Mikrobiologia lekarska Flashcards
metody diagnostyczne stosowane w izolacji i identyfikacji patogenów (3)
Zawsze najpierw wywiad z pacjentem
- diagnostyka klasyczna
- diagnostyka immunologiczna
- diagnostyka molekularna
diagnostyka klasyczna (etapy - 5)
- wywiad z pacjentem
- badanie ogólne krwi, białko CRP (jego poziom drastycznie wzrasta podczas infekcji), hemoglobina, morfologia z rozmazem, badanie węzłów chłonnych, osłuchanie (określenie miejsca infekcji)
- gdy chcemy wprowadzić antybiotyk, najpierw należy pobrać materiał na posiew z miejsc chorobowo zmienionych na czczo - w niej patogeny i flora fizjologiczna
- transport czystej próbki do laboratorium
- badanie w laboratorium - każda próbka to inna procedura postępowania, więc każda próbka powinna być dokładnie opisana (co to jest?, spodziewana grupa mikroorganizmów?, jaki kierunek badań?), w celu uzyskania pojedynczych kolonii wykorzystuje się podłoża wybiórczo-różnicowe
podwyższone eozynofile wskazują na..
infekcję pasożytniczą lub uczulenie
podwyższone limfocyty wskazują na…
infekcję wirusową
warunki transportu czystej próbki do laboratorium (6)
- odpowiednia temperatura,
- odpowiednie podłoże transportowe - bakterie mają przeżyć, a nie się namnożyć
- odpowiedni poziom tlenu,
- odpowiednie ciśnienie osmotyczne
- odpowiednie pH
- odpowiednia wilgotność
diagnostyka immunologiczna (badania - 2)
- badanie krwi - przeciwciała powstające w odpowiedzi na infekcję: IgM (lub IgA przy wtórnej infekcji) i IgG; badanie stosowane w przypadku infekcji drobnoustrojami trudno hodowlanymi lub wewnątrzkomórkowymi
- test ELISA, radioimmunologia
drastyczny wzrost IgG powyżej 4 razy w ciągu 3 tygodni oznacza…
fazę ostrą infekcji
taki sam poziom IgG w odstępie roku oznacza…
nabytą odporność na dany patogen
diagnostyka molekularna (rodzaje identyfikacji fragmentów patogenów - 2)
identyfikacja fragmentów patogenów
- immunologiczne - poszukiwanie struktur morfologicznych, białek charakterystycznych dla danych bakterii
- molekularne - poszukiwanie DNA, czy RNA danego patogenu
diagnostyka molekularna jest wykorzystywana gdy…
niemożliwa jest hodowla patogenów
+ IgM
- IgG
świeża infekcja
- gdy są objawy -> leczenie
- gdy nie ma objawów -> nie leczymy
- gdy objawy są nieadekwatne do infekcji -> dalsze testy
+ IgM
+ IgG
organizm jest w trakcie samoleczenia
ale, czy IgG da samo radę pokonać infekcję bez leków?
- IgM
+ IgG
możliwe zakażenie w przeszłości
możliwe zdrowienie po infekcji
jeśli są objawy -> przeciwciała nie dają rady zwalczać infekcji
wymazy z gardła pobierane są zawsze… (3)
na czczo,
po nocy (namnożone drobnoustroje),
przed myciem zębów
przed pobraniem wymazu z nosa należy…
wydmuchać nos - eliminacja z przedsionka nosów drobnoustrojów ze skóry nosa
U dzieci patogeny rozwijające infekcję w jamie ustnej mogą…
pojawiać się w jamie nosowej, co wynika z charakterystycznej budowy czaszki u dzieci
posiew moczu (co określamy? co znajdziemy w moczu? dzieci, jak pobieramy? - 6)
- określamy ilość (stężenie bakterii w moczu) oraz jakość (jakie bakterie występują)
- w moczu najczęściej znajdziemy Escherichia coli, Enterobacteriaceae spp., paciorkowce
- u dzieci możliwa jest infekcja bezobjawowa, która może doprowadzić do uszkodzenia nerek, a nawet urosepsy
- mocz pobieramy ze środkowego strumienia
- przed pobraniem moczu należy umyć okolice cewki moczowej
- u niemowlaków możliwe jest pobranie moczu przez przebicie powłok skórnych
krwi na posiew nie pobieramy …
z wenflonu, ponieważ możemy pobrać bakterie ze skóry
pobieranie płynu mózgowo-rdzeniowego (charakterystyka - 2)
- pobieramy z przestrzeni między kręgami lędźwiowymi - ułożenie na boku w pozycji płodowej [szersza przestrzeń między kręgami lędźwiowymi]
- pobiera się 1 ml płynu
- 1/2 przeznaczona na wysiew bezpośredni
- 1/2 przeznaczona do diagnostyki i na posiew
podczas stanu zapalnego ciśnienie wewnątrzczaszkowe…
wzrasta
nieprawidłowe pobranie płynu mózgowo-rdzeniowego może doprowadzić do…
zmniejszenia ciśnienia w odcinku kręgowym, zapadnięcia się migdałków i w konsekwencji śmierci pacjenta
pobrana próbka do diagnostyki powinna… (3)
- zawierać odpowiednie inokulum
- być pobrana przy zachowaniu zasad aseptyki
- być przetransportowana do laboratorium jak najszybciej przy zapewnieniu odpowiednich warunków tlenowych
podłoża wzbogacone (charakterystyka + przykłady)
- zawierają dodatkowe lub wyższe stężenia poszczególnych substancji odżywczych, witamin, mikroelementów, czynników wzrostowych
- Columbia Agar + 5% shb [Agar krwawy] - standardowe podłoże z dodatkiem krwinek białych
Agar czekoladowy - standardowe podłoże z dodatkiem hemolizowanych krwinek [hodowla Haemophilus spp.]
