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DOENÇAS INFECCIOSAS BACTERIOLOGIA IMUNOLOGIA MICOLOGIA PARASITOLOGIA VIROLOGIA

INGLÊS

BACTERIOLOGIA – CAPÍTULO SEIS  

ANTIBIÓTICOS – SÍNTESE DE PROTEÍNAS, SÍNTESE DE ÁCIDOS NUCLÊICOS E METABOLISMO  

Dr. Gene Mayer

Tradução: PhD. Myres Hopkins

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ESCOLA DE MEDICINA DA UNIVERSIDADE DA CAROLINA DO SUL

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LEITURA:
Murray et al., Microbiology
 6ª edição
Capítulo 20

OBJETIVOS

Descrever o modo de ação de agentes quimioterápicos antibacterianos

Discutir sobre o teste de  susceptibililidade a antibióticos

Rever os mecanismos pelos quais a bactéria expressa resistência a antibióticos

 

I. princípios importantes e definições 

A. Seletividade
Agentes antimicrobianos clinicamente eficientes todos eles exibem toxicidade seletiva dirigida à bactéria e não ao hospedeiro. É essa característica que distingue antibióticos de desinfetantes. A base da seletividade varia dependendo do antibiótico em particular. Quando a seletividade é elevada os antibióticos são normalmente não tóxicos. Entretanto, mesmo antibióticos altamente seletivos podem ter efeitos colaterais.

B. ÍNDICE TERAPÊUTICO
O índice terapêutico é definido como a razão entre a dose tóxica ao hospedeiro e a dose terapêutica efetiva. Quanto maior o índice terapêutico melhor é o antibiótico.

C. CategoriAs DE ANTIBIÓTICOS
Antibióticos são categorizados como bactericidas se eles matam a bactéria susceptível ou bacteriostático se ele inibe reversivelmente o crescimento da bactéria. Em geral o uso de antibióticos bactericidas é preferido mas muitos fatôres podem ditar o uso de um antibiótico bacteriostático. Quando um antibiótico bacteriostático é usado a duração da terapia deve ser suficiente para permitir os mecanismos de defesa celular e humoral erradicarem a bactéria. Se possível, antibióticos bactericidas deveriam ser usados para tratar infecções do
endocárdio ou das meninges. As defesas do hospedeiro são relativamente ineficientes nesses sites e os perigos impostos por essas infecções requerem imediata erradicação dos organismos.

D. TESTE DE SUSCEPTIBILIDADE A ANTIBIÓTICOS
As medições básicas quantitativas da atividade in vitro de antibióticos são a concentração mínima inibitória (MIC) e a concentração mínima bactericida (MBC). O MIC é a menor concentração do antibiótico que leva à inibição do crescimento visível (colônias em uma placa ou turbidez em cultura líquida) sob condições padronizadas. O MBC é a menor concentração do antibiótico que mata 99.9% do inóculo original em um determinado tempo. A Figura 1 ilustra como determinar o MIC de um antibiótico.
 
  Figura 1  Teste de susceptibilidade a antibióticos

PALAVRAS CHAVE
Seletividade
Índice terapêutico
Bactericida
Bacteriostático
MIC
MBC
Teste de Difusão de Disco
Sinergismo de Antibióticos
Antagonismo de
Antibióticos
Antimicrobianos
Resistência Cruzada
Resistência Múltipla

Para que um antibiótico seja eficiente o MIC ou MBC deve ser atingido no local da infecção. A adsorção farmacológica e distribuição do antibiótico vai influenciar a dose, rota e frequência de administração do antibiótico para que seja atingida uma dose eficiente no local da infecção.

Em laboratórios clínicos, um teste de susceptibilidade a antibióticos mais comum é um teste de difusão de disco (Figura 1). Neste teste o isolado bacteriano é inoculado uniformemente na superfície de uma placa de ágar. Um disco de papel de filtro impregnado com uma quantidade padrão de um antibiótico é aplicado na superfície da placa e o antibiótico se difunde no meio adjascente. O resultado é um gradiente do antibiótico ao redor do disco. Após a incubação, uma camada de bactéria aparece na placa. Zonas de inibição do crescimento bacteriano  poderão estar presentes ao redor do disco de antibiótico. O tamanho da zona de inibição depende da taxa de difusão do antibiótico, do grau de sensibilidade do micorganismo, e da taxa de crescimento da bactéria. A zona de inibição no disco do teste de difusão é inversamente relacionada ao MIC.

