CH3 SCH3
Antibiotika
HO O H N
HO
N H OH H3C
část I Igor Hochel
H O OH
CH3
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).
Na trhu existuje asi 150 druhů antibiotik
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)
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)
Mechanismus účinku
zásah do sythesy buněčné stěny porušení buněčné membrány inhibice sythesy bílkovin inhibice sythesy nukleových kyselin inhibice metabolismu kyseliny listové
HO RO O O O
O
O
OH
O
HN
H3C
HN
L-Ala
CH3
CH3
O
O
O
D-Glu
L-Lys
[L-Gly]
Aminokyselina
Substituent
L-alanin
glycin, L-serin
kyselina D-glutamová
kyselina threo-3-hydroxy-D-glutamová, glycin (-amid), D-alaninamid, kadaverin
L-lysin
kyselina (hydroxy-)meso-diaminopimelová, kyselina L,L-diaminopimelová, kyselina L-diaminomáselná, L-ornitin, L-hydroxylisin, L-alanin, kyselina L-glutamová
D-Ala
5
D-Ala
L-Lys
D-Glu
L-Ala
O
HO
RO O
H3C
O O
O
O
O
OH HN
HN
O
O CH3
CH3
Zásah do synthesy buněčné stěny
M
G
M
G
L-Ala
L-Ala
M
D-Glu
D-Glu
L-Ala
m-Dap-NH2
m-Dap-NH2
O
O
NH H N
D-Glu NH2-m-Dap
NH
COOH
O
H3C
D-Ala
H3C O
CH3
CH3
O TPasa
HO
H2N
COOH
TPasa
TPasa H
H N
R
S
O
N
CH3 CH3
O HO
COOH
H N
R O
O
H S HN O TPasa
TPasa
CH3 CH3
COOH
G
Inhibitory β-laktamas O
H OH
O
O S
N
N
O
CH3 CH3
O COOH
COOH Sulbactam
kyselina klavulanová
O
O
N
S N
N CH3
O COOH Tazobactam
N
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
Porušení buněčné membrány
terbinafin squalenepoxidasa HO squalen
lanosterol
imidazoly, triazoly
ergosterol HO
14-alfa-demethylasa (P450)
Inhibice metabolismu kyseliny listové
C1 fragment:
pteridin + kys. p-aminobenzoová + glutamát
adenin
dihydrofolátreduktasa DHF
THF
guanin thymin methionin
DNA RNA
O
OH
O OH N H
OH
O
N N H H2N
N
N H
N H
H kyselina dihydrofolová
NH2 OMe
O
N H2N H2N
S
OMe
N
O
CH3 N H
N
O
OMe trimethoprim (antibakteriální činidlo)
sulfomethoxazol (antibakteriální činidlo)
Cl NH2
O H2N
N
S
NH2
O H2N
N
C2H5
pyrimethamin (antimalarikum)
dapson (antimalarikum, antileprotikum)
Inhibice synthesy nukleových kyselin O
O
HN O O
N
O O
O OH
trimethoprim pyrimethamin sulfonamidy
OH deoxyuridinmonofosfát
N
O
thymidilátsythetasa
O HO
CH3
HN
O HO
OH OH deoxythimidinmonofosfát O F HN
NH2
O F
F
N O
HN N H
O
O
O
N
O O
N H
HO
OH OH
5-fluorocytosin
5-fluorouracil
5-fluoro-2'-deoxyuridinmonofosfát inhibitor thymidilátsynthetasy
Inhibice synthesy nukleových kyselin O
antivirální nukleosidy aciclovir a ganciclovir jsou konvertovány virovou thimidinkinasou na monofosfát, pak na trifosfát, který inhibuje virovou DNA polymerasu buněčná polymerasa není inhibována, antivirové trifosfáty nejsou synthetisovány v herpes-virem neinfikovaných buňkách
O
HN H2N
N N
HN
N
H2N
HO
N N
N
HO O
O
OH aciklovir
analoga nukleotidů inhibují DNA polymerasu, nebo jsou inkorporována do DNA s následnou terminací synthesy DNA řetězce zidovudin je konvertován (infikovanými i neinfikovanými buňkami) na odpovídající trifosfát, který inhibuje reversní transkriptasu viru HIV
ganciklovit
O
O I
N
O
CH3
HN
HN
HO
N
O HO
O
OH joduridin
O
N3 zidovudin (AZT)
Inhibice synthesy nukleových kyselin
inhibice topoisomeras fluorochinolony (ciprofloxacin, norfloxacin) a chinolony (kyselina nalidixová) zlomy v řetězci DNA (metronidazol anarobní mikroorganismy, nitrofurantoin) vazba rifampicinu na β-podjednotku RNA polymerasy → inhibice RNA polymerasy na počátku procesu transkripce
Ribosomy – cytoplasmatické nukleoproteiny Ribosom bakteriálních buněk (70S) Malá podjednotka (30S)
16S rRNA
Velká podjednotka (50S)
