АНТИБИОТИКОТЕРАПИЯ Симонов С. С.
Чашка Петри Александра Флеминга • Пенициллин впервые обнаружен в 1928 году британским врачом Александром Флемингом • Случайно открыт в загрязненной бактериальной культуре • Гриб Penicillium notatum подавлял культуру Staphylococcus aureus, растущую в чашке Петри
Чашка Петри Александра Флеминга
Прокариотическая клетка в сравнении с эукариотической Клеточная стенка Бактериальная клетка (прокариот) Мембрана Плазмида Клетка животного (эукариот) Хромосома (циркулярная; одна копия ДНК - гаплоидная) Мембрана Ядро Митохондрия и митохондриальная ДНК Хромосома (линейная; две копия ДНК диплоидная)
Мишени для клинически важных антибиотиков Синтез клеточной стенки Бета-лактамы Гликопептиды Синтез протеинов Аминогликозиды Макролиды Тетрациклины Хлорамфеникол Антимикробные средства, которые влияют на бактериальную ДНК и РНК Хинолоны Рифампицин Триметоприм-сульфометоксазол
Механизмы действия антибиотиков (пневмококк)
Applied Microbiology Two cell types
- DNA complexed with protein constitutes the genetic material as chromosomes - Bacterial chromosomes are a single circular loop - Eukaryotic chromosomes are multiple and linear 8
Синтез клеточной стенки 1. Циклосерин 2. Гликопептиды (ванкомицин, teicoplanin) 3. Bacitracin 4. Бета-лактамы (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы)
Бета-лактамное кольцо R CO NH O R O S N COOH R S S O N COOH ПЕНИЦИЛЛИНЫ пенициллин, cloxacillin, flucloxacillin, ампициллин, амоксициллин, carbenicillin, ticarcillin, azlocillin, mezlocillin, piperacillin N R COOH ЦЕФАЛОСПОРИНЫ cephalexin, цефаклор, cefadrxil, cefuroxime, cefamandole, cefotaxime, ceftazidime, cetriaxone
Бета-лактамное кольцо R O C R N R COOH O КАРБАПЕНЕМЫ imipenem N OS O 3 МОНОБАКТАМЫ aztreonam
Inhibition of Cell Wall Synthesis Peptidoglycan b-lactam Weak points in peptidoglycan Bulging surface of cocci
Ингибиторы синтеза бактериальной клеточной стенки Клеточная стенка Прикрепление нового элемента пептидогликана NAG NAM L-лизин D-аланин Бета-лактамы Связываются и ингибируют фермент, который катализирует образование этой связи
Ингибиторы синтеза бактериальной клеточной стенки ВОРЧАНИЕ Гликопептиды связываются с терминальными остатками D-ala-D-ala, предотвращая включение субъединицы в растущий пептидогликан NAM P P L-лизин C 55 липид
Ингибиторы протеинового синтеза 1. 2. 3. 4. 5. Аминогликозиды Макролиды Тетрациклины Хлорамфеникол Фузидиновая кислота
Инициирование Синтеза Протеинов 1 3 2 GTP 30 S 1 2 3 GTP Факторы Инициирования f-met-t. RNA и. РНК Spectinomycin 3 GDP + Pi P A 70 S Комплекс Инициирования 70 S 2 1 Аминогликозиды 1 2 GTP 30 S Комплекс Инициирован ия
Продолжение Синтеза Протеинов Тетрациклин P A Tu GTP Ts Фузидиновая кислота Г GDP + P A + Ts Tu Ts GDP Хлорамфеникол GDP + Г Pi Г GTP P A Эритромицин
Блокада рибосомы
Targeting Protein Synthesis and Function
Макролиды – присоединение к рибосоме
Макролиды – блокировка туннеля Steitz: Mol. Cell 10, 117 (2002)
Другие антибиотики блокирующие туннель Franceschi: Nature 413, 814 (2001)
Известные мутации «резистентности»
Синтез нуклеиновых кислот: • Ингибиция синтеза предшественников СУЛЬФОНИЛАМИДЫ ТРИМЕТОПРИМ • Ингибиторы репликации ДНК ХИНОЛОНЫ • Ингибиторы РНК полимеразы РИФАМПИЦИН
PABA X SULFA Дигидрофолие вая кислота X TRIMETHOPRIM Тетрагидрофо лиевая кислота Предшествен ники Пурины ДНК
