Antibiotici

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Antibiotici

• Antibiotico è un composto ad uso terapeutico
  che esercita unazione letale nei confronti dei
  microorganismi patogeni, ma spesso presenta un
  notevole impatto ecologico

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Usato per infezioni della pelle
Coniò il termine chemioterapia
Il grande merito di Herlich fu quello di adottare
un metodo sistematico di ricerca che consisteva
nellanalizzare uno per uno i derivati di uno
stesso composto di riferimento.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Nel 1941 comparve il primo articolo sulla rivista
The Lancet che descriveva le proprietà
dellantibiotico.  1943 la Pfizer riusciva a
produrre grandi quantitativi di penicillina G da
ceppi di Penicillium crhysogenum, che vennero
largamente utilizzati durante la guerra per
curare i soldati feriti.
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(No Transcript)
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• Comincia lera degli antibiotici
• Dopo lintroduzione in commercio della
  penicillina G, lo screening di decine di migliaia
  di microrganismi condusse nel giro di pochi anni
  alla scoperta di un certo numero di antibiotici
• streptomicina nel 1994
• cloramfenicolo nel 1947
• clortetraciclina nel 1948
• cefalosporina C nel 1948
• neomicina nel 1949
• nistatina nel 1950
• eritromicina nel 1952
• Ciascuno di questi antibiotici naturali divenne
  il composto di riferimento per la preparazione di
  antibiotici semisintetici.
• Luso massiccio ed indiscriminato degli
  antibiotici ha ridotto gran parte del loro
  potenziale a causa della comparsa di ceppi
  batterici divenuti resistenti alla loro
  azione.La storia degli antibiotici continua.
  Oltre alla necessità di nuovi antibiotici,
  occorre usare quelli disponibili in maniera
  mirata.

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Introduzione agli agenti antibatterici

• Prospetto storico
• prima del 1935 trattamento delle infezioni
  senza speranza
• 1900 P.Ehrlich concetto di tossicità selettiva
• 1929 Fleming penicillina (P.notatum) G
  (beta-lattamici)
• 1935 Domagk dimostra attività antibatterica di
  prontosil
• 1936 Trofouel il principio attivo di prontosil è
  la sulfanilamide
• 1940 Florey primo uso terapeutico della
  penicillina
• 1944 Waksman Streptomicina G- (aminoglicosidi)
• 1947 Cloramfenicolo ampio spettro
• 1948 Clorotetraciclina ampio spettro
• 1952 Eritromicina G (macrolidi)
• 1956 introduzione della vancomicina per pen-R SA
• 1962 Acido nalidixico G- (chinoloni)
• 1970 oxazolidinoni

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Origine degli agenti antibatterici

• Miceti
• Penicillium spp.,
• Streptomiceti
• Streptomyces spp.
• Altri batteri
• Bacillus spp.
• sintetici o semisintetici

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Classificazione chimicadegli agenti antibatterici

• ?eta-lattamici
• Penicilline derivati dellacido
  6-aminopenicillanico
• Cefalosporine derivati dellacido
  7-aminocefalosporanico
• Macrolidi nucleo lattonico macrociclico
• Aminoglicosidi aminozuccheri uniti da legami
  glicosilici a diverse basi
• Tetracicline composte da 4 annelli benzenici fusi
• Polipeptidi aminoacidi legati da legami peptidici
• Chinoloni/Fluochinoloni anelli chinonici
• Sulfamidici analoghi di acido p-aminobenzoico

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Attività antibatterica

• Battericidi (AG, ß-latt.,Q/FQ, bacitracina,
  isoniazide, metronidazolo,RIF, Vanco)
• Batteriostatici (macrolidi, sulfa, trim, tet,
  clinda., Chloram, entambutolo, novobiocina,
  nitrofur)
• Divisione importante ma non assoluta
• Ch batteriostatico vs. bastoncini G-
• Ch battericida vs. pneumococchi
• Fq battericidi in aerobiosi
• Batteriostatici in anaerobiosi

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Bacteriostatic and bacteriocidal time-kill curves
for 3 antibiotics added to a liquid culture of E.
coli, maintained shaken for 24 h
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PER OGNI COMBINAZIONE tipo di antibiotico/ceppo
batterico
La più bassa concentrazione di farmaco in grado
di bloccare la crescita è detta
MIC
(Minima concentrazione inibente)
La concentrazione che uccide il 99,9
dellinoculo originale è detta
MBC
(Minima concentrazione battericida)
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Antibiogramma

• Test per la determinazione della sensibilità
  batterica ai farmaci antibatterici
• Le varie tecniche per eseguire questo tipo di
  test sono sostanzialmente riconducibili a due
  metodi principali
• Metodo dei dischetti di diffusione
• Test di diluizione in agar o brodo

