Microbiologia medica
Definizioni
• Patogenesi — processo causa di malattia
• Colonizzazione — presenza di microbi in
un organo o parte del corpo
– Non implica danni tissutali o sintomi di
malattia
– Non implica invasione del sito e
moltiplicazione
Caratteristiche del Parassitismo
•
•
•
•
Incontro: l’agente patogeno incontra l’ospite
Entrata: l’agente patogeno penetra nell’ospite
Diffusione: l’agente patogeno si diffonde
Moltiplicazione:
l’agente
patogeno
si
moltiplica
• Danno: l’agente, la risposta dell’ospite, od
entrambe causano un danno
• Risultato: l’agente o l’ospite “vincono” oppure
coesistono
Incontro
• In utero (stato fetale)
– Generalmente non c’è incontro in questo
stadio
• Protezione da parte delle membrane fetali
• Generalmente non c’è trasmissione da parte
della madre
– Normalmente presenti solo sporadicamente
– Eccezioni: malattie sessuali
Incontro
• Al momento della nascita
– Contatto con microbi presenti a livello
vaginale o dell’epidermide esterna
• Anticorpi sono stati trasmessi dalla madre
• Le difese sono inizialmente efficaci,
tendono a diminuire
poi
Incontro
• Gli incontri tra uomo e microbi
avvengono molte volte durante la vita
– La maggior parte sparisce rapidamente
– Alcuni diventano parte della normale flora
batterica
– Soltanto alcuni causano malattie
Incontri successivi
• Esogeni: incontrati nell’ambiente
• Endogeni: normalmente presenti sul
corpo
• organismi presenti sulla pelle che causano
malattie quando penetrano in tessuti più
profondi
Incontri successivi
• Esempi:
– Staphylococcus aureus entra dalle ferite
– In questo caso, l’incontro è avvenuto molto
prima della malattia (nel momento in cui la
pelle è stata colonizzata)
• I’incontro non è sempre marcato in
maniera netta
Flora microbica “normale”
• Da cosa è costituita?
– Alcuni individui hanno Streptococcus
pyogenes nelle vie aeree per lunghi
periodi, senza contrarre malattie
• Patogeni opportunisti
– 95% delle persone non ha questo batterio
e quando ne entrano in contatto sviluppano
la malattia
Definizione di Flora “normale”
• E’ definita come:
“ogni organismo
presente che non è causa di disturbi”
• Da non usare per significare la
presenza
di
microrganismi
nella
maggioranza della popolazione
Interazioni Ospite-Parassita
• L’esposizione ad agenti patogeni
virulenti non necessariamente porta alla
malattia
– Epidemie di tifo e peste nera: “soltanto”
metà della popolazione si ammala (anche
se verosimilmente tutti sono esposti)
Interazioni Ospite-Parassita
• Risposta di particolari
particolari ospiti
– Dipende da fattori unici
interazione
– Legata ai singoli individui
– Cambiano con:
• Età
• Stato nutrizionale
• Patologie pregresse
microbi
per
a
ogni
Entrata
• Molte parti interne del corpo sono
connesse con l’esterno; per esempio:
– Lume dell’intestino
– Alveoli polmonari
– Reni
• Quasi tutti gli organi del torace e
dell’addome
sono
connessi
con
l’esterno
Entrata
• Meccanismi
invasioni
di
opposizione
alle
– Sfinteri e valvole
– Con eccezione dell’apparato digestivo e
genitale-urinario gli organi sono sterili
– Organismi che risiedono nel lume
dell’intestino o sugli alveoli non hanno
penetrato il corpo
Entrata
Ingresso dei microbi nella cavità corporee
con contiguità con l’esterno
Sistema Digestivo
• Entrano con gli alimenti
– Il numero degli organismi diminuisce di
molti ordini di grandezza nello stomaco
• Alcune forme di dissenteria possono essere
causate da poche centinaia di cellule
– Non molti sopravvivono nell’intestino a
causa degli enzimi digestivi
Sistema Digestivo
• Un numero maggiore sopravvive
