antibioticos: 1. generalidades y métodos de estudio...

11

Mecanismos de resistencia

Resistencia a Antibióticos

Microbiologia General

FaCENA UNNE

Prof. Laura Irene PiccoliProf. Laura Irene Piccoli

22

AntibióticoAntibiótico

MOLECULA NATURAL, SINTETICA O MOLECULA NATURAL, SINTETICA O SEMISINTETICA CAPAZ DE INDUCIR SEMISINTETICA CAPAZ DE INDUCIR LA MUERTE O DETENER EL LA MUERTE O DETENER EL CRECIMIENTO DE UNA POBLACION CRECIMIENTO DE UNA POBLACION BACTERIANA.BACTERIANA.

33

• Resistencia intrínseca

i) la bacteria no tiene la molécula/reacción enzimática que es el blanco del antibiótico.

ii) el antibiótico no puede ingresar al interior de la bacteria.

...es especie específica y género específica...

• Resistencia adquirida

i) se debe a la adquisición de genes que codifican para resistencia.

ii) o a la mutación de algunos genes (generalmente genes de las proteínas blanco).

...es una propiedad específica de cada cepa (no todas las bacterias son transformables)...

Resistencia…

44

“Un antibiótico es un metabolito producido por una bacteria o un hongo que a baja concentración puede inhibir el crecimiento de bacterias...”

“La mayoría de los antibióticos utilizados derivan de compuestos producidos por bacterias y hongos del suelo...”

“La flora microbiana del suelo desarrolló mecanismos para defenderse de la actividad de los antibióticos, es decir son mecanismos naturales, anteriores al uso clínico de los

antibióticos...”

“Las bacterias pueden transmitir estos genes de defensa en forma horizontal desde una cepa resistente a un cepa

sensible”

“Los genes normales de una bacteria pueden mutar, haciendo que los antibióticos no puedan actuar”

Orígenes de la Resistencia Adquirida…

55

Depende de...el agente antimicrobiano.la bacteriael sitio donde se localiza la infección

Se puede cuantificar como un valor de concentración inhibitoria mínima (CIM).

El valor de CIM puede aumentar entre 3 y 100 veces

“Cuando la resistencia se adquiere por mutación la CIM aumenta de 3 a 5

veces.”

“Cuando la resistencia se aquiere por transferencia horizontal de genes la

CIM aumenta por lo general entre 50 y 100 veces”

Resistencia bacteriana…

66

1. Modificación química (enzimatica) del antibiótico...

2. Modificación de la molécula blanco...

3. Disminución de la disponibilidad intracelular del antibiótico...3.1. Se impide la entrada3.2. Aumenta el eflujo (salida)

4. Establecimiento de una ruta metabólica alternativa...

Mecanismos de Resistencia…

77

N

SNH

OCOOH

CH3

CH3

CO

R

N

SNH

O

COOH

CH3

CH3

CO

R

H

C

Activa

Inactiva

1. Modificación química del antibiótico...

a. Inactivación de los -lactámicos por -lactamasas


88

-lactamasas...

i.) Existe un gran número de enzimas diferentes…

ii.) Se agrupan por familias de acuerdo al gen que las codifica…

iii.) Pueden estar codificadas en plasmidios o en el cromosoma…

Gram (–)

PeriplasmáticasConstitutivasPenicilinas = Cefalosporinas

Gram (+)

ExtracelularesInduciblesMás activas contra Penicilinas que Cefalosporinas




99




1010

Inhibidores (competitivos) de -lactamasas

Sulbactam

Ampicilina

Ac. Clavulánico




Tazobactama

11113

O2N CH CH CH2OH OH

NH CO CHCl2

O2N CH CH CH2OH

NH CO CHCl2

O CO CH3

O2N CH CH CH2O

NH CO CHCl2

O CO CH3CO CH

AcCoA

AcCoA

Cloranfenicol Acetil Transferasa (CAT)

Cloranfenicol Acetilado no se une al ribosoma...

Existen muchas CAT distintas, probablemente de origen independiente…


b. Inactivación de Cloramfenicol (50S)


1212

NH2

O

OHO

NH2

O

OH

OHOH

CH2NH2

OCH2OH

OHNH2

OH

Ac

AdeP

Hay 3 tipos de enzimas modificacdoras de AG...

