidech a transpozonech enzymatická inaktivace chloramfenikolu acetyltransferáza (cat) acetylace hydroxylové skupiny, modifikovaný derivát není schopen vazby na ribosom - geny většinou na plasmidech a transpozonech enzymy hydrolyzující β-laktamová antibiotika β-laktamázy
Rezistence inaktivace atb β-laktamázy - přerušení β-laktamového kruhu hydrolýzou amidové vazby - široká skupina enzymů (více než 340 typů) - na chromosomech i plasmidech - konstitutivní i indukovaná biosyntéza - penicilinázy, cefalosporinázy, metalo-β-laktamázy (závislé na iontu kovu, obvykle Zn 2+ )
Kritéria dělení antibiotik: Původ Biologické účinky Biosyntetická dráha Mechanizmus účinku Chemická struktura
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
β-laktamy peniciliny cefalosporiny monobaktamy karbapenemy inhibitory β-laktamáz
β-laktamy základní struktura: β-laktamový kruh peniciliny kys. klavulanová cefalosporiny
β-laktamy mechanismus: - poškození buněčné stěny (inhibice transpeptidace) - vazba na transpeptidázu (PBP penicilin binding protein) - baktericidní účinek - působí především na G+ produkce: Penicilium chrysogenum (přirozené peniciliny) Cephalosporium acremonium (přirozené cefalosporiny) Streptomyces clavuligerus (kys. klavulanová) biosyntéza: základní prekurzory = aminokyseliny L-cystein L-valin α-amino-adipová kyselina
β-laktamy
β-laktamy: peniciliny základní, přirozené antistafylokokové širokospektré penicilin G, penicilin V oxacilin, meticilin,cloxacilin, flucloxacilin aminopeniciliny ampicilin, amoxicilin karboxypeniciliny ticarcilin acylureidopeniciliny piperacilin základní: penicilin V acidorezistentní penicilin G není acidorezistentní - nejsou odolné vůči β laktamázám - léky první volby u infekcí způsobených streptokoky, pneumokoky, stafylokoky, Bacillus anthracis
β-laktamy: peniciliny základní, přirozené antistafylokokové širokospektré penicilin G, penicilin V oxacilin, meticilin,cloxacilin, flucloxacilin aminopeniciliny ampicilin, amoxicilin karboxypeniciliny ticarcilin acylureidopeniciliny piperacilin antistafylokokové: - odolné vůči β laktamázám - streptokoky a stafylokoky - meticilin pouze parenterálně - oxacilin perorálně u méně závažných stafylokokových infekcí
β-laktamy: peniciliny základní, přirozené antistafylokokové širokospektré penicilin G, penicilin V oxacilin, meticilin,cloxacilin, flucloxacilin aminopeniciliny ampicilin, amoxicilin karboxypeniciliny ticarcilin acylureidopeniciliny piperacilin aminopeniciliny: - semisyntetické - nejsou odolné vůči β laktamázám - krom G+ i některé G- (Listeria monocytogenes) - ampicilin absorpce omezována potravou - amoxicilin kompletní absorpce po perorálním podání
β-laktamy: peniciliny základní, přirozené antistafylokokové širokospektré penicilin G, penicilin V oxacilin, meticilin,cloxacilin, flucloxacilin aminopeniciliny ampicilin, amoxicilin karboxypeniciliny ticarcilin acylureidopeniciliny piperacilin karboxypeniciliny: - široké spektrum účinku - částečně i proti Ps. aeruginosa - nejsou odolné vůči β laktamázám acylureidopeniciliny: - proti enterokokům, Ps. aeruginosa - nejsou odolné vůči β laktamázám
β-laktamy: peniciliny nežádoucí účinky: - velmi nízká toxicita - možnost alergické reakce alergenem většinou biodegradační produkty - anafylaktický šok, kožní vyrážky - enteritidy (přerůstání stafylokoků a kvasinek)
β-laktamy: cefalosporiny - 1. - 4. (5.) generace - zvyšování účinnosti na G- - postupně se zvyšuje odolnost vůči β laktamázám - většinou dobře snášeny, občas alergické reakce - sepse, infekce měkkých tkání, kůže, močových cest - Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Serratia, Enterobacter, E.coli, H.influezae
β-laktamy: monobaktamy - účinek pouze na aerobní G- - v klinické praxi pouze aztreonam - nevstřebává se v GIT, pouze parenterální podání - vstřebává se do tělesných tkání i tekutin - život ohrožující infekce
β-laktamy: karbapenemy - nejširší spektrum účinku mezi betalaktamy (G+, G- i pseudomonády, aeroby i anaeroby, včetně kmenů S. pneumonie vysoce rezistentních na penicilin) - většinou odolné vůči β laktamázám - výhradně parenterální podání - dobrý prostup tkáněmi a tekutinami (i mozkomíšní mok) - terapie život ohrožujících nákaz - léčba nemocničních infekcí vyvolaných multirezistentní mikroflórou - imipenem, meropenem
β-laktamy: inhibitory β-laktamáz - β-laktamázy mechanismus rezistence - použití v kombinaci s antibiotiky (co-amoxicilin, co-ampicilin) - rozšíření antimikrobiálního spektra kys. klavulanová - slabé antibiotikum - vazba na penicilinázy kódované plasmidem, na chromozomálně kódované cefalosporinázy neúčinná - co-amoxicilin účinek na kmeny rezistentní vůči amoxicilinu (stafylokoky, H.influenzae, Klebsiella pneumoniae ) sublaktam tazobaktam