nell’ileo, ma sono necessari meccanismi
che prevengano l’espulsione
– Componenti
di
superficie
(adesine)
permettono il legame alle cellule epiteliali
• Pili e polisaccaridi di superficie
– Malattie come il colera si instaurano senza
penetrazione dell’epitelio
• Tossine che influenzano le cellule epiteliali
Sistema Respiratorio
• Entrano per inalazione
– L’aria contenente i microbi fluisce nelle vie
aeree (naso, laringe, ecc)
– I microbi che raggiungono gli apparati
respiratori interni devono superare i
processi di “pulizia” dell’epitelio
– La colonizzazione richiede meccanismi di
adesione
Altri meccanismi di entrata
• Attraverso gli apparati genitali ed urinari
• Superando i tessuti epiteliali, i microbi
possono causare malattie senza
penetrare i tessuti profondi
Penetrazione nei tessuti
profondi
• Pochissimi batteri riescono a penetrare
la pelle integra
• Alcuni possono penetrare il tessuto
epiteliale, ad esempio:
– S. pneumoniae, Treponema pallidum
• Normalmente dopo danni ai tessuti (molte volte
causate da virus
Trasportati dai macrofagi
• I macrofagi alveolari intrappolano gli
organismi nei polmoni
– Generalmente trasportano verso l’alto
sull’epitelio ciliato
– In alcuni casi trasportano verso tessuti più
profondi
• Alcuni organismi possono vivere nei macrofagi:
– Legionella
– Bordetella pertussis
– HIV
Penetrazione per altre vie
• Punture di insetti: numerose malattie
virali e da protozoi
• Tagli e ferite : generalmente non
implicano l’insorgenza di una malattia
– Anche il semplice lavarsi i denti crea
piccole abrasioni all’epitelio
• Gli organismi sono eliminati velocemente dal
sangue dal sistema reticolo-endoteliale
Penetrazione per altre vie
– Danni ai tessuti interni distruggono
i
meccanismi di difesa e possono insorgere
gravi patologie
• Endocarditi batteriche
– Devastanti prima degli antibiotici
– Causati da streptococci orali che si impiantano nelle
valvole cardiache in seguito a danni da febbri
Penetrazione per altre vie
• Trapianto di organi e trasfusioni di
sangue
– Malattia di Jakob-Cruetzfeldt da trapianto
di cornea
– Citomegalovirus da trapianto di reni
• Uso di immunosoppressivi, possono
peggiorare la situazione
• Epatite B, HIV trasmessi con il sangue
Esempi di fattori di virulenza
•
•
•
•
•
•
Esotossine
Endotossine
Capsule
IgA proteasi
Adesine (pili)
Motilità
• Proprietà invasive
• Siero resistenza
• Capacità di
sopravvivere all’interno
dei fagociti
Dimensione dell’inoculo
• La
dimensione
dell’inoculo
può
determinare se un organismo causa
una malattia o no
• Normalmente, un alto numero è
necessario per causare una malattia
Dimensione dell’inoculo
• Normalmente i microbi non patogeni
superano le difese
• Se un numero elevato di microbi
raggiunge i tessuti interni, in genere si
sviluppa una malattia
Diffusione della malattia
• Generale: diffusione avviene soltanto se
le difese dell’ospite vengono superate
• In alcuni casi precede, in altri segue la
moltiplicazione
– Precede: i parassiti che causano la malaria
vengono disseminati prima della moltiplicazione
– Segue: S. aureus si moltiplica localmente prima
di essere disseminato
Diffusione della malattia
• Tipologie:
– Propagazione diretta laterale a tessuti
contigui
– Disseminazione verso tessuti distanti
• Caratteristiche:
– fattori anatomici
– Partecipazione attiva di enzimi dei patogeni
Moltiplicazione
• Fattori importanti
– Nutrizione microbica: il corpo è ricco di
nutrimenti, ma ci sono anche le sostanze
antimicrobiche
– Problema per i microbi è la poca disponibilità di ferro
• Fattori fisici: temperatura, etc.