Agar krwawy (charakterystyka - 2)
- podłoże wzbogacone
- umożliwa obserwację produkcji hemolizyn przez drobnoustroje
hemoliza beta - całkowity rozkład krwinek, całkowite przejaśnienie podłoża wokół kolonii
hemoliza alfa - częściowy rozkład krwinek, zielone zabarwienie podłoża wokół kolonii
hemoliza gamma - brak rozkładu krwinek, brak zmian zabarwienia podłoża wokół kolonii
podłoża wybiórczo-różnicujące (zastosowanie + przykłady)
- stosowane są gdy spodziewamy się hodowli mieszanej i chcemy zróżnicować poszczególne szczepy
- podłoże S-S [Salmonella Shigella Agar]
podłoże MacConkey’a [MC, MacConkey Agar]
podłoże NB - zamiennie stosowane z MC
podłoże Chapmann’a [Ch, Mannitol Salt Agar]
podłoże S-S [Salmonella Shigella Agar] (charakterystyka + przykłady)
- hodowla pałeczek Salmonella spp. i Shigella spp.
- czynnik wybiórczy (selekcyjny) - selenian sodu [hamuje wzrost większości flory jelitowej]
- czynnik różnicujący
- laktoza [bakterie fermentujące laktozę zakwaszają podłoże i kolonia zabarwia się na różowo, dzięki dodatkowi czerwieni obojętnej w podłożu]
- cytrynian żelaza lub chlorek żelaza [pałeczki produkujące siarkowodór barwią się na czarno - Salmonella spp., Proteus spp.]
- indykator - czerwień obojętna
- przykłady:
- Citrobacter spp. - różowa kolonia z czarnym środkiem
- Klebsiella spp. i E. coli - różowe kolonie - podłoże wybiórczo-różnicujące
podłoże MacConkey’a [MC, MacConkey Agar] (charakterystyka + przykłady)
- hodowla pałeczek gram-ujemnych
- czynnik wybiórczy (selekcyjny) - fiolet krystaliczny lub sole żółci [hamowanie wzrostu bakterii Gram-dodatnich oraz Proteus spp.]
- czynnik różnicujący - laktoza [bakterie fermentujące laktozę zakwaszają podłoże i kolonia zabarwia się na różowo, dzięki dodatkowi czerwieni obojętnej w podłożu]
- indykator - czerwień obojętna
- przykłady:
- Proteus spp. - brak wzrostu mgławicowego, który występuje na podłożu wzbogaconym
- Citrobacter spp. - różowa kolonia - podłoże wybiórczo-różnicujące
podłoże Chapmann’a Ch, Mannitol Salt Agar
- hodowla gronkowców
- podłoże wybiórczo-różnicujące
- czynnik wybiórczy (selekcyjny) - dodatek 7% NaCl [gronkowce są halotolerancyjne i znoszą podwyższone stężenie soli w podłożu]
- czynnik różnicujący - mannitol [bakterie fermentujące mannitol zakwaszają podłoże i kolonia oraz podłoże zmieniają kolor z różowego na żółty, dzięki dodatkowi czerwieni fenolowej do podłoża]
- indykator - czerwień fenolowa
- przykład
- Staphylococcus aureus - zmiana koloru z różowego na żółty
Podłoża chromogenne (charakterystyka - 2)
- to podłoża różnicujące i podłoża wybiórczo-różnicujące
2. to agar do którego dodano czynniki pozwalające np. na określenie wytwarzanego przez bakterie enzymu
Wymaz z gardła (spodziewane bakterie + zastosowane podłoża)
- paciorkowce, gronkowce, pałeczki, grzyby
2. Agar krwawy, MacConkey, Chapmann, Saburo, CHROMagar dla Candida
Posiew moczu (spodziewane bakterie + zastosowane podłoża)
- pałeczki, gronkowiec, Enterococcus faecalis, paciorkowce
2. CPS, MacConkey, podłoże krwawe (Candida lub inne grzyby urosną jako szare kolonie), CHROMagar dla Enterococcus
Posiew kału (spodziewane bakterie + zastosowane podłoża)
- Salmonella spp., pałeczki, Campylobacter spp., gronkowiec, grzyby
- ale również trudne do hodowli bakterie beztlenowe, np. Clostridium difficile - odpowiednie testy - podłoże SS, Chapmann, CPS, podłoże dla grzybów, CHROMagar dla Campylobacter
ropnie z jam ciała (spodziewane bakterie + zastosowane podłoża)
- grokowiec złocisty
2. podłoże dla beztlenowców i tlenowców, podłoże krwawe, Chapmann
krew, płyny z jam ciała, płyn mózgowo-rdzeniowy (zastosowane podłoża)
podłoża namnażające
- podłoże czekoladowe - gdy spodziewamy się Haemophilus spp.