23S rRNA, 5S rRNA
~20 proteinů
~30 proteinů
Ribosom savčích buněk (80S) Malá podjednotka (40S)
18S rRNA
Velká podjednotka (60S)
5S rRNA, 5,8S rRNA, 28S rRNA
~30 proteinů
~ 50 proteinů
Klasifikace antibiotik
podle struktury podle účinku podle cílových mikroorganismů
antivirotická antibakteriální antifungální antiparazitická
podle farmakologických vlastností
Třídění antibiotik β-laktamy
peniciliny
cefalotiny
přirozené peniciliny
penicilin G, penicilin V
rez. k β-laktamasam
oxalicin, nafcilin
aminopeniciliny
ampicilin, amoxicilin
anti-pseudomonádové
piperacilin, ticarcilin
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
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.
β-Laktamy
skupina strukturně podobných antibiotik (β-laktámový kruh) s podobnými účinky
peniciliny cefalosporiny
H N
R O
H S N
CH3 CH3
O COOH
H N
S
O
CH3 CH3
N
OH
O O benzylpenicilin pH 5
pH 7
O
HS H
HO
S
CH3
CH3
N
N H
N
CH3
N
CH3
pH 8
O
O
O
O
HO kyselina penilová
kyselina penicilenová
pH 7
O
H N
S
HO O
OH
N H
CH3 CH3 OH O
kyselina penicilová
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 (Haemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella sp., Shigella sp.) Přirozená rezistence: Klebsiella sp., Pseudomonas sp. ampicilin, amoxicilin
M
G
M
G
L-Ala
L-Ala
M
D-Glu
D-Glu
L-Ala
m-Dap-NH2
m-Dap-NH2
O
O
NH H N
D-Glu NH2-m-Dap
NH
COOH
O
H3C
D-Ala
H3C O
CH3
CH3
O TPasa
HO
H2N
COOH
TPasa
TPasa H
H N
R
S
O
N
CH3 CH3
O HO
COOH
H N
R O
O
H S HN O TPasa
TPasa
CH3 CH3
COOH
G
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 (Haemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella sp., Shigella sp.) Přirozená rezistence: Klebsiella sp., Pseudomonas sp. ampicilin, amoxicilin
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)
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 Neisseria 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 Helicobacter pylori (jedna z komponent - amoxicilin) v kombinaci s inhibitory β-laktamas (kys. klavulanová, sulbaktam, tazobaktam) v kombinaci s jinými antibiotiky (aminoglykosidy)
β-Laktamy - peniciliny
klinické využití: antipseudomonádové peniciliny léčba infekcí způsobených rezistentními G- bakteriemi (Pseudomonas aeruginosa)
R1
β-Laktamy - cefalosporiny
H N
S N
R2
O O
OH
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
R3 S R1
N H
7 8
6 5
N
1 4
2 3
R2 C H2
O O
O
OH H H N
H H N
S N
O
N
S
O O
O O
N
C H2
N
N C H2
O
CH3
O
S
S
N
O
N
O
CH3
O
cefapirin
cefamandol CH3 CH3
O N
H O N
S
S
H H N
O
S
O O
O
N C H2
O O cefoxitin
O
O
NH2
O
N C H2
O O cefuroxim
O
O
NH2
R1
β-Laktamy - cefalosporiny
H N
S N
R2
O O
OH
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
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, Neisseria sp., Escherichia coli, Proteus mirabilis, Klebsiella sp., Serratia sp.) nepůsobí na Pseudomonas aeruginosa několikanásobně vyšší účinost na Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Neisseria sp., enterobakterie v porovnání s cefalotiny 1. generace cefuroxim, cefamandol, cefoxitin, cefaclor
β-Laktamy - cefalosporiny
spektrum: cefalosporiny 3. generace méně účinná na G+ mikroorganismy než cefalotiny 1. a 2. generace při vyšší účinnosti na G- bakterie (Haemophilus influenzae, Neisseria 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)
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 CNS (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
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)
O
S
H N
+
β-Laktamy - monobaktamy
NH3
N
CH3
N O
N O
