M4 (Sulfo/TMP, Betalaktamer, Aminoglykosider) Flashcards
🌸Kunne redegøre for definitionen af antimikrobielle midler samt begreberne antibiotika, halvsyntetiske antibiotika, kemoterapeutika
Definition af antimikrobielt middel:
Et antimikrobielt middel er en type medicin eller stof, der har evnen til at hæmme væksten eller dræbe mikroorganismer såsom bakterier, svampe, vira eller protozoer.
Antimikrobielle stoffer omfatter:
Antibakterielle midler / antibiotika: midler med selektiv toksisk virkning mod bakterier
Antivirale midler
Svampemidler
Protozomidler herunder antibiotika med effekt på protozoa
1. Sulfonamider/trimethoprim
2. Aminoglykosider
3. Tetracykliner
4. Metronidazol
Antibiotika omfatter:
1. De egentlige antibiotika som produceres af skimmelsvampe ex. penicillin
2. Kemoterapeutika som er fremstillet ved kemisk syntese ex. sulfonamider
3. Halvsyntetiske antibiotika som er fremstillet ved kemisk modifikation af antibiotika ex. cephalosporiner - naturligt stof
🌸Kunne redegøre for forskellen på antimikrobielle midler og desinfektionsmidler
Desinfektionsmidler: har ikke selektiv toksicitet da de ikke specifikt rammer prokaryoter - kan skade værtsorganismen, også i små mængder
Antimikrobielle midler har SELEKTIV toksicitet.
🌸Kunne redegøre for baktericid og bakteriostatisk effekt, herunder hvorfor antagonisme kan forekomme mellem antibakterielle midler med modsat effekt
☁ Baktericid:
Dræber bakterier ex. penicilliner. Når et baktericid middel kommer i kontakt med bakterier, forårsager det skade på deres cellevægge, DNA eller andre vitale processer, hvilket resulterer i bakteriens død
☁ Bakteriostatisk:
Hæmmer bakteriers vækst uden at dræbe den ex. tetracykliner. Middel kan forhindre bakterier i at formere sig eller opretholde deres normale funktioner, men det tillader stadig levende bakterier at overleve.
☁ Antagonisme:
Bakteriostatiske midler kan modvirke effekten af baktericide midler da disse er mest effektive overfor bakterier i vækst.
Antagonisme ml. antibakterielle midler kan komme af
Modstridende mekanismer: Antibiotika med bakteriostatisk effekt kan hæmme væksten af bakterier, mens baktericidale antibiotika dræber dem. Når de bruges sammen, kan bakteriostatiske midler forhindre de bakterier, som baktericidale midler forsøger at dræbe, i at vokse, hvilket reducerer den effektive koncentration af det baktericidale middel og dermed dets effektivitet.
Interaktioner: konkurrere om de samme bindingssites på bakterierne eller ændre hinandens farmakokinetik, hvilket fører til utilstrækkelig eller modstridende antibakteriel virkning.
OBS: SYNERGISTISK effekt: Trimetroprim TMP og sulfonamider virker hver for sig bakteriostatiske men tilsammen bakteriocid!
🌸Kunne redegøre for postantibiotisk effekt PAE
Def.: Fortsat hæmning af bakterier i perioden efter at plasmakoncentrationen er faldet til under mindste hæmmende koncentration MIC. Faktorer af betydning for postantibiotisk effekt:
* Type af mikroorganisme
* Type af antibiotika
* Antibiotika koncentration
* Behandlingslængde
NB! PAE bestemmes ud fra in vitro studier (antibiotikum fjernes og man ser hvornår de begynder vokse igen). Anvendes til at estimere PAE in vivo.
🌸Kunne redegøre for forskellen på smalspektrede og bredspektrede antibakterielle midler, herunder fordele og ulemper ved deres anvendelse.
☁ Smalspektrede:
Virker mod få baktierearter eller ecx pimært mog gram positive (klassiske pencilinienr).
Virksomt for få bakteriearter F.eks. Penicilin G (=benzylpenicillin)
Fordele: Rammer specifikt, mindre risiko for resistens, ulempe: kræver at man ved hvad man behandler for.
☁ Bredspektrede:
Virksomme overfor flere bakteriearter, ex. både gram+ og gram-. Ex. Tetracykliner, makrolider, cephalosporiner, fluorokinoloner og sulfonamider.
Bredspektrede udgør større risiko end smalspektrede midler ift udvikling af resistente bakterier og påvirkning af mikroflora i tarm, samt på slimhinder og hud.
Ex. Mastitis behandling starter vi altid smalspektrede med penicilliner mod gram positive bakterier!
🌸Kunne redegøre for en hhv. høj og lav MIC-værdis betydning for antibakteriel effekt
MIC-værdi (minimal inhibitory concentration): * Den mindste koncentration af et antibiotikum, angivet i μg/ml, der netop kan hæmme mikroorganismers synlige vækst in vitro. MIC værdien bruges til at angive en bakteries følsomhed overfor et givent antibiotikum (BU, resistensbestemmelse)
Høj MIC (kræver meget medicin for effekt), lav MIC (kræver lidt medicin for effekt)
* MIC værdien er udgangspunkt for beregning af dosering og doseringshyppighed
* (regneopgaver i farmakokinetik, eks. sulfonamid mod bakteriel lungeinfektion hos gris)
MBC - minimal bactericidal concentration dræber alle
🌸Kunne redegøre for betydningen af koncentrations-afhængig og tidsafhængig antibakteriel effekt, herunder typiske forskelle mellem baktericide og bakteriostatiske midler
Antibakterielle midlers farmakodynamik PD og farmakokinetik PK: PK/PD
Klinisk effekt af antibiotika afhænger af at det valgte antibiotikum når infektionsstedet og eksponerer bakterierne for en tilstrækkelig koncentration i tilstrækkelig lang tid.
