ANTIBIOTIKUMOK

1. ANTIBIOTIKUMOK

2. DTM DCM minél nagyobb, annál jobb Kemoterápiás index • DTM= dosis tolerata maxima (toxikus) • DCM= dosis curativa minima (hatásos) • Kemoterápia : fertőző betegség vegyszeres gyógyítása • Kemoterápiás index : mekkora a legnagyobb elviselhető adag és a legkisebb hatásos adag aránya. Kifejezi hogy mennyire alkalmas a vegyület a gyógyításra • széles vagy szűk alkalmazási koncentráció intervallum

3. Penicillin- az első antibiotikum - 1928 • 1896 egy francia diák figyelt fel rá de ez feledésbe merült • Alexander Fleming megfigyelte, ahogy egy gomba (Penicillium notatum) gátolta a staphylococcusokat (véletlenül benőtte a telepeket amíg Fleming nyaralt!?) Publikálta az eredményeket de később abbahagyta a kutatást • mások is megfigyelték, de nem törődtek vele! • Florey & Chain kristályosították először (1940) - közös Nobel díj 1945 • első klinikai alkalmazás: 1942 • II. világháború: 12-15% életet mentett

4. Selman Waksman - Streptomycin (1943) • hatásos minden Gram-negatív ellen • első antibiotikum, ami hatásos Mycobacterium tuberculosis ellen • a legsúlyosabb fertőzéseket pont ezek okozzák • Streptomyces griseus-ból vonták ki Nobel díj 1952

5. Az antibiotikumok aranykora Felfedezés Előállítás

6. AZ ANTIBIOTIKUM TERÁPIA ALAPELVEI

7. Az antibiotikum terápia alapelvei antibiotikum baktérium beteg • széles vagy szűk spektrum • bakteriosztatikus vagy bactericid • Per os vagy parenterális • penetrációs képesség • alapbetegség • gyógyszer allergia • terhesség, gyerekkor rezisztencia !!!

8. Az antibiotikum terápia fajtái • Célzott • antibiotikum érzékenységi teszt alapján • Empírikus • tünetek, ill. szokások alapján • epidemiológiai adatok ismerete! S. pyogenes • Profilaktikus • pl. bélműtétnél megelőző

9. Lehetséges mellékhatások • allergia • penicillinek! • I típusú túlérzékenységi reakció (anaphylaxia) • toxikus hatás • vese, máj, csontvelő - tetraciklin • halláskárosodás - streptomycin • csontok, fogak - chloramphenicol • diszbakteriózis = normál flóra kipusztulása - chloramphenicol

10. A + B (antagonizmus) A szer B szer A + B (szinergizmus) Gyógyszer kombinációk 7 10 6 10 5 10 4 10 Élő csíraszám / ml 3 10 2 10 1 10 Idő (óra)

11. Az aktívan szaporodó baktériumokra hat A baktériumok szaporodását gátolja A kombinációs terápia célja • szinergista hatás • Sumetrolim: TMP + SMX • Synercid: quinupristin + dalfopristin • penicillin + gentamycin • rezisztencia kiküszöbölése • ß-laktám + enzim inhibitor • polimikróbás fertőzés • nem ajánlott: • ß-laktám + bakteriosztatikus szer!!

12. AZ ANTIBIOTIKUMOK HATÁSMECHANIZMUSAI

13. Lehetséges támadáspontok • Sejtfal (peptidoglikán) szintézis[β-laktámok] • Sejtmembrán funkció • Fehérje szintézis [pl makrolidok] • Nukleinsav szintézis [pl rifampicin] • Fólsav szintézis • DNS szintézis • RNS szintézis SZELEKTÍV TOXICITÁS !!!

14. Sejt- membrán Sejtfal

15. Sejtfal biztosítja az ozmotikus nyomást Filamentáció “Nyuszifülek” lízis I. Sejtfalszintézis gátlása (bactericid)

16. β–laktám gyűrű szerkezete: (nagyon érzékeny!) I.1. -laktámok • A peptidoglikán láncok transzpeptidációját gátolja • Fontos kérdések: • lehet per os adni? (sav stabilitás) • β–laktamáz (enzim-) stabilitás? • jó-e a Gram-negatívok ellen? (pl. Pseudomonas, Acinetobacter!)