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ANTIBIOGRAMMA
Si allestiscono piastre con idoneo terreno
solido inoculate con una quantità di batteri
sufficiente a dare uno sviluppo confluente che
provochi una patina uniforme sul terreno
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(No Transcript)
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MIC
MBC
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Attività antibatterica

• Battericidi
• preferiti nei pz. Immunocompromessi
• per infezioni gravi
• Concentrazione-dipendenti il tasso di killing
  aumenta aumentando la concentrazione. Es.
  fluorochinoloni e aminoglicosidi
• Tempo-dipendenti aumentando la conc. non aumenta
  il killing, ma devo mantenere conc.gtMIC per tempo
  prolungato. Es. beta-lattamici, vancomicina

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(No Transcript)
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Effetto letale degli antibiotici

• Antibiotici tempo dipendenti
• penicilline
• cefalosporine
• macrolidi
• glicopeptidi
• sulfamidici
• Lincosamidi
• alcuni possono avere anche azione
  concentrazione dipendente
• E essenziale mantenere per periodi lunghi
  concentrazioni di antibiotico superiori alla MIC
  (lungo tempo di contatto

• Antibiotici concentrazione dipendenti
• chinoloni
• aminoglicosidi
•  
• E essenziale che lantibiotico raggiunga elevate
  concentrazioni nel sito di infezione per
  eradicare il patogeno (gt10XMIC).

Craig, 1998 Scaglione 2000.
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Meccanismo dazione degli aminoglicosidi
(fluorochinoloni)

• Di conseguenza limpiego dellantibiotico in
  terapia alla concentrazione di almeno 10XMIC per
  conseguire effetti battericidi sul più alto
  numero di patogeni e impedire linsorgenza di
  microorganismi resistenti.
• Somministrazione intervallata in modo da non
  cadere nel periodo di induzione
• Per questi antibiotici si raccomanda la
  monosomministrazione giornaliera.

Craig, 1995 Drusano, 1995 Blaser 1996, Freeman
et al., 1997.
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(No Transcript)
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INTERAZIONI TRA ANTIBIOTICI

• Si valuta lattività di un farmaco in presenza
  di un altro nei confronti di un microorganismo.
  Si esegue con tecniche diverse, Dischetto,
  checkerboard o diluizioni crociate, time-kill o
  curve di batteriocidia. Si possono ottenere tre
  risposte
• Sinergismo, lattività di un antibiotico è
  potenziata dalla presenza dellaltro.
• Indifferenza, lattività di un antibiotico non
  è influenzata dalla presenza dellaltro.
• Antagonismo, lattività di un antibiotico è
  compromessa dalla presenza dellaltro.

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INTERAZIONI TRA ANTIBIOTICI

• Motivi di impiego.
• Estendere lo spettro dazione di un
  antibiotico
• Limitare la tossicità di antibiotico
• Prevenire linsorgenza di microorganismi
  resistenti
• Conseguire un effetto sinergico
• Valutare nuove molecole.

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INTERAZIONI TRA ANTIBIOTICI

• Esempi di combinazioni
• Agente attivo sulla sintesi di parete
  associato ad un aminoglicoside (resistenze
  intrinseche o plasmidi che codificano per enzimi
  inattivanti possono annullare leffetto
  sinergico).
• Inibitori enzimatici, lassociazione più
  diffusa è quella tra un ß-lattamico ed un
  inibitore suicida di ß-lattamasi, esistono anche
  inibitori delle adenilasi, che inattivano gli
  aminoglicosidi.
• Inibitori delle vie metaboliche come il
  trimetoprim e il sulfametossazolo, anche se si
  prevede in tempi brevi, per effetti collaterali
  indesiderabili, il ritiro dal commercio.

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• In vitro
• dati ottenuti in condizioni statiche
• In vivo
• condizioni dinamiche
• (concentrazioni variabili di farmaco,
• densità variabile dei batteri)

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In vivoIl tasso di crescitadei batteri
èfortemente rallentato
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Fattori che influenzano il tasso di crescitadei
batteri in vivo

• pH
• Tensione di ossigeno
• Carica batterica

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Fattori che influenzano lattivitàdi un
antibiotico in vivo

• Tasso di crescita
• (ß-lattamici, fluorochinoloni)
• pH
• (aminoglicosidi, macrolidi)
• Assenza di ossigeno
• (aminoglicosidi, fluorochinoloni)

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Discordanze tra dati in vivo e in vitro

• Presenza nel sito di infezione di popolazione
  microbica normale che produce enzimi inattivanti
• Sviluppo in vivo di microorganismi resistenti
  (alta densità batterica)

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Discordanze tra dati in vivo e in vitro