- podłoże krwawe
- podłoże dla bakterii beztlenowych
warunki hodowli aerobów
tlenowce wymagają do życia wolnego tlenu
warunki hodowli anaerobów
beztlenowce rozwijają się w warunkach beztlenowych
obligatoryjne tlenowce w próbówkach na agarze półpłynnym rosną..
na samej powierzchni - nie mogą urosnąć bez dostępu tlenu
fakultatywne tlenowce w próbówkach na agarze półpłynnym rosną..
w całej objętości i na powierzchni
mikroaerofile w próbówkach na agarze półpłynnym rosną..
przy powierzchni - wymagają zwiększonego stężenia dwutlenku węgla
beztlenowce w próbówkach na agarze półpłynnym rosną..
w całej objętości
beztlenowce obligatoryjne w próbówkach na agarze półpłynnym rosną..
na spodzie probówki - nie tolerują tlenu
toksyczne (reaktywne) formy tlenu będące wolnymi rodnikami to… (4)
- anionorodnik ponadtlenkowy O2•−
- rodnik wodoronadtlenkowy HO2•
- rodnik hydroksylowy HO•
- rodnik alkoksylowy RO•
toksyczne (reaktywne) formy tlenu nie posiadające niesparowanego elektronu - nie będące wolnymi rodnikami to… (3)
- tlen singletowy 1O2
- ozon O3
- nadtlenek wodoru H2O2
enzymami które inaktywują toksyczne formy tlenu są… (3)
- dysmutaza nadtlenkowa
- katalaza
- peroksydaza
jakie enzymy inaktywujące toksyczne formy tlenu najczęściej posiadają bakterie tlenowe? (2)
- dysmutaza nadtlenkowa - u beztlenowych brak
2. katalaza
Identyfikacja biochemiczna bakterii - przykłady testów [3]
test Api testy probówkowe - podłoże Kligler Iron Agar - podłoże Simmons Citrate Agar komercyjne testy - paski fermentujące dla Enterobacteriaceae
Test Api [charakterystyka]
- Identyfikacja biochemiczna bakterii
- Badanie reakcji metabolicznych
- 24 studzienki z liofilizowanym podłożem
- Zmiana barwy podłoża -> indykator zależny od pH (ponieważ większość cukrów jest metabolizowana w procesie fermentacji z wytworzeniem kwaśnych produktów)
testy probówkowe - podłoże Kligler Iron Agar
- Identyfikacja biochemiczna bakterii
- wkłucie + posiew -> warunki beztlenowe, dzięki temu możliwa tylko fermentacja glukozy
- podłoże zawiera: glukozę i laktozę (10x więcej) oraz inne substancje odżywcze (białka), sole żelaza (cytrynian żelaza – wykrywanie H2S)
- skos koloru czerwonego - brak reakcji
- skos koloru czerwonego ale wzrost na powierzchni - wykorzystanie innych źródeł węgla
- skos częściowo żółty (góra czerwona) – tylko fermentacja glukozy
- skos koloru żółtego – fermentacja glukozy i laktozy z częściowym wytworzeniem CO2 (gazy na dnie probówki)
- skos koloru czarnego - produkcja H2S
testy probówkowe - podłoże Simmons Citrate Agar
- Identyfikacja biochemiczna bakterii
- zawiera cytrynian jako jedyne źródło węgla (energii)
- wzrost indukuje zmianę koloru podłoża z zielonego na niebieski, jeśli bakteria wykorzystuje cytrynian jako źródło węgla
Aby dobrze zidentyfikować daną bakterie nawet do poziomu gatunku za pomocą testów biochemicznej identyfikacji bakterii wykorzystuje się najczęściej …
24 - 32 cechy zależne od szlaku metabolicznego (np. wytwarzanie enzymów, upłynnianie żelatyny, wytwarzanie indolu, wytwarzanie siarkowodoru itp.).
nowoczesne metody identyfikacji bakterii - MALDI
> zachodzą 3 procesy
- Desorpcja/Jonizacja laserem wspomagana matrycą
- Pomiar czasu przelotu jonów
- Spektrometria masowa
Zazwyczaj analizuje się białka rybosomalne, ponieważ są one konserwatywne (tempo zmian występujących w materiale genetycznym jest na tyle małe, że można rozróżnić odrębnianie się poszczególnych gatunków)
wyjątek: Escherichia i Shigella – są bardzo zbliżone ewolucyjnie, wyodrębniły się całkowicie niedawno, więc ich wynik może być identyczny
- możliwa identyfikacja przez pomiar unikatowych białek, występujących w każdym organizmie i stanowiące genetyczny odcisk palca organizmu. Widma białek porównywane są ze stale aktualizowaną biblioteką widm i na tej podstawie drobnoustrój jest identyfikowany do poziomu gatunku.