• Change in metabolic patterns • Produce slightly different enzyme • Abandon metabolic pathway • Create a new metabolic pathway Sulfonamide & trimethoprim resistance
Антимикробные средства, затрагивающие бактериальную ДНК и РНК • Рифампицин - специфичный ингибитор бактериальной ДНКзависимой РНК полимеразы, блокирует и. РНК • Метронидазол – при восстановлении реагирует с ДНК, окисляя её и вызывая прерывание цепочки
Синтез нуклеиновой кислоты: Ингибиторы репликации ДНК • ХИНОЛОНЫ (напр. ципрофлоксацин фторхинолон) большое семейство синтетических препаратов, которые воздействуют на ДНК гиразу • ДНК гираза, необходима для суперспирализации бактериальной ДНК (также важна для репарации ДНК) бактерии неспособны 'упаковывать' ДНК в клетку
Организация бактериальной хромосомы и мишени действия хинолонов Бактерия 2 – 5 мкм ? Хромосома 1 500 мкм Суперспирализация • ДНК - гираза • Бинарное деление клетки • Репликация хромосомы • Топоизомераза IV
Selective Toxicity Essential Metabolite
Грамотрицательные Грамположительные Приготовление мазка Окраcка Фиксирование Обесцвечивание алкоголем Окраска
Красный: клеточная мембрана Черный: пептидогликан Зелёный: внешняя мембрана
Broad spectrum penicillins and cephalosporins can cross the cell walls of Gram negative bacteria. Carbenicillin & ceftriaxone Some penicillins are less effective against Gram negative bacteria. Some cannot penetrate the outer membrane well.
Figure 27. 5 Gram-positive and gram-negative bacteria
Figure 27. 5 x Gram-positive and gram-negative bacteria Gram+ Thick peptidoglycan wall holds violet dye Gram- Thin peptidoglycan wall can’t hold violet dye, then stained red
Стационарная фаза log lag
log lag
• Бактерицидные – Цефалоспорины – Аминогликозиды – Пенициллины – Фторхинолоны • Бактериостатики – Тетрациклин – Эритромицин – Хлорамфеникол – Линкозамиды
СИНЕРГИЗМ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БОЛЕЕ ОДНОГО АНТИБИОТИКА Комбинированная терапия уменьшает появление устойчивости Туберкулез ВИЧ
АНТАГОНИЗМ Комбинация Бактериостатического и Бактерицидного Тетрациклин и пенициллин при менингите. Смертность 21 % против 79 %
ЛОКАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА АКТИВНОСТЬ АНТИБИОТИКА • Абсцесс - гной связывает антибиотик • Гематома - эритроцит связывает антибиотики. • p. H – повышает или уменьшает активность • Инородное тело
• Бактерицидные – Цефалоспорины – Аминогликозиды – Пенициллины – Фторхинолоны • Бактериостатики – Тетрациклин – Эритромицин – Хлорамфеникол – Линкозамиды
Чувствительность к антибиотику При определении чувствительности дискодиффузионным методом на поверхность агара в чашке Петри наносят бактериальную суспензию определенной плотности и затем помещают диски, содержащие определенное количество антибиотика. Диффузия антибиотика в агар приводит к формированию зоны подавления роста микроорганизмов вокруг дисков.
Чувствительность к антибиотику МПК: Минимальная подавляющая концентрация – наименьшая концентрация антибиотика, которая in vitro полностью подавляет видимый рост бактерий. МПК МБК: Минимальная бактерицидная концентрация – наименьшая концентрация антибиотика которая при исследовании in vitro вызывает гибель 99, 9% микроорганизмов от исходного уровня в течение определенного периода времени.
