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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 mutazionale spontanea dell’informazione genetica cromosomica
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
Acido clavulanico
+
Amoxicillina
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 La valutazione della sensibilità in vitro che ha un antibiotico nei confronti di un germe patogeno.
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 MIRATA
EMPIRICA
RAGIONATA
Studi epidemiologici
Probabile attuale eziologia.
Prevalenza locale della antibiotico
resistenza
Caratteristiche
farmacologiche
TERAPIA EMPIRICA
Considerazioni cliniche
(condizioni generali, patologie
associate, gravità dell’infezione,
età, fattori di rischio, ... )
RUOLO DEL
MICROBIOLOGO
CONFERMA DIAGNOSI
CLINICA
ISOLAMENTO PATOGENI
ORIENTAMENTO
TERAPEUTICO
ANTIBIOGRAMMA
TERAPIA MIRATA
+
TERAPIA MIRATA
SCELTA DELL’ANTIBIOTICO DA SOMMINISTRARE
ISOLAMENTO, IDENTIFICAZIONE E DETERMINAZIONE
DELLA SENSIBILITA’ “IN VITRO”
INVIO AL LABORATORIO DI MICROBIOLOGIA
PRELIEVO DEL MATERIALE PATOLOGICO
SEDE DELL’INFEZIONE
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 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.
Metodo per diffusione o metodo di Kirby.Bauer
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
ANTIBIOGRAMMA
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
Determinazione della MIC
E-test
Antibiogramma
E-test
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);
Metodo delle diluizioni progressive
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.
TEST DI DILUIZIONE
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.
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.
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.
L’antibiogramma
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 ??
Infezioni delle alte vie respiratorie
E’ estremamente importante che si ponga la massima attenzione a non prescrivere
antibiotici quando non 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.