- Serotyp – rozróżnienie na podstawie właściwości struktur powierzchniowych bakterii i ich interakcji z przeciwciałami
komplement [układ odpornościowy] to system aktywny względem …
bakterii Gram-ujemnych, ze względu na błonę komórkową na zewnątrz bakterii
ochrona bakterii gram-dodatnich przed komplement
- Gruba warstwa peptydoglikanu
- Rozwiązanie organizmu: lizozym
- Lizozym znajduje się głównie w wydzielinach, ponieważ bakterie gram-dodatnie zamieszkują głównie powierzchnię skóry
diagnostyka Borrelia burgdorferi
- jest patogenem wewnątrzkomórkowym
- poszukuje się antygenu patogenu, bo nie wszyscy pacjenci reagują wytworzeniem przeciwciał na jego obecność
metody immunologiczne w identyfikacji patogenów - testy immunologiczne [przykłady]
Dla patogenów wywołujących głównie odpowiedź humoralną - bakterie zewnątrzkomórkowe:
- Określanie miana (poziomu) przeciwciał w surowicy – testy serologiczne (pobieramy krew, otrzymujemy surowicę, wykonuje się pomiar przeciwciał)
- Określanie miana przeciwciał w innych płynach ustrojowych np.: moczu, ślinie, płynie mózgowo-rdzeniowym
Dla patogenów wywołujących głównie odpowiedź komórkową (bakterie wewnątrzkomórkowe):
- Testy skórne np.: próba tuberkulinowa dla Mycobacterium tuberculosis
Próba tuberkulinowa [cechy]
- Przesącz z hodowli bakterii wkłuwa się pod skórę
- Jeśli był już patogen -> wytworzenie stanu zapalnego (w ciągu tygodnia) – zaczerwienienie
- Małe zaczerwienie – brak kontaktu z patogenem lub było szczepienie,
Specyficzna odpowiedź immunologiczna, a w szczególności monitorowanie poziomu przeciwciał i testy skórne służą do uzyskania informacji na temat:
- Przebytych infekcji
- Infekcji trwających aktualnie
- Przebiegu rekonwalescencji
metody molekularne w identyfikacji bakterii [cechy]
- bardzo czułe
- kwasy nukleinowe mogą być bardzo łatwo izolowane z zainfekowanych tkanek, można je łatwo wykryć i zmierzyć oraz można je łatwo amplifikować i sekwencjonować
- każdy patogen charakteryzuje się unikalnym składem DNA
- np. PCR
> jeśli wynik dodatni, ale pacjent nie choruje (brak objawów) -> nosiciele – brak leczenia, izolacja od innych pacjentów lub profilaktyczne leczenie aby zniwelować nosicielstwo
do przeprowadzenia odpowiedniej terapii antybiotykami należy…
- oznaczyć wrażliwość patogenu na zastosowany lek
Lekowrażliwość bakterii oznacza się zgodnie z…
obowiązującymi wytycznymi i standardami. Istnieje kilka systemów – amerykański, francuski, angielski. W nich znajdują się opisy metod, doboru antybiotyków oraz interpretacji lekowrażliwości. Wytyczne są na bieżąco aktualizowane o coraz to nowsze techniki.
Techniki oznaczania lekowrażliwości - przykłady [3]
- Metoda dyfuzji z krążka (metoda dyfuzyjna, Kirby-Baber method)
- Metoda rozcieńczeń w bulionie (Microdilution Broth Method)
- E-test (metoda dyfuzji z paska)
Metoda dyfuzji z krążka (metoda dyfuzyjna, Kirby-Baber method) - techniki oznaczania lekowrażliwości
- Pobranie pojedynczej hodowli
- Zawieszenie do odpowiedniej gęstości
- Nanosimy hodowlę na całą powierzchnię podłoża
- Po odpowiednim czasie inkubacji mierzymy średnicę zahamowania wzrostu wokół krążka
- Interpretację wrażliwości odczytujemy z tabel referencyjnych
- Interpretacja
- Sensitive (S) – wrażliwy
- Intermediate (I) – średnio wrażliwy
- Resistant (R) – oporny
> Im większa strefa zahamowania wzrostu to szczep jest bardziej wrażliwy na dany antybiotyk
Farmakokinetyka leków określa …
jak lek jest dystrybuowany w organizmie oraz jak szybko dociera do poszczególnych narządów, w jakich narządach się kumuluje i w jakim stężeniu, jak jest usuwany z organizmu i czy podlega metabolizmowi
antybiotyki - podział ze względu na organ wydalający
- wydalane przez nerki -> akumulacja w moczu
2. wydalane przez drogi żółciowe (woreczek żółciowy) -> akumulacja w jelitach (bardzo duży wpływ na mikroflorę jelit)
Aktywność przeciwbakteryjna określa
najmniejsze stężenie leku, które wywołuje zahamowanie wzrostu drobnoustroju (minimum inhibitory concentration – MIC)
Metoda rozcieńczeń w bulionie (Microdilution Broth Method) - techniki oznaczania lekowrażliwości
- Zmętnienie -> bakterie rosną
- Szereg rozcieńczeń antybiotyku w bulionie, zazwyczaj rozcieńczenia co 2 np. 128. 64, 32, 16, 8, 4, 2 [μg/ml]
- Od największego stężenia leku do najmniejszego
- Inokulacja antybiotyku do hodowli
MIC to
- minimalne stężenie hamujące rozrost bakterii (niektóre niszczenie bakterii)
- to stężenie leku przy którym nie obserwujemy gołym okiem wzrostu hodowli