Danni
• In generale: tipo ed intensità dipendono
dall’organo colpito
• Tipi:
– Meccanici: la maggior parte risultato di
infiammazioni
– Morte cellulare: dipende da:
• Quale cellula
• Quante cellule
• Velocità di diffusione della malattia
Danni
• Tipi:
– Farmacologici:
tossine
alterano
metabolismo
– Danni dovuti alla risposta dell’ospite
il
• Infiammazione porta alla distruzione delle
cellule vicine
• Risposta immunitaria
Patogenesi microbica e relazioni
ospite-parassita
Flora normale
• Aspetti generali
– Ricordare
la
definizione:
organismi
frequentemente trovati sul o nel corpo di
individui sani
– Per la maggior parte sono batteri, ma
anche alcuni virus, funghi e protozoi
• Non sono presenti tutti nello stesso momento
• Ogni persona ha la sua flora normale
Flora normale
• Alcuni microbi sono presento solo in
associazione all’uomo, altri sono anche
ambientali
• Problema: alcune persone hanno come
flora normale temporanea dei patogeni
– Ad esempio: circa il 10% della popolazione ha
Meningococcus o Pneumococcus come flora
normale
Flora normale
• Infezioni opportunistiche: flora normale in
zone non usuali;
– Bacteroides dall’intestino in zone più interne
come risultato di traumi od operazioni
– Staphylococci dalla pelle e dal naso
– Streptococci and Gram— cocci dalla gola e
bocca
Flora normale
• L’importanza
delle
infezioni
opportunistiche dipende dal patogeno e
dalla difesa dell’ospite
– Candida (lievito) causa polmonite in persone
in chemioterapia
– Pneumocystis carinii (comune abitante dei
polmoni) causa polmonite e morte nei malati
di AIDS
Stimolazione immune
• La stimolazione antigenica causata dalla
flora normale è bassa
– Serve come meccanismo di difesa anche in
basse concentrazioni
– La
stimolazione
batterica
porta
alla
produzione di IgA che è secreta attraverso le
mucose
• Probabilmente interferisce con la colonizzazione
dei tessuti profondi
Stimolazione immune
• In alcuni casi gli anticorpi stimolati dalla
flora normale reagiscono con i tessuti
normali:
– Perche? I batteri della flora intestinale contengono
sostanze che cross-reagiscono con gli anticorpi
Aspetti fisici e chimici
• Bloccare gli invasori
– Meccanismi:
• Vantaggio “fisico” dell’occupazione precedente
• Alcuni producono antimicrobici
– Ad esempio E. coli K-12 non può competere
con la flora intestinale
Aspetti fisici e chimici
• Effetto degli antibiotici: spazza via la flora
normale
– Sia organismi endogeni che esogeni possono
causare malattie
– Dosi infettive di Salmonella decrescono di un
milione di volte sotto trattamento di antibiotici
• Pazienti trattati con antibiotici potenti:
– Soffrono di diarrea dovuta alla crescita di lieviti e
staphylococci
Aspetti fisici e chimici
• Ruolo nella nutrizione e nel metabolismo
umano
– E. coli e Bacteroides sintetizzano vitamina K
Aspetti fisici e chimici
• Sorgente di cancerogeni
– Flora intestinale
• Molti potenziali cancerogeni sono attivi soltanto
dopo modificati
– alcune modificazioni sono effettuate da enzimi dei batteri
intestinali; cyclamato convertito nel cancerogeno della
vescica (cyclohexamine) dalle solfatasi batteriche
• Importanza della produzione di cancerogeni non è
chiara
Ecologia della flora “normale”
• Parti del corpo colonizzate
– Che Contengono grandi numeri:
• Pelle
• Tratto respiratorio (naso ed orofaringe)
• Tratto digestivo (bocca ed intestino)
• Tratto urinario (parti anteriori del’uretra)