PK afhænger af:
Patient relateret faktorer der påvirker individets ADME (i.e. art, alder, immunstatus, patologi etc)
Type af antibiotikum (i.e. virkningsmekanisme, fysiokemiske egenskaber der påvirker distributionm proteinbinding, metabolisme etc.)
Administrationsform (p.o., s.c., i.m., i.v.)
Doseringshyppighed
PD afhænger af:
Molekylær-, biokemisk- eller fysiologiske effekt af et stof
Bakterieart og modtagelighed overfor det valgte antibiotikum
MIC (modtagelig, intermediate, resistent)
Bakteriens vækstforhold
Drabseffekt opdeles i: (kan være undtagelser)
Batericid:
Tidsafhængig drabseffekt: T>MIC (β-laktamer og visse makrolider, pencilliner, cephalosporiner og amoxillin) - Ved gentagne doser skal koncentrationen i min. 50% af intervallet ligge over MIC for at opnå drabseffekt.
Koncentrationsafhængig drabseffekt: Cmax/MIC (Aminoglykosider (neomycin og gentamycin) og fluorokinoloner (enrofloxacin go marbofloxacin))
Bakteriostatisk:
Tids- og Koncentrationsafhængig drabseffekt: AUC/MIC (Makrolider som tylosin, tylvalosin, azithromyzin).
Modtageligheden for antimikrobielt middel beskrives med en dosis responskurve.
Klinisk breakpoint og resistensbestemmelse
Klinisk breakpoint: koncentrationen af antibiotika, der bruges til at definere, om en infektion med en bestemt bakteriestamme/isolat sandsynligvis kan behandles hos en patient.
Skelner mellem susceptible (S), intermediate (I) eller resistent (R).
Formål: mikrobiologi laboratorier bruger kliniske breakpoints til kvalitativt at kategorisere bakterier og andre mikroorganismer for at hjælpe med at vejlede klinikere om potentielle midler, der kan bruges
Fastsættelse af klinisk breakpoint: organisationer som CLSI (Clinical Laboratory Standards Institute) eller EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing) bestemmer, hvad det kliniske breakpoint for et specifikt
antibiotikum vil være for en specifik organisme
Resistensbestemmelse ved MIC diffusionstest:
Udpladning af bakterier på agarplade.
MIC værdien estimeres ved at måle diameteren af ‘Zonerne’ med væksthæmning omkring hver antibiotikaskive
Zonediametrene fortolkes ved hjælp af CLSI-retningslinjer for at estimere MIC og bestemme følsomhed (S, I, R)
* S = MIC<Klinisk breakpoint
* I = MIC ligger tæt på Klinisk breakpoint
* R = MIC > Klinisk breakpoint
🌸Kunne redegøre for selektiv toksicitet, terapeutisk virkningsbredde
☁ Selektiv toksicitet:
Begrænset skade på værtsorganismen, da de virker på strukturer / funktioner i bakteriecellen som ikke forekommer i værtsdyrets celler.
☁ Bivirkninger af antimikrobielle midler:
For visse antimikrobielle midler forekommer kun bivirkninger hvis normal dosis overskrides (= udtalt selektiv toksicitet),
Desinfektionsmidler: har ikke selektiv toksicitet da de ikke specifikt rammer prokaryoter - kan skade
værtsorganismen, også i små mængder
Eksempler på virkninger ud over den antimikrobielle virkning:
Tetracycliner: antiinflammatorisk effekt - bruges også til at blødgøre led i føl
Erythromycin: peristaltikfremmende
☁ Teraperutisk virkningsbredde:
Stor terapeutisk virkningsbredde: et stof som der er forholdsvis sikkert at anvende også selvom normal dosis overskrides betydeligt. Dem med stort index er mere sikre at anvende. F.eks. Penicillin (meget høje doser kan dog udløse krampeanfald)
Lav terapeutisk virkningsbredde: et stof hvor den toksiske og terapeutiske dosis er tæt på hinanden. F.eks. Aminoglykosider.
☁ Terapeutisk Index (TI):
beskriver forholdet mellem den dosis, der giver toksisk eller letal effekt i forhold til den terapeutiske dosis. Forholdet mellem toxisk og terapeutisk.
Terapeutisk virkningsbredde bestemmes udfra terapeutisk index. Des tættere på dosis-responskurven for den terapeutiske effekt og den toxiske effekt ligger på hinanden, des smallere er den terapeutiske virkningsbredde.
TI = TD50/ED50
🌸Kunne give eksempler på ikke antimikrobielle virkninger af antimikrobielle midler
Antimykotisk
Antiviralt
Antiparasitisk
Immun modulerende
Antiinflammatorisk
🌸Kunne opdele klasser af antibakterielle lægemiddel med veterinær relevans i grupper i forhold til virkningsmekanisme på bakteriens cellulære niveau og type af effekt (baktericid eller bakteriostatisk)
Opdeling efter celleniveau:
1) Hæmmer cellevægssyntese (Beta-laktamer herunder cephalosporiner og penicilliner)
2) Hæmmer proteinsyntese på ribosom (Aminoglukosider, Amphenocoler, fucidin, linkosamider, makrolider, pleuromutiliner, tetracykliner)
3) Virkning på DNA niveau (kinoloner herunder fluorokinoloner, metronidazol, sulfonamider, trimetroprim TMP)
4) Virkning på cellemembran (polymyxiner)
5) (beta laktamase hæmmer - klauvulansyre)
Opdeling efter baktericid og bakteriostatisk effekt:
1) Baktericid: Aminoglykosider, Betalaktamerer (penicillin, cephalosporiner), Kinoloner (fluorokinolon), polymyxin
2) Bakteriostatisk: Amphenicoler, Fucidin, Linkosamider, Makrolider, metronidazol, Pleuromutiliner, Sulfonamider, Tetracykliner, Trimetroprim TMP
🌸Kunne redegøre for sammenhæng mellem virkningsmekanismer og resistensmekanismer
🌸Sulfonamider
Sulfonamider ligner kemisk para-amino-benzoensyre PABA og indkorporeres i folsyresyntesen som blokeres. Folsyre er essentielt i dannelse af nukleinsyre i bakterieceller. Pattedyr er ikke afhængige af folsyresyntese, da de optager folsyre fra omgivelserne = selektiv mod bakterier! Folsyre (vit B9) er vigtig i dannelse af aminosyre, puriner, deoxythymidinfosfat (nukleinsyresyntese). Sulfonamider hæmmer folsyre syntesen (konkurerer med PABA) ved at virke som en kompetitiv inhibitor af dihydropteroate synthase (DHPS) - dermed hæmmer bakteriers vækst.