O teste é realizado sob condições padronizadas e zonas padrão de inibição são estabelecidas para cada antibiótico. Se a zona de inibição é igual ou maior do que a padrão, o organismo é considerado sensível ao antibiótico. Se a zona de inibição é menor que a padrão, o organismo é considerado resistente.  Figura 1 também ilustra como o teste de difusão em disco é feito e Figura 2 ilustra algumas das zonas-padrão de inibição de vários antibióticos.

E. TERAPIA COMBINADA
Terapia combinada com dois ou mais antibióticos é usada em casos especiais:

Para prevenir o aparecimento de linhagens resistentes:

·         Para tratar casos de emergência durante o período em que um diagnóstico etiológico ainda está em definição

·         Para tirar proveito do sinergismo dos antibióticos.

O sinergismo dos antibióticos ocorre quando os efeitos de uma combinação de antibióticos é maior do que a soma dos efeitos dos antibióticos individuais. Antagonismo de antibióticos ocorre quando um antibiótico, normalmente o de menor efeito, interfere no efeito do outro antibiótico.

F. AntibiÓTICOS E AGENTES QUIMIOTERÁPICOS

O termo antibiótico se refere estritamente a substâncias que são de origem biológica, enquanto que o termo agente quimioterapêutico se refere a um agente químico sintético. A distinção entre esses termos tem sido obscurecida porque muitos dos nossos mais novos “antibióticos” são na verdade produtos biológicos quimicamente modificados ou mesmo produtos biológicos sintetizados quimicamente.

Os termos genéricos para referir a antibióticos ou a agentes quimioterapêuticos são agentes antimicrobianos. Entretanto, o termo antibiótico é frequentemente usado para referir a todos os tipos de agentes antimicrobianos.

 

 

Figura 2 

Padrões interpretativos de diâmetro de zona e correlações aproximadas de MIC usados para definir as categorias interpretativas

Agente antimicrobiano

(quantidade por disco)

e organismo

Diâmetro de zona (valores redondos de milímetros) para cada categoria interpretativa

 

Correlação aproximada de MIC (micrograma/ml) para:

R

I

MS

S

R

S

Ampicilina (10 microgramas)

 

 

 

 

 

 

 

Enterobacteriaceae

<11

12-13

 

>14

 

>32

<8

Staphylococcus spp.

<28

 

 

>29

 

beta-Lactamase

<0.25

Haemophilus spp.

<19

 

 

>20

 

>4

<2

Enterococci

<16

 

>17

 

 

>16

 

Outros estreptococos

<21

 

22-29

>30

 

>4

<0.12

Cloranfenicol
(30 microgramas)

<12

13-17

 

>18

 

>25

<12.5

Eritromicina (15 microgramas)

<13

14-17

 

>18

 

>8

<2

Ácido nalidíxico
(30 microgramas)

<13

14-18

 

>19

 

>32

<12

Estreptomicina
(10 microgramas)

<11

12-14

 

>15

 

 

 

Tetraciclina (30 microgramas)

<14

15-18

 

>19

 

>16

<4

Trimetropin (5 microgramas)

<10

11-15

 

>16

 

>16

<4

a Adapted do documento de Outubro 1983 (M2-T3) do NCCLS. Consulte documentos do MCCLS mais atualizados para mudanças e atualizações.

b R, Resistente; I, intermediário; MS, moderadamente susceptível; S, susceptível. Um resultado I deve ser notificado pois indica um resultado de teste equívoco que precisa repetição. Quando designado na tabela, um resultado MS deve ser notificado para indicar que o nível de susceptibilidade requer uma dose de segurança máxima para a terapia. Linhagens na categoria MS são susceptíveis e não intermediárias.

 c Correlação de MIC aproximada usada para a definição das categorias de resistentes e susceptíveis. Essas correlações não devem ser usadas para a interpretação de resultados de testes de diluição antimicrobiana.
 