• Sistema genitale (vagina)
• La maggior parte è strettamente anaeroba
Ecologia della flora “normale”
• Parti del corpo colonizzate
– Che contengono piccoli numeri, molti in
transito:
• Resto degli apparati respiratorio e digestivo
• Vescica
• Utero
– Trovare patogeni in questi siti suggerisce una
malattia ma non costituisce una prova
Ecologia della flora “normale”
• Zone sterili — patogeni in queste zone
indicano certamente malattia
– Sangue
– Fluido cerebrospinale
– Tessuti interni
Strategie per lo studio della
patogenesi microbica
Identificazione dei Patogeni
• Tradizionali:
associare la malattia
all’organismo
Postulati di Koch
Il batterio deve essere trovato in tutti i
pazienti, od i suoi prodotti in tutte le parti
del corpo affette
2 Il batterio deve poter essere isolato e
coltivato in coltura pura
1
Postulati di Koch
3
Colture pure inoculate in animai suscettibili
devono riprodurre la malattia
4
Lo stesso batterio deve poter essere reisolato dall’animale sperimentale
Postulati di Koch
• Alcune assunzioni criticabili in luce dei
moderni
approcci
e
delle
nuove
conoscenze sulle interazioni ospite
patogeno
Critiche al postulato #1
• Implica che la virulenza risiede solo nel
patogeno e non nell’ospite
• Chiaramente la suscettibilità dell’ospite è
importante
– Individui immuno-compromessi e sani lo
dimostrano
– Patogeni minori causano malattie soltanto in
individui immuno-compromessi
Critiche al Postulato #2
• Attribuisce
un’enfasi
notevole
alla
possibilità di coltivare i patogeni in coltura
pura
• Alcuni patogeni non sono stati coltivati in
mezzi di laboratorio
Critiche al Postulato #2
• Ad esempio, Treponema
Mycobacterium
leprae
chiaramente malattie:
pallidium,
causano
– Gli antibiotici causano la scomparsa sia dei
sintomi che dei batteri responsabili
Critiche al Postulato #3
• Implica che tutti i membri di una specie
batterica siano ugualmente virulenti e
che una singola specie causi la malattia
– Ceppi differenti variano in virulenza
– Ceppi differenti possono causare differenti
malattie
– Stessi sintomi causati da organismi diversi
– Malattie causate da più organismi
Critiche al Postulato #3
• É noto che la coltura può portare alla
perdita della virulenza
BIOL 533 56 Critiche al Postulato #4
• Richiede che il patogeno sia re-inoculato
in un animale e produca di nuovo i sintomi
– Alcune malattie non colpiscono gli animali o
causano sintomi differenti
Identificazione dei patogeni
• Metodi
molecolari
BIOL 533 58 Metodi molecolari
• Enfasi spostata dall’identificazione del
patogeno all’identificazione dei fattori di
virulenza
• Non c’è però completo accordo sui
requisiti per provare che un particolare
gene o prodotto sia causa della malattia
Metodi molecolari
1
Geni o prodotti trovati in ceppi che
causano malattie e non nei ceppi avirulenti
a
— Se un gene è trovato in un organismo che
non causa malattia, questo gene deve essere
mutato in una forma inattiva o meno attiva,
oppure essere non espresso
Metodi molecolari
2
Distruggere il gene in un ceppo virulento
deve ridurre od eliminare la virulenza
— Introdurre un gene di virulenza in un ceppo
avirulento dovrebbe renderlo virulento
— Sistemi con geni multipli:
• Anche gli altri geni dovrebbero essere modificati
od introdotti
Metodi molecolari
3
Il gene è espresso dai batteri solo in ospite
durante il processo di patogenesi
4
Il prodotto del gene deve stimolare la