Resistens:
A. Kromosomale mekanismer (langsom udvikling):
1. Manglende penetration ind i bakterien
2. Spontane mutationer i dihydropteronatsyntase genet (folP)
3. Øget produktion af PABA
B. Plasmid medierede mekanismer (hyppigste):
1. Manglende penetration ind i bakterien
2. Kodende for alternative former af dihydropteroate synthase genet (folP) der stadig er funktionel i folsyresyntesen – men har nedsat affinitet for sulfonamider
Hvis resistens for en type sulfonamid, ofte krydsresistens over for alle
🌸Trimethroprim TMP
TMP hæmmer enzymet dihydrofolatreduktase (50.000-100.000 gange større affinitet for det bakterielle enzym i forhold til enzymet hos pattedyr), og hæmmer dermed bakteriers vækst. Dihydrofolate reduktase katalyserer dihydrofolsyre til tetrahydrofolsyre (aktiv folsyre metabolit) som er vigtigt co-enzym i dannelsen af førnævnte.
Resistens: Øget produktion af dihydrofolat reduktase enzym
Syntese af enzym som forhindre bidngin af TMP
🌸Penicilliner (Betalaktam generel)
Cellevæggen i bakterier er opbygget af N-acetylglucosamin NAG og N-acetylmuraminsyre NAM.
I bakteriens cellevæg sidder enzymer PBP penicillin bindende proteiner (transpeptidaser) som normalt katalysere krydsbinding af peptider og aminosyresidekæder fra NAM og NAG så der dannes peptidoglykanlaget (gram+).
Når man indkorporere BL kan der ikke dannes cellevæg i gram positive, og pga. et stærkt osmotisk tryk eksploderer cellen. BL kan bindes til PBP fordi at beta laktam-ringen ligner terminalen af det naturlige substrat for transpeptidaserne PBPs! BL hindre krydsbinding mellem peptiderne i peptidoglukanlaget = svag cellevæg. .
BL bindes ofte til PBP-1, 2, 3.
PBP1 hæmning = huller i membran = bakterie lysis
PBP2 hæmnign = runde bakterie (spheroblaster)
PBP3 = lange filamentøse former
G+ har ikke ydre lipidmembran → betalaktamer kan bedre nå PBP i G+ → generelt bedre effekt mod G + end G-
G - har ydre lipidmembran med poriner→ betalaktamerne når PBP via poriner → generelt dårligere effekt mod G- end G+
Resistens:
Fire overordnede resistensmekanismer mod BL:
Nedsat penetration af ydre membran (G-): Hvis poriner gøres impermeable for BL. Ændret stuktur eller nedreguleret ekspression af poriner, kromosomalt
Øget ekspression af effluxpumper: Multidrug resistant, MDR, kromosomalt eller plasmid
Manglende binding til PBP: Ændrer form, vigtig for (G+). Overført mecA gen, kromosom kasette, et mobilt genetisk element
Øget produktion af betalaktamASER (enzym): Hydrolyserer beta-laktamringen og dermed nedbryder beta-laktamer. I (G+) er betalaktamaser ekstracellulæer, mens det i (G-) er intracellulærer og i det periplasmatiske rum vil de fanges hvorfra de kan udskille enzymer til at nedbryde cellevæggen.
Beta laktamaser kan være specifikke for:
Penicilliner (penicillinaser), cephalosporiner (cephalosporinaser), Carbapenemer (carbapenemaser), extended spectrum beta laktamaser ESBL for (G-).
Gener for beta laktamaser kan forekomme ved: 1) kromosomale mutationer og 2) overførsel af genetisk materiale fra bakterie til bakterier (plasmid) evt. flere resistensgener .
🌸Beta laktamase hæmmere
Betalaktamaser nedbryder beta- laktamer ved hydrolyse af beta-laktamringen - beta laktamaser vil ligge i peri plasmatisk rum - istedet for at beta laktamase angriber amoxicillin bindes de til klavulansyre og holdes irreverisbetl fast så enzymer optages hvilket forlænger halveringstiden!
🌸Cephalosporiner
Mindre potente end penicilliner og mere tidsafhængige. Binder til PBP ligesom andre BL og ødelægger bakteriens cellevæg. Binder oftest til PBP2 og PBP3.
Baktericid effekt: Tid>MIC, kræver mere tid end andre BL. Bactericid effekt: karbapenemer>penicilliner>cephalosporiner
🌸Karbapenemer
Den mest baktericide gruppe af beta-laktamer. Bred antimikrobiel effekt (ikke effekt overfor MRSA). Stabile overfor de fleste beta-laktamaser. Begrænset veterinære resistens problemer.
