Mecanismo de la patogenia bacteriana y antibioticos

Universidad técnica de Machala

Unidad académica de ciencias químicas y de la saludEscuela de ciencias medicas

INTEGRANTES:

•Angie Noelí Chica Vicente •Jenny Fergie Farez Zambrano•Kevin Fernando Gámez Calle

Microbiología / virología

MECANISMOS DE LA PATOGENIA BACTERIANA-ANTIBIÓTICOS

Para la bacteria el cuerpo humano es un conjunto de nichos ambientales.

Estas han adquirido características genéticas y factores de virulencia.

Los mecanismos que realizan las bacterias para mantener su nicho y los productos derivados del crecimiento bacteriano, producen daños y problemas en el anfitrión humano.

aunque muchas de las bacterias producen enfermedad a través de la destrucción directa de los tejidos.

MECANISMOS DE LA PATOGENIA BACTERIANA

Las estructuras de la superficie bacteriana constituyen unos poderosos estimuladores de las respuestas del organismo anfitrión

que pueden ser protectores pero que a menudo presentan una causa significativa de los síntomas de la enfermedad

El organismo humano se encuentra colonizado de microorganismos (FLORA NORMAL) muchos de los cuales desempeñan funciones beneficiosas para sus anfitriones

La flora bacteriana normal puede producir enfermedad cuando invaden zonas del organismo que normalmente son estériles

Las bacteria oportunistas aprovechan las condiciones preexistente que potencia la vulnerabilidad del paciente, como la inmunosupresión.

Los signos y síntomas de una enfermedad están determinados por la función del tejido afectado. Las respuestas sistémicas se deben a la acción de toxinas y citocinas fabricadas como respuesta a la infección.

La gravedad del proceso depende de la importancia del órgano afectado y la extensión del daño causado por la infección.

Entrada en el organismo humano

Para que se produzca una infección las bacterias deben entrar primero al organismo humano, los mecanismos y las barreras de defensas naturales como la piel, la mucosidad, el epitelio ciliado y las secreciones contienen sustancias antibacterianas (ej., lisozima), que dificultan la entrada al organismo de las bacterias.

a veces estas barreras se alteran (un desgarro cutáneo, un tumor o una ulcera intestinal) lo que crea una vía de entrada para las bacterias o bien estas pueden tener los medios para perturbar a la barrera e invadir el organismo.

La piel posee una gruesa capa cornea de células muertas que protege al organismo de la infección sin embargo los cortes crean una entrada al tejido subyacente susceptible para las bacterias ej. S. aureus y S.s epidermidis, los cuales forman parte de la flora normal de la piel, pueden ingresar al organismo a través de grietas de esta y plantear un problema importante en personas con sondas y catéteres vasculares.

La boca, la nariz, el aparato respiratorio, los oídos, los ojos, el aparato urogenital y el ano son los sitios a través de los cuales pueden entrar las bacterias en el organismo.

Colonización, adhesión e invasión

Como se ha mencionado previamente,

el aparato digestivo esta colonizado de forma natural por bacterias

benignas

Que son beneficiosas

para el anfitrión

La colonización de localizaciones que normalmente son estériles implica la existencia de un defecto en un mecanismo de defensa natural o la creación de una nueva vía de entrada.

Los pacientes con fibrosis quística presentan este defecto como consecuencia de la reducción de la función ciliar mucoepitelial y la alteración de las secreciones mucosas lo que hace que sus pulmones sean colonizados por: S. aureus y P. aeruginosa.

Adhesión Las bacterias pueden utilizar diferentes mecanismos para adherirse y colonizar las diferentes superficies corporales cuando son capaces de adherirse a las células epiteliales o endoteliales

que revisten la vejiga, el intestino y los vasos sanguíneos, no se pueden eliminar y su capacidad de adhesión les permite colonizar distintos tejidos.

Por ejemplo, la función natural de la vejiga eliminar cualquier bacteria que no se encuentre adherida a la pared vesical. Escherichia coli y otras bacterias poseen adhesina que se unen a receptores específicos de la superficie tisular para evitar su eliminación.