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Aminoglykosidy 1944 streptomycin, účinek proti mykobakteriím (tuberkulóza) základní struktura: 2-4 amino-sacharidy (resp. aminocyklitoly) streptomycin kanamycin gentamicin
Aminoglykosidy mechanismus: - ireversibilní vazba na 30S podjednotku - několikastupňový model účinku (blokování činnosti ribozomů, chybná translace, poškození membrán, zvyšování průniku atb) - působí především na G- (narušení integrity vnější membrány): Escherichia, Proteus, Enterobacter, dále Mycobacterium, brucely, pasteurely, ale i G+ stafylokoky produkce: Streptomyces griseus (streptomycin) Streptomyces fradie (neomycin) Micromonospora (gentamicin) biosyntéza: monosacharidy z glukózy, klíčový intermediát myo-inositol, D- glukosamin, D-ribosa
Aminoglykosidy - nevstřebávají se střevním traktem, intravenosní nebo intramuskulární podání - vyšší toxicita vůči živočišným buňkám (při dlouhodobém podávání - ototoxicita, nefrotoxicita) strepromycin gentamicin tobramycin kanamycin amikacin - semisyntetický - nejúčinnější - nejpomalejší vývoj rezistence
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Linkosamidy základní struktura: prolin vázaný amidovou vazbou na pyranosid klindamycin linkomycin
Linkosamidy mechanismus: - inhibice proteosyntézy (vazba na 30S, předčasná disociace peptydyl-trna z ribozomu) produkce: Streptomyces lincolnensis (linkomycin) biosyntéza: obě části zvlášť propylprolin z L-tyrosinu dále C3 a C5 cukry
Linkosamidy - nízká toxicita - alergické reakce vzácné - antistafylokoková antibiotika - účinné i na anaeroby linkomycin klindamycin - dobrá distribuce v těle - penetrace do kostí, kloubů a šlach - infekce kostí, měkkých tkání, dutiny břišní po chir. zákroku
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Makrolidy základní struktura: makrocyklický laktonový kruh aglykon + sacharid (amino-, deoxy- sacharidy) nepolyenové makrolidy: aglykon = 14-16 členný laktonový kruh polyenové makrolidy: aglykon = 26-32 členný laktonový kruh často obsahují navíc i aromát nystatin etrytromycin
Makrolidy - nepolyenové mechanismus: - vazba na 50S podjednotku (blokování vzniku pept. vazby) - vysoká aktivita vůči G+, G- obtížný průnik do buňky, některé účinné i proti mykoplasmatům - na eukaryotní b. nemají vliv, jiné vazebné místo na ribozomu produkce: Streptomyces Micromonospora biosyntéza: prekurzory krátké karboxylové kyseliny (propionát, acetát, glykolát, izobutyrát) řada typů reakcí - oxidace, redukce, epoxidace, acylace, methylace
Makrolidy - polyenové mechanismus: - místem účinku je cytoplasmatická membrána (selektivní účinnost membrány se sterolem) - účinek i na vnitrobuněčné m. (mitochondrie, lysozomy) - účinné i na eukaryotní b. (nystatin proti kvasinkám) produkce: Streptomyces sp. biosyntéza: podobná jako u nepolyenových makrolidů aglykon, cukerná část i aromát samostatná syntéza
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Tetracykliny základní struktura: oktahydrotetracen-2-karboxiamidový řetězec chlortetracyklin tetracyklin
Tetracykliny mechanismus: - inhibice proteosyntézy - vazba na 30S podjednotku - bakteriostatický účinek produkce: Streptomyces aureofaciens (chlortetracyklin, tetracyklin) Streptomyces rimosus (oxytetracyklin) biosyntéza: 8x acetyl-coa 1x Asp
Tetracykliny - široké spektrum účinku : G- i G+, Vibrio cholerae, některé anaeroby, mikroplazmata, chlamydie, rickettsie - bakteriostatický účinek - nevýhoda častý výskyt rezistence (často u Enterobacteriaceae) - nežádoucí účinky: podráždění GIT, fotosenzitivní alergické reakce, ukládání v rostoucích kostech a zubech ( léčba vyloučena u malých dětí a těhotných)
Biosyntéza polyketidů makrolidy, tetracykliny - polyketid synthetasy (PKS) - multienzymové komplexy - opakující se moduly složené ze souboru domén nesoucích aktivní místa pro postupnou aktivaci, modifikaci a elongaci - zákl. jednotky obvykle acetyl-coa, malonyl-coa - postupně narůstající řetězec vázán na tzv. pantotheinové raménko - po syntéze další úpravy (cyklizace, laktonizace, tvorba amidových vazeb)
Biosyntéza polyketidů Figure 1: The most intensively studied PKS, deoxyerythronolide B synthase (DEBS), which catalyzes the key steps in the biosynthesis of the antibiotic erythromycin. DEBS catalyzes the extension of a propionate starter unit with six equivalents of methylmalonyl-coenzyme A (MM-CoA). After six rounds of decarboxylative Claisen condensations and varying degrees of reduction of the initially formed β-keto thioesters, the polyketide core of erythromycin is released from the enzyme via a terminal esterase [6-8]. Abbreviations: AT: acyltransferase, ACP: acyl carrier protein, KS: ketosynthase, KR: ketoreductase, DH: dehydratase, ER: enoylreductase, TE: thioesterase.