méně užívaná skupina antibiotik s baktericidním účinkem pouze proti G- mikroorganismům aztreozam
H3C H3C
CH3
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
-
SO3
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
CH3
β-Laktamy - karbapenemy
S
HO
N N
OH
O
imipenem, meropenem, ertapenem
O imipenem
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 DHP-I poločas imipenemu a meropenemu 1 hodina pronikají dobře do tkání (zánětem postižené mozkové pleny)
NH2
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)
Aminoglykosidy
streptomycin, gentamicin, amikacin, netilmicin
mechanismus účinku: inhibují ribosomální translokaci tj. přesun peptidyl-tRNA 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
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
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 mRNA disociace peptydyl-tRNA z ribosomu
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 Haemophylus 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 CNS, rychle se vstřebávají z trávicího ústrojí časově závislá antibiotika (účinek závisí na době po kterou v tkáních přetrvávají koncentrace vyšší než MIC) eliminace - játra
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 Helicobacter pylori (kombinace s dalšími léky) toxoplasmosa v graviditě (spiramycin) infekce způsobené netuberkulosními mykobakteriemi
HO H3C N
Linkosamidy
O H
CH3 OH H OH
N H O OH SCH3
H3C
linkomycin linkomycin, klindamycin linkomycin první linkosamid isolovaný z druhu Streptomyces lincolnensis
mechanismus účinku: inhibice biosythesy proteinů (vazba na 30S podjednotku, předčasná disociace peptydyl-tRNA 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
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
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 NAM/NAG 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)
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
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., Haemophilus sp. přirozené rezistentní druhy: Proteus sp., Serratia sp. nízká aktivita proti zástupcům rodu Providentia, Burkholderia
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)
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-tRNA na komplex mRNA-ribosom pouze bakteriostatický účinek CH3 H3C CH3 H3C N N OH
CONH2
OH OH
O
OH
minocyklin
O
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 CNS
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
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
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 - Haemophylus influenzae, Neisseria 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 (CNS), mozkomíšní mok 30-50 % sérové koncentrace metabolisován v játrech, vylučován žlučí u nemocných se selháním jater nutná redukce dávkování
Cl
Amfenikoly
Cl
H N
O2 N
O HO
CH2OH
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
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
CH3
CH3
HO H3C CH3COO
OH
O CH3
H3C CH3O OH
OH NH
H3C
C H
O O
OH CH3
O
rifampicin
N
N
N
CH3
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
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)
O
7
5
4
8
1
O
O
N H
N H
2
N
N
N H
N
4-chinolon
chinolin
O
8-aza-4-chinolon
O
O
2-aza-4-chinolon
F
OH
OH N
N
H3C
N
kyselina nalidixová
O
O
N N H
N
OH N
N
H3C 4,8-diazo-4-chinolon
N N
cinoxacin
O
N N
OH
H3C
H3C
norfloxacin
O O
N
N H3C
kyselina piromidová
O
O
O
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 DNA (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)