ACCIONES PATÓGENAS DE LAS BACTERIAS

DESTRUCCIÓN TISULAR Los productos generados como consecuencia del crecimiento bacteriano,

específicamente de la fermentación dan lugar a la producción de ácidos, gases y de otras sustancias que son toxinas para los tejidos.

Además muchas bacterias liberan enzimas degradativas que disgregan los tejidos proporcionando así el alimento para el crecimiento de los microorganismos y facilitando la extensión de las bacterias especialmente cuando se ven implicados os vasos sanguíneos

TOXINAS Son componentes bacterianos que dañan

directamente los tejidos o ponen en macha actividades biológicas destructivas.

Las actividades de las toxinas u otras sustancias similares se deben a la acción de diversas enzimas degradativas que ocasionan la lisis celular y de proteínas que se unen a receptores específicos que inician reacciones toxicas en un tejido diana especifico.

ENDOTOXINAS Y OTROS COMPONENTES DE LA PARED CELULAR

La presencia de componentes de la pared celular de la bacteria constituye una poderosísima señal de alarma para el organismo que indica infección y pone en marcha los sistemas protectores del organismo anfitrión.

Los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) se unen a moléculas receptoras tipo toll (TLR) de las células mieloides y estimulan la fabricación de citocinas. En algunos casos la respuesta del anfitrión es excesiva y puede incluso poner en peligro su vida.

EXOTOXINAS

Todas las bacterias grampositivas como las gramnegativas son capaces de fabricar exotoxinas, entre las que se encuentran enzimas citolíticas y proteínas de unión a receptores que alteran una función o destruyen la célula en muchos casos el gen de la toxina esta codificado por una plásmido o un fago lisogénico.

Un ejemplo de enzima citolitica en la a-toxina (fosfolipasa C) generada por C. perfringens, la culas degrada la esfingomielina y otros fosfolípidos de membrana para provocar la lisis celular.

INMUNOPATOGENIA En muchos casos, los síntomas de la infección

bacteriana se producen porque la infección causa unas excesivas respuestas inmunitarias e inflamatorias.

la repuesta de fase aguda frente a los componentes de la pared celular especialmente la endotoxina, es una respuesta antibacteriana protectora cuando es limitada y se encuentra controlada.

Sin embargo, cuando sucede como respuesta sistémica descontrolada, la respuesta de fase aguda puede originar síntomas potencialmente mortales asociados a septicemia o meningitis tanto el daño tisular producido por los neutrófilos, los macrófago y en complemento en la zona de la infección.

MECANISMOS DE EVASIÓN DE LAS DEFENSAS DEL

ORGANISMO ANFITRIÓN

Periodo de infección bacteriana en el organismo anfitrión es mayor

Mayor es el tiempo del que las bacterias disponen para proliferar

Cápsula, factor de virulencia más importante: protección a respuestas inmunitarias y fagocíticas

• Ácido hialurónico evita reconocimiento por el S. inmunitario

• Protege destrucción en el interior de un fagolisosoma de un macrófago o un leucocito

Cápsula de S. pyogen

es

Formación de una biopelícula (material capsular), evita la acción de los anticuerpos y el complemento sobre las bacterias que lo integran

Bacterias evaden la respuesta humoral a través de:

- Proliferación intracelular- Variación antigénica- Inactivación del anticuerpo o el complemento

FRANCISELLA

BRUCELLA

RICKETTSIA

CLAMIDIA

Mycobacterium Tuberculosis

Linfocitos cooperadores

TH1,

Linfocitos T CD4 Macrofagos

N. gonorrho

eae

produce una proteasa que degrada la

inmunoglobulina A (IgA).

S. pyogen

es • Estreptolisi

na

C. perfring

es • a-toxina

Producción enzimas para lisar células fagocíticas

S. AUREUS

• Sobreviven en el anfitrión cuando crean un granuloma

• Pueden reanudar proliferación cuando se produce cualquier alteración del estado inmunitario del anfitrión.