 

 

II. SÍNTESE DE PROTEÍNAS E LOCAL DE AÇÃO DE ANTIMICROBIANOS QUE INIBEM A SÍNTESE DE PROTEÍNAS

A. Início da síntese de proteínas
Figura 3 ilustra o início da síntese de proteínas e o local de ação de antimicrobianos que inibem este processo.

B. ElongaÇÃO
Figura 4 ilustra o processo de elongação e o local de ação de antimicrobianos que inibem este processo.  

 

III. INIBIDORES DA SÍNTESE DE PROTEÍNAS

A seletividade desses agentes é um resultado de diferenças no ribossomo 70S procariótico e o 80S eucariótico. Visto que ribossomos mitocondriais são semelhantes a ribossomos procarióticos, esses antimetabólitos podem ter alguma toxicidade. Eles são em sua maioria bacteriostáticos.

A. AntimicrobiaNOS QUE SE LIGAM À SUBUNIDADE RIBOSSÔMICA 30S

1. Aminoglicosídios (bactericidas)
Estreptomicina, kanamicina, gentamicina, tobramicina, amicacina, netilmicina e neomicina (tópicos).

a. Modo de ação
Os aminoglicosídios se ligam irreversivelmente ao ribossomo 30S e paraliza o complexo de iniciação 30S (30S-mRNA-tRNA), de forma que uma iniciação posterior não ocorrerá. Os aminoglicosídios também refreiam a síntese protêica que já tenha sido iniciada e induz êrro de leitura do RNAm.

b. Espectro de Atividade
Aminoglicosídios são ativos contra muitas bactérias gram-negativas e algumas gram-positivas. Eles não são úteis contra bactérias anaeróbicas uma vez que oxigênio é necessário para a captação do antibiótico, ou para bactéria intracelular.

c. Resistência
Resistência a esses antibióticos é comum

d. Sinergia
Os aminoglicosídios sinergizam com antibióticos β-lactâmicos tais como penicilinas. Os β-lactâmicos inibem a síntese de parede celular e portanto aumentam a permeabilidade da bactéria aos aminoglicosídios.

 

Figura 3 Antibióticos que agem ao nível da iniciação da síntese de proteínas

  Figura 4  Antibióticos que agem ao nível da fase de elongação da síntese de proteínas

Estreptomicina


Neomicina

 


Tetraciclina


Espectinomicina

2. Tetraciclinas (bacteriostático)
Tetraciclina, minociclina e doxiciclina

a. Modo de ação
As tetraciclinas se ligam reversivelmente ao ribossomo 30S e inibem a ligação do aminoacil-t-RNA ao sítio aceptor no ribossomo 70S.

b. Espectro de atividade -
Estes são antibióticos de amplo espectro e são úteis contra bactéria intracelular

c. Resistência
Resistência a esses antibióticos é comum

d. Efeitos adversos
Destruição da flora intestinal normal ocorre frequentemente, resultando em aumento de ocorrência de infecções secundárias. Também pode acontecer coloração e comprometimento da estrutura de ossos e dentes.

3. Espectinomicina (bacteriostático)

a. Modo de ação
Espectinomicina interfere reversivelmente com a interação do RNAm com o ribossomo 30S. É estruturalmente similar aos aminoglicosídios mas não provoca êrros de leitura do RNAm.

b. Espectro de atividade -
Espectimomicina é o tratamento para Neisseria gonorrhoeae resistente a penicilina.

c. Resistência
É raro em Neisseria gonorrhoeae

 


Cloranfenicol

 


Eritromicina

 


Ácido fusídico

 


Rifampicina
 

 

 

 


Ácido nalidíxico


 

B. AntimicrobiaNOS QUE SE LIGAM À SUBUNIDADE RIBOSSÔMICA 50S

1. Cloranfenicol, lincomicina, clindamicina (bacteriostático)

a. Modo de ação
Estes antimicrobianos se ligam ao ribossomo 50S e inibem a atividade da peptidil-transferase.

b. Espectro de atividade

  • Cloranfenicol – Amplo espectro

  •  Lincomicina e clindamicina – Espectro restrito

c. Resistência
Resistência a esses antibióticos é comum

d. Efeitos adversos
Cloranfenicol é tóxico (supressor de medula óssea) mas é usado no tratamento de meningite bacteriana.