risposta immunitaria
Identificazione senza coltura
• PCR su 16S r-RNA e filogenesi
• 16S r-RNA si trova in tutti i batteri
• Domini conservati e zone variabili
Identificazione senza coltura
• Le similarità di sequenza corrispondono
abbastanza bene alla filogenesi
• La sequenza può identificare il patogeno
come membro di una specie conosciuta
o meno
Identificazione senza coltura
• La PCR che riconosce regioni conservate
del16S rRNA è usata per amplificare e
clonare un frammento di DNA da campioni
di laboratorio
– Se l’amplificazione è positiva, indica la
presenza dei batteri
Identificazione senza coltura
• Sonde marcate possono visualizzare i
batteri presenti in campioni clinici
• Elimina la possibilità di risultati fuorvianti
derivanti da contaminazioni in PCR
Strategie di studio
delle patogenesi di origine microbica
Scegliere un animale modello
• Un patogeno può non agire su un animale
od agire in un modo diverso
• Una data malattia può avere più animali
modello, nessuno dei quali soddisfa
pienamente tutte le caratteristiche
Scegliere un animale modello
• Un modello può mostrare certi aspetti
della malattia e non altri
• Modelli differenti possono essere basati su
differenti rotte di introduzione
– Bordetella pertussis
• Intracraniale
• Interperitoneale
• Respirazione
Scegliere un animale modello
• Idealmente, si cerca un modello che:
– Usa le stesse rotte di infezione dell’uomo
– Mostra gli stessi sintomi
– Mostra la stessa virulenza
• Alternative: colture cellulari, colture di
organi
Colture cellulare/colture di organi
• Difficile
• Linee cellulari che sono geneticamente e
fisiologicamente differenti
• Rimossi gli effetti legati agli altri organi (ormoni)
• Le cellule crescono in mezzi artificiali (differente
da in vivo)
Studiare gli organismi patogeni
• Prendere in considerazione
filogeneticamente affini
specie
– S. typhimurium vs.
– S. typhi
• Una specie vicina potrebbe essere più
facile da manipolare in laboratorio
Studiare gli organismi patogeni
• Approcci per identificare i fattori di
virulenza e dimostrare il loro ruolo nella
patogenesi:
– Biochimici
– Genetici
– Immunologici
• La cosa migliore è combinare gi approcci
Biochimici/immunologici
• Purificare le molecole e studiarle in vitro
• Porta a dettagliate informazioni su
– Cofattori
– Proprietà chimico-fisiche generali
Biochimici/immunologici
• Due limitazioni:
– Le molecole devono essere parzialmente note
– Le misure su molecole isolate potrebbero non
riflettere accuratamente la loro funzione in
vivo
• Provare la funzione in vivo necessita
combinazione di approcci anche genetici
la
Immunologici
• Determinare se gli anticorpi nei confronti
dei prodotti batterici sono protettivi negli
animali infetti
• Possibile problema:
– Gli anticorpi sulla superficie batterica possono
prevenire
l’infezione
opsonizzando
o
rafforzando meccanismi complementari più
che inattivare i fattori di virulenza
Immunologici
• Usati per accertarsi che fattori di virulenza
putativi sono effettivamente prodotti in vivo
durante l’infezione
Genetici
• Sequenziare
il
gene
confrontarlo con gli altri
wild-type
e
– dall’identità di sequenza si può inferire la
funzione
• Mutagenesi dei geni che codificano i fattori
di virulenza
Genetici
• Testare il mutante per cambiamenti nella sua
virulenza
-oppure• Introdurre il gene clonato nel mutante
avirulento per vedere se la virulenza è
riacquisita?