17. S N O I.1.1. Penicillinek β–laktám gyűrű + 5 tagú /=tiazolidin-/ gyűrű kénnel • természetes penicillinek, savérzékeny:penicillin G, V • enzim stabil:methicillin,oxacillin(MRSA!!) • amino-penicillinek:ampicillin,amoxicillin(per os adható, savstabil, de nem enzim-stabil) • ureido-penicillinek:piperacillin,mezlocillin(se sav-, se enzim-stabil, de jó Pseudomonas ellen) • carboxi-penicillinek:carbenicillin

18. G+ G-

19. Pentaglicin keresztkötés NAG NAM NAG NAM NAG L-ALA D-GLU L-Lys D-ALA L-ALA D-GLU L-Lys D-ALA NAM NAG NAG NAM NAG L-ALA D-GLU L-Lys D-ALA L-ALA D-GLU L-Lys D-ALA Peptidoglikán Itt gátol a penicillin

20. O S S O O N N N O O O Penicillin + enzim inhibitor kombináció • enzim inhibitor = β–laktám analóg, öngyilkos molekulák, a β–laktamázhoz nagyobb az affinitásuk ezért az enzim őket fogja hasítani!! • ampicillin-sulbactam = Unasyn • amoxicillin-klavulánsav =Augmentin • piperacillin-tazobactam =Tazocin sulbactam penicillin klavulánsav

21. I.1.2. Cephalosporinok β–laktám + 6 tagú /=cephem-/ gyűrű kénnel • több szubsztitúciós lehetőség • Gram-negatívok ellen is! • class C β–laktamáz = cephalosporináz • I. gen.: cefazolin, cephalexin, ...szűk sepektrum • II. gen: cefuroxim, cefaclor, cefoxitin, ... • III. gen.: cefotaxim, ceftriaxon, …erős hatás Enterobacteriaceae tagjai ellen, de Enterococcusokra nem • IV. gen.: cefepim, cefpiron, széles ,antipseudomonas hatású

22. C N N O O SO3H C N O I.1.3. Carbapenemek • legszélesebb spektrum! • penicillinekből módosították • imipenem,meropenem,ertapenem • class B β–laktamáz = carbapenemáz I.1.4. Carbacephemek • cephalosporinokból módosították • loracarbef I.1.5. Monobactam • aztreonam

23. I.2. Glycopeptidek • vancomycin,teicoplanin • óriás molekulák • hármas hatás: • sejtfal szintézis • membrán permeabilitás • DNS szintézis (?) • tartalék antibiotikumok! • VRE!! • Csak G+, szűk spektrum, de jó G- porphyromonasokra is

24. I.3. Polypeptidek • Bacitracin: • főleg Gram+, lokálisan, sejtfalszintézis gátló • Bacillus subtilis termeli • bactericid, szűk spektrum • Polymixin: • sejtmembrándezintegrációja • Gram- , lokálisan (égés - Pseudomonas!) • bactericid, szűk spektrum

25. Aminoglikozidok, tetracyclinek Makrolidok, chloramphenicol II. Fehérjeszintézis gátlása (általában bakteriosztatikus) α α tRNS mRNS 30S 50S

26. II.1. Aminoglikozidok • bactericid! • a 30S riboszóma alegységhez kötődnek • Átjutás a sejtfalon aktív transzport ,oxigén igényes ezért anaerobokra nem hat. • streptomycin: TBC ellen is (ma: csak itt) • Rezisztenciához egy mutáció elég, ezért gyorsan kialakul • Sőt dependencia is kialakul, vagyis csak streptomicin jelenlétében tudnak szaporodni • ma főleg: • amikacin, netilmycin: súlyos szisztémás fertőzések • tobramycin, gentamycin: parenterálisan vagy szemcsepp • neomycin: szemcsepp • nincs teljes keresztrezisztencia • gyakran toxikus (süketség!, veseműködés)