N-acetil transferasas (AcCoA)O-adeniltransferasas (ATP)O-fosfotransferasa (ATP)

Ac: acetilaciónP: fosforilaciónAde: adenilación


c. Inactivación de Aminoglicósidos (30S)


1313

La modificación química generalmente limita el ingreso del antibiótico. Están en el periplasma en bacterias Gram (-)…La presencia de los grupos OH o NH2 hacen que un determinado aminoglicósido sea susceptible o no a modificación por estas enzimas…Las enzimas modificadoras están codificadas en plasmidios, transposones o integrones…


c. Inactivación de Aminoglicósidos (30S)


1414



1515

-lactámicos (pared):

Cambios (mutaciones) en las PBP (Penicillin Binding Proteins)… disminuye la afinidad. Más común en Gram +.

Ampicilina

NO -lactámicos (pared):

Involucra varios genes. Cambia la cadena lateral D-ala-D-ala por D-ala-D-hidroxibutirato, o D-ala-D-lactato en la síntesis de PG….Este cambio es reconocido por las enzimas de síntesis de PG...pero no por la Vancomicina…

Vancomicina



1616

Macrólidos (30S):

Eritromicina: una rRNAmetilasa introduce 2 grupos metilo en 2 adeninas del rRNA de 23S de la subunidad mayor del ribosoma...no hay unión.

Eritromicina

Rifampicina (síntesis de RNA):

Mutación puntual en la subunidad de la RNA polimerasa…

Quinolonas (síntesis de DNA, quimioterápicos):

Mutación puntual en la subunidad A de la DNA girasa…

Ac. Nalidíxico



1717

Las bacterias pueden...i.) Disminuir la captación por cambios en la permeabilidad. Ej. Modificación química de los aminoglicósidos, alteración de porinas…

ii.) Mediante un mecanismo de transporte activo, expulsar al antibiótico. Ej. Tetraciclina...bombas de flujo inducibles...dependientes de energía. Presentes en Gram (+) y Gram (-)…

3. Disminución de la disponibilidad intracelular...


1818

3. Disminución de la disponibilidad intracelular...


1919

Es un tipo de resistencia mediada por cambios en la molécula blanco. En este caso cambian varias enzimas de la ruta metabólica haciendo que el antibiótico no pueda actuar.

Ej.: Sulfas y Trimetoprim

Trimetoprim

4. Establecimiento de una ruta metabólica alternativa...


2020

Trimetoprim

Sulfametoxazol

2121

Resumen mecanismos de resistencia...


“Bombas de expulsión”

“Enzimas que degradan el antibiótico”

“Enzimas que modifican el antibiótico”

2222

Resumen transferencia horizontal de resistencia...


2323

Historia de los antibióticosHistoria de los antibióticos

Linea temporal de eventosLinea temporal de eventos

1900 2000

1928, Descubrimiento de la Penicillina

1932, Descubrimiento

de las Sulfonamides

1940’s:Penicilina comienza a

comercializarse, sintesis de cefalosporinas

1952, Descubrimiento

de la Erythromycin

1956,

Se introduce la Vancomicina

1962,

Surgimiento de las Quinolones

1980’s,

Disponibles las Fluoroquinolonas

Disponible el

Linezolid

2424

CLASIFICACION DE LOS ANTIBIOTICOS

Según sitio blancoInhibición de la paredß-lactámicosGlicopéptidos FosfomicinaBacitracinaMetabolismo del ácido FólicoTrimetoprim Sulfonamidas

Replicación del DNA (DNA girasa)

Quinolonas

Síntesis proteica50S:EritromicinaClindamicina

Síntesis proteica30S:

AminoglucósidosTetraciclina

2525

Se habla de resistencia en tres niveles: Se habla de resistencia en tres niveles: 1-Mecanismo de resistencia: codificado por la 1-Mecanismo de resistencia: codificado por la

célula bacterianacélula bacteriana2-Resistencia poblacional: frecuencia de 2-Resistencia poblacional: frecuencia de mutaciónmutación

3-Resistencia farmacocinetica por que el ATM 3-Resistencia farmacocinetica por que el ATM no alcanza concentraciones útiles en donde se no alcanza concentraciones útiles en donde se

esta produciendo una infección- esta produciendo una infección-

2626

Mecanismos de Mecanismos de ResistenciaResistencia Cromosómica:Cromosómica:

La resistencia a Trimetoprim está dada por mutaciones en el gen La resistencia a Trimetoprim está dada por mutaciones en el gen dfrdfr que que determinan una mayor expresión de la enzima dihidrofolato reductasa o determinan una mayor expresión de la enzima dihidrofolato reductasa o enzimas con menor afinidad por el antibiótico.enzimas con menor afinidad por el antibiótico.