E-test method (metoda dyfuzji z paska) - techniki oznaczania lekowrażliwości
- MIC – stężenie leku, przy którym elipsa hodowli dorasta
do paska - Łatwa w wykonaniu, szybka, w miarę tania
- Pozwala na określanie mechanizmów odporności
Chemioterapeutyki to …
substancje przeciwdrobnoustrojowe, wytwarzane syntetycznie, nie mające odpowiednika w naturze
Antybiotyki to …
substancje wytwarzane przez drobnoustroje, które wybiórczo i już w niskich stężeniach hamują wzrost lub zabijają inne drobnoustroje. Są to związki o charakterze wtórnych metabolitów, mają swój odpowiednik w naturze. Najczęstszymi producentami są grzyby i promieniowce. A ich synteza rozpoczyna się w końcowym etapie wzrostu wytwarzającego je organizmu
Obecnie stosowane antybiotyki są pochodnymi produktów pochodzenia naturalnego i dzięki modyfikacjom chemicznym zyskują…[3]
- Poszerzenie spektrum przeciwbakteryjnego
- Zmniejszenie toksyczności
- Polepszenie farmakokinetyki (penetracji do tkanek i osiągnięcia odpowiednich w nich stężenia w krótkim czasie)
podział sposobu działania antybiotyków [2]
- bakteriobójczy
- efekt zależny od stężenia, np. aminoglikozydy, chinolony
- efekt zależny od czasu działania, np. β-laktamy - zahamowanie wzrostu, np. chloramfenikol, linkozamidy, makrolidy, tetracykliny
Skuteczniejsze w leczeniu są antybiotyki o działaniu bakteriostatycznym, ponieważ …
w przypadku bakterii Gram-ujemnych podanie antybiotyku o działaniu bakteriobójczym spowoduje szybki wzrost stężenia LPS, który jest silnie toksyczny i pacjent zmarłby w wyniku wstrząsu toksycznego, a nie infekcji. Dlatego trzeba ograniczyć reakcję zapalną, aby nie zniszczyć układu odpornościowego pacjenta. Wyjątek stanowią dzieci.
Farmakokinetyka β-laktamów - efekt zależny jest od …
czasu działania (niższe dawki, ale częstsze)
Farmakokinetyka chinolonów, aminoglikozydów – efekt zależny jest od …
stężenia (jedna dawka skumulowana o wysokim stężeniu)
występuje tzw. efekt bójczy - postantybiotykowy
podział antybiotyków ze względu na zakres ich działania
- wąskie spektrum - ograniczone do jednej grupy lub rodzaju drobnoustrojów, np. penicylina benzylowa, wankomycyna
- szerokie spektrum - bakterie Gram (+) i Gram (-), w tym czasem również beztlenowce, np. penicyliny półsyntetyczne, cefalosporyny
Pożądane właściwości substancji przeciwbakteryjnych - antybiotyków [8]
- Selektywna toksyczność – toksyczne dla bakterii, a nie toksyczne na komórki eukariotyczne (produkt wyjściowy, metabolity)
- Szerokie spektrum działania
- Brak wpływu na naturalną florę
- Brak efektów ubocznych
- Dobra penetracja tkanek (farmakokinetyka) – aby docierał do jak największej ilości narządów (uniwersalność do stosowania)
- Długi czas półtrwania – jak długo przebywa w organizmie
- Łatwy w podawaniu – tabletki, iniekcje, syropy
- Dobry smak – szczególnie ważne w przypadku podawania antybiotyku dzieciom
Obecnie dostępne najważniejsze grupy antybiotyków [15]
- Β-laktamy
- Penicyliny (wąskie spektrum działania)
- Cefalosporyny
> I generacja (najsłabsza)
> II generacja
> III generacja
> IV generacja
- Monobaktany
- Inhibitory β-laktamaz (strukturalnie wyglądają jak pozostałe leki, nie mają zbyt dobrej aktywności przeciwbakteryjnej ale bardzo dobrze hamują enzymy β-laktamaz wytwarzane przez bakterie do degradacji tych antybiotyków)
- Karbapenemy (najmocniejsze o najszerszym spektrum działania) - Aminoglikozydy
- Tetracykliny i glicylcykliny (tigecyklina)
- Makrolidy i ketolidy
- Linkozamidy
- Polipeptydy
- Lipopeptydy (daptomycyna)
- Glikopeptydy
- Rifamycyny
- Streptograminy
- Oxazolidinony
- Chloramfenikol
- Sulfonamidy
- Nitroimidazole
- Chinolony
Daptomycyna posiada unikalny mechanizm działania, który …
powoduje zniszczenie potencjału błonowego
Miejsce docelowego działania antybiotyków – blokada:
- Replikacji DNA
- Transkrypcji
- Translacji (rybosomy)
- Zniszczenia lub zdestabilizowania błony cytoplazmatycznej bądź ściany komórkowej
- Syntezy kwasu foliowego odpowiedzialnego za tworzenie kwasu nukleinowego
Chemioterapeutyki można podzielić ze względu na mechanizm działania [5]
o hamowanie syntezy ściany komórkowej o rozerwanie błony komórkowej o hamowanie syntezy DNA i RNA o hamowanie syntezy białka o hamowanie szlaku metabolicznego
Lizozym tnie wiązania
tnie wiązania β(1→4) O-glikozydowe, rozcina więc już istniejące wiązania powodując w konsekwencji lizę komórki. Enzym ten działa w każdej fazie wzrostu komórki.