27. II.2. Tetracyclinek • chlortetracyclin,doxycyclin, oxytetracyclin (Tetran) • a 30S riboszóma alegységen hat, az aminoacil-tRNS bekötődését gátolja • nagyon széles spektrumú (állatoknak is adják!), de ma már 70-80%-os a rezisztencia ellenük • aktív az IC baktériumok ellen, mert felhalmozódnak az emlős sejtekben • Chlamydia, Mycoplasma, Rickettsia • mellékhatások: • májkárosodás (terhesség!), vesekárosodás • felhalmozódás a csontokban (gyerekek foga!) • súlyos hasmenés, nyálkahártya gyulladása

28. II.3. Chloramphenicol • az 50S riboszóma alegységen hat peptidkötés létrejöttének gátlásával • Streptomyces venezuelae (Ehrlich), szintetikus • széles spektrumú  diszbakteriózis !! • ma főleg: • typhus abdominalis intravénásan • de: a fejlődő országokban gyakran! (olcsó) • per os, vagy szemcsepp / kenőcs (Chlorocid) • DE bél normál flóráját teljesen elpusztítják, és rez. Clostridiumok ill Staph. telepednek meg bélelhalással járó vastagbélgyulladást okozva!!! • toxikus hatások: • csontvelő károsodás • „Gray baby syndrome” újszülöttekben

29. II.4. Makrolidok • az 50S riboszóma alegységen hatnak • a peptidlánc elongációját gátolják • nagyobb koncentrációban baktericiddé válik • csoportok: • 14 tagú gyűrű:erythromycin,clarithromycin • 15 tagú gyűrű:azythromycin • 16 tagú gyűrű:josamycin • különböző spektrum (Streptococcusok; Bordetella, STD, RTI /Haemophilus, pneumo/, Helicobacter, Chlamydia) • keresztrezisztencia van! • Enyhe mellékhatások

30. II.5. Lincosamidok • clindamycin, lincomycin 50S alegységhez kötődnek II.6. Streptograminok • quinupristin,dalfopristin • kombinációban = Synercid II.7. Ketolidok • telithromycin II.8. Oxazolidinonok • Linezolid 50S-hez kötődve megakadályozza a 70S iniciációs komplex kialakulását

31. III. Nukleinsav szintézis gátlása III.1. Quinolonok • DNS giráz gátlása (emlős sejtekben is !! ezért toxikus) • eredeti vegyület: nalidixinsav • fluoroquinolonok (FQ): • ciprofloxacin,ofloxacin,norfloxacin,sparfloxacin • széles spektrumú (Intracelluláris ellen is!) • újabbFQ-ok(szélesebb spektrum, jobb hatás) – főleg a G+ felső légúti fertőzéseket okozók ellen : • levofloxacin,moxifloxacin,gatifloxacin,gemifloxacin • nem adható terhességben vagy kisgyerekeknek! • Gyorsan alakul ki rezisztencia ellenük

32. Pteridin Para-amino benzoesav (PABA) Dihidropteroinsav szintetáz Sulphamethoxazole = PABA analóg Dihidropteroinsav bakteriosztatikus Dihidrofólsav Fólsav Dihidrofólsav redukzáz (dhfr) Trimethoprim dhfr-t gátolja bactericid Tetrahidrofólsav Bázisok szintézise Aminosav szintézis Fehérje szintézis DNS szintézis RNS szintézis III.2. A folsav szintézis gátlásaSzulfonaminok, trimethoprim • Kombinációban: szinergizmus!! • Sumetrolim (1:5) • co-trimoxazole (1:19)

33. N 0 2N N CH CH N 3 3 CH CH OH CH CH OH 2 2 2 2 - 0N N III.3. Metronidazol • anaerobok + néhány protozoon ellen • tönkreteszi a DNS-t • gazdasejtben aktiválódik a nitrocsoport redukciójával alacsony redoxpotenciálnál (anaerobok!) • Rezisztencia nehezen alakul ki vele szemben

34. DNS RNS DNS b alegység III.4. RNS szintézis gátlásaRifampi(ci)n • DNS dependens RNS polimeráz gátlása (β alegységéhez kötődik) • ha a polimerizáció már beindult, akkor hatástalan • antituberculotikum (rpoB gén kódolja)