-oppure• Identificare potenziali geni di virulenza
attraverso la co-regolazione
Genetici
• Tecniche sperimentali in vivo
– Identificare geni indotti in vivo che sono
altamente espressi nei tessuti, ma non nei
mezzi di laboratorio
• Limitazioni della tecnica:
– Implica un “minimo” di conoscenze tecniche
per ottenere informazioni
Genetici
• Vantaggi degli approcci genetici:
– parte da una alterazione nelle funzioni di cui si
può valutare l’importanza
– Isolare i mutanti con una funzione alterata può
portare alla scoperta di nuovi fattori di
virulenza
– Possono essere stabilite connessioni a priori
tra geni e alcuni aspetti della virulenza
Genetici
• Limitazioni degli approcci genetici:
– Difficile determinare la funzione specifica dei
geni di virulenza
– Esempio: perdita dell’abilità di invadere le
cellule del rene
• Perdita delle proteine di regolazione necessarie
per l’attivazione?
• Perdita di geni strutturali di invasione?
• Perdita di geni necessari per la localizzazione?
Wild Type
• Sequenziare il gene wild-type o mutato:
– Utile solo se c’è match con geni già sequenziati
(almeno ad un primo livello)
• Usare il gene come sonda ed ibridare con
il DNA di organismi affini
– Se il ceppo patogeno contiene materiale genetico che
è assente dai ceppi non-patogeni, questo materiale
può codificare per geni che conferiscono patogenicità
Wild Type
• Esempio: E. coli e S. typhimurium
– Mappe cromosomiche molto simili
– S. typhimurium ha sequenze di DNA che E.
coli non ha
– S. typhimurium è un patogeno e normalmente
E. coli non lo è; quindi le sequenze che li
differenziano, potrebbero essere geni per la
virulenza
Wild Type
• Tecniche sperimentali
Plasmidi ricombinanti contenenti sequenze
specifiche di S. typhimurium identificate
con tecniche di ibridazione poiché non
ibridano su cromosomi di E. coli
Mutanti
• Geni clonati introdotti in ceppi mutanti
avirulenti od in E. coli
• Funziona in E. coli solo se il gene inserito
può essere espresso in E. coli, in genere
non succede:
– Potrebbero mancare geni accessori
– Potrebbero mancare sequenze di regolazione
Mutanti
• Esempio:
– Generalmente i ceppi di E. coli non
aderiscono od invadono le colture tissutali
– Potenziali adesine ed invasine possono
essere identificate attraverso lo screening di
cloni contenenti sequenze di DNA che
permettono a E. coli di aderire ed invadere i
tessuti
Mutanti
• Limitazioni:
– Le tecniche standard di clonaggio isolano solo
piccole porzioni del genoma (<30 kb)
– Questi approcci funzionano bene solo se uno
o pochi geni sono necessari per l’espressione
del tratto
– I geni devono poter essere espressi in E. coli
– Questi approcci funzionano bene quando i
geni provengono da organismi simili a E. coli
Mutanti
• Costruire e analizzare i mutanti per i
cambiamenti nella loro virulenza
– Metodi comuni per ottenere
mutagenizzare con trasposoni
– Effettuare screenings per la
virulenza
mutanti
è
perdita
di
Mutanti
• Vantaggi:
– Ogni colonia selezionabile ha un fenotipo
evidente (con analisi)
– Nella maggior parte dei casi si ha distruzione di
un gene
– I trasposoni servono come marker per
localizzare il gene, utile per il clonaggio
Mutanti
• Limitazioni:
– Possono causare il blocco della trascrizione
• Se il trasposone si inserisce nel primo gene di un
operone, elimina la trascrizione per quel gene ma
anche per i geni seguenti, l’inserzione è quindi
polare
• Fenotipi avirulenti possono derivare da perdita
dell’espressione di geni a valle del gene mutato
– Non funziona per geni essenziali, perché si ha
morte dell’organismo
Mutanti
• Identificare geni per la virulenza attraverso
la regolazione
– I geni per la virulenza sono spesso in operone
o regulone controllati dalla stessa proteina