Hæmmer cellevæg syntese: Binder til PBP 1 og PBP 2 (høj affinitet for PBP 1 hvilket forårsager hurtigt cellelysis). Anvendes kun ved alvorlige resistens problemer og livstruende infektioner, og efter konsultation af mikrobiologer og andre specialister.
🌸Aminoglycosider
AGs bindes irreversibelt til 30s.
AG bindes irreversibelt til 30s del på bakteriens ribosom og påvirker også mRNA translationsprocessen ved
1. Nedbrydning af initiationskompleks mellem mRNA og 30S
2. Blokerer for yderligere translation
3. Forårsager for tidlig afslutning af aminosyre-kæderne samt indsættelse af forkerte aminosyrer (”fejl-aflæsning af mRNA”)
4. Binder også direkte til bakterieoverfladen → øger den ydre bakterievægs permeabilitet
Typisk ses en bifasisk penetration af bakterien: 1) Diffusion gnm. ydre membran af (G-) bakterier via poriner og 2) oxygen krævende transport fra peri plasmatisk rum ind i bakterien (anaerobe bakterier er resistente overfor aminoglycosider).
Nedbrydning af initiationskompleks ml. 30s og mRNA medfører fejlaflæsnign og prematur afslutning af peptidkæden. Bindes irreversibelt.
Resistens:
1. Nedsat binding til bakterie overfladen.
2. Ændringer i den ydre cellevægs poriner (nedsat diffusion), ex. ændirng af poriner ved at nedsætte diffusion af AG gennem den ydre cellevæg.
3. Enzymatisk inaktivering - Aminoglucosid modificerde enzymer AMEs er den mest signifikante resistensmekanisme mod aminoglycosider.
4. Nedsat aktiv transport over bakteriens plasmamembran
5. Nedsat binding til ribosomer -
🌸Tetracyclin
Tetracykliner hæmmer proteinsyntesen ved REVERSIBELT at binde til A-site i 30s. De optages i bakteriecellen ved aktiv transport og hindre binding af aminoacyl-tRNA til mRNA-ribosom komplekset så proteinsyntesen går i stå = bakteriostatisk effekt.
Resistens:
1. Øget transport af tetracyclin ud af bakterien (membran efflux proteiner)
2. Ændret ribosomal struktur ved tetracyclins bindingssted. Ændret 30s subunits med lav affinitet for tetracykliner.
3. Tetracycline ribosomal protection proteins (RPPs), katalyserer frigivelse af tetracykliner fra ribosomerne.
4. Bakterielle enzymer mod tetracycliner (omdiskuteret) - bakteriel enzymatisk nedbrydning
🌸Amphenikoler
Amphenikoler hæmmer proteinsyntesen ved at targete peptidyltransferse der katalysere binding mellem aminosyre i proteiner i ribosomer. Bindes til 50s og inhiberere. Når Amphenicolser (50s) inhibere peptidyltranferse hvorved peptidbindingdannelsen og dermed transpeptidering hæmmes = præmatur afslutning af peptidkæden.
I pattedyr inhiberes proteinsyntesen til en vis grad af Chloramphenicol - særligt mitochondrie proteinsyntesen i knoglemarven er følsom og ofte ses knoglemarvssuppression ved længerevarende behandling med Chloramphenicol.
Virknignssted er tæt på bindingstes for makrolider = konkurrence og antagonistisk effekt. Må derfor ikke gives samtidig!
Resistens:
1. Vigtigste! Plasmid-medieret bakteriel produktion af chloramphenicol acetyltransferase
a. Visse acetyltransferaser har mindre effekt på florfenicol. Enzymer acetylere amphenicoler og inaktivere dem
2. Nedsat bakterie cellevægspermabilitet
3. Ændret bindingskapacitet til ribosomernes 50S enhed Target modificering af ribosomerne!
4. Inaktivering via nitroreduktaser og phosphotransferaser. Andre enzymsystemer
5. Efflux systemer pumper stofferne ud
🌸Makrolider
Makrolider hæmmer bakteriel proteinsyntese ved at binde til bakterielle ribosomers 50s = dissociation af peptidyl tRNA fra ribosomet = hindre nye peptidbindinger. Kan ikke passere mitochrondiememerbaner = ingen knoglemarvsdepression som amphenikolet Chloramphenicol. Bindingssted på bakteriers ribosomale 50S enhed er tæt på chloramphenicol’s bindingssted - derfor skal de ikke gives samtidig pga antagonistisk effekt.. Virker antibakterielt antagonistisk med chloramphenicol
Binder ikke til pattedyrs ribosomer (sikre lægemidler).
Macrolider (50S): dissociation af peptidyl tRNA under forlængelse af polypeptidkæden → forhindrer translokation og dermed en færdig polypeptidkæde. Peptidyl tRNA : tRNA bundet til P site.
Resistens:
1. Nedsat penetration ind i bakterien (G-), ved komb. af nedsat influx og øget efflux.
2. Ændret bindingskapacitet til ribosom 50s, ved methylering = krydsresistens mod andre antibiotika der også binder til 50s ex. Linosamider. Methylering af 50s medieres af ERM gener (ERM-A/B/C).
3. Syntese af bakterielle enzymer som nedbryder makrolider
4. Efflux systemer, medieret af mef-efflux gener
🌸Fluorokinoloner
(G+): Hæmmer Topoisomerase IV (subunit parC og parE kodet af gen parC/parE).
Topoisomerase IV adskiller kromosomer efter DNA replikation og før celledeling. Når cellen skal deles til to dattercelle skal kromosomerne replikeres korrekt. Topoisomerase IV adskiller de kromosomer der er bundet sammen så de kan deles jævn ml. to dattercelle.
(G-): Hæmmer DNA gyrase ved at binde til subunit A (A & B subunit, kodet af gen gyrA/B.)