Biosyntéza polyketidů The 6-deoxyerythronolide B synthase (DEBS), which catalyzes the formation of 6-dEB, consists of three large polypeptides, DEBS1, DEBS2 and DEBS3, each 330 to 370 kd in size, and each polypeptide in DEBS is composed of two modules, where a module includes all the catalytic domains responsible for one round of chain extension and modification on the growing polyketide intermediate. Each module minimally contains three essential domains; a β-keto acyl synthase, simply referred to as ketosynthase (KS), an acyl transferase (AT) and an acyl carrier protein (ACP). All of them catalyze extender units adding to the growing polyketide chain. In detail, AT domain selects the appropriate monomer unit and transfers the carbon extender units from acyl-coa metabolite onto the phosphopantetheinyl arm of ACP, and KS domains catalyzes decarboxylative condensation between the growing polyketide chain from the previous module and an ACP-bound extender unit. After the extender unit was added onto the elongating polyketide chain, it can be further processed by optional tailoring domains, including ketoreductases (KRs), dehydratases (DHs), and enoyl reductases (ERs), to change the oxidation state of each ketide-unit and to yield a hydroxyl, enoyl, or methylene group that may be present in the final product. In addition, the thioesterase (TE) domain that located at the C- terminus of module 6 of DEBS catalyzes the macrocyclization and releases the final product 6-dEB.
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Polypeptidy základní struktura: peptid (10-15 ak), často cyklický atypické ak (amino-, hydroxy-, D-) neribosomální syntéza!!! gramicidiny bacitraciny polymyxiny
Polypeptidy - gramicidiny mechanismus účinku: ionofory ovlivnění přenosu K + přes membránu, odčerpání iontů z buňky, zastavení proteosyntézy produkce: Bacillus brevis - heterogenní směs gramicidinu A, B, C = gramicidin D - gramicidin D lineární, gramicidin S cyklický
Polypeptidy - gramicidiny Gramicidin S příklad neribosomální syntézy peptidu s antimikrobiálním účinkem
Gramicidin S produkce: Bacillus brevis cyklický dekapeptid složený ze dvou identických pentapeptidů
Gramicidin S syntéza katalyzována enzymovým komplexem Gramicidin S syntetáza (GS syntetáza) skupina neribosomálních peptidových syntetáz (NRPS) komplex tvořen dvěma NPRS: lehký enzym GrsA (127 kda) těžký enzym GrsB (510 kda)
Gramicidin S ATP aktivuje jednotlivé AK aminoacyladenylát Lehký enzym katalyzuje aktivaci a racemizaci L-fenylalaninu na D-fenylalanin Těžký enzym aktivuje ostatní aminokyseliny Aminoacyly jsou přeneseny na specifická thiolová místa obou enzymů Thioesterově navázané aminokyseliny se postupně spojují a tvoří pentapeptid Kondenzací 2 pentapeptidů se tvoří GS
Gramicidin S 2 L-fenylalanin 2 L-prolin 2 L-valin + 10 ATP GS + 10 ADP + 10 PP i 2 L-ornitin 2 L-leucine
Gramicidin S peptidové antibiotikum účinný na široké spektrum G+ i G- a některé plísně již v nízkých koncentracích způsobuje hemolýzu nelze použít k léčbě systémových infekcí léčba povrchových ran součást topických antibiotických přípravků
Polypeptidy - bacitraciny - produkce: Bacillus subtilis - inhibice syntézy buněčné stěny (blokování fosfolipidového přenašeče peptidoglykanové podjednotky baktoprenol) - baktericidní - účinek na G+ včetně MRSA - silně toxický - pouze lokální použití (obchodní n. framykoin) bacitracin
Polypeptidy - polymyxiny Kolistin (polymyxin E) Polymyxin B Vazba na LPS vnější membrány, průnik k CM, vazba na fosfolipidy dezintegrace hydrofobní řetězec zásadní úloha "detergent-like" efekt
Polypeptidy - polymyxiny - produkce: Bacillus polymyxa - baktericidní účinek - účinek na G-: E. coli, Klebsiella, Enterobacter, Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae - klinické použití multirezistentní Ps. aeruginosa - neurotoxicita, nefrotoxicita atb poslední volby
