Antimicrobianos UFJF

Antimicrobianos

Luciana Debortoli de Carvalho

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FOR A

DEPARTAMENTO DE PARASITOLOGIA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA

CONCEITOS BÁSICOS

Antimicrobianos

naturais sintéticosantibióticos quimioterápicos

Penicillium, Streptomyces, Cephalosporium, Micromonospora,

Bacillus

Antibiose: relação ecológica no qual uma

espécie bloqueia o crescimento ou a

reprodução de outra espécie.

Antibiótico: substância produzida por

microrganismos que, em pequenas

quantidades, inibe o crescimento de outros

microrganismos.

células viáveis células totais

Bacteriolítico: inibidores de formação da parede celular

Bactericida: inibidores de replicação por ligação irreversível a DNA girase.

Bacteriostático:inibidores de síntese protéica por ligação reversível aos ribossomos .

Antimicrobianos: ação biológica

PROPRIEDADES DESEJÁVEIS PARA UM AGENTE ANTIMICROBIANO

• Toxicidade seletiva: destruir o patógeno sem

atacar o hospedeiro.

• Bactericida em vez de bacteriostático:

Principalmente em hospedeiros imuno-

comprometidos;

• Não induzir resistência bacteriana;

• Espectro de ação satisfatório

-Amplo/estreito espectro X terapia empírica;

Parede celularMembrana citoplasmatica

Ribossomos

CromossomoMetabolismo de

acido fólico

• Não alergênico;

• Ativo quando dissolvido nos fluidos corporais ou exudatos;

• Solúvel e estável em solução aquosa;

• Atingir o nível máximo sistêmico rapidamente;

• Capaz de atingir o sítio de infecção.

PROPRIEDADES DESEJÁVEIS PARA UM AGENTE ANTIMICROBIANO

Características gerais das drogas antimicrobianas

Exemplos de diferentes drogas antimicrobianas, classificadas de acordo com o espectro de ação.

(Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)

Sinergismo => ação combinada entre dois agentes antimicrobianos ésignificativamente superior à soma dos efeitos alcançados por cada um dosfármacos isoladamente.

Antagonismo => ação combinada entre dois agentes antimicrobianos éinferior àquela do fármaco quando administrado isoladamente.

Uso de combinações de antimicrobianos

• Tratamento imediato de pacientes em estado crítico, com suspeita de infecçãomicrobiana grave;

• Tratamento de infecções mistas, em particular as que ocorrem após traumatismo;

• Para prevenção da resistência a drogas. Se uma bactéria torna-se resistente a uma dasdrogas, a outra droga pode ter um efeito letal sobre este micro-organismo.

SINERGISMO x ANTAGONISMO

Mecanismos de ação de agentes antimicrobianos nas células bacterianas

1 - Interferência na síntese de parede celular;

2 - Interferência nas funções da membrana;

3 - Interferência na síntese protéica;

4 - Interferência no metabolismo de ácidos nucléicos;

5 - Interferência em reações enzimáticas (análogos estruturais)

1 - ANTIMICROBIANOS QUE INTERFEREM NA SÍNTESE DE PAREDE CELULAR:

Beta-Lactâmicos:

- São principalmente bactericidas

- Anel ß-lactâmico

- Principais: penicilinas, cefalosporinas, carbapenêmicos, monobactâmicos.

- Toxicidade: reação de hipersensibilidade:

- Hipersensibilidade a penicilina: - cefalosporinas e carbapenêmicos- exceção - monobactâmicos

- Amplo espectro de ação (infecções estreptocócicas, meningocócicas, sífilis, infecções

dentárias, infecções por bacilos Gram negativos)

Beta-lactâmicos representativos

PenicilinasPenicilina G e V Penicilina natural

Cloxacilina

Dicloxacilina

Nafcilina

Oxacilina

Meticilina

Penicilina semi-sintética

(penicilinas estáveis – resistentes à

beta lactamases produzidas por S.

aureus)