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)
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, Nocardia 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, Haemophilus influenzae
Sulfonamidy
spektrum: co-trimoxazol je účinný na Enterobacteriaceae, H. 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
O
H2N
SO2NH2
H2N
S
N N H
O
sulfanilamid sulfamethoxazol
O CH3
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)
CH3 O H2N
S
O
N N H
O
H2N N
S
N N H
O
N CH3
sulfadiazin
sulfadimidin
Antimykotika
antimykotika slouží k léčbě infekcí způsobené houbami, kandidosy, infekce vyvolané Cryptococcus neoformans, aspergilosy
rozdělení: podle léčebného dosahu systémová a lokální OH OH
H3C OH HO
O
OH
OH
OH
OH
OH
O
CH3
H OH
H3C
NH2
H O
amfotericin
O
O
OH CH3
Antimykotika
podle chemického složení: polyeny (ampfotericin B, natamycin) antimetabolity (flucytosin) azoly (ketokonazol, itrakonazol, flutrimazol) echokandiny (caspofungin, micafungin) allylaminy (terbinafin) ostatní (griseofulvin, amorolfin)
Cl O
O
Cl
N O
O H
N N
ketokonazol
N CH3
Cl
MeO
O
MeO
Antimykotika O OMe
mechanismu účinku: griseofulvin 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 DNA (antimetabolity) po inkorporaci do rRNA a tRNA blokuje proteosythesu inhibice thymidilátsytetasy ovlivnění funkce intracelulárních mikrotubulů a blokování vzniku mitotického vřeténka (griseofulvin Penicillium griseofulvens)
CH3
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. 2002 VRSA (GRSA) multirezistentní Pseudomonas aeruginosa
Přirozená rezistence bakterií Bakterie
Antibiotikum
Acinetobacter sp.
nitrofurany
trimethoprim
Bacillus sp.
cefalotin
cefotaxim
Burkholderia cepatia
aminoglykosidy
kolistin
Citrobacter freundii
aminopeniciliny
karboxypeniciliny
G- bakterie
linkomycin
vankomycin
G+ bakterie
kolistin
Haemophilus sp.
linkomycin
Neisseria 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
cefoxitin
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. 2002 VRSA (GRSA) multirezistentní Pseudomonas aeruginosa
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
Bakteriální rezistence k antibiotikům
genotypová rezistence: extrachromosomální: přenosem genu pomocí mimojaderné DNA (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 pSH6 faktor kódující rezistenci na gentamicin, trimethoprim, kanamycin u Staphylococcus aureus
Mechanismus rezistence
inaktivace molekuly antibiotika alterace cílové molekuly omezený příjem antibiotika aktivní vylučování antibiotika
Rezistence k β-laktamům
produkce β-laktamas modifikace PBP
H N
R O
H S N
R CH3 CH3
O COOH
H N
H S
beta-laktamasa OO
HN OH
CH3 CH3
COOH
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
Inhibitory β-laktamas H
O
O
OH
O S
N
N
O
CH3 CH3
O
COOH
COOH Sulbactam
kyselina klavulanová
O
O
N
S N
N CH3
O COOH Tazobactam
N
Modifikované PBP
Haemophylus 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 1959 1960 – identifikace MRSA
Rezistence k aminoglykosidům
snížená permeabilita změna proteinu zevní membrány, alterace aktivního transportního systému
alterace cílové molekuly methylace rRNA – producenti aminoglykosidů
strukturální modifikace a inaktivace molekuly antibiotika
Enzymy modifikující aminoglykosidy AAC(6')
ANT(4')
AAC(3) NH2
AAC(1) O
HO HO
1' 3'
NH2
H2N
AAC(2')
1
O HO
APH(3')
APH(2'')
3
NH2
O HO 1''
ANT(2'') 3''
NH2 OH
O AAC aminoglykosidacetyltransferasa ANT aminoglykosidnukleotidyltransferasa APH aminoglykosidfosfatasa
OH
Enzymy modifikující aminoglykosidy