Inhibitory replikacji DNA [2] - antybiotyki
- chinolony
2. nitroimidazole
chinolony
• Tryb działania - hamowanie gyrazy DNA
• Klasa chemiczna - chinolony
• Źródło biologiczne - chemioterapeutyki
• Przykłady:
o stare chinolony - kwas nalidyksowy (NA)
o nowe chinolony (fluorochinolony) - cyprofloksacyna (CIP)
• Działanie na:
o NA - aktywny wobec głównie bakterii Gram-ujemnych z wyjątkiem P. aeruginosa, brak wpływu na patogeny wewnątrzkomórkowe i beztlenowce
o CIP - aktywny przeciwko patogenom wewnątrzkomórkowym, bakteriom Gram-dodatnim i Gram-ujemnym, w tym P. aeruginosa, bez wpływu na beztlenowce
Nitroimidazole
• Tryb działania
o zredukowany lek powoduje pękanie nici w DNA
o Komórki ssaków są nienaruszone, ponieważ nie posiadają one enzymów do redukcji grupy nitrowej nitroimidazoli
o Działają w warunkach beztlenowych, po zredukowaniu grupy nitrowej
• Klasa chemiczna - nitroimidazole
• Źródło biologiczne - chemioterapeutyki
• Przykłady:
o metronidazol
• Działanie na:
o tylko beztlenowce
o eukariotyczne pierwotniaki
Inhibitory transkrypcji DNA [1] - antybiotyki
Ryfamycyny
• Tryb działania- hamowanie kierowanej przez DNA polimerazy RNA przez niekowalencyjne wiązanie z podjednostką polimerazy RNA, która inicjuje proces transkrypcji
• Klasa chemiczna - makrocykliczne laktony
• źródło biologiczne - Streptomyces mediterranei (makroskopowo wyglądem przypominają grzyby pleśniowe)
• Przykłady:
o Ryfampicyna
• Działanie na:
o Bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne
o Mycobacterium sp.
o tylko leczenie gruźlicy
Inhibitory podjednostki 30S rybosomu [3] - antybiotyki
- aminoglikozydy
- tetracykliny
- glicykliny
aminoglikozydy
• Tryb działania
o wiązanie się ze specyficznymi białkami rybosomalnymi, co prowadzi do tworzenia niefunkcjonalnych kompleksów powodujących błędy w m-RNA
o zakłócenie aktywności błony cytoplazmatycznej podczas aktywnego transportu leku
o działa na podjednostkę mniejszą hamując w konsekwencji tworzenie białek
• Klasa chemiczna - aminoglikozydy
• źródło biologiczne - Streptomyces griseus, Micromonospora sp.
• Przykłady: streptomycyna (S), amikacyna (AK), gentamycyna (GE)
• Działanie na:
o S - Mycobacterium sp., Gram-dodatnie i Gram-ujemne, z wyjątkiem P. aeruginosa
o AK, GE - bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne, w tym P. aeruginosa
tetracykliny
• Tryb działania
o hamowanie wiązania aminoacylo-tRNA do bakteryjnej podjednostki 30s rybosomu
o bakteriostatyczny
• Klasa chemiczna – tetracykliny
• źródło biologiczne - Streptomyces aureofaciens
• Przykłady:
o tetracyklina, doksycyklina
• Działanie na:
o Gram-dodatnie i Gram-ujemne bakterie z wyjątkiem P. aeruginosa
o wewnątrzkomórkowe patogeny: Borrelia sp., riketsje, mykoplazmy i chlamydie
glicykliny
• tryb działania o hamowanie biosyntezy białka w komórkach bakterii poprzez wiązanie się z podjednostką 30S rybosomu i blokowanie przyłączania cząsteczek aminoacylo-tRNA do miejsca A rybosomu • Klasa chemiczna: Glicyckliny • źródło biologiczne - syntetyczne • Przykład o Tygecyklina • Działanie na: o Bakterie gram-dodatnie o Wewnątrzkomórkowe patogeny o Działa na mikroorganizmy oporne na tetracyklinę
Inhibitory podjednostki 50s rybosomu [4] - antybiotyki
- chloramfenikol
- makrolidy
- linkozamidy
- streptograminy
Chloramfenikol
• Tryb działania
o wiązanie do enzymu peptydylotransferazy na rybosomie 50S
o bakteriostatyczny
• Klasa chemiczna - chloramfenikol
• źródło biologiczne -Streptomyces venezuelae
• Przykłady:
o chloramfenikol
• Spektrum:
o Gram-dodatnie i Gram-ujemne z wyjątkiem P. aeruginosa
• Możliwa anemia aplastyczna po zastosowaniu chloramfenikolu
• Podawany w postaci miejscowego leczenia
Makrolidy
• Tryb działania
o hamowanie reakcji lub translokacji peptydylotransferazy
o bakteriostatyczny
• Klasa chemiczna - makrolidy
• źródło biologiczne - Streptomyces erythreus
• Przykłady – różnią się farmakokinetyką w zależności od ilości węgla
o C14 (14-węglowe) - erytromycyna, klarytromycyna, ketolidy (telitromycyna)
o C15 – azytromycyna (raz dziennie przez 3 dni wystarczy, aby uzyskać wystarczające stężenie bójcze/bakteriobójcze na kolejne 10 dni, kumulowane w komórkach żernych)
o C16 - josamycyna
• Działanie na:
o Bakterie Gram-dodatnie
o Bakterie Gram-ujemne nie jelitowe: Neisseria sp., Haemophilus sp.