ANTIBIÓTICOS1935 : historia de la quimioterapia de las infecciones bacterianas sistémicas, uso de antisépticos tópicos, pero no respondían a ningún agente disponible

se descubrió que determinadas sustancias (antibióticos) sintetizadas por microorganismos inhibían el crecimiento de otros microorganismos.

La terapia antibiótica constituye un arma importante contra las enfermedades infecciosas, pero la resistencia a los antibióticos no es predecible

INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE LA PARED CELULAR

la interferencia con la síntesis de la pared celular bacteriana.

P- Lactamicosvancomicina, bacitracina Antimicobacterianos

ANTIBIÓTICOS P-LACTÁMICOS

E. específicas, (gran familia de serina proteasas), catalizan la formación de cadenas y puentes

El fármaco se une PBP específicas e inhibe la formación de puentes en las

cadenas de peptidoglucano

Activa ciertas autolisinas que

degradan la pared celular

RESISTENCIA ANTIBACTERIANA

Bact

eria

s adq

uier

en

resis

tenc

ia 1)Evitan interacción

entre el antibiótico y la molécula diana de PBP2) modificando la unión del antibiótico a la PBP3) hidrolizando el antibiótico mediante P-lactamasas

mod

ifica

ción

del a

ntib

iótic

o P-

lact

ámico

1) una sobreproducción de BPB 2) adquisición de una nueva PBP 3) modificación de una PBP existente mediante recombinación

LA BACTERIA PUEDE PRODUCIR P-IACTAMASAS QUE INACTIVAN LOS ANTIBIÓTICOS P-LACTÁMICOS

3-lactamasas

Clase A

SHV1TEM 1

P-lactamasas de espectro

extendido(ESBL )

Clase B

Metaloenzimas de Cinc

Clase C

Cefalosporinasas

Clase D

Bacilos gramnegativo

s

{ANTIBIÓTICOS

MicrobiologíaKevin Gámez C.

Bacteriostáticos:

– Clindamicina– Cloranfenicol– Tetraciclinas– Sulfamidas– Macrólidos

Bacteriostáticos vs Bactericidas

Bactericidas

– Aminoglucósidos– B-lactámicos– Glucopéptidos– Quinolonas– Polimixinas

Mecanismo más frecuente de actividad antibiótica.

Los antibióticos que así actúan se clasifican como β-lactámicos porque todos tienen un anillo

β-lactámico: Penicilinas Cefalosporinas Cefamicinas, carbapenémicos, monobactámicos e inhibidores de β lactamasa.

Otros anitbiotióticos que interfieren con la síntesis de pared son vancomicina (para cepas resistentes), bacitracina, isoniacida, etambutol, cicloserina y etionamida.

Inhibición de la síntesis de pared celular

La pared bacteriana está compuesta por peptidoglucano hecho de una cadena de 10 a 65 residuos disacáridos formados por N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico, estas cadenas se entrelazan entre sí por puentes peptídicos, lo que da una estructura rígida a la bacteria.

Hay enzimas → Serinaproteasas catalizan la formación de las cadenas y puentes, estas enzimas se llaman proteínas de unión a la penicilina (PBP) porque se unen a los antibióticos β-lactámicos.

Antibióticos β-lactámicos

.

Antibióticos β-lactámicos

PBP

β-lactámicos

La formación de puentes entre las cadenas de peptidoglucano

Se activan autolisinas que participan en la degradación de pared bacteriana

Resistencia a β-lactámicos

PBP

β-lactámicos

1 2

3 β- lactamasas

1) Evitando lainteracción entre el antibiótico y la molécula diana de PBP

2) Modificando la unión del antibiótico a la PBP 3) Hidrolizando el antibiótico mediante β-lactamasas

1) Gram (−) cambian porinas

2) Cambios en PBP 3) Hidrolizando el antibiótico mediante β-lactamasas

Compuesto básico : ácido orgánico con un anillo B-lactámico obtenido de cultivos de Penicillium chrysogenum.

La penicilina G se absorbe de forma incompleta por vía oral, es inactivada por ácido gástrico. Intravenosa.

Penicilna V es más resistente al ácido gástrico y es la forma oral.