aminoglykosidacetyltransferasa (AAC) AAC(2’), AAC(6’), AAC(1), AAC(3)
aminoglykosidfosfatasa (APH) APH(3’), APH(2’’), APH(3’’), APH(6), APH(9), APH(4), APH(7’’)
aminoglykosidnukleotidyltransferasa (ANT) ANT(6), ANT(4’), ANT(3’’), ANT(2’’)
bifunkční enzym: APH(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 ANT(2’) typ I – adenylace 2’-OH skupiny, pseudomonády, G- fermentující tyčinky APH(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’-OH skupiny → není substrátem APH(3’) N1 acetylovaný amikacin 3’-oxo-kanamycin je fosforylován APH(3’) produkt je nestabilní → regenerace původního antibiotika
Mechanismus rezistence k tetracyklinům
Rezistence ke glykopeptidům vanR PvanR
vanS
vanH
vanA
vanX
PvanH
transposom Tn1546 (vanA, nejběžnější typ rezistence k vysokým hladinám vankomycinu a teikoplaninu) vanS histidin kinasa vanR regulační gen vanH D-laktátdehydrogenasa (produkce D-laktátu) vanA D-Ala-D-lac-ligasa (prekurzory buněčné stěny obsahují terminální pár D-Ala-D-Lac) vanX D-Ala-D-Aladipetidasa (modifikace prekurzorů D-Ala-D-Ala)
vanB D-Ala-D-Lac (isoláty často zůstávají citlivé na teikoplanin) vanC D-Ala-D-Ser (chromosomálně kódováno, Enterococcus gallinarum) vanD D-Ala-D-Lac vanE D-Ala-D-Ser
Typy resistence enterokoků k vankomycinu Vlastnost kmene
Typ resistence VanA
VanB
VanD
VanG
VanE
VanC1/C2/C3
vankomycin
60-100
4-1000
64-128
16
8-32
2-32
teikoplanin
16-512
0,5-1
4-64
0,5
0,5
0,5-1
Mobilkní element
Tn1546
Tn1546, Tn1549
-
-
-
-
indukovaná
indukovaná
konstitutivní
indukovaná
indukovaná
kontitutivní, indukovaná
plasmid
plasmid
chromosom
chromosom
chromosom
chromosom
D-Ala-D-Lak
D-Ala-D-Lak
D-Ala-D-Lak
D-Ala-D-Ser
D-Ala-D-Ser
D-Ala-D-Ser
MIC (mg ml-1)
Exprese Lokalisace Dipeptid
Vyšetření citlivosti bakterií k antibiotikům Cílem vyšetření citlivosti bakterií je zjistit zda-li je mikroorganismus citlivý k testovanému antibiotiku popř. do jaké míry. Podle toho se volí kvalitativní, nebo kvantitativní metoda měření. Kvantitativně se citlivost vyjadřuje minimální inhibiční koncentrací MIC, nebo nepřímo průměrem inhibiční zony kolem disku. Minimální inhibiční koncentrace je nejmenší koncentrace antibiotika v prostředí (živném médiu), která zabrání viditelnému růstu mikroorganismu.
Vyšetření citlivosti bakterií k antibiotikům
diskový difusní test diluční test v bujonu diluční test v agaru E-test molekulárně biologické metody
Diskový difusní test Metoda je založena na aplikaci papírového disku obsahující specifikovaného množství studovaného antibiotika. Disk se umístí na povrch inokulované agarové plotny (Mueller-Hinton agar). Po 24 hodinov inkubaci je odečítán průměr inhibičních zón. Standardisace metody: předepsaná velikost disků, předepsané množství antibiotika, standardní inokulum (turbidita 0,5 McFarlanda tj ~1·108 CFU·ml-1), agarové médium: Mueller-Hinton agar, inkubační podmínky (36 1 C, 16-18 h) WHO (2010): Laboratory protocol: Susceptibility testing of Enterobacteriaceae using disc diffusion, (S. Karlsmose, ed.) World Health Organization, 2010GFNLAB002 February 2010
Interpretace výsledků: Clinical and Laboratory Standards Institute Guidelime M2 (revize každé 3 roky) a M100 (revize každý rok) European Union Commetee for Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST): www.srga.org British Society for Antimicrobial Chemotherapy www.bsac.org.uk
Diskový difusní test Staphylococcus aureus
