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INGLÊS

 
BACTERIOLOGIA – CAPÍTULO CINCO

ANTIBIÓTICOS QUE AFETAM O ENVOLTÓRIO CELULAR

Dr. Alvin Fox

Tradução: PhD. Myres Hopkins
  
 

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EM INGLÊS
ESCOLA DE MEDICINA DA UNIVERSIDADE DA CAROLINA DO SUL
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PALAVRAS CHAVE
Esterilização/desinfecção/ antissepsia

Antibiótico
Toxicidade seletiva toxicidade
Bactericida
Bacteriostático
Concentração mínima inibitória (CIM)
Teste de susceptibilidade
Proteínas ligadoras de penicilina (PLPs)
Autolisinas
Cicloserina
Bacitracina
Vancomicina
Beta-lactâmico
Penicilinas
Cefalosporinas
Monobactamas
Ácido clavulínico
Penicilinase/beta-lactamase
Resistência à polimixina B

ESTERILIZAÇÃO

Esterilização se refere à morte (ou remoção) de TODAS as bactérias de maneira não seletiva. Por exemplo, autoclavagem envolvendo aquecimento de líquidos (ex. meios) ou sólidos a 121oC sob pressão de vapor. Os materiais devem ser resistentes ao calor. Óxido de etileno é às vezes usado em hospitais para equipamentos que não podem ser aquecidos. Filtros de membrana têm poros que detém bactéria, mas permite que drogas e pequenos compostos passem através dos mesmos; portanto filtros pré-esterilizados podem ser usados para esterilizar soluções delicadas. Luz UV é usada para diminuir os níveis bacterianos em superfícies tais como em salas de cirurgia; entretanto não é totalmente eficiente. Radiação ionizante é mais eficiente e pode ser usada para esterilizar instrumentos e alimentos.

Desinfetantes (ex. baseados em fenol) podem ser úteis para matar muitas bactérias em certos instrumentos, mas não podem ser usados para consumo interno ou na pele. Antissépticos (ex. Iodo ou álcool 70%) são usados topicamente (ex. na superfície da pele) para reduzir a carga bacteriana.

 

ANTIBIÓTICOS

Ao contrário, antibióticos são agentes que são “seletivamente” tóxicos para bactéria (matando-as [bactericida] ou inibindo seu crescimento [bacteriostático] sem prejuízo para o paciente. Eles podem dessa forma ser ingeridos. Por definição, esses compostos devem atuar em estruturas encontradas em bactéria, mas não no hospedeiro. Antibióticos funcionam mais efetivamente em conjunção com um sistema imune ativo para matar bactérias que infectam o hospedeiro. Após o isolamento de colônias puras ( veja Bacteriologia aula 2), a susceptibilidade de isolados bacterianos pode ser testada diante de uma variedade de antibióticos. A concentração inibitória mínima (CIM) refere-se à menor concentração de um antibiótico que pára o crescimento visível. Mais simplesmente, a zona de inibição ao redor do disco impregnado com antibiótico (Kirby-Bauer) é uma outra medida da atividade do antibiótico.
 

INIBIDORES DA SÍNTESE DE PAREDE CELULAR

Uma classe importante de antibióticos inibe a síntese do peptidoglicano (figura 1). Uma vez inibida a síntese de parede celular (envolvendo proteínas ligadoras de penicilina), autólise enzimática da parede celular pode ocorrer. Na ausência da influência retentora da parede celular a elevada pressão osmótica dentro da célula rompe a membrana interna/ou externa da bactéria. Portanto esses antibióticos são geralmente bactericidas. Alguns mecanismos estão envolvidos na inibição da síntese do peptidoglicano:

(1) Os dois aminoácidos terminais de uma cadeia lateral do peptidoglicano são aminoácidos não usuais (D-alanina ao contrário do seu isômero L-alanina). O antibiótico cicloserina é um análogo da D-alanina e interfere na conversão enzimática da L-alanina em D-alanina no citoplasma. Portanto a síntese subseqüente do peptidoglicano não pode ocorrer.

(2) A subunidade do peptidoglicano (que contém uma cadeia lateral e um peptídeo ligado e que é usado na formação da ponte cruzada) ultrapassa a membrana citoplasmática ligada ao undecaprenol-difosfato. Depois que o monômero de peptidoglicano nascente deixa o carreador e chega à parede celular, o undecaprenol-difosfato é desfosforilado a sua forma monofosfato. Bacitracina inibe a reação de desfosforilação e na ausência do carreador monofosforilado a síntese da subunidade do peptidoglicano pára.

