Mecanismos de Ação dos Antimicrobianos Prof. Lander Rodrigo de Souza landers@furb.br Qual a importância de saber como os antibióticos agem? ~50% das prescrições médicas de antimicrobianos são feitas de FORMA INADEQUADA (Anvisa; Spellberg et al 2015) Imagens da internet 1928 - Alexander Fleming (1881 - 1955) - Penicilina Prêmio Nobel de Medicina em 1945. Substância com ação antimicrobiana produzida por Penicillium notatum Imagens da internet Streptomyces sp. Imagem da internet Antimicrobianos aprovados para uso clínico a partir de 1935 Schaberle e Hack (2014) Imagem da internet Principais Classes de Antibacterianos x Mecanismo de Ação Principais antibacterianos que interferem na biossíntese da Parede Celular 1.1 β-lactâmicos Compartilham anel β-lactâmico Imagem da internet Principais estruturas β-lactâmicos Atuam ligando-se à proteína de ligação à penicilina (PBP), a qual é necessária para o início da ligação cruzada entre peptideoglicanos e formação da parede celular Imagem da internet Imagem da internet Bactericida Penicilinas ● Penicilinas Naturais Penicilina G ou Benzilpenicilina (Bezetacil®)→ uso intramuscular (IM) com atividade prolongada. Prescrita no tratamento de diversas infecções bacterianas: febre escarlatina, pneumonia pneumocócica, meningite meningocócica, sífilis, etc. Penicilina V → fenoximetilpenicilina → uso oral (mais estável em pH ácido) → menos efetiva contra Gram negativos → Ex: faringite estreptocócica, erisipela, infecções periodontais, febre reumática, infecções de próteses ortopédicas. Tortora, Microbiologia., 12ª ed ● Penicilinas Semissintéticas Espectro restrito (Gram positivas): Meticilina → resistente a b-lactamases. Não é mais comercializada. Oxacilina → resistente a b-lactamases. IM, via oral (VO). Espectro ampliado (atua em Gram negativos) - aminopenicilinas: Ampicilina → resistente a hidrólise ácida, porém sensível a b-lactamases. VO, IV. Amoxicilina → Derivada da ampicilina, mas apresenta maior absorção por VO. Inibidores de b-lactamases: Ácido Clavulânico e Sulbactam→ se ligam irreversivelmente a algumas blactamases. impedindo a degradação da ampicilina Imagem da internet https://www.youtube.com/watch?v=UjLmf-cVcMw Cefalosporinas Drogas semissintéticas de amplo espectro → resistentes as penicilinases estafilocócicas; Tortora, Microbiologia., 12ª ed Imagem da internet Carbapenemos ● Atualmente são sintéticos → IV → resiste à ação da maioria das blactamases; Atuam contra alguns cocos Gram+ (exceto MRSA, Enterococcus spp. e Stenotrophomonas maltophilia), bastonetes Gram- e bactérias anaeróbias); Primaxina, combinação de imipenem e cilastatina ( enzima renal). (combinação sinérgica) Doripenem (2007), útil contra Pseudomomas aeruginosa imipenem e cilastatina Imagem da internet Doripenem Monobactâmicos Método para evitar a penicilinase, uso IM, IV. Aztreonam → espectro limitado por ser específico contra bastonetes Gram– aeróbios (Ex.: Citrobacter spp, Enterobacter spp, Escherichia coli, Haemophilus influenzae, Klebsiella oxytoca, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens) Indicado para infecções sistêmicas, infecções urinárias, infecções por P. aeruginosa e tratamento de manifestações clínicas orais em transplantados (doença do enxerto) 1.2 Antibióticos glicopeptídicos ● Inibem síntese da PC por se ligarem ao terminal DAla-D-Ala, fazendo com que a atividade das transpeptidases (PBPs) não seja eficiente. Imagens da internet ● Vancomicina Derivados de uma espécie de Streptomyces (Bornéu) Inibição da PC, em que enfraquece a porção D-Ala-DAla Ainda apresenta toxicidade Espectro restrito, Gram + Última linha defesa MRSA Staphylococcus aureus resistente à meticilina Aparecimento de enterococos resistentes à vancomicina (VRE, de vancomycinresistant enterococci). ● Teicoplanina Menos tóxica e com maior meia-vida no plasma que a vancomicina; maior custo Administrada por via IV ou IM; Menos efetiva contra alguns SCN (Staphylococcus coagulase negativa)(ex.: Staphylococcus epidermidis). Algumas cepas de Enterococcus resistentes à vancomicina mantêm a sensibilidade à teicoplanina. Principais antimicrobianos que alteram a permeabilidade da Membrana Celular Imagens da internet Antibiótico lipopeptídico ● Polimixina B Peptídeos catiônicos → liga-se ao lipídeo A do LPS e polissacarídeos da membrana externa, desestabilizando-os. Mecanismo de ação distinto dos demais Eficiente contra Gram Durante anos único trat. Pseudomonas Atualmente pomadas antissépticas Infecções graves: urinárias, bacteremias, pneumonias → bactérias multirresistentes → IV Imagens da internet ● Daptomicina rápida despolarização do potencial de membrana Bactericida Mecanismo de ataque à MP bacteriana; resistência é incomum Atua em Gram + → Staphylococcus e Enterococcus resistentes à vancomicina (VRSA e VRE) e MRSA → infecções graves → IV. Imagens da internet Principais Antimicrobianos que interferem com a síntese proteica Imagens da internet Antimicrobianos que atuam na subunidade 30S do ribossomo Bactericidas ou bacteriostáticos ● https://www.youtube.com/watch?v=1aRvbghoL_o Drogas transportadas através da parede por um processo dependente de energia - Liga-se a subunidade 30S do ribossomo bacteriano. Antimicrobianos que atuam na subunidade 30S do ribossomo AMINOGLICOSÍDEOS Estreptomicina Espectinomicina Canamicina Gentamicina TETRACICINAS GLICILCICLINA Tigeciclina Imagens da internet Altera conformação 30S Interfere etapa inicial Leitura incorreta cód. genético Gram- (G.+ ) Trat. alternativo tuberculose Rápida resistência Tóxico: nervo auditivo e danos renais Bomba efluxo Mudança sítio-ação Alter. Perm. MP Antimicrobianos que atuam na subunidade 30S do ribossomo AMINOGLICOSÍDEOS Estreptomicina Espectinomicina Canamicina Amplo espectro Gentamicina Impede a adição de a.a. TETRACICLINAS GLICILCICLINA Tigeciclina Penetram tecidos Clamídias, Riquétsias, Micoplasma (pneum.) intracelulares Suprimem microbiota int Imagens da internet Antimicrobianos que atuam na subunidade 30S do ribossomo AMINOGLICOSÍDEOS Estreptomicina Espectinomicina Canamicina Gentamicina TETRACICLINAS GLICILCICLINA Tigeciclina Amplo espectro Bloqueia a síntese prot. Útil contra MRSA e Acinetobacter baumanii resistentes Imagens da internet Antimicrobianos que atuam na subunidade 50S do ribossomo CLORANFENICOL MACROLÍDEOS Eritromicina Claritromicina Azitromicina Telitromicina OXAZOLIDINONAS Linezolida Inibe as lig. peptídicas Barato Efeitos supressão medula óssea Gram +, Gram -, Mycobac., Riquétsia. ESTREPTOGRAMINAS Dalfopristina/Quinupristina (Synercid) Imagens da internet Antimicrobianos que atuam na subunidade 50S do ribossomo CLORANFENICOL MACROLÍDEOS Eritromicina Claritromicina Azitromicina Telitromicina OXAZOLIDINONAS Linezolida Inibe sínt. proteica (túnel) Similar penicilina G (alternativo) Via oral e sabor laranja Maior espectro Clamídias ESTREPTOGRAMINAS Dalfopristina/Quinupristina (Synercid) Imagens da internet Antimicrobianos que atuam na subunidade 50S do ribossomo CLORANFENICOL MACROLÍDEOS Eritromicina Claritromicina Azitromicina Telitromicina Classe nova 2001 Atuam próx. Interface 30S Totalmente sintéticos Desacelera resistência Usada combater MRSA OXAZOLIDINONAS Linezolida ESTREPTOGRAMINAS Dalfopristina/Quinupristina (Synercid) Imagens da internet Principais Antimicrobianos que interferem com a síntese e replicação dos ácidos nucleicos 4.1 Quinolonas Bactericidas → interagem com 2 enzimas bacterianas: Topoisomerase do tipo II (DNAgirase) → impede o supercoiling negativo do DNA; Topoisomerase do tipo IV → impede a descatenação dos cromossomos na replicação. Sintético Imagens da internet Imagens da internet 4.2 Rifamicinas Se ligam irreversivelmente à subunidade B da RNA polimerase → impedem a síntese de RNAm, RNAt e RNAr → bactericida → administrada VO; Atua em intracelulares (Mycobacterium, Chlamydia, Legionella), Gram+ (MRSA) e Gram– (Neisseria, Listeria, Haemophilus influenzae); Imagens da internet 4.3 Nitroimidazol Primeiramente sofre redução intracelular → origina produtos intermediários (tóxicos, rad. livres) → se ligam ao DNA → inibem a replicação e inativam o DNA (bactericida); Imagens da internet ● Metronidazol Administrado por VO; Atua contra a maioria dos anaeróbios (Bacteroides fragilis, Fusobacterium spp, Clostridium spp, Peptostreptococcus spp e Prevotella spp) Não age sobre os aeróbios → ausência de proteínas de baixo potencial de oxirredução (somente nos anaeróbios); Também atua contra alguns protozoários, incluindo Entamoeba, Giardia, Trichomonas, etc. Principais Antimicrobianos que interferem em vias metabólicas 5.1 Sulfonamidas Sulfametoxazol Foi o primeiro agente antimicrobiano, 1935. Comumente utilizada combinada com o trimetoprim (TMP-SMX; TrimetoprimSulfametoxazol) → infecções causadas por Gram positivos e negativos: Staphylococcus (incluindo MRSA), Streptococcus, Haemophilus influenza, E.coli, anaeróbios orais. Combinações > espectro e reduz linhagens resistentes Estruturas das sulfas são similares ao PABA (ác. paraminobenzoico) Bactericida → Inibem síntese de ácido fólico (importante para síntese de DNA). Imagens da internet Sulfametoxazol ● (TMP-SMX; TrimetoprimSulfametoxazol) Imagens da internet Imagens da internet Pressão Seletiva (uso indiscriminado de antimicrobianos) Medicina humana e veterinária indústria agropecuária Surgimento de microrganismos resistentes Imagens da internet Como as células bacterianas resistentes são selecionadas? Imagens da internet Mecanismos de resistência aos antimicrobianos: 1. Alteração da permeabilidade da parede ou membrana celular; 2. Atividade de efluxo; 3. Inativação do antimicrobiano → mecanismo enzimático; 4. Alteração em sítios alvos; Imagens da internet 1. Alteração da permeabilidade da parede ou membrana celular Diminuição na produção de porinas Ex.: Redução da expressão de OmpF em Gram– Gene marA em E.coli codifica molécula MarA (multiple antibiotic resistance). 2. Atividade de Efluxo ● Presença de bombas de efluxo Pode ser constitutiva ou adquirida Presentes em Gram+ e Gram– com diferentes especificidades https://www.youtube.com/watch?v=1q0z9lBJfRU 3. Inativação do antimicrobiano ● Beta-lactamases Enzimas capazes de hidrolisar o anel β-lactâmico Maioria adquirida via plasmídeos → conjugação Produzidas por Gram+ (sendo secretadas para o meio extracelular) e Gram– (encontradas no periplasma). Imagens da internet ● ESBL (Beta-Lactamases de Espectro Estendido): Muito importantes na atualidade em Gram negativos (Enterobactérias, como Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae) grande parte das amostras clínicas são resistentes. 1ª escolha no tratamento de produtoras de ESBL são os carbapenemas. ● Metalo-beta-lactamases (MBL) e New Delhi MBL (NDM) carbapenemases MBL - Resistência às cefalosporinas, penicilinas e carbapenêmicos, mas não conferem resistência ao monobactâmicos aztreonam. Surtos de infecções hospitalares em todo mundo. Também comum em enterobactérias (E. coli, K. pneumoniae, A. baumannii, P. aruginosa). Carbapenemase de K. pneumoniae é chamada KPC. NDM (gene blaNDM-1) confere resistência a quase todos os beta-lactâmicos. 4. Alteração em sítios ativos SCCmec (cassete cromossômico estafilocócico mec) carreia o gene mecA MRSA: Staphylococcus aureus resistentes à meticilina. MSSA: Staphylococcus aureus sensíveis à meticilina. Segmento de DNA adquirido por cepas de Staphylococcus aureus → carreia o gene mecA → confere resistência cruzada a todos os beta-lactâmicos. A presença da PBP2a faz com que a meticilina e os compostos penicilinaseresistentes tenham baixa afinidade pelo local de ligação na bactéria, a parede celular, e por consequência deixem de ser efetivos. SCCmec e gene mecA 4. Alteração em sítios ativos Proteção do alvo da tetraciclina Gene tetM codifica proteínas de proteção ao ribossomo (RPPs) que se ligam a este impedindo que a droga se ligue. Presente em Gram+ e Gram–. Alteração do alvo dos glicopeptídeos Gene vanA: Alteração do alvo molecular (substituição de D-Ala-D-Ala por D-Ala-D-Lac) Fenótipo VRE (Enterococcus resistentes à vancomicina) VRSA (Staphylococcus aureus resistentes à vancomicina) Exemplos de bactérias multirresistentes superbactérias Gram negativos ESBL+ (Extended Sprectrum Beta-lactamases); ERC (Enterobactérias resistentes a carbapenemas); KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase); NDM-1 (New Delhi metallo-beta-lactamase); MCR-1 (Mobilized colistin resistance) polimixina E GMRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) e VRSA; VRE (Vancomicin-resistant Enterococcus); ● https://www.youtube.com/watch?v=8KlXDMo3 WXM Bibiografia Anvisa https://www.anvisa.gov.br/servicosaude/contr ole/rede_rm/cursos/rm_controle/opas_web/m odulo1/antimicrobianos.htm ● Capítulo 20