Amoxicilina

Ampicilina

(amino) penicilina semi-

sintética

Carbenicilina

Ticarcilina

(carboxi) penicilina semi-

sintética

Mezlocilina

Piperacilina

(ureído) penicilina semi-

sintética

Beta-lactâmicos representativos

Cefalosporinas

Cefadroxil

Cefazolina

Cefalexina

Cefalotina

Cefradina

Primeira geração

Cefaclor

Cefamandol

Cefonicid

Cefprozil

Cefuroxima

Cefotetan

Cefmetazol

Cefoxitina

Cefamicina

Segunda geração

Cefdinir

Cefditoren

Cefoperazona

Cefpodoxima

Cefotaxima

Ceftazidima

Ceftibuten

Ceftizoxima

Ceftriaxona

Terceira geração

Cefepima

Cefpiroma

Quarta geração

• Ertapenem, Imipenem ,

Meropenem

Carbapenêmicos

Monobactâmicos:

Beta-lactâmicos representativos

São ativos contra estreptococos, estafilococos,enterobactérias, P. aeruginosa, Haemophilus e algumasbactérias anaeróbias.

Particularmente úteis no tratamento de infecções porbactérias resistentes a outros antibióticos. Utilizadas notratamento de infecções polimicrobianas.

Não posssui atividade contra bactérias Gram positivas e nemcontra micro-organismos anaeróbios.

É essencialmente não alérgico, podendo ser utilizado empacientes com alergia a cefalosporinas e penicilinas.

Aztreonam

1 - ANTIMICROBIANOS QUE INTERFEREM NA SÍNTESE DE PAREDE CELULAR:

• Glicopepitídeos (Vancomicina e Teicoplanina)

- Bactericida

- Espectro de ação restrito => Gram positivos

- Dificuldade de penetrar a membrana externa de Gram negativos

- Baixa toxicidade ; não absorvida por via oral

-Alternativa para pacientes alérgicos aos ß-lactâmicos e para infecções causadas

por estafilococos resistentes a oxacilina.

2 - INTERFERÊNCIA NAS FUNÇÕES DA MEMBRANA:

• Polimixinas (Colistina, polimixina B)

- Bactericida

- Polipeptídeo derivado do Bacillus polimixa

- Espectro de ação restrito: Gram negativos

- Uso clínico restrito, altamente tóxicos

- Desestabilização da membrana e interferência no equilíbrio osmótico celular

3 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE PROTÉICA:

• INIBIDORES DA TRANSCRIÇÃO

- Ligação e inativação da RNA polimerase dependente de DNA => impede a

transcrição do DNA em RNA.

RIFAMICINA

- amplo espectro de ação (Gram positivos e micobactérias)

3 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE PROTÉICA:

• INIBIDORES DA TRADUÇÃO

AMINOGLICOSÍDEOS

- Bactericida

- Ligação a sub-unidade 30S impedindo a junção da sub-unidade 50S

- O acúmulo de sub-unidades 30S aberrantes é tóxico para a célula

- Amplo espectro de ação

- Ativos contra bacilos Gram negativos (principalmente enterobactérias) micobactérias,

enterococos, P. aeruginosa e estafilococos.

• Gentamicina

• Trobamicina

• Canamicina

• Amicacina

• Netilmicina

• Neomicina

• Estreptomicina

3 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE PROTÉICA:

• INIBIDORES DA TRADUÇÃO

TETRACICLINAS

- Bacteriostático

- Ligação a sub-unidade 30S, inativando o sítio A

- Toxicidade baixa - uso e abuso - ampla resistência

- Novas tetraciclinas: desestabilização da membrana - altamente tóxicas para humanos

• Tetraciclina

• Clortetraciclina

• Oxitetraciclina

• Doxicilina

• Minociclina

3 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE PROTÉICA:

• INIBIDORES DA TRADUÇÃO

MACROLÍDEOS, LINCOSAMIDAS e ESTREPTOGRAMINAS

- Bacteriostático para a maioria das bactérias / bactericida para alguns Gram positivos.

Utilizados contra infecções respiratórias.