• Lantibiotico non raggiunge il sito di infezione
  in concentrazione utile
• Lantibiotico è sequestrato dalle proteine del
  siero o da altre presenti nel sito di infezione
  (pus)
• Età dellinfezione

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EFFETTO POSTANTIBIOTICO (PAE)

• I batteri esposti ad un antibiotico subiscono
  effetti letali o arrestano la crescita. Se la
  concentrazione del farmaco scende livelli non più
  inibenti i ceppi sopravvissuti non riprendono
  immediatamente la crescita delle pre-esposizione
  allantibiotico ma hanno bisogno di tempo per la
  riparazione dei danni subiti o per ricostruire
  tutte le proteine consumate durante la fase di
  trattamento. Il tempo per ricuperare la totale
  funzionalità sarò più o meno lungo in funzione
  del tempo di esposizione e dei danni subiti

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VALUTAZIONE DELLEFFETTO POSTANTIBIOTICO (PAE)

• Leffetto postantibiotico è definito come il
  tempo necessario ai batteri per riprendere il
  normale tasso di crescita dopo breve esposizione
  ad un farmaco.
• Questo parametro può essere importante per
  stabilire i tempi di somministrazione di un
  antibiotico. Più lungo è il tempo che i batteri
  necessitano per recuperare i danni operati
  dallantibiotico, più lunghi saranno i tempi di
  intervallo tra una somministrazione e laltra. Il
  PAE è stato individuato con tutti gli antibiotici
  nei confronti dei gram-positivi, mentre sui
  gram-negativi non producono PAE i ß-lattamici,
  con leccezione dei carbapenemici.

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PAE indotto da vari antibiotici nei gram-negativi

• Range dei
  PAE (ore)
• Chinoloni
  1.2-3.6
• Aminoglicosidi
  1-2.7
• Macrolidi
  0.7-3.2
• Carbapenemici
  0.5-1.5
• ß-lattamici
  -0.2-0.5
• Escluso i carbapenemici
• Debbia et al. 1988,1990,1992,1993 Zhanel et al.
  1991

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PAE indotto da vari antibiotici nei gram-positivi

• 
  Range dei PAE (ore)
• Chinoloni
  1.1-3.7
• Aminoglicosidi
  0.5-2.9
• Macrolidi
  0.5-4.6
• Glico-lipopeptidi
  0.7-2.9
• Carbapenemici
  0.6-3.5
• ß-lattamici
  0.4-3.9
• Escluso i carbapenemici
• Debbia et al. 1988, 1990, 1992, 1993 Zhanel et
  al. 1991

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PAE indotto da vari antibiotici da soli o in
combinazione tra loro.

• E
  coli S.aureus
• Amikacina 0.8
  1.1
• Piperacillina -0.1
  1.2
• Amikacinapiperacillina 1.3
  2.5
• Esposti alla concentrazione di 1 X MIC
• Paglia et al. 1989 Debbia et al. 1992

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Agenti antibatterici

• Effetti indesiderati
• di natura
• allergica
• biologica
• tossica

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Effetti indesiderati di natura allergica

• Beta-lattamici comune con somministrazione
  parenterale che orale
• Effetti indesiderati di natura biologica
• Alterazioni della PMN
• Cute
• Mucose
• Tratto GI
• Tratto genitale
• patogeni che prendono il sopravvento
• Funghi
• C.difficile
• Superinfezioni
• Enterocolite pseudomembranosa da antibiotici

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Effetti indesiderati di natura tossica

• Mortali (AG)
• Paralisi respiratoria
• Paralisi neuromuscolare
• Gravi
• Ototossicità (AG)
• Nefrotossicità (cell. Tubulari AG)
• Nefrotossicità (formazione di cristalli a livello
  dei tubuli, Sulfamidici)
• Osso/denti (Tet)
• Riduzione produzione anticorpi (amfB.,
  Cefoxitina, doxy, rif, tax, Ch, moxa, SXT)
• Fastidiosi
• dolore addominale
• Vomito
• Diarrea
• vertigini

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Antibiotici(Altri aspetti)

• Diffondono passivamente in funzione della
  concentrazione
• Dipende costante di dissociazione (pKa) e
  lipofilia (solubilità nei lipidi) pH che circonda
  un tessuto (molecole molto cariche hanno
  difficoltà ad attraversare le membrane)
• Tetracicline, eritromicina e chinoloni sono
  lipofilici e attraversano più facilmente rispetto
  a composti solubili in acqua come i ß-lattamici,
  aminoglicosidi e vancomicina

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Antibiotici

• La diffusione attraverso lendotelio dei
  capillari è più facile per cloramfenicolo,
  metronidazolo e rifampicina
• Più difficoltosa appare per i ß-lattamici e
  aminoglicosidi
• Mentre chinoloni, tetracicline e trimetoprim
  diffondono con facilità intermedia