Under replikation af DNA åbnes bakteriens cirkulære DNA af DNA helicaser, der bryder H-bindinger mellem baserne. DNA polymerase arbejder i 5’ til 3’-retning og kan kun tilføje nukleotider til en eksisterende kæde. Under replikationen syntetiserer DNA-polymerase en komplementær streng til den originale DNA streng. Under replikationen ophobe supercoiling foran DNA helicase pga roterende strenge, DNA gyrase filtrere DNA strengen ud så DNA polymerase kan begynde replikation.
Resistens:
- Nedsat drug permeabilitet
- Øget drug efflux (kan give multiresistens)
- Gyrase-beskyttende enzyme
- Ændret target (blivende resistens)
- mutation i gyrA genet (DNA-gyrase) er den hyppigste årsag til resistens, mindst 11 mutationer er rapporteret som resistens- associeret
- parC genet også vigtig (topoisomerase IV), giver højt niveau af resistens når mutation i gyrA også er til stede
- Plasmid medieret resistens (kan forsvinde ved fjernelse af selektionspres)
Krydsresistens opstår tit mellem fluorokinoloner og er bakterier først resistente overofr 1 fluorokinolon er de resistente overfor mange! Resistens kan udvikles ”stepwise”: Jo flere mutationer desto højere MIC værdi!
Hyppig brug af fluorokinoloner frarådes for at undgå udvikling af resistens
🌸Lincosamider
Hæmmer bakteriel proteinsyntese REVERSIBELT ved at binde til 50s ribosomer og hæmme TRANSLOKALTION / flytning af tRNA mellem tRNA’s binding sites i ribosomal/mRNA komplekset. Samme virkningsmekanisme som makrolider = antagonisme ved brug af både Lincosamid og Makrolid!
Forårsager dissociation af peptidyl tRNA under forlængelse af polyppeptidkæden → hindre translokation og stopper dannelsen af færdig polypeptidkæde = prematur afslutning og fejlfoldede proteiner.
Resistens:
- Ændret bindingskapacitet til 50s, ved methylering af 50s via erm-gener som giver krydsresistens for både Makrolider og Lincosamider.
- Bakterielle enzymer som nedbryder Lincosamider.
(G+) bakterier: Effluxsystemer medieret af mef-efflux: Krydsresistens: OBS. Efflux systemer medieret af mef-gen efflux er en resistensmekanisme for makrolider og bakterier med denne resistens kan dog stadig være følsomme overfor Clindamycin da dne ikke påvirkes af mef-gener!
🌸Polymyxiner
Polymyxiner virker som basiske overfladeaktive kationiske detergenter.
PM interagere med negativt ladede dele af Lipid A komponenter i LPS i (G-) => Ødelægger membranstrukturen => Øger membran permeabilitet => Celledød.
Resistens:
Sj. Erhvervet resistens ifgl. lærebogen, men nyere referencer beskriver plasmid medieret resistens
Polymyxiner er (+) ladet og bindes til (-) ladet LPS i membranen på (G-) hvilket destabiliserer, øget permeabilitet = død.
A. Resistens vis LPS modifikation: Salmonella enterica, E. coli, Pseudomonas, Yersinia, Acinetobacter modificerer LPS ved respons til højt Fe3+ og lavt Mg2+, tilstedeværelse af kationiske peptider etc.
B. Resistens vis LPS tab: Acinetobacter kan via lpxA, lpxC, lpxD smide LPS!
C. Resistens via kapsel-shielding: Klebsiella pneumonia er dækket af en ydre kappe ovenpå LPS laget som beskytter.
D. Resistens via efflux: Neiseria, Vibrio, Yersinia. Ekpsresison af efflux systemer.
🌸Pleuromutiliner
Pleuromutiliner hæmmer proteinsyntese på ribosomalt niveau (50s)
→ Pleuromutilinerne binder til peptidyl-transferase centeret (PTC) på 50S (23S)
→ interaktionen forhindrer tRNA i at placere sig korrekt på A og P site
→ hvorved peptidbindingsdannelsen hæmmes
Peptidyl-transferase centeret (PTC) - På ribosomets 23s del, bindes tiamulin, og der kan være problemer med resistens i L3 og L4 i proteinet.
Pleuromutaliner (50S): Binder til peptidyl transferase centeret på 50S hvorved peptidbindingsdannelsen hæmmes → prematur afslutning af peptidkæden
Resistens:
Ribosomalt protein L3 (der findes også et L4, ikke vist på figur). Begge relevante for resistens.
Generelt lav resistens.
3 resistens mekanismer
1. Mutation i generne for ribosomale proteiner (en del af 50S)
* Mutations frekvens er lav (≤ 10-9 ) * L3 protein (rplC-gen) * L4 protein (rplD-gen) → konformationsændringer af PTC→ lavere affinitet til pleuromutilin
2. Methylering af 23S af Cfr methyltransferase (kan potientelt overføres) → hæmmer pleuromutilinbinding. * (cfr-genet findes både kromosomalt og i plasmider, potentielt overførbart men sjælden, dog rapporteret for Staphylococcus fra både produktionsdyr og mennesker)
3. Pleuromutilin efflux pumper * ABC-transporter (vga-gener, flere varianter), plasmid og transposon overført
🌸Fusidin
ingen steroid virkning. Hæmmer bakteriers proteinsyntese ved REVERSIBELT at binde til 50s i ribosomer. Macrolider, lincosamider, spectinomycin og fusidin (50S) dissociation af peptidyl tRNA under forlængelse af polypeptidkæden → forhindrer translokation og dermeden færdig polypeptidkæde
Resistens:
Resistens: Forekommer, især ved gentagende eller længerevarende brug
🌸Metronidazol
Metronidazol er et prodrug, der skal reduceres til en farmakologisk aktiv metabolit inde i cellen.