- Ligação a sub-unidade 50S impedindo a elongação do peptídio: peptidil-transferase

- Clindamicina => reserva para anaeróbios, principalmente grupo B. fragilis

- Toxicidade baixa - uso e abuso => ampla resistência

• Eritromicina

• Roxitromicina*

• Azitromicina*

• Claritromicina*

* Novos Macrolídeos

Macrolídeos

Lincosamida

• Clindamicina

Estreptograminas

• Dalfopristina (estreptogramina A)

• Quinupristina (estreptogramina B)

3 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE PROTÉICA:

• INIBIDORES DA TRADUÇÃO

OXAZOLIDINONAS (Linezolida)

- Classe de novos antimicrobianos sintéticos com ação bacteriostática

- Espectro de ação: principalmente contra Gram positivos

- Ligação a sub-unidade 50S impedindo a elongação do peptídio.

- Reservada para o tratamento de infecções por estafilococos e enterococos.

CLORANFENICOL

- Bacteriostático

- Boa distribuição tecidual mesmo no cérebro e fluidos cérebro-espinhais

- Toxicidade - uso clínico restrito => tóxico para a medula óssea

- Ligação a sub-unidade 50S impedindo a elongação do peptídio: peptidil-transferase

- Utilizado no tratamento de meningites (3 patógenos clássicos)

3 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE PROTÉICA:

• INIBIDORES DA TRADUÇÃO

ÁCIDO FUSÍDICO

- Ação bacteriostática principalmente contra Gram positivos (estafilococos)

- Alta toxicidade seletiva

- Ligação ao fator de elongamento do peptídio – interrupção da síntese de proteínas

4 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE DE ÁCIDOS NUCLÉICOS:

• QUINOLONAS

- Inibição da duplicação do DNA

- Bactericida

- Fluoroquinolonas: boa atividade antibacteriana e boas propriedades

farmacológicas

- Ligação à sub-unidade beta das DNA girases - inibição da atividade

- enzimas essenciais no enrolamento e relaxamento das fitas de DNA

- Usos:

- ativo contra Gram positivos e Gram negativos

- baixa atividade contra anaeróbios => manutenção da microbiota residente

- boa penetração em macrófagos e PMNs

Ácido nalidíxico Primeira geração

Ciprofloxacina

Enoxacina

Lomefloxacina

Norfloxacina

Ofloxacina

Segunda geração

Levofloxacina

Gatifloxacina

Moxifloxacina

Sparfloxacina

Terceira geração

Trovafloxacina Quarta geração

Quinolonas representativas

* As quinolonas de segunda, terceira e quarta geração são fluoroquinolonas

4 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE DE ÁCIDOS NUCLÉICOS:

• NOVOBIOCINA

- Bactericida

- Amplo espectro de ação (especialmente Gram positivos)

- Inibição da replicação do DNA - Ligação à sub-unidade beta das DNA girases

- inibição do enrolamento das fitas de DNA (supercoiling)

- Uso: em testes - não há indicações para o uso terapêutico

separação de linhagens de:

Staphylococcus epidermides (sensível) e

Staphylococcus saprophyticus (resistente)

4 - INTERFERÊNCIA NA SÍNTESE DE ÁCIDOS NUCLÉICOS:

• METRONIDAZOL

- Bactericida

- Inicialmente usado para tratamento de infecções por protozoários

- Amplo espectro de ação: Anaeróbios, microaerófilos, protozoários e fungos

- Antimicrobiano de escolha contra o grupo B. fragilis

- Droga ativa apenas em anaerobiose

- Oxidação e fragmentação do DNA

5 - INTERFERÊNCIA EM REAÇÕES ENZIMÁTICAS(análogos estruturais)

• TRIMETOPRIM E SULFONAMIDAS

- Amplo espectro de ação: Gram negativos e Gram positivos

- Inibidores competitivos na síntese de ácido tetrahidrofólico (FH4)

- Alta toxicidade seletiva: células de mamíferos não sintetizam FH4

- Sulfonamidas: similar ao PABA - inibe a reação da dihidropteroato - sintetase

-Trimetropim: similar ao ácido dihidrofólico – inibidor da dihidrofolato redutase

- Úteis contra S. pyogenes, Haemophilus influenza, Chlamydia trachomatis

- Trimetoprim exerce efeito sinérgico quando utilizado com uma sulfonamida.