Penicilinas resistentes a penicilasa: meticiclina y oxacilina se usan en infecciones por estafilococos sensibles. Ampicilina fue la primera penicilina de amplio espectro.

Se han combinado ciertas penicilinas con inhibidores de β-lactamasas como ácido clavulánico y sulbactam que son inactivos por si mismos pero combinados con algunas penicilinas como ampicilina, amoxicilina, ticarcilina, piperacilina poseen actividad terapéutica.

Penicilinas

Derivados del ácido 7-aminocefalosporánico, aislados del moho Cephalosporium.

Espectro antibacteriano más amplio que penicilinas, resistentes a muchas β-lactamasas y tienen una semivida más prolongada.

Mayor actividad frente a bacterias Gram(−) que penicilinas. Hay de espectro reducido, espectro ampliado y amplio espectro y

máximo espectro. La mayoría de las bacterias Gram(−) desarrollan resistencia a la

mayoría de cefalosporinas y cefamicinas

Cefalosporinas y cefamicinas

Carbapenémicos Antibióticos de amplio espectro, prescritos con frecuencia,

actividad frente a todos los grupos de microorganismos.

Monobactámicos Espectro reducido: solo activos a Gram(−) aerobias y flora

normal del paciente; Gram(−) anaerobias son resistentes.

Carbapenémicos & Monobactámicos

Glucopéptidos Vancomicina - obtenido de Streptomyces orientalis.

Se usa para tratar infecciones por estafilococos resistentes a Oxacilina y otras bacterias Gram(+) resistentes a β-lactámicos

No actúa en Gram(−) ya es muy grande para atravesar los poros.

Glucopéptidos: vancomicina

Bacitracina Obtenida a partir de Bacillus licheniformis.

Vía tópica para tx en enfermedades cutáneas por bacterias Gram(+).

Las Gram(−) son resistentes.

Inhibe la síntesis de pared bacteriana.

Polipéptidos: Bacitracina y Polimixina

Polimixinas Obtenidos de Bacillus polymyxa.

Se inserta en membranas bacterianas como un detergente, aumenta la permeabilidad de la Membrana y provoca la muerte celular.

Las polimixinas B y E (colistina) pueden ser nefrotóxicas. Debe usarse para el tx de infecciones localizadas, como otitis externa, infecciones oculares y cutáneas.

Polipéptidos: Bacitracina y Polimixina

Isoniacida: Posee actividad bactericida frente a micobacterias en fase de replicación activa.

Etionamida: También inhibe síntesis de ácido micólico.

Etambutol: Interfiere en síntesis de arabinogalactano en pared celular.

Cicloserina: Inhibe las enzimas d-alanino-d-alanina sintetasa y la alnino racemasa que participan en la síntesis de pared celular.

Isoniacida, etioniamida etambutol y cicloserina

- A nivel celular- Infecciones por

micobacterias

La segunda gran familia de antibióticos está formada por aquellos que actúan principalmente inhibiendo la síntesis de proteínas

Inhibición de la síntesis proteica

Subunidad 30S:ARNr16S/prot S

Aminoglucósidos

Tetraciclinas.

Subunidad 50S:ARNr 5S y 23S/prot L

OxazolidonasCloranfenicolMacrólidosClindamicinaEstreptograminas

Bactericidas usado para infecciones graves por bacilos Gram(−) y algunos Gram(+)

Estreptomicina, neomicina, kanamicina, tobramicina, gentamicina, sisomicina, amikacina y netilmicina.

Los estreptococos y enterococos presentan resistencia porque el fármaco es incapaz de atravesar la pared celular, la administración conjunta con un inhibidor de la síntesis de pared celular facilita la captación del aminoglucósido.

Los más usados son amikacina, gentamicina y tobramicina.