2. Macrolídios (bacteriostático) - Eritromicina (também azitromicina, claritromicina)

a. Modo de ação
Os macrolídios inibem a translocação do peptidil tRNA do sítio A para o sítio P no ribossomo ao ligar-se ao RNA 23S da subunidade 50S.

b. Espectro de atividade
Bactéria gram-positiva, Micoplasma, Legionela

c. Resistência
Resistência a esses antibióticos é comum. A maioria das bactérias gram-negativas é resistente a macrolídios.
 

C. AntimicrobiaNOS QUE INTERFEREM COM OS FATORES DE ELONGAÇÃO

1. Ácido fusídico (bacteriostático)

a. Modo de ação
Ácido fusídico se liga ao fator de elongação G (EF-G) e inibe a liberação de EF-G do complexo EF-G/GDP.

b. Espectro de atividade
Ácido fusídico só é eficiente contra bactérias gram-positivas como Streptococcus, Staphylococcus aureus e Corynebacterium minutissimum.

 

IV. InIBIDORES DA SÍNTESE DE ÁCIDOS NUCLÊICOS E DE SUAS FUNÇÕES 

A seletividade desses agentes é um resultado de diferenças em enzimas procarióticas e eucarióticas afetadas pelo agente antimicrobianio.

A. InIBIDORES DA SÍNTESE DE RNA E DE SUAS FUNÇÕES

1. Rifampina, rifamicina, rifampicina (bactericidas)

a. Modo de ação
Esses antimicrobianos se ligam à RNA polimerase dependente de DNA e inibem a iniciação da síntese de RNA.

b. Espectro de atividade
Estes são antibióticos de largo espectro mas são usados mais comumente no tratamento da tuberculose

c. Resistência

Resistência a esses antibióticos é comum.

d. Terapia combinada
Uma vez que a resistência é comum, rifampina é normalmente usada em terapia combinada

B. InIBIDORES DA SÍNTESE DE DNA E DE SUAS FUNÇÕES

1. Quinolonas – ácido nalidíxico, ciprofloxacino, ácido oxolínico (bactericidas)

a. Modo de ação
Esses antimicrobianos se ligam à subunidade A da DNA girase (topoisomerase) e impede o superenrolamento do DNA, impedindo assim a síntese de DNA.

b. Espectro de atividade -
Esses antibióticos são ativos contra cocos gram-positivos e são usados no tratamento de infecções do trato urinário.

c. Resistência 
É comum para o ácido nalidíxico e está se desenvolvento para ciprofloxacino.

 

 

anti-4.jpg (89666 bytes)  Figura 5  Metabolismo do ácido fólico


Sulfanilamida

 


Trimetropina


Metotrexato


Ácido amino salicílico


Dapsona


Isoniazida

 

 


V. ANTIMICROBIANOS ANTIMETABÓLITOS

A. InIBIDORES DA SÍNTESE DO ÁCIDO FÓLICO
A seletividade desses antimicrobianos é uma consequência do fato de que bactérias não podem usar ácido fólico pré-formado e precisam sintetizar seu próprio ácido fólico. Contrariamente, células de mamíferos usam ácido fólico obtidos a partir do alimento.

Figura 5 resume as vias do metabolismo do ácido fólico e indica os locais em que os antimetabólitos agem.