Den har en nitromidazolringe. I anaerobe celler (uden ilt) er nitroreduktaser der katalyserer reduktion af metronidazol, og nitrogruppen overføre elektroner hvilket danner frie radikaler som skader DNA’et og blokerer DNA syntese, hæmning af cellevækst og død. Denne skade på DNA’et fører til en bakteriostatisk effekt, hvor væksten af mikroorganismer hæmmes.
🌸Spectinomycin
Kommer ind i bakterieceller via passiv diffusion (G+) eller poriner i peptidoglycan laget (G-).
Hæmmer proteinsyntesen på ribosomalt niveau, og binder til ribosomernes 30s enhed.
🌸Rifampicin / rifampin
Hæmmer RNA syntese ved at binde til β-subunit af DNA-afhængig RNA polymerase → hæmmer syntese af mRNA → hæmmer proteinsyntese → celledød
Rifampicin inducerer leverenzymer som CYP450 og P-glycoprotein efflux pumper ved opregulering af genskrespression via transkriptionsfaktorer!
Resistens: Enkelt mutation i genet (rpoB) for β-subunit i den DNA-afhængige-RNA polymerase (RNAP)
🌸Kunne redegøre for bakteriers naturlige og erhvervede resistens overfor antibakterielle midler, herunder hvordan den opstår og betydningen af begrebet selektion
En bakterie er resistent over for et antibakterielt middel, hvis den ikke dræbes eller hæmmes af de koncentrationer af midlet som normalt opnås i området med infektion. Definitionen anvendes af mikrobielle laboratorier på baggrund af indsamlet prøvemateriel fra patienter.
Naturligt resistens: Ikke betinget af forudgående kontakt med antibakterielle midler. F.eks. E. coli og mange andre gram- er resistente over for klassisk penicillin
Erhvervet resistens: Det kan opstå ved:
a. Mutation: Mutationer som medfører resistens opstår spontant i alle bakteriearter (hyppighed 10 -7 -10-9 )
b. Overførsel af ekstrakromosomale DNA stykker mellem bakterier via: (horisontal spredning)
1. Konjugation: Direkte kontakt mellem to bakterier (plasmider)
2. Transduktion: Via en transportør (bakteriofag)
3. Transformation: Optagelse af DNA stykker fra ex døde bakterier
Selektion: forekommer ved kontakt mellem bakteirer og antibakteirelel midler da følsomme bakteirerarter dræbes og bakterier med resistensegenskaber favoriseres.
🌸Kunne redegøre for mindst 3 vigtige bakterielle resistensmekanismer, samt give lægemiddeleksempler på dette
Bakteriens resistensmekanismer:
1. Tilstedeværelse af bakterie enzymer som ødelægger antibiotikum
2. Manglende optagelse af antibiotikum eller øget transport ud af bakterien (efflux)
3. Ændring af den struktur eller mekanisme de pågældende antibiotikum virker på
1) Resistensmekanisme-eksempel: Tilstedeværelse af bakterie enzymer som ødelægger antibiotikum
Beta-laktamaser (penicillinaser) nedbryder penicillin V og G, samt cephalosporiner
ESBL (extended spectrum) beta lactamase producerende bakterier (E. coli og K. pneumoniae)
2) Resistensmekanisme-eksempel: Manglende optagelse af antibiotikum eller øget transport ud af bakterien (efflux)
Tetracyklin resistente bakterier virker ved 1. Øget transport af tetracyclin ud af bakterien (membran efflux proteiner), 2. Tetracycline ribosomal protection proteins (RPPs), enzymer der katalyserer frigivelse af tetracykliner fra ribosomerne
3) Resistensmekanisme-eksempel: Ændring af den struktur eller mekanisme de pågældende antibiotikum virker på
Sulfonamid resistens: Ved ændret folsyre metabolisme. Bakterier kan ændre sig fra selv at syntetisere folsyre til at skulle have tilført folsyre udefra. Horisontal plasmidoverført dihydropteroate synthase gen (folP) der resulterer i dihydropteroate synthase med lav affinitet for sulfonamider
Erythromycin og tetracyclin resistens: Ændring i bakteriens ribosomer
Beta laktam resistens (primært Gram positive): Ændringer i penicillinbindende proteiner (PBPs) i bakteriens cellevæg kan forårsage at betalaktamer ikke kan binde til bakterien eller kun binde i begrænset omfang (nedsat affinitet)
Tegn virkningsspektrum over antibakteirelle midler s. 11
🐷Vejledning om antibiotika til svin
Gruppe 1:
1. valg, når det er veterinærfagligt vurderet at antibiotikabehandling er nødvendig.
Florfenicol
Lincomycin
Makrolider
Tylosin, Tylvalosin, Tilmicosin, Tildipirosin, tulathromycin, garnithromycin
Neomycin
Penicilliner (smalt spektrum)
Benzylpencillin, bentham penicillin, phenoxymethylpenicillin
Amoxicillin, ampicillin evt m. clavulansyre
Pleuromutiliner
Tiamulin, valmulin
Sulfonamider
Sulfadiazin, sulfadimidin, Sulfadoxin (evt. TMP)
Spectinomycin
Streptomycin
Gruppe 2:
kan vælges hvor en resistensbestemmelse viser at 1. valgs antibiotika ikke kan forventes at være effektive
Apramycin
Gentamicin
Tetracykliner ex. chlortetracyklin, oxytetracyklin, doxycyklin
Gruppe 3:
bør undgås ved behandling
Cefalosporiner 3. og 4 generation ex. ceftiofur, cefquinom
Colistin
Fluorokinoloner ex. enrofloxacin
🩵Sulfonamider og trimethoprim
Sulfonamider
erstatter PABA, der inkorporeres i folsyre syntese så den ikke kan forløbe og medfører bakteriostase. Sulfonamider hæmmer bakteriernes folsyre syntese og virker BREDSPEKTRET og BAKTERIOSTATISK.