La resistencia a sulfonamidas consistiría en mutaciones en el gen La resistencia a sulfonamidas consistiría en mutaciones en el gen folPfolP (dihidropteroato sintasa), resultando en una menor afinidad del antibiótico (dihidropteroato sintasa), resultando en una menor afinidad del antibiótico por la enzima mutada. por la enzima mutada.

Otros mecanismos incluyen la sobreproducción de PABA y alteraciones en Otros mecanismos incluyen la sobreproducción de PABA y alteraciones en la permeabilidad de la membrana celular.la permeabilidad de la membrana celular.

Plasmídica:Plasmídica:

La resistencia a ambos antibióticos se da por la portación de La resistencia a ambos antibióticos se da por la portación de variantes no alélicas y resistentes a ambas drogas de las variantes no alélicas y resistentes a ambas drogas de las enzimas blanco cromosómicas (dihidrofolato reductasa y enzimas blanco cromosómicas (dihidrofolato reductasa y dihidropteroato sintasa)dihidropteroato sintasa)

2828

Ácido dihidrofólico

Trimetoprim

2929

Características Farmacocinéticas:

Concentración

K= Tasa de destrucción Tiempo Relación Dosis-AntibióticosAntibióticos dosis dependientes

• ABC/CIM = K0>K1>K2•Relación Pico/CIM

3030

Actividad in vitroActividad in vitro

Actividad sinérgica con beta lactámicos y Actividad sinérgica con beta lactámicos y glicopéptidos. glicopéptidos.

Efecto Post antibióticoEfecto Post antibiótico

Régimen de dosificaciónRégimen de dosificaciónDosis únicaDosis únicaMenor incidencia de efectos tóxicosMenor incidencia de efectos tóxicos

3131

REPLICATIONREPLICATION

TRANSCRIPTIONTRANSCRIPTION

TOPO IVTOPO IVGYRASEGYRASE

3232

Organización Normal del DNA en Procariotas

3333

4

N 1

O

2

35

6

78

Acción de las Quinolonas

3535

Efecto de las Quinolonas

3636

1. Disminución de la concentracion intracelular-permeabilidad reducida y/o -bombas de expulsión activas

2. Modificación de la diana: Cambios en las topoisomerasas

3. Protección de la diana:Proteínas Qnr

4. Inactivación enzimáticaAcetilasa AAC 6’ Ib-cr

MECANISMOS DE RESISTENCIA A QUINOLONAS

3737

4. Inactivación enzimática: Acetilasa AAC 6’ Ib-cr Origen plasmídico N-acetilación del grupo amino del radical piperacinilNo compromete la actividad frente a aminoglucósidos

Afecta a ciprofloxacino y norfloxacino (pero no a otras FQ)

Moderado incremento en la CMIFavorece la aparición de mutantes más resistentes

MECANISMOS DE RESISTENCIA A QUINOLONAS

3838

LUEGO DE LA INTRODUCCIÓN DE LUEGO DE LA INTRODUCCIÓN DE UN NUEVO ANTIBIOTICO TARDE O UN NUEVO ANTIBIOTICO TARDE O TEMPRANO SE DESARROLLA TEMPRANO SE DESARROLLA RESISTENCIA AL MISMORESISTENCIA AL MISMO

3939

TIPOS DE RESISTENCIANATURAL: propia del microorganismo. Por ejemplo: resistencia a la vancomicina en bacilos gram negativos

ADQUIRIDA: es aquel tipo de resistencia que determinada especie ha adquirido a lo largo del tiempo. Por ejemplo: resistencia a penicilina en S.pneumoniae

Esta resistencia puede ser: En un solo paso ( Plasmidica )

En forma gradual ( Cromosomica )

4040

• Inactivación enzimática

• Alteraciones de la permeabilidad

• Alteraciones de la diana

• Nuevas vías metabólicas

MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE RESISTENCIA

antibioticos: 1. generalidades y métodos de estudio...

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