Aminoglucósidos

Producción de proteínas anómalas por lectura incorrecta del RNAm

30 s

Aminoglucósidos

As

Interrupción de la síntesis de proteínas por la separación precoz del ribosoma del RNAm.Paso a través de la membrana es un

proceso aerobio dependiente de energía

β-lac

MUERTE DE LA BACTERIA

Mecanismos de acción

Bacteriostáticos de amplio espectro. Se unen reversible a 30s. La tetraciclina, doxiciclina, minociclina Todas poseen un espectro de actividad semejante La resistencia puede ser por:

Disminución de la penetración del antibiótico al interior de la bacteria

Expulsión del antibiótico al exterior de la célula (más común) La alteración de la diana molecular en el ribosoma La modificación enzimática del antibiótico. Mutaciones en el gen de la porina Ompf puede hacer que haya

resistencias a tetraciclinas, B-lactámicos, quinolonas y cloranfenicol.

Tetraciclinas

Espectro reducido La linezolida es el usado actualmente se une a la subunidad 50s del

ribosoma. Tiene actividad frente a todos los estafilococos, estreptococos y

enterococos El uso de linezolida se reserva para infecciones por enterococos

multiresitentes.

Oxazolidonas

Antibiótico de amplio espectro No sólo interfiere en la síntesis proteica de las bacterias, sino que

interrumpe también la síntesis de proteínas en la médula ósea del ser humano lo que puede producir displasias sanguíneas como anemia aplásica.

Unión reversible al componente peptidil transferasa de la subunidad 50s, inhibiendo la elongación peptídico.

Cloranfenicol

Eritromicina es el prototipo de esta familia Acitromicina y claritromicina Son bacteriostáticos de amplio espectro Usado contra bacterias Gram(+) para pacientes alérgicos a

penicilinas. Casi todas las Gram(−) presentan resistencia a los macrólidos Inhiben la elongación polipeptídica.

Macrólidos

Derivado de lincomicina Inhibe elongación proteica al unirse a 50s Es activo frente a estafilococos y bacilos Gram(−) anaerobios pero

carece de actividad para bacterias Gram(−) aerobias. Mutilación de RNA ribosómico 23s en bacterias origina resistencias. Resistencia cruzada con eritromicina.

Clindamicina

Las estreptograminas del grupo A y las del grupo B actúan de forma sinérgica para inhibir la síntesis proteica.

El fármaco actual es quinupristina-dalfopristina, la dalfopristina se une a la subunidad 50s e induce un cambio conformacional para que se una la quinupristina.

Quinupristina provoca la liberación prematura de las cadenas peptídicas por ribosoma.

Estreptograminas

Atacan la subunidad A de la girasa de DNA bacterias Gram(−); y a la topoisomerasa IV en las Gram(+)

Necesarias para la replicación, la recombinación y la reparación del ADN

Ácido nalidíxico ha sido reemplazado por ciprofloxacina, levofloxacino, gatifloxacino y moxilifloxacino. Infecciones de vías urinarias.

Inhibición de la síntesis de A.N.Quinolonas

Rifampicina Se une a la polimerasa de ARN dependiente de ADN e inhibe el

inicio de la síntesis de ARN Es una molécula bactericida frente a Mycobacterium tuberculosis

y tiene intensa actividad frente a cocos Gram(+) aerobios, estrep y estaf.

La rifampicina se usa combinada con uno o más antibióticos por la resistencia que se puede dar.

Rifabutina Es un antimicrobiano derivado de la rifamicina, posee un modo de

acción y un espectro semejantes a los de rifampicina.

Rifampicina y rifabutina

Posee gran eficacia en el tratamiento contra la amebiasis, la giardiasis y las infecciones graves por bacterias anaerobias.

No tiene actividad frente a bacterias aeróbicas o anaeróbicas facultativas.

Resistencias por la disminución de la captación o eliminación de metabolitos citotóxicos producidos.

Metronidazol

Sulfonamidas compiten con el ácido β-aminobenzoico e impiden la síntesis del ácido fólico que requieren algunos microorgs.

Trimetroprim interfiere en el metabolismo del ácido fólico. Dapsona y el ácido p-aminosalicílico son antifolatos también. La combinación sulfametoxazol-trimetroprim tiene actividad frente a

muchos microorganismos Gram+ y Gram-↑

Tratamiento de infecciones de vías urinarias agudas y crónicas

Antimetabolitos