TMP
TMP hæmmer bakteriernes folsyresyntese (andet virkningsted end sulfonamider) og virker BREDSPEKTRET og BAKTERIOSTATISK.
Kombination af sulfonamider og TMP giver en større antimikrobiel aktivitet (baktericidt) end ved anvendelse af stofferne enkeltvis (bakteriostatisk)
Opbygning og struktur af sulfonamider
Sulfonamider har en kernestruktur af en benzenring samt en aminogruppe der under metabolisme acetyleres (dog ikke Ca), desuden findes også en svovldioxidgruppe og en sidekæde R1. R1 er typisk pyrimidinringe med 0, 1 eller 2 methylgrupper der også hydroxyleres under metabolisering.
OBS: Sulfonamider ligner PABA!
Sulfonamid = svag syre, TMP er svag base!
Virkningsmekanisme af hhv. Sulfonamider og TMP
Sulfonamider ligner kemisk para-amino-benzoensyre PABA og indkorporeres i folsyresyntesen som blokeres. Folsyre er essentielt i dannelse af nukleinsyre i bakterieceller. Pattedyr er ikke afhængige af folsyresyntese, da de optager folsyre fra omgivelserne = selektiv mod bakterier! Folsyre (vit B9) er vigtig i dannelse af aminosyre, puriner, deoxythymidinfosfat (nukleinsyresyntese). Sulfonamider hæmmer folsyre syntesen (konkurerer med PABA) ved at virke som en kompetitiv inhibitor af dihydropteroate synthase (DHPS) - dermed hæmmer bakteriers vækst.
TMP hæmmer enzymet dihydrofolatreduktase (50.000-100.000 gange større affinitet for det bakterielle enzym i forhold til enzymet hos pattedyr), og hæmmer dermed bakteriers vækst. Dihydrofolate reduktase katalyserer dihydrofolsyre til tetrahydrofolsyre (aktiv folsyre metabolit) som er vigtigt co-enzym i dannelsen af førnævnte.
Sulfonamider (bakteriostatisk) og Trimethoprim TMP (bakteriostatisk) virker sammen synergistisk bakteriocid.
Sulfonamider har stor strukturel lighed med PABA og virker som et ”falsk substrat” for dihydropteroate synthasen (DHPS) - hæmmer dermed bakteriers vækst og TMP hæmmer enzymet dihydrofolatreduktase (høj affinitet til bakterielt enzym), og hæmmer dermed bakteriers vækst
Sulfonamider og TMP griber ind i to på hinanden følgende trin i bakteriernes folsyresyntesen og får dermed synergistisk bakteriocid effekt
Resistens - Sulfonamider og TMP
Resistens for Sulfonamid:
Udbredt pga omfattende brug. Resistens i bakterier og protozoer.
A. Kromosomale mekanismer (langsom udvikling):
1. Manglende penetration ind i bakterien
2. Spontane mutationer i dihydropteronatsyntase genet (folP)
3. Øget produktion af PABA
B. Plasmid medierede mekanismer (hyppigste):
1. Manglende penetration ind i bakterien
2. Kodende for alternative former af dihydropteroate synthase genet (folP) der stadig er funktionel i folsyresyntesen – men har nedsat affinitet for sulfonamider
Hvis resistens for en type sulfonamid, ofte krydsresistens over for alle - ikke altid gældende men tit
Resistens for Trimethoprim TMP:
Beskrevet resistens mekanismer
Øget produktion af dihydrofolat reduktase enzym
Syntese af enzym som forhindre bidngin af TMP
Virkningsspektrum og farmakodynamik af sulfonamider og TMP
Virkningsspektrum TMP og sulfonamid
Sulfonamider og TMP er generelt bredspektrede (gram+ / gram- / protozoer) men problem med resistens!
Indikation: bakterieinfektioner, særligt følsomme infektioner (baseret på resistenstest), især: L.U.S
Luftvejsinfektioner, Urogenitialeinfektioner, Sårinfektioner, Mastitis (intramammaria)-udgået I DK
Farmakodynamik
Sulfonamid-derivater ligner PABA. Pulver, lidt til uopløseligt i vand! pKa variere, generelt svag syre.
pKa har betydning for: antibakteriel aktivitet, opløselighed, proteinbinding.
Sidekæder kan have betydning for opløslighed.
Plasmaproteinbinding >70%.
Des højere pKa des mindre vandopløslighed = des mindre proteinbinding = kun ubundent stof kan diffundere ekstravaskulært.
PK/PD sulfonamid og TMP
Sulfonamider
Administration
Nogle sulfonamid-opløsninger har pH 9-10 (lokal irriterende; anvendes ikke ekstravaskulært)
CAVE! I.v. injektion skal gives langsomt (risiko for hæmolyse, chock, død ved for hurtig administration)
P.o.: Hurtig absorption fra GI
Hund: Ingen betydning af foderindtagelse
Hest: Hurtigere absorption hvis faste (bifasisk absorption hvis foder i GI)
Ru: Alder og foder kan påvirke absorption
Distribution - sulfonamid
Stort vD, mange bløddele (CNS, CSF, led, synovialvækse).
Passiv diffusion til mælk - terpeutiske koncentratinoer opnås ikke.
Plasmaproteinbinding afhænger af lægemidlet og dyreart. Høj plasmaproteinbibding = lang halveringstid.
Distribution - TMP: Større Vd end sulfonamider.