But Remember- must reach that concentration in blood or in specific tissue!!
Чувствительность к антибиотику Определение чувствительности микроорганизма с помощью Е-теста проводится с использованием полоски Е-теста, содержащей градиент концентраций антибиотика от максимальной к минимальной. В месте пересечения эллипсовидной зоны подавления роста с полоской Е-теста получают значение минимальной подавляющей концентрации (МПК).
Смертные случаи в 100 000 Внегоспитальная пневмония: Смертность 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 Недостаток эффективной терапии; увеличение смертности 1970 1980 1990 Уровни смертности пневмонии в 100 000 пациентов в США от 1900 -1990
Потребление макролидов амбулаторными пациентами в Финляндии в 1980 - 1994 гг. (Seppala H. et al. , 1997)
Частота выделения эритромицинорезистентных S. pyogenes в Финляндии в 1990 - 1996 гг. (%)
ЧАСТОТА (%) УМЕРЕННОРЕЗИСТЕНТНЫХ И РЕЗИСТЕНТНЫХ S. pneumoniae (1999 -2000 гг. ) Число штаммов – 210 (Пе. ГАС-I, фаза «А» ) Умереннорезистентные штаммы П ен и Ам цил ли ок н си ци Ц еф л тр лин су и ль ак б с Ц акт он/ е а Эр фе м ит пи ро м Аз м ит иц Кл ро ин ар ми ц ит ро ин ми М ид ци ек н ам Сп иц ир ин Кл ам ин иц да ин Хл ми ор ци ам н Га фен ти ик ф ло ол Те кс тр аци ац н Ко ик -т ли ри н мо к Ва саз нк ол ом иц ин Резистентные штаммы Козлов Р. С. и соавт. Клин. микроб. антимикроб. химиотер. , 2002; 4: 267 -77
ил л ин Ам сиц ок ил л с кл иц ин Ц ав ил еф ул ли су три ана н/ ль ак т б Эр ак сон ит там / ро ми Аз ци ит ро н Кл ми ар ци ит н ро ми Сп ци ир н ам Кл иц ин ин да Хл ми ор ци ам н ф М ен ок ик си о ф ло л Те кса ци тр н ац Ко ик -т ли ри н мо Ва кса зо нк л ом иц ин ок Ам ен иц П ЧАСТОТА (%) УМЕРЕННОРЕЗИСТЕНТНЫХ И РЕЗИСТЕНТНЫХ S. pneumoniae (2001 -2003 гг. ) Число штаммов – 581 (Пе. ГАС-I, фаза «Б» ) Умереннорезистентные штаммы Резистентные штаммы
ин ци Ам лл ин ок с кл иц Ц ав ил еф ул ли а су три на н/ ль ак т Эр бак со ит та н/ ро м Аз миц ит и ро н Кл ми ар ци ит н Сп ром иц М ир и ид ам иц н ек а и Кл ми н / ц М инд ин ок а си ми ц ф ло ин кс ац Те ин тр ац Ко ик -т ли ро н кс Хл аз ор ол им ам ф е Ва ник нк ол ом иц ин си лл иц и ен ок Ам П ЧАСТОТА (%) УМЕРЕННОРЕЗИСТЕНТНЫХ И РЕЗИСТЕНТНЫХ S. pneumoniae (2003 -2005 гг. ) Число штаммов – 913 (Пе. ГАС-II) Умереннорезистентные штаммы Резистентные штаммы Козлов Р. С. и др. Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. ; 2006; 8(1): 33 -47
ЧАСТОТА (%) УМЕРЕННОРЕЗИСТЕНТНЫХ И РЕЗИСТЕНТНЫХ H. influenzae Число штаммов - 258 Умереннорезистентные штаммы 17, 4 Резистентные штаммы 0, 8 / 4, 6 0 0 12, 4 0, 4 / 4, 3 Ам Ам пи ц ил л ин ок с кл иц ав ил ул ли ан н/ Ц ат еф тр иа кс он Аз ит ро ми М ци ок н си ф ло кс ац ин Те тр ац ик ли Ко н -т ри мо кс аз ол Хл ор ам ф ен ик ол 0 0/ 1, 5 2, 3 / 2, 7 Kozlov R. S. , e. a. Proceedings of the 8 ECCI & 4 ECVD, 2006; 116
Macrolide-Resistant S. pneumoniae (MRSP) and Macrolide Consumption in 14 EU Member States, 1997 -1998 Sources: Alexander Project, FINRES, STRAMA, DANMAP, and Cars O, et al. Lancet 2001; 357: 1851 -3.