– Se si trova un gene, è probabile trovare anche
gli altri
Antibiotici
Caratteristiche generali
Chemioterapici (sintetici)
Antibiotici (di origine naturale)
Non si può tracciare un limite ben definito in quanto parecchi sono ottenuti
per sintesi o semisintesi
La chemioterapia antibatterica si basa sul principio della tossicità
selettiva, formulato per la prima volta da Paul Ehrlich, in base al
quale una sostanza può essere utilizzata nella terapia di una malattia
infettiva solo se è nociva per il germe e relativamente innocua per le
cellule dell’ospite
Antibiotici selettivi
Agiscono solo su strutture e vie metaboliche peculiari dei batteri
(parete cellulare, DNA girasi e topoisomerasi IV)
Impossibili effetti sulle cellule dell’ospite
Penicilline, Cefalosporine, Monobattami, Penemici, Carbapenemici,
Fosfomicina, Glicopeptidi, Daptomicina
Antibiotici non selettivi
Agiscono con meccanismi diversi verso strutture e meccanismi non
esclusivi dei batteri
Potenziali effetti dannosi
Aminoglucosidi, Macrolidi, Lincosamidi, Tetracicline, Cloramfenicolo,
Metronidazolo, Rifamicine, Sulfamidici
Attività
Gli antibiotici agiscono interferendo con la sintesi o la funzione
dei componenti macromolecolari essenziali per la cellula
batterica
Batteriostatico: blocco della riproduzione a concentrazioni pari
alla MIC; se si aumenta la concentrazione il farmaco ha
effetto battericida
Battericida: morte della cellula batterica
Battericidi
Lisi e morte della cellula batterica
Rapido
Preferibili in tutte le infezioni, Obbligatori in quelle gravi
Batteriostatici
Arresto della moltiplicazione
Azione lenta
Principali antibiotici battericidi e batteriostatici
Battericidi
Penicilline, Cefalosporine,
Monobattami,Penemici, Carbapenemici,
Aminoglucosidi, Chinoloni, Glicopeptidi, Rifamicine, Fosfomicina,
Cotrimossazolo, Colistina, Metronidazolo
Batteriostatici
Tetracicline, Cloramfenicolo,Macrolidi, Lincosamidi, Acido fusidico,
Sulfamidici, Trimetoprim, Linezolid, Tigeciclina
Meccanismi d’azione
•
•
•
•
•
Inibizione della sintesi della parete (cell wall)
Alterazione della membrana citoplasmatica
Inibizione della sintesi proteica
Inibizione della sintesi degli acidi nucleici
Antimetaboliti
Inibitori della sintesi della parete
Agiscono bloccando gli enzimi che regolano la sintesi del
peptidoglicano con conseguente lisi cellulare (battericidi)
Blocco degli enzimi della fase finale PBPs (Penicillin Binding Protein) le
cui modificazioni sono responsabili della resistenza ai beta lattamici
•
Penicilline,
cefalosporine,
monobattami,
penemici,
carbapenemici.
Blocco della fase iniziale
•
Glicopeptidi, bacitracina, cicloserina, ristocetina.
Blocco di un enzima
glucosamina transferasi)
•
Fosfomicina
specifico
(piruvato-uridin-fosfato-N-acetil
Alterazione della membrana
citoplasmatica
Provocano alterazioni della membrana citoplasmatica con
perdita della permeabilità
E’ un meccanismo d’azione poco selettivo, farmaci tossici e
di uso limitato
Battericidi
Polimixina, colistina, daptomicina.
Inibizione della sintesi proteica
Agiscono a livello ribosomiale sub-unità 30S o 50S. La
specificità dell’azione selettiva dipende dal fatto che i
ribosomi delle cellule eucariote sono costituiti da sub-unità
60S e 40S
Battericidi
Aminoglucosidi,
cloramfenicolo
tetracicline,
macrolidi,
lincosamidi,
Inibitori della sintesi degli acidi nucleici
Agiscono inattivando gli enzimi
Meccanismo d’azione non selettivo
Fanno eccezione i chinoloni che possono essere
considerati selettivi in quanto agiscono sulla DNA-girasi
che è propria delle cellule procariote
Battericidi
Rifamicine, chinoloni
Antimetaboliti
Inibiscono la sintesi dell’acido folico
Batteriostatici
Sulfamidici, trimetoprim.