1. Sulfonamidas, sulfonas (bacteriostáticos)

a. Modo de ação
Esses antimicrobianos são análogos do ácido para-aminobenzóico e inibem competitivamente a formação do ácido dihidroptérico.

b. Espectro de atividade
Eles têm uma atividade de largo espectro contra bactérias gram-positivas e gram-negativas e são usados primariamente contra infecções do trato urinário e em infecções por Nocardia.

c. Resistência
 Resistência a esses antibióticos é comum

d. Terapia combinada
As sulfonamidas são usadas em combinação com trimetoprim. Essa combinação bloqueia duas etapas distintas no metabolismo do ácido fólico e impede a emergência de linhagens resistentes.

2. Trimetoprim, metotrexato, pirimetamina (bacteriostático)

a. Modo de ação
Esses antimicrobianos se ligam à di-hidrofolato-redutase e inibe a formação do ácido tetrahidrofólico.

b. Espectro de atividade
Eles têm uma ampla faixa de atividade contra bactéria gram-positiva e gram-negativa e são usados primariamente em infecções to trato urinário e em infecções por Nocardia.

c. Resistência
Resistência a esses antibióticos é comum

d. Terapia combinada
Esses antimicrobianos são usados em combinação com as sulfonamidas. Essa combinação bloqueia duas etapas distintas no metabolismo do ácito fólico e impede a emergência de linhagens resistentes.

B. AGENTES Anti-MICOBACTERIANOS

Agentes anti-micobacterianos são geralmente usados em combinação com outros antimicrobianos uma vez que o tratamento é prolongado e a resistência se desenvolve rapidamente contra agentes individuais.

1. Ácido para-aminosalicílico (PSA) (bacteriostático)

a. Modo de ação
Este é semelhante a sulfonamidas

b. Espectro de atividade
PSA é específico para Mycobacterium tuberculosis

2. Dapsona (bacteriostático)

a. Modo de ação
Similar a sulfonamidas

b. Espectro de atividade
Dapsona é usado no tratamento da lepra

3. Isoniazida (INH) (bacteriostático)

a. Modo de ação
Isoniazida inibe a síntese dos ácidos micólicos.

b. Espectro de atividade -
INH é usado no tratamento da tuberculose

c. Resistência
Há ocorrência de resistência

 

  VI. RESISTÊNCIA A DROGAS ANTIMICROBIANAS

A. PrincÍPIOS E DEFINIÇÕES

1. Resistência Clínica
Resistência clínica a um agente antimicrobiano ocorre quando o MIC da droga para uma dada linhagem de bactéria excede ao que é capaz de ser atingido con segurança in vivo. Resistência a uma antimicrobiano pode surgir:

  • Por mutação no gene que determina a sensibilidade/resistência ao agente

  • Pela aquisição de DNA extracromossômico (plasmídio) contendo um gene de resistência.

 A resistência que aparece após a introdução de um agente antimicrobiano no meio ambiente normalmente resulta de um processo seletivo, ou seja, o antibiótio seleciona em favor das linhagens que possuem o gene de resistência. A resistência pode se desenvolver em uma única etapa ou pode resultar do acúmulo de mutações múltiplas.

2. Resistência Cruzada
Resistência cruzada implica em um único mecanismo que confere resistência a agentes antimicrobianos múltiplos, enquanto que resistência múltipla implica que mecanismos múltiplos estão envolvidos. Resistência cruzada é comumente vista em agentes antimicrobianos relacionados, enquanto que resistência múltipla é vista em agentes antimicrobianos não relacionados.

B. MecANISMOS DE RESISTÊNCIA

1. Permeabilidade alterada ao agente antimicrobiano
Permeabilidade alterada pode ser devida à inabilidade do agente antimicrobiano de entrar na célula bacteriana ou ou alternativamente ao transporte ativo do agente para fora da célula.

2. Inativação do agente antimicrobiano
Resistência é frequentemente o resultado da produção de uma enzima que é capaz de inativar o agente antimicrobiano.

3. Alvo de ação alterado
Resistência pode surgir devido a alteração do alvo de ação do agente antimicrobiano.

4. Substituição de uma via de sensibilidade
Resistência pode resultar da aquisição de uma nova enzima que substitui uma enzima de sensibilidade.

 

  

 

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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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