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Glykopeptidy základní struktura: hepta-peptid + cukerná složka teicoplanin - semisyntetický vankomycin
Glykopeptidy mechanismus: - inhibice syntézy buněčné stěny (vazba na koncový peptid D-Ala- D-Ala), znemožnění zesítění - baktericidní účinek produkce: Streptomyces orientalis (vankomycin) teicoplanin semisyntetický derivát biosyntéza: peptidová část - neribosomálně
Glykopeptidy Syntéza proteinové části vankomycinu: adenylation (A) domain peptidyl carrier protein (PCP) domain condensation (C) or elongation domain modification domains: epimerization (E) domain, thioesterase domain (TE)
Glykopeptidy - účinné na G+ : stafylokoky (včetně MRSA), streptokoky, Bacillus, Listeria monocytogenes - nevstřebávají se v GIT parenterální aplikace - ototoxicita, nefrotoxicita, neurotoxicita - vankomycin atb. poslední volby - život ohrožující infekce G+ bakteriemi, které neodpovídají na méně toxická antibiotika
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Chinolony / fluorochinolony základní struktura: kys. nalidixová ciprofloxacin
Chinolony / fluorochinolony mechanismus: - inhibice syntézy NA zablokování DNA-gyrázy produkce: syntetické atb. 1. generace (kys. nalidixová) 2. generace zavedení F (norfloxacin) 3. generace (ciprofloxacin) 4. generace (sparfloxacin) - široké spektrum účinku Ps. aeruginosa, Enterobacteriaceae, stafylokoky, chlamydie, mykoplasmata, méně na streptokoky
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Sulfonamidy základní struktura: odvozené od sulfanilamidu mechanismus: - analogy PABA (metabolismus kys. listové) produkce: syntetické atb. - účinné proti E.coli, streptokokům, hemofilům, aktinomycetám, chlamydiím - nekomplikované infekce močových cest, toxoplasmóza - v kombinaci s trimetoprimem (kotrimazol)
Třídění antibiotik podle struktury: β-laktamy aminoglykosidy linkosamidy makrolidy tetracykliny polypeptidy glykopeptidy polyketidy chinolony/fluorochinony sulfonamidy další - chloramfenikol, rifampicin
Chloramfenikol (amfenikoly) základní struktura: nitrobenzenové jádro mechanismus: - inhibice proteosyntézy (50S podjednotka, inhibice elongace) produkce: Streptomyces venezuelae (dnes výhradně synteticky) - bakteriostatický účinek - širokospektré (G+, G-, anaeroby) chloramfenikol - vysoká toxicita omezené využití (břišní tyfus, těžké anaerobní infekce, meningitidy)
základní struktura: Rifampicin (ansamyciny) rifampicin (USN rifampin) mechanismus: - inhibice RNA-polymerázy produkce: Amycolatopsis rifamycinica (řád Actinomycetales) - účinný na G+, Mycoplasma tuberculosis, některé G- (Legionella) - léčba tuberkulózy a lepry
Úvod, historie Klasifikace Mechanismy účinku, zásahová místa Rezistence Skupiny atb podle chemické struktury Metodika stanovení citlivosti, hodnocení účinku
Metodika stanovení citlivosti - do jaké míry je mikroorganismus k atb citlivý kvalitativní (ano-ne) kvantitativní (MIC) MIC - minimální inhibiční koncentrace = nejnižší koncentrace, která brání viditelnému růstu mo MBC - minimální baktericidní koncentrace = nejnižší koncentrace, která usmrtí nejméně 99,9% buněk
Metodika stanovení citlivosti metody: diskový difuzní test diluční test v bujonu diluční test v agaru E-test standardy: - mezní hodnoty - popis metodiky - referenční kmeny - předepsané spektrum atb CLSI Clinical and Laboratory Standards Institute EUCAST The European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing
Antibiotika a chemoterapeutika obecně byla a jsou vlastně nejvýše malá nepříjemnost, episoda na dlouhé vývojové cestě bakterií, drobná překážka, se kterou se dokáží vyrovnat cit.: přednáška Jar. Spížka, MÚ AV ČR
Děkuji za pozornost.