o patogeny wewnątrzkomórkowe: Borrelia sp., Legionella sp., rickeksje, chlamydie i mikoplazmy
Linkozamidy
• Tryb działania
o hamowanie tworzenia nowych łańcuchów peptydowych (translokacja)
o bakteriostatyczny
• Klasa chemiczna - linkozamidy (linkosamidy)
• źródło biologiczne - Streptomyces lincolnensis
• Przykłady:
o klindamycyna, linkomycyna
• Działanie na:
o Gram-dodatnie bakterie tlenowe i beztlenowe
o bakterie beztlenowe Gram-ujemne
• leczenie zakażeń ropnych głowy i szyi
Streptograminy
• Tryb działania
o hamowanie tworzenia nowych łańcuchów peptydowych (translokacja)
o bakteriostatyczny
• Klasa chemiczna - streptograminy
• źródło biologiczne - Streptomyces pristinaspiralis
• Przykłady:
o Grupa A - dalfoprystyna
o Grupa B - chinuprystyna
o dalfopristyna + chinuprystyna = Synercid
• Działanie na:
o Bakterie Gram-dodatnie, zwłaszcza posiadające oporność wielolekowa E. faecium, S.aureus, S.pneumoniae
o bakterie beztlenowe, chlamydie i mikoplazmy
Inhibitory podjednostek rybosomów 30s i 50s [1] - antybiotyki
Oksazolidynony
• Tryb działania
o hamowanie tworzenia nowych łańcuchów peptydowych (translokacja)
o bakteriostatyczny
o oddziałuje z obiema podjednostkami rybosomalnymi nie pozwalając im się połączyć
• Klasa chemiczna - oksazolidynony
• Źródło biologiczne - syntetyczne antybiotyki
• Przykłady:
o Linezolid
o eperezolid
• Działanie na:
o Bakterie Gram-dodatnie, zwłaszcza posiadające oporność wielolekową: Enterococcus sp., Staphylococcus sp., Streptococcus pneumoniae
• Używane jako antybiotyki drugiego lub trzeciego rzutu w przypadku infekcji bakteriami gram-dodatnimi opornymi na inne leki terapeutyczne
Inhibitory metabolizmu kwasu foliowego [1] - antybiotyki
Sulfonamidy i trimetoprim
• Tryb działania
o hamowanie syntezy kwasu pteroinowego (sulfonamidy)
o hamowanie reduktazy dihydrofolianowej (trimetoprim)
o konkurencyjne blokowanie biosyntezy tetrahydrofolianów
o hamowanie biosyntezy kwasu foliowego
• Klasa chemiczna - sulfonamidy i trimetoprim
• Źródło biologiczne - chemioterapeutyki
• Przykłady:
o trimetoprim,
o sulfametoksazol
• Działanie na:
o Gram-dodatnie i Gram-ujemne bakterie z wyjątkiem P. aeruginosa i Enterococcus sp.