TUTORIAL 
Ataque por Antibiótico 

(EM INGLÊS)
HHMI
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Figure 1 Cross-linking of peptidoglycan

Figure 2 Structure of penicillin
 

(3) A etapa final na síntese do peptidoglicano envolve a ligação da porção açúcar da subunidade do peptidoglicano ao esqueleto de glicano no polímero de parede celular existente. A ligação-cruzada da porção peptídeo da subunidade ao peptídeo na parede celular então ocorre. Durante esse processo D-alanina é enzimaticamente excisada do terminal de uma cadeia lateral peptídica preexistente permitindo que a mesma realize ligação-cruzada (através de nova ponte peptídica) à subunidade de peptidoglicano recentemente sintetizada. Vancomicina liga-se à D-alanina-D-alanina inibindo, portanto a transpeptidação (ligação-cruzada).

(4) Os antibióticos beta-lactâmicos incluem penicilinas (ex. ampicilina), cefalosporinas e monobactamas. Eles se ligam e inibem enzimas (proteínas ligadoras de penicilina) envolvidas na transpeptidação (ligação-cruzada) do peptidoglicano. Esses antibióticos têm em comum o anel lactâmico de quatro membros. Ligados ao anel lactâmico, as penicilinas têm um anel adicional de cinco membros e cefalosporinas um anel de seis membros. Monobactamas consistem em um anel lactâmico sozinho e exibe atividade antibiótica.

 

 

Figure 3 Resistance to beta lactams - Gram-negative bacteria

penicil3.jpg (143037 bytes) Figure 4  Resistance to beta lactams  - Gram-positive bacteria

PENICILINA

Penicilina é produzida pelo fungo Penicillium chrysogenum. Durante a fermentação o fungo forma ácido 6-amino penicilânico, que tem um anel tiazolidinico e um anel beta-lactâmico fusionado (figura 2). Este, entretanto, é um ácido lábil e sujeito a degradação por enzimas bacterianas. Derivados mais estáveis são bioquimicamente produzidos de forma que além da estabilidade aumentada, eles são mais bem absorvidos no trato gastrointestinal e têm um efeito bactericida de maior espectro.

Várias cadeias químicas laterais têm sido ligadas sinteticamente às estruturas de anéis produzindo um grande número de antibióticos com propriedades diferentes no hospedeiro. Muitas penicilinas (figura 2) exibem pouca atividade contra bactéria Gram negativa, uma vez que eles não penetram a membrana externa. Cefalosporinas e outras penicilinas mais novas são ativas contra bactéria Gram negativa, uma vez que elas podem penetrar a membrana externa. Outras penicilinas quimicamente modificadas têm baixa taxa de eliminação pelo paciente; diminuindo a freqüência de administração dessas drogas.

Penicilinas podem ser destruídas pela lactamase (penicilinase) produzida pelas linhagens bacterianas resistentes (figura 3). O ácido clavulínico também tem um componente beta-lactâmico que se liga fortemente a beta-lactamases, inibindo sua atividade. Esta é usada em conjunção com certas penicilinas permitindo seu uso contra outros tipos de bactérias resistentes. Outra forma de resistência envolve a mudança na estrutura das proteínas ligadoras de penicilina de tal forma que o antibiótico não se liga eficientemente (figura 4). No caso da bactéria Gram negativa, penicilinas passam através da membrana externa usando porinas. A resistência pode se desenvolver a partir de mutações que produzem porinas modificadas.

 

 


Figure 5 Structure of polymyxin

POLIMIXINA B

Polimixina B (figura 5) liga-se à porção lipídeo A do lipopolissacarídeo e também aos fosfolipídeos. Entretanto, ela se liga preferencialmente ao lipídeo A. Isso rompe a membrana externa da bactéria Gram negativa. Uma vez que a membrana celular não é exposta em bactéria Gram positiva, a polimixina tem pouca atividade contra elas. Esta droga é tóxica para células humanas, uma vez que ela também pode lisar membranas eucarióticas; isso explica seu uso clínico limitado.
 

 

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Esta página tem direitos autorais: © 2009 The Board of Trustees of the University of South Carolina
Esta página foi editada em 20 de novembro de 2008

Esta página foi traduzida do original em inglês por Myres MTR Hopkins, PhD em Ciências (Genética – Universidade de São Paulo) e é mantida por Richard Hunt

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