Time above MIC Correlation of serum pharmacokinetics with Antibacterial concentration (µg/ml) MIC (susceptibility) of an organism 8 6 4 2 Drug A X Time above MIC Drug B B A 0 Time Dosing interval Drug A present at concentration of 2 µg/ml for 50% of dosing interval Drug B present at concentration Slide no of 2 µg/ml for 30% of dosing interval 72
1 2 3 Antibiotic-sensitive Antibiotic-resistant Dead
Resistance in the Intensive Care Unit National Nosocomial Infections Surveillance System Report, 2003 Klebsiella pneumoniae Pseudomonas aeruginosa 10 % 23 % 28 % 52 % Enterococcus sp. Staphylococcus aureus
In the Community : Macrolide resistance Streptococcus pneumoniae Helicobacter pylori 32 % 20 -90 % Up to 70 % Ineffective Streptococcus pyrogenes Haemophilus influenzae
Methicillin against macrolide resistance Vancomycin used against MRSA . .
Methicillin against macrolide resistance Vancomycin used against MRSA VRE Linezolid. . against VRE Linezolid?
МЕХАНИЗМЫ УСТОЙЧИВОСТИ К АНТИБИОТИКАМ
Механизмы антимикробной резистентности Инактивация антибиотика Нарушение проницаемости Модификация мишени Активный эффлюкс
Насосы Эффлю антибиотик Ингибитор пр эффлюкс насос мембрана клетки бактери антибиотическая ц
Multidrug resistant pumps • Self defense ejection system • Lack selectivity & can pump out antimicrobials, detergents and toxins publications. nigms. nih. gov/. . . /pump_it_up/
Диссеминация генов устойчивости 1. Хромосомная: отбор мутанта Антибиотики 2 Плазмидная: распространение устойчивости донор реципиент Плазмиды - молекулы ДНК которые копируются независимо от бактериальной хромосомы трансконъюгант
МЕХАНИЗМЫ УСТОЙЧИВОСТИ К ФТОРХИНОЛОНАМ Ведущим механизмом устойчивости к фторхинолонам является модификация мишеней двух бактериальных ферментов ДНК-гиразы и топоизомеразы IV, опосредующих конформационные изменения в молекуле бактериальной ДНК, необходимые для ее нормальной репликации. Каждый из ферментов состоит из четырех субъединиц. ДНК-гираза состоит из двух gyr. А и двух gyr. B субъединиц (соответствующие гены gyr. А и gyr. B). Топоизомераза IV - из субъединиц par. C и par. E (соответствующие гены par. C и par. E). Гены обоих ферментов локализованы на бактериальной хромосоме.
Ступенчатое формирования устойчивости к фторхинолонам 2 -я ступень селекции Устойчивость 1 -я ступень селекции Levo. R Cipro. R par. C gyr. A
ПУТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ A. Трансформация B. Трансдукция C. Конъюгация (Рекомбинация)
A. Трансформация • перемещение «голой» ДНК
B. Трансдукция • Перемещение генетической информации бактериофагом
C. Конъюгация (Рекомбинация) • Генетический материал перемещается непосредственно от одной клетки к другой через эндоплазматический мост.
Макролид β-лактам Фторхинолон
МАКРОЛИДЫ ФТОРХИНОЛОНЫ β-лактамы 92
THE END
Скачать презентацию АНТИБИОТИКОТЕРАПИЯ Симонов С С Чашка Петри Александра
16 01 03 test 15 04 2010.ppt