Sulfametoxazol-trimetoprim = co-trimoxazol.

Ácido dihidrofólico

Ácido fólico

CROMOSSOMO E PLASMÍDIO

Novobiocina(DNA-girase, síntese de DNA)

Quinolonas(DNA-girase, síntese de DNA, permeabilidade)

Metronidazol(DNA, fragmentação)

Mitomicina (DNA, síntese e fragmentação)

RIBOSSOMOS E mRNA

Aminoglicosídio (Rib. 30s, síntese protéica)

Tetraciclina (Rib. 30s, síntese protéica)

Clorafenicol (Rib. 50s, síntese protéica)

Eritromicina (Rib. 50s, síntese protéica)

Lincomicina (Rib. 50s, síntese protéica)

Rifamicina (RNA-polimerases, síntese mRNA)

PAREDE

Penicilina, Cefalosporina, Imipenem (PBP, síntese)

Glicopeptídeos (acil-D-alanil-alanina, síntese)

Cicloserina (análogo D-alanina, síntese)

Bacitracina (Defosforilação do pirofosfato, síntese)

PBP

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

Polimixina (desestruturação e alteração das propriedades osmóticas - toxicidade)

PABA

Ácido fólico

(FH4)

ANÁLOGOS ESTRUTURAIS

Sulfonamida(Dihidropteroato-sintetase, inibe a reação)

Trimetropim(Dihidrofolato redutase, inibe a reação)

PBP

Membrana externa

Porina

ß-lactamases

(gram negativas)

Peptoglicano

Espaço periplasmático

ß-lactamases

(gram positivas)

MECANISMO DE AÇÃO DE ALGUMAS DROGAS NA CÉLULA BACTERIANA

Antibiograma

• Finalidade

–Avaliar in vitro a interação fármaco x bactéria

•Determinando a sensibilidade

•Concentração mínima inibitória

33

Orientar o Tratamento

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METODOLOGIAS

Avaliação QUALITATIVA

DISCO DIFUSÃO EM ÁGAR

Avaliação QUANTITATIVA

DILUIÇÃO EM CALDO

Macrodiluição

Microdiluição

DILUIÇÃO EM ÁGAR

AUTOMATIZADOS

ETEST

Método da Difusão em ágar

• FUNDAMENTO

Os antibióticos impregnados nos discos, difundem

no ágar e formam um halo de inibição ao seu redor

quando encontram bactérias sensíveis. As bactérias

resistentes crescem próximo ao disco, não

ocorrendo a formação de halo

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(Técnica de Kirby-Bauer)

36

TESTE DE DISCO DIFUSÃO EM ÁGAR

Princípio do método

Método de Kirby-Bauer

• Discos de papel de filtro impregnados com

concentrações fixas de antimicrobianos

• Conforme nível sérico do fármaco a partir de doses padrões

• Não há resultados numéricos – halos em mm

– Interpretação – R, I, S – tabelas padrões

37

38

TESTE DE DISCO DIFUSÃO EM ÁGAR

Utilizado rotineiramente

Fácil execução

Flexibilidade na escolha dos antibióticos

Reprodutibilidade nos resultados

Padronização dos resultados

Baixo custo

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Teste de sensibilidade aosantimicrobianos

Leitura e Interpretação

mm

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Reprodutibilidade do teste.

Baixo teor de inibidores de sulfonamidas, trimetoprim

e tetraciclinas.

Permite crescimento satisfatório da maioria dos

patógenos.

Grande número de dados e experiência com o meio.

MEIO MUELLER- HINTON

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TESTE DE DISCO DIFUSÃO EM ÁGAR

O que devemos saber sobre os meios?