Diluční test v agaru Jeden až pět mikrolitrů suspense testovaného mikroorganismu (0,5 McFarlanda) je aplikována na agarové plotny obsahující zvyšující se koncentrace antimikrobiální látky (1, 2, 4, 8, 16, 32,.. μg·ml-1). Testuje se asi 30 mikrobiálních isolátů současně na jedné Petriho misce. Testovací médium: Mueller-Hinton agar (MH agar + 5 % ovční krve) Inkubační podmínky: 36 1 C, 16-18 h (CO2 atmosféra pro anaerobní mikoorganismy) Interpretace výsledků: Clinical and Laboratory Standards Institute Guidelime M7 (revize každé 3 roky) a M100 (revize každý rok)
Diluční test v bujonu Antimikrobiální agens je ředěno v růstovém médiu (Mueller-Hintonův bujon). Suspense mikroorganismu v bujonu nebo fysiologickém roztoku (turbidita inokula: 0,5 McFarlanda) je ředěna v poměru 1:20 a aplikována v dávkách 1-5 μl do jamek mikrotitrační destičky, po inkubaci při teplotě 36 1 C, 16-18 h se odečítají výsledky (pozorovatelný růst mikroorganismu) Interpretace výsledku: stanovení minimální inhibiční koncentrace MIC (μg·ml-1), Clinical and Laboratory Standards Institute Guidelime M7 (revize každé 3 roky) a M100 (revize každý rok)
Rostoucí koncentrace antimikrobiální látky
Stanovení minimální inhibiční koncentrace pro Staphylococcus aureus. Koncentrace antibiotik v jednotlivých sloupcích jamek mikrotitrační destičky vzrůstá směrem od horní řady k řadě dolní (1, 2, 4, 8, .. μg·ml-1). Sloupec č. 1 kontrola sterillity, sloupec č. 3, kontrola růstu (kontrolní kmen)
E-test
E-test Staphylococcus aureus pro vankomycin (VA) a teikoplanin (TP) VA MIC = 1 μg·ml-1, TP MIC = 1,5 μg·ml-1
Molekulárně biologické metody
Real-time PCR detekce genu mecA pro rezistenci Staphylococcus aureus na methicilin detekce vankomycin rezistentních enterokoků
pyrosekvenční analysa detekce multirezistentních kmenů Mycobacterium tuberculosis
výhody rychlá dostupnost výsledků analysy (<2 h)
Strategie vyšetření citlivosti
účel:
návrh terapie a dávkování podklad empirické terapie (prozatímní terapie bez znalosti citlivosti) a monitorování stavu rezistence (representativní vzorek mikrobiální populace)
zásady: vyšetřovat běžně užívaná antibiotika vyšetřovat jen zástupce podskupiny antibiotik, která mají stejný mechanismus účinku cilivost kmenů určitých druhů nevyšetřovat (jsou rezistentní), výsledky in vitro neplatí in vivo citlivost k antibiotikům, která se běžně nepoužívají testovat jen tehdy pokud lépe indikují rezistenci k celé podskupině (kanamycin k amikacinu)
Doporučené sestavy antibiotik
základní sestava
Pseudomonas
Enterokoky
Streptokoky
ticarcilin, azlocilin
ampicilin
ampicilin
ceftazidin
penicilin
penicilin
vankomycin
cefalotin
gentaminicin přídatná sestava
aztreonam
rezistence k zákl. sestavě cefoperazon
vankomycin
imipenem
chloramfenikol
amikacin
klindamycin
tobramycin
makrolidy
ciprofloxacin
doplňující sestava
cefotaxim, ceftriaxon
gentamicin
cefotaxim, ceftriaxon
zvláštní případy
netilmicin
streptomycin
tetracylkin
co-trimoxazol
ofloxacin
Interpretace výsledků
MIC, nebo průměr zony se porovná s hraničními hodnotami výsledek se vyjadřuje v kategoriích citlivý a rezistentní citlivý mikroorganismus jehož MIC je rovno nebo menší než hraniční koncentrace citlivý mikroorganismus jehož inhibiční zóna rovna, nebo větší než hraniční hodnota různé země mají vlastní hraniční hodnoty a vlastní standardy → nepřenositelnost výsledků a metod hodnocení ČR přejímá metody i způsob vyhodnocení podle standardů amerického Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) dříve Národního komitétu standardisace v klinických laboratořích (NCCLS)