Ionisering af lægemidler påvirker fordeling (iontrapping).
Prostata (surt miljø):
Indhold i forhold til plasma koncentrationen:
Sulfadiazin : 11%
TMP: 380% - forskellen fra 11-380% skyldes at den ene er syre mens den anden er base
Metabolisme - alle
Til aktiv metabolitter, derivater ligner PABA.
Vigtigste metabolisme: Acetylering af NH2-gruppen (hydroxyleing af methylgrupper) som udfældes i nyrene!!!
Metabolisme sker primært i lever og lunger. Metabolitterne er inaktive el. har reduceret effekt.
Acetylerede metabolitter er mindre opløselige
→ større risiko for udfældning og krystaldannelse i nyrerne
→ og dermed nyreskader
Halveringstid - artsvariationer:
Herbivor: metabolisere SA go TMP hurtigerer end Ca og omnivor.
Ru: Acetylering
Ca: mangler evne til at acetylere aromatiske aminer - konjugere istedet.
Ekskretion
Urin har højere koncentration end plasma da de udskilles med urin. Nyrevævet har koncentration som plasma.
Urinkoncentration~30x højere end plasma.
Glomerulær filtation
Sekretion i proximal tubulus (aktiv transport)
Reabsorption i distal tubulus (passiv diffusion; afhænger af urin pH)
Urin ph kan enten forkorte eller forlænge halveringstiden af lægemidlerne
Urin pH↓: Tubulær reabsorption↑ → nedsat ekskretion (længere T½)
Urin pH↑: Tubulær reabsorption↓ → øget ekskretion (kortere T½
Anden ekskretion: Små mængder udskilles i tårsvækse , fæces, galde, mælk og sved.
Kombinationsbehandling af Sulfonamider og Trimethoprim TMP
Typisk anvendes kombinationsbehandling af de to lægemidler. TMP & sulfonamider formuleres i en 1:5 ratio da TMP har 1) kortere halveringstid og 2) højere Vd!
Kombinationspræperat doseres 1-2 gange dgl!
CAVE!! Sulfa/TMP bør ikke anvendes til detomidin behandlede heste, risiko for fatal arytmi - har hesten været behandlet med detomidin vil behandling med sulf/TMP være letalt. Undersøgelse i frøæg - blokere k-kanal - i hestens hjerte påovireks kontrkation markant og slår hesten ihjel.
Sulfa/TMP spektrum: Bredspektret.
Gram+ (følsomme): Bacillus spp., Arcanobacterium spp., Erysipelothrix rhusiopathiae, Listeria monocytogenes, Streptococcus spp. (Streptococcus equi subsp. Zooepidemicus)
Gram- (ofte følsomme): Pasteurella spp., Proteus spp. Salmonella spp. Histophillus spp.
Kan være resistente: Staphylococcus spp. Corynebacterium spp. Norcardia spp. Pseudomonas spp., Enterobactericeae (Klebsiella, Proteus, Enterobacter, E. coli)
Protozoa: Toxoplasma gondi, coccidiose, Enterococcus er ikke følsom, kan bruge exogen folsyre
Bivirkninger og indikationer af sulfonamid og TMP
Bivirkninger
Renale komplikationer: Udfældning af sulfonamider i tubulusvæsken kan forårsage krystaluri, hæmatouri og tubulær blokade. Oftest sfa. acetylerede metabolitter. Primært ældre formuleringer. Patienter bør være velhydreret.
Keratoconjunctivitis sicca (dry eye)
Reversibel toksisk effekt mod tårekirtler gl. lacrimalis
Hypersensitivitet: Beskrevet hos hunde (visse racer mere følsomme, e.g. Doberman Pincher). Omfatter bla.: glomerulopati, polymyositis, polyartritis, hudforandringer, levertoksisitet, trombocytopeni, neutropeni og anæmi. Kliniske tegn ophører ved seponering af behandling
Anæmi: kan skyldes nedsat produktion af folsyre i de intestinale bakterier, og dermed folsyre mangel medieret anæmi
Diarre er beskrevet hos heste
Thyreoidea: Hypothyrodisme (hæmning af thyroid peroxidase), reversibel 1-3 uger efter deponering.
Indikationer af sulfa/TMP: sulfonamid/trimethoprimfølsomme eks.
* Luftvejsinfektioner
* Gastrointestinale infektioner
* Urogenitale infektioner
* Sårinfektioner og åbne eller drænede abcesser
Følsom infektioner: Luftvejsinfektioner
Svin: A. pleuropneumonia, P. multocida, S. suis, E. coli
Kvæg: M. hæmolytica, P. multocida
Hest: Streptococcus spp. Staphylococcus spp.
Urogenital infektioner
Sår infektioner
🩵Beta-laktamer
Beta laktamer dækker over penicilliner og cephalosporiner. De er baktericide og tidsafhængige.
Opbygning og struktur
Beta laktamer isoleres af skimelsvampe, og alle derivater af cephalosporin kommer af Cephalosporium Acremorium.
Fælles for alle BL er en beta laktam ring, denne struktur ødelægges ofte når stoffet hydrolyseres og deraf mister effekt.
Beta laktamer dækker over:
Penicilliner
Klassiske penicilliner: Penicillin G og V
Aminopenicilliner: Amoxicillin (udbredt i smådyre) og ampicillin,
Antistafylokok-penicilliner (ikke nedbrudt af pentinatser fra stafylokobakteirer)
Extended-spectrum penicilliner (mest bredspektrede vi har)
Cephalosporiner: 1.-5. generation (3 og 4 gen cephalosporiner er kun til human brug og ikke veterinært! bruges når mennesker dør af blodforgiftning)
Karbapenemer (penemer): begrænset vet. anvendelse.