35. ANTIBIOTIKUM REZISZTENCIA

36. A rezisztencia első megjelenése • 1928: penicillin felfedezése • 1940: első β-laktamáz leírása • 1945: 50%-os penicillin rezisztencia Staphylococcus aureus-ban

37. Természetes rezisztencia • saját maguk által termelt antibiotikum ellen • sejtfal barrier (Gram-negatívok), vagy sejtfal hiánya (Mycoplasma) • transzport rendszer hiánya • kötőhely hiánya

38. Szerzett rezisztencia - 1 • vertikális: spontán mutációval (evolúció, szelekció) • normál mutációs ráta= 1 : 107 • rezisztens mutánsok kiszelektálódása:

39. Szerzett rezisztencia - 2 • horizontális: rezisztencia gének átadása más baktériumoknak • plazmid (konjugáció) • bakteriofág (transzdukció) • transzpozon (ugráló genetikai elemek) • transzformáció (csupasz DNS)

40. kromoszóma R-plazmid ampicillin rezisztens baktérium sejt sex pílus ampicillin érzékeny baktérium sejt Antibiotikum rezisztencia gének átadása plazmidon

41. Antibiotikum rezisztencia gének átadása plazmidon ampicillin rezisztens baktérium sejt ampicillin rezisztens baktérium sejt

42. A rezisztencia kialakulásának humán okai • antibiotikumok túl gyakori fölírása • túl hosszú terápia, túl alacsony dózisban • antibiotikum szedésének idő előtti abbahagyása • antibiotikumok használata állattenyésztésben • rezisztens törzsek kórházi terjedése (hygiéne!) MULTI DROG REZISZTENCIA !!!

43. REZISZTENCIA MECHANIZMUSOK

44. tetracyclin penicillin enzimatikus inaktiválás aktív efflux sulphonamidok módosított kötőhely A három fő mechanizmus

45. H N H 2 H H N HO N 2 N S S O O N N O O HO O H - - H COO COO β-laktamáz 1. Enzimatikus inaktiválás - 1 • antibiotikum hasítása (hidrolízis)!! • pl.β–laktamáz hatása ampicillinre:

46. β-laktamázok • nagyon sokféle ~ kb 50 • főleg plazmid-kódolt (néha kromoszomális) • konstitutív vagy indukálható (= a β–laktám jelenlétében termelődik) • ESBL:„extended spektrum” β–laktamázok !! • gyakorlatilag minden, kórházi gyakorlatban elterjedt széles spektrumú penicillint és monobactamot, az összes szűk és széles spektrumú cefalosporint inaktiválják : pl Klebsiellák

47. b -laktamáz osztályok A B C D Osztály & Szerin- Metallo- Szerin- Szerin- aktív hely Szubsztrát Cephalosporinok Penicillinek Carbapenemek Penicillinek Kromoszomális Gram - Gram + & Gram - Gram + & Gram - Gram - Plazmid Gram + & Gram - Gram - Gram - Gram - β-laktamáz osztályok

48. C N H C C O l 2 C H C H C H O N 2 O H O H Acetyl CoA C N H C C O l 2 C H C H C H O N 2 Ac O H O Acetyl CoA C N H C C O l 2 pl. chloramphenicol acetilálása: C H C H C H O N 2 Ac Ac O O 1. Enzimatikus inaktiválás - 2 • kémiai módosítás: • acetilálás • adenilálás • foszforilálás • metilálás • aminoglycosidok, chloramphenicol

49. 2. Kötőhely módosítása mutációval • csökkent vagy megszűnt affinitás • penicillinek (pbp- transzpeptidáz enzim kötőhely módosulás), aminoglycosidok és makrolidok (30S és 50S riboszóma alegység), quinolonok (gyrA,B) 3. Efflux pumpa • Antibiotikum “kitessékelése” • nem túl hatékony • makrolidok, quinolonok, tetracyclin

50. kromoszóma plazmid Dihidrofolát DHFR DHFR TMP TMP Tetrahidrofolát 4. Kötőhely túltermelése • pl. PABA túltermelése (SMX) 5. Metabolit “by-pass” • másik kötőhely termelése • pl. másik dihidrofolát reduktáz (DHFR) termelése