Principali classi di antibiotici
Beta-lattamine: penicilline, cefalosporine, monobattami, carbapenemi
Aminoglucosidi: streptomicina,
amikacina, netilmicina
neomicina,
gentamicina,
tobramicina,
Macrolidi e ketolidi: eritromicina, claritromicina, azitromicina
Tetracicline: tetraciclina, doxiciclina, minociclina
Chinoloni:
ac.nalidixico,
ac.pipemidico,
ciprofloxacina,
lomefloxacina, ofloxacina, levofloxacina, moxifloxacina
Glicopeptidi: vancomicina, teicoplanina.
Rifamicine: rifamicina SV , rifampicina, rifabutina ,rifaximina
Lincosamidi: clindamicina
Fenicoli : cloramfenicolo, tiamfenicolo
ofloxacina,
Beta-lattamine
• Penicilline
Penicillina G(benzil-penicillina) e derivati
Penicilline ad ampio spettro: Ampicillina, Ampicillina-sulbactam Ticarcillina,
Ac. clavulanico
• Cefalosporine
I generazione :Cefalosporina, cefazolina, cefalotina
II: Cefoxitina, cefuroxime, cefotetan, cefaclor
III : Ceftriaxone, cefotaxime, ceftazidime
IV: Cefepime
• Monobattami: Azstreonam
• Carbapenemi: Imipenem, meropenem
Spettro naturale di attività antibatterica
Ogni antibiotico è caratterizzato da uno “spettro naturale” di attività
antibatterica.
Questo spettro comprende specie batteriche:
A
-naturalmente sensibili. Sono quelle che allo stato naturale sono
inibite nella loro crescita da concentrazioni di antibiotico
raggiungibili in vivo
B
-naturalmente resistenti. La resistenza naturale è una
caratteristica costituzionale, costante di tutti i ceppi di una stessa
specie batterica. Alcune specie sono “identificabili” dalla loro
resistenza naturale (es. resistenza di Klebsiella pneumoniae ad
aminopenicilline)
Spettro clinico
Per ogni antibiotico, un ceppo batterico, è definito:
S
Sensibile: l’infezione determinata da quel ceppo può essere adeguatamente
trattata con il dosaggio raccomandato per quel tipo di infezione e specie infettiva.
Questa categoria comprende specie batteriche completamente sensibili e specie
batteriche particolari per le quali la prevalenza della resistenza acquisita può
variare in misura significativa.
I
Intermedio mediamente sensibile: quando le MIC sono vicine ai livelli ematici e
tissutali raggiungibili e il successo terapeutico è imprevedibile. La categoria
Intermedio indica l’applicabilità clinica nelle parti del corpo in cui si concentrano i
farmaci fisiologicamente o quando è possibile utilizzare alte dosi. Questa
categoria comprende specie con una sensibilità naturale intermedia (attività
moderata in vitro)
R
Resistente: quando il ceppo in esame non è inibito alle concentrazioni sistemiche
raggiungibili con normali dosaggi e/o rientra nel range in cui sono probabili
meccanismi di resistenza microbica specifica e non è garantita l’efficacia clinica. .
Questa categoria comprende specie naturalmente resistenti all’antibiotico o con
resistenza acquisita.
Scelta dell’antibiotico
Nella scelta del’antibiotico bisogna considerare:
1. Parametri microbiologici: MIC (concentrazione minima
alla quale si ottiene una visibile inibizione di crescita
del germe).
2. Parametri farmacocinetici (PK) quantificano i livelli
serici degli antibiotici nel tempo
3. Parametri farmaco dinamici che si ottengono
integrando i parametri farmacocinetici con le MIC:
Cmax/MIC e % T>MIC (intervallo di tempo espresso
in % in cui le concentrazioni sieriche del farmaco
risultano al di sopra del valore di MIC)