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AntibioticiPenetrazione allinterno delle cellule

• Del tutto trascurabile (scarsa penetrazione)
• ß-lattamici, Aminoglicosidi
• Elevata concentrazione (alcuni tendono a
  raggiungere concentrazioni 100 volte maggiori
  rispetto al plasma
• Macrolidi (Clindamicina, azitromicina,
  claritromicina, eritromicina)
• Tetracicline
• Chinoloni alcuni (rufloxacina) si concentrano a
  dosi elevate
• In breve, per i patogeni intracellulari sono più
  adatti gli antibiotici lipofilici

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Caratteristiche degli Antibiotici

• Bersaglio-Meccanismo dazione
• Spettro dattività (gram, gram-, aerobi
  anaerobi)
• Diffusione nelle cellule
• Battericidi (tempo o concentrazione dipendenti)

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PROPRIETA DI UN ANTIBIOTICO(Ideali)

• Tossicità selettiva
• Idrosolubile Attivo al pH fisiologico
• Non allergico
• Scarsa propensione selezione R
• Somministrabile alte dosi senza
  effetti collaterali indesiderabili
• Battericida meglio di batteriostatico
• Livelli stabili e battericidi
• Lattività non compromessa da siero o pus

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Per unefficace azione antibiotica e per ridurre
lincidenza di gravi infezioni secondarie è
opportuno attenersi alle seguenti norme

• 1) Prescrizione di antibiotici solo quando i
  reperti clinici ne indicano chiaramente
  limpiego. Luso profilattico degli antibiotici
  va fortemente limitato.
• 2) Uso di antibiotici efficaci contro lagente
  infettivo aventi il più ristretto spettro di
  attività antibatterica.
• 3) Somministrazione e dosaggio appropriati, mai
  in eccesso rispetto a quanto richiesto dalla
  situazione clinica.
• 4) Cessazione della terapia non appena ciò sia
  clinicamente consentito.

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• 5) Esami colturali in corso di terapia per
  dimostrare il possibile sviluppo di
  sovrainfezioni.
• 6) Impiego di un battericida piuttosto che che di
  un batteriostatico quando ciò sia possibile.
• 7) Uso di un agente ben assorbibile, che
  raggiunga rapidamente livelli ematici efficaci e
  resti a lungo attivo.
• 8) Uso di un antibiotico che non induca
  rapidamente ipersensibilità o consenta
  linsorgenza di resistenza batterica.

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Bersaglio degli antibiotici (in uso)

• Sintesi di parete
• Sintesi proteica
• Traduzione
• Traslocazione e/o allungamento peptide
• Trascrizione
• Sintesi acidi nucleici
• Funzionalità di membrana
• Metabolismo
• Bersaglio non noto

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Nuovi bersagli

• Sintesi acidi grassi(fab, fatty acid
  biosynthesis)
• ATPasi for functional DNA gyrB
• PDF, peptidil deformilasi
• Sintesi acidi teicoici (WTA,wall teicoic acid)
• Inibizione riboswitch
• Sintesi lipopolisaccaride, LpxC
• Subunita b DNA girasi (topoisomerasi II)
• Ossidazione
• Inibizione pompa efflusso
• Cell division (Fts)

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Sintesi di parete

• ß-lattamici
• Penicilline, Cefalosporine,
• Carbapenemici, Monobattamici,
• (inibitori suicidi, incluso non
  ß-lattamici)
• Glicopeptidi
• Vancomicina, Teicoplanina, Dalbavancin,
  Oritavancin, Telavancin
• Altri
• Fosfomicina, Cicloserina, Bacitracina
  (topico)

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Sintesi proteica

• Traduzione
• Aminoglicosidi
• Traslocazione e/o allungamento peptide
• macrolidi, ketolidi,
  oxazolidinoni,
• lincosamidi, streptogramine
• tetracicline, cloramfenicolo,
• ac. fusidico, pleuromutiline

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Sintesi acidi nucleici

• Trascrizione
• sintesi RNA rifampicina, rifapentina,
  rifabutina, rifaximina (topico)
• tiacumicine
• sintesi tRNA, Mupirocina
• Metabolismo del cromosoma
• sintesi DNA Chinoloni
• Fluorochioloni

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Altri bersagli

• Funzionalità di membrana
• Polimixine
• Lipopeptidi
• Metabolismo
• Sulfamidici-Trimetoprim

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Bersaglio intracellulare non totalmente noto

• Antibiotici peptidici (bersaglio variabile)
• Nitrofurani, furadantin
• Imidazoli, nitroimidazolo
• Il composto è metabolizzato e il prodotto
  interferisce con sintesi essenziali

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Antibiotici ad uso specifico

• Mycobacterium tuberculosis
• Clostridium difficile