4 mm

Hidratar e autoclavar

60 a 70 mL 150 mm

25 a 30 mL 90 mm

pH 7.2 a 7.4

Conservação 2 a 8oC

Teste de esterilidade

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TESTE DE DISCO DIFUSÃO EM ÁGAR

Umidade

Efeito da Timidina ou Timina

Inibidores das sulfonamidas e trimetoprim.

Conservação 2 a 8oC

Teste de esterilidade

Efeitos da variação de Magnésio e Cálcio

O que devemos saber sobre os meios?

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Inóculo

3 a 5 colônias 4 a 5 mL de caldo ou salina

Ajustar a turbidez

0,5 McFarland1 a 2 x 108 UFC/mL

Estabilizar 15 min.

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Inoculação

Superfície do ágar não deve estar

úmida

Inoculação homogênea

Esperar diminuir a umidade antes da

aplicação dos discos

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DISCOS

• Agente antimicrobiano em concentração padronizada– Correlacionada com a obtida na corrente circulatória

• Conservação dos discos – em geladeira ou congelados

• Temperatura ambiente para uso

• Observar prazo de validade

• Uma vez colocados – não remover disco – pois a difusão da droga inicia imediatamente

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48

TESTE DE DISCO DIFUSÃO EM ÁGAR

Discos

Conservação 8oC ou freezer (não “frost free”)

Imipenem, Ertapenem Cefaclor e combinações de ác.clavulânico

Retirar do refrigerador ou do freezer até 2 horas antes do uso

Evitar umidade

Data de validade

Incubação

• Imediatamente após colocação dos discos

• No máximo 15 minutos

• Estufa bacteriológica -35-37°C

• Tempo de incubação:16 a 18 horas

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LEITURA

• Deve haver crescimento confluente.

• Colônias isoladas indicam inoculo insuficiente-Teste deve ser repetido.

• Medida do diâmetro do halo é realizada em mm.

50

Discos utilizados nos testes

Utilizam-se discos de concentração única e adequada,

para cada antibiótico, à obtenção de halos de inibição

indicadores do grau de sensibilidade de diferentes

bactérias.

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INTERPRETAÇÃO

• Após medida do halo

– Consultar tabela para classificar nas categorias

Sensível:

– A infecção pode ser adequadamente tratada utilizando o antimicrobiano na dose recomendada para aquele tipo de infecção.

Intermediário:

_ Inclui isolados cujo MIC se aproxima dos níveis obtidos no sangue e tecidos –mas apresenta resposta menor do que a microorganismos sensíveis.

Resistente:

– Não é inibida pelas concentrações usuais.

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Parâmetros para Interpretação

• a) Concentração mínima inibitória (C.M.I.) - dose mínima de

antibiótico que, adicionada ao meio de cultura (líquido ou

sólido), é capaz de inibir totalmente o crescimento de um

inóculo padrão;

• b) Zona de inibição ( Z.I.) - diâmetro do halo estéril em torno

do disco, em placas semeadas com as mesmas cepas

bacterianas.

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CIM

• Concentração de antimicrobiano

– No sítio da infecção

• Necessária para inibir o crescimento da bactéria

infectante.

• Valor numérico (mg/mL)

– Útil para ajuste de dose

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Etest® Difusão

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E-test-MIC

• O MIC expressa a concentração mínima do

antimicrobiano que é necessária para inibir o crescimento

do microrganismo que está sendo avaliado. Existem

tabelas para a conversão desses valores em R, I ou S,

sendo que no Brasil é normalmente utilizada a tabela

preparada pelo National Committe for Clinical Laboratory

Standards (CLSI), órgão americano responsável pela

padronização de testes laboratoriais.

57

58

Interpretação do Etest

A categoria susceptível implica que a infecção causadapela cepa bacteriana isolada pode ser adequadamentetratada com a dosagem do antimicrobiano recomendadapara o tipo de infecção e o agente infeccioso.

-Desde que não haja contra indicação.

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SENSÍVEL OU SUSