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UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA
- Antibiotici
- Antibiogramma
Chemioterapia delle infezioni batteriche
Antibiotico
• Era definito una sostanza naturale che prodotta da un
microrganismo era in grado di inibire la crescita di altri
microrganismi
• Definizione che oggi è sostituita da: una sostanza
prodotta da un microrganismo o una sostanza
analoga (prodotta interamente o per sintesi chimica) la
quale a basse concentrazioni inibisca la crescita di
altri microrganismi.
Antibiotici
• Fonti principali per ottenere gli antibiotici:
1) microrganismi (Penicillium, Cephalosporium,
Streptomyces)
2) per sintesi chimica (chinoloni, monobattami,
cloramfenicolo etc)
3) Semisintesi (partendo da una struttura base,
ottenuta per estrazione (fermentazione) e
aggiungendo catene di sintesi
Antibiotici
• Principio della tossicità selettiva:
E' la capacità degli antibiotici di
risultare tossici esclusivamente
nei confronti dei microrganismi e
non nei confronti delle cellule
eucariotiche.
Classificazione secondo lo SPETTRO
D'AZIONE
Si intende per spettro d'azione, il ventaglio delle specie
batteriche nei riguardi delle quali l'antibiotico mostra attività.
Lo spettro d'azione sarà:
ampio:
la molecola è attiva verso batteri Gram positivi e negativi
medio:
la molecola è attiva ad es. verso batteri Gram positivi e verso taluni
Gram negativi
ristretto:
la molecola è attiva ad es. solamente verso batteri Gram positivi o
solo verso Gram negativi
Antibiotici
• Schema razionale di un agente
antimicrobico:
• Selezionare un target appropriato,
• Identificare la struttura chimica,
• Modificare il componente per favorirne la
potenza,
• Valutare l’attività in vitro,
• Valutare l’attività in vivo e la tossicità,
• Trials clinici.
Antibiotici
Classificazione degli antibiotici in base al tipo di attività
antibatterica:
• Antibiotici ad attività battericida: capaci di uccidere la cellula batterica
(MCB).
• Antibiotici ad attività batteriostatica: capaci di inibire la moltiplicazione
della cellula batterica (MIC).
• L'azione batteriostatica o battericida di un antibiotico dipendono dal
meccanismo d'azione. Saranno battericidi gli antibiotici che
agiscono su strutture fondamentali per la cellula batterica quali: la
parete o gli acidi nucleici.
• Se l’antibiotico è battericida i valori di MIC e MBC coincidono.
• Se l’antibiotico è batteriostatico i valori di MIC e MBC sono differenti
(MBC>MIC)
Antibiotici
• Proprietà di un nuovo antibiotico:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Selettività,
Ampio spettro d’attività,
Attività battericida,
Non tossico per l’ospite,
Emivita lunga nel plasma,
Buona distribuzione nei tessuti,
Basso legame con le proteine plasmatiche,
Somministrazione per via orale e parenterale,
Nessuna interferenza con altri farmaci.
CARATTERISTICHE IDEALI
• TOSSICITA’ SELETTIVA
• SCARSA O NULLA ATTIVITA’ SULLA
FLORA COMMENSALE
• ASSENZA DI EFFETTI COLLATERALI
LOCALI E/O SISTEMICI
• ASSENZA DI RESISTENZE NELLA
POPOLAZIONE MICROBICA
Antibiotici
Classificazione degli antibiotici in base al
meccanismo d’azione:
a) Antibiotici che interferiscono con la sintesi dei mucopeptidi
della parete cellulare.
b) Antibiotici che modificano la permeabilità della membrana
citoplasmatica.
c) Antibiotici che interferiscono sulla sintesi delle proteine
batteriche (a livello extraribosomiale), a livello ribosomiale
(subunità 30S, 50S ).
d) Antibiotici che interferiscono con il metabolismo degli acidi
nucleici.
e) Antibiotici che agiscono in quanto antimetaboliti.
Il problema delle resistenze
batteriche
• Un microrganismo si definisce resistente,
quando il valore della concentrazione
minima inibente (MIC) in vitro
dell’antibiotico è superiore a quella che
l’antibiotico può normalmente raggiungere
in vivo.
ANTIBIOTICO RESISTENZA
L’antibiotico resistenza è una proprietà geneticamente
trasmissibile del microrganismo. Essa può essere naturale
oppure acquisita.
Resistenza naturale o intrinseca
E’
una
condizione
di
generale
insensibilità
costituzionale ad un farmaco che si estende a tutti gli
stipiti di una data specie
• Al microrganismo può mancare la struttura su cui
agisce l’antibiotico, come avviene con i micoplasmi che
sono privi della parete cellulare e quindi insensibili alla
penicillina
• La struttura della parete cellulare o la membrana
citoplasmatica di un microrganismo possono essere
impermeabili a un antibiotico
La resistenza acquisita
• E’ il risultato di una selezione clonale sotto la pressione selettiva
esercitata dal farmaco. L’intervallo che intercorre fra l’introduzione in
terapia e lo sviluppo di resistenza è inversamente proporzionale alla
frequenza d’uso ed al perdurare nell’ambiente dell’antibiotico.
• Meccanismi:
• a) cromosomiale:trasmissione verticale
• mutazioni spontanee
• b) Extracromosomiale: trasmissione orizzontale
• - Batteriofagi : trasduzione
• - Plasmidi (fattori R): coniugazione
• - Trasposoni
• Dopo due anni dall’ introduzione di un nuovo antibiotico nella
terapia, inizieranno a comparire ceppi resistenti.
RESISTENZA CROMOSOMICA
Ø Costituisce solo il 10-15% di tutte le resistenze acquisite (bassa
frequenza di insorgenza)
Ø Si realizza tramite un’alterazione
dell’informazione genetica cromosomica
mutazionale
spontanea
Ø L’antibiotico esercita un’azione selettiva (seleziona i mutanti
resistenti, inibendo le cellule sensibili)
Ø Gli stessi mutanti possono essere resistenti anche ad altri antibiotici
con caratteristiche simili (resistenza crociata o crossresistenza)
Ø Si trasmette verticalmente tramite la discendenza (da cellula madre a
cellula figlia)
Può essere:
Ø one-step: è sufficiente una sola mutazione per conferire un elevato
grado di resistenza (es. rifamicine, chinoloni)
Ø multi-step: sono necessarie più mutazioni perché possa instaurarsi (es.
β-lattamine, macrolidi, cloramfenicolo)
RESISTENZA EXTRACROMOSOMICA
Ø Costituisce il 90% di tutte le resistenze (alta frequenza di
insorgenza)
Ø Si origina per acquisizione di nuova informazione genetica che
deriva da altri microrganismi e che penetra nella cellula mediante
i meccanismi di coniugazione, trasformazione e trasduzione
Ø Riguarda più antibiotici contemporaneamente (resistenza
multipla)
Ø E’ a trasmissione orizzontale (tramite lo scambio genetico)
Ø Può essere trasferita anche a microrganismi appartenente a
specie differenti (resistenza contagiosa)
Ø E’ dovuta a geni presenti su plasmidi o trasposoni (elementi
genici mobili)
- Un uso sproporzionato di antibiotici sia nell’uomo che
negli animali.
- Trasmissione favorita dal contatto personale.
- Ampia disseminazione attraverso viaggi.
Resistenza antimicrobica
Cause della resistenza antimicrobica:
- Un uso sproporzionato di antibiotici sia
nell’uomo che negli animali.
- Trasmissione favorita dal contatto personale.
- Ampia disseminazione attraverso viaggi.
Antibiotici
Meccanismi dell’antibiotico resistenza.
a) Inattivazione enzimatica dell’antibiotico.
b) Modificazione delle strutture bersaglio
c) Diminuita penetrazione dell’antibiotico.
d) Aumentata produzione degli enzimi che
inattivano l’antibiotico.
e) Sviluppo di vie metaboliche alternative che
evitano l’azione del farmaco.
Come contrastare l’antibiotico-resistenza
• Associazione di antibiotici con inibitori
della resistenza (esempio Augmentin)
• Uso razionale degli antibiotici
• Interferire con i processi di
trasferimento genetico orizzontale
+
Amoxicillina
Acido clavulanico
Antibiogramma
La valutazione della sensibilità in vitro che
ha un antibiotico nei confronti di un germe
patogeno.
Nella pratica clinica questo tipo di test,
essenziale per una corretta terapia, permette
di vedere quali siano i farmaci più efficaci nei
confronti di un certo microrganismo patogeno e
fornisce, inoltre, una stima della dose
terapeutica più opportuna per la cura della
malattia infettiva.
Antibiogramma
• In coltura pura.
• Batterio in fase esponenziale
• Terapia mirata
• Va eseguito per evitare l’insorgenza della resistenza
agli antibiotici.
• Per evitare l’inibizione della flora microbica
commensale.
TERAPIA ANTIBIOTICA DELLE
INFEZIONI
EMPIRICA
EMPIRICA
MIRATA
RAGIONATA
Studi epidemiologici
Probabile attuale eziologia.
Prevalenza locale della antibiotico
resistenza
Considerazioni cliniche
(condizioni generali, patologie
associate, gravità dell’infezione,
età, fattori di rischio, ... )
Caratteristiche
farmacologiche
TERAPIA EMPIRICA
RUOLO DEL
MICROBIOLOGO
CONFERMA DIAGNOSI
CLINICA
ISOLAMENTO PATOGENI
ORIENTAMENTO
TERAPEUTICO
+
ANTIBIOGRAMMA
TERAPIA MIRATA
TERAPIA MIRATA
SEDE DELL’INFEZIONE
PRELIEVO DEL MATERIALE PATOLOGICO
INVIO AL LABORATORIO DI MICROBIOLOGIA
ISOLAMENTO, IDENTIFICAZIONE E DETERMINAZIONE
DELLA SENSIBILITA’ “IN VITRO”
SCELTA DELL’ANTIBIOTICO DA SOMMINISTRARE
MIC e MBC
Il metodo più corretto per determinare l’efficacia di un
antibiotico nei confronti di un microrganismo consiste nello
stabilire, per ogni farmaco antibatterico, la concentrazione
minima inibente (MIC) e la concentrazione minima battericida
(MBC).
MIC (Minimal Inhibitory Concentration): la concentrazione
minima di antibiotico in grado di inibire la crescita
batterica.
MBC (Minimal Bactericidal Concentration): la più bassa
concentrazione di antibiotico in grado di distruggere i
batteri.
Antibiogramma
• Due sono i metodi per
eseguire
L’antibiogramma:
• Metodo per diffusione
• Metodo per diluizione
Metodo per diffusione o metodo di Kirby.Bauer
Metodo qualitativo
Nel metodo dei dischetti di diffusione il microrganismo in esame
viene coltivato su piastre di agar in presenza di antibiotici contenuti
in dischi: se il microrganismo cresce normalmente significa che è
resistente, se invece è sensibile si rende visibile attorno al disco un
alone di inibizione.
È un metodo quali-quantitativo, semplice, rapido ed economico, valido
per microrganismi aerobi a crescita rapida.
È il procedimento più comunemente usato in laboratorio, e permette
di ottenere una valutazione della MIC.
Attualmente il test di diffusione su dischetto più utilizzato è il
metodo di Kirby-Bauer, sviluppato agli inizi degli anni ’60.
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
Subito dopo l’inoculo si depongono sulla superficie della piastra
una serie di dischetti di carta assorbente sterili imbevuti di
adatte concentrazioni degli antibiotici che si desidera testare.
• Si divide la piastra in spicchi, uno per ciascun antibiotico, e si
deposita al centro di ogni spicchio il dischetto corrispondente,
con l’aiuto di una pinzetta sterile.
•Si pongono le piastre in incubatore a 37°C per 18-24 ore.
•Si misura il diametro degli aloni di inibizione per ogni
antibiotico.