Destabilizacja błony komórkowej [1] - antybiotyki
Polipeptydy • Tryb działania o dezorganizacja przepuszczalności błony przez wypieranie Mg2+ lub Ca2+ z ujemnie naładowanych grup fosforanowych na lipidach błony komórkowej o rzadko stosowane ze względu na toksyczne działanie na tkanki gospodarza • klasa chemiczna - polipeptydy • źródło biologiczne - Bacillus polymyxa • Przykłady: o polimyksyna B i E • Działanie na: o Bakterie Gram-ujemne
Inhibitory syntezy ściany komórkowej bakterii [2] - antybiotyki
- β-laktamy,
2. glikopeptydy
β-laktamy
• Tryb działania
o hamowanie polimeryzacji mureny
o beta-laktamy reagują z transpeptydazami (białka wiążące penicyliny) – hamują ich aktywność
• Klasa chemiczna - β-laktamy
• Przykłady i źródło biologiczne
o penicyliny - Penicillium notatum (grzyb pleśniowy) - Bardzo słabe
o cefalosporyny - Cephalosporium sp. - 4 generacje
o monobaktamy - Chromobacter violaceum - Występuje jeden preparat
o karbapenemy - Streptomyces cattleya - Najmocniejsze, ostatniej szansy
• Działanie na:
o duża różnorodność spektrum aktywności w zależności od klasy β-laktamów
o bakterie tlenowe i beztlenowe
o bardzo wybiórcze – prawie nie reagują na komórki eukariotyczne
Glikopeptydy
• Tryb działania
o zapobieganie przeniesieniu prekursora mureiny z nośnika lipidowego umieszczonego w błonie cytoplazmatycznej na rosnącą ścianę peptydoglikanu
o hamowanie ransglikozydaz, transpeptydaz i aktywności D, D-karboksypeptydaz
• klasa chemiczna - Glikopeptydy
• Źródło biologiczne - Streptomyces orientales
• Przykłady:
o wankomycyna, teikoplanina
• Działanie na:
o Bakterie Gram-dodatnie
• Leki ostatniej szansy
• Tylko leczenie wieloopornych szczepów
• mechanizmy oporności są przenoszone między mikroorganizmami na drodze horyzontalnego transfery genów (HGT) odbywającego się na 3 drogach:
1 Transformacja – pobieranie nagiego DNA bezpośrednio ze środowiesko
2 Transdukcja – przenoszenie materiału genetycznego między bakteriami przez faga
• uogólniona – zapakowanie przypadkowego fragmentu DNA (błędne zapakowanie DNA bakterii do kapsydu faga), dotyczy fagów łagodnych jak i litycznych
• wyspecyfikowana – jeżeli fag jest profagiem i wytnie się niedokładnie z fragmentem genomu bakterii (źródło wymiany konkretnego genu – ograniczona transdukcja)
3 koniugacja – przekazanie materiału genetycznego za pomocą pili
Miejsce kodowania mechanizmów oporności na antybiotyki
- na chromosomie
* na ruchomych elementach genowych – plazmidy, transpozony, sekwencje insercyjne (IS)
Ekspresja genów oporności może być
- konstytutywna – na stałym poziomie (niski lub wysoki), niezależnie od obecności leku w środowisku
- indukcyjna – w zależności od występowania leku w środowisku, mniejsze zużycie energii, o Mutacje punktowe mogą doprowadzić do stałej wysokiej ekspresji genów oporności - derepresja genów oporności
Pochodzenie oporności
• naturalna – cecha typowa dla grupy
o brak target (miejsca docelowego działania antybiotyku) – oporność Gram-dodatnich i beztlenowców na aztreonam
o brak systemu transportu – oporność beztlenowców na aminoglikozydy
o posiadanie naturalnych genów oporności – producenci antybiotyków posiadają własne geny warunkujące oporność (Streptomyces sp.)
• nabyte - zmiany w genomie bakteryjnym, które spowodowały, że populacja wrażliwa na dany antybiotyk stała się oporna
o klonalna - mutacja i selekcja
o horyzontalna - nabycie genów oporności od innej bakterii (transformacja, transdukcja, koniugacja)
Rozprzestrzenianie oporności – etapy powstawania szczepu wieloopornego
- Geny chromosomowe są transferowane na plazmid lub lokalizowane na ruchomych elementach genetycznych i w ten sposób przekazywane spokrewnionym i niespokrewnionym rodzajom
- Transferowane geny są następnie powielane lub mutują i w rezultacie powstaje oporność na wysokim poziomie
- Nowy gen niosący oporność na wysokim poziomie jest przenoszony do klasterów wielooporności znajdujących się na plazmidach R; na takim plazmidzie mogą znaleźć się geny kodujące oporność na 3, 4 , 5grup antybiotyków
Mechanizmy oporności bakterii na antybiotyk [4]
- Inaktywacja -Hydroliza, Modyfikacja
- Zmiana target - Zmniejszenie wrażliwości miejsca docelowego, Synteza nowego niewrażliwego target
- Blokowanie wnikania leku, Zaburzenie transportu błonowego, Utrata poryn
- Aktywny wyrzut leku z komórki (gdy komórka nie potrafi powstrzymać wnikanie antybiotyku do wnętrza) - Pompy efflux
Mechanizmy oporności bakterii na antybiotyk - inaktywacja
• β-laktamazy (enzymy hydrolizujące) są wydzialane do peryplazmy w celu przeprowadzenia hydrolizy antybiotyku zanim osiągnie on cel – białka PBP (enzymy syntetyzujące peptydoglikan) znajdujące się w błonie cytoplazmatycznej
• β-laktamazy są zdolne do rozcinania łańcucha β-laktamazowego znajdującego się w antybiotykach β-laktamowych
• staphylococci, enterococci, streptococci – hydroliza penicylin
o gronkowce produkują tylko penicylinazę (rozkładającą penicylinę – nie wszystkie)
o Najgroźniejsze dla człowieka
ESBL (extended Spectrum Beta-lactamases);
AmpC;
MBL (metallo Beta-Lactamases – Carbapenemases) - karbapenemazy
Augmentin
kombinacja inhibitora β-laktamaz (clavulanate) i penicyliny (amoxicillin)
• kwas klawulanowy inaktywuje β-laktamazy poprzez formowanie kompleksu o słabej aktywności hydrolizującej
• amoksycylina blokuje syntezę peptydoglikany łącząc się z PBP-transpeptydazą, tworząc kompleks o słabej aktywności enzymatycznej
• do zwalczania gronkowców wytwarzających penicylinazę
o penicylinaza gronkowców jest skuteczna jedynie w przypadku prostych penicylin
cefalosporyny będą już zwalczać takie gronkowce