INTERPRETAZIONE DEI
RISULTATI
Antibiogramma
E-test
Determinazione della
MIC
E-test
Metodo delle diluizioni progressive
Nei test di sensibilità mediante diluizione la sensibilità del
microrganismo viene valutata in base alla sua crescita o meno in un
terreno di coltura - che può essere solido o liquido - contenente diverse
concentrazioni dell'antibiotico. Questo metodo è quantitativo e
consente di determinare accuratamente oltre alla MIC anche la MBC
(Minimal Bactericidal
Concentration), ovvero la più bassa
concentrazione di antibiotico in grado di distruggere la totalità dei
batteri. Il metodo è valido e preciso, ma purtroppo anche costoso e di
lunga attuazione, per cui l'impiego è limitato a pochi casi:
•trattamenti di affezioni molto serie in cui sia necessario valutare la
MBC per determinare il dosaggio dell'antibiotico (es. nelle endocarditi
batteriche o osteomieliti);
•valutazione della sensibilità di microrganismi a lenta crescita (es.
micobatteri e actinomiceti);
TEST DI DILUIZIONE
Nel test di diluizione in brodo di coltura si prepara una serie di provette
di terreno contenenti diverse concentrazioni di antibiotico, e le si
inoculano con quantità convenzionali dell’organismo da testare.
La concentrazione più bassa di antibiotico che porta ad assenza di
crescita dopo 16-20 ore di incubazione è la MIC.
E’ invece possibile calcolare la MBC se le provette che non presentano
crescita sono sottoposte a subcultura in terreno fresco privo di
antibiotico: la concentrazione più bassa di antibiotico alla quale il
microrganismo non è in grado di crescere quando viene trasferito in
terreno fresco equivale alla MBC.
Il metodo di diluizione su agar è molto simile al test di diluizione in brodo
di coltura: piastre contenenti quantità variabili di antibiotico si inoculano
e, quindi, viene valutata la crescita.
La Minimum Inhibitory Concentration (MIC)
indica una inibizione della crescita e non che il
batterio venga ucciso (sebbene in pratica una
lunga inibizione della crescita conduca alla
eliminazione del batterio attraverso le difese
immunitarie dell’ospite.
La Minimum Bactericidal Concentration (MBC) è
generalmente superiore (2-4 volte) la MIC.
Dato che comporta la semina del brodo su agar, il
test ha delle limitazioni per il tempo che si perde
e i costi.
L’antibiogramma
Oggi i test di sensibilità ai farmaci
antibatterici possono essere eseguiti con
apparecchiature semi-automatiche in cui i
batteri vengono fatti crescere in terreno
liquido, in presenza di dosi prefissate dei
farmaci e la lettura dei risultati, eseguita
da un fotometro registratore, viene
interpretata
da
un
elaboratore
elettronico, che fornisce in tal modo il
significato finale.
INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI
I valori standard di sensibilità variano per ciascun
microrganismo e sono basati sulla concentrazione
plasmatica di farmaco che può essere raggiunta senza la
comparsa di effetti tossici. Questi consentono di
classificare il microrganismo in:
• "sensibile", quando l'antibiotico risulta efficace ai
dosaggi comunemente raccomandati,
•
"intermedio", quando la crescita batterica è inibita solo
al dosaggio massimo raccomandato,
•
"resistente", quando l'antibiotico dovrebbe essere
utilizzato a dosaggi che risulterebbero tossici
nell'organismo.
PUO’ IL DATO IN
VITRO DI
SENSIBILITA’ O DI
RESISTENZA
ESSERE UN INDICE DI
ASSOLUTA
PREDITTIVITA’ SE
TRASFERITO IN VIVO ??
E’ estremamente importante che si ponga la massima
attenzione
a non
prescrivere
antibiotici
quando non
Infezioni
delle
alte vie
respiratorie
si è certi che l’eziologia sia batterica
E’ estremamente importante che si ponga la
massima attenzione a non prescrivere
antibiotici quando non si è certi che l’eziologia
sia batterica
TERAPIA RAGIONATA
Anche nella terapia antibiotica è utile
mantenere la logica dei “farmaci essenziali”:
ciascun medico si seleziona nel tempo un
proprio prontuario di una decina di molecole,
di cui conosce “tutto”, e continua ad usarle
fino a quando non trova altre molecole che
abbiano dimostrato, in studi controllati, di
essere più efficaci, meno tossiche e con un
miglior rapporto costo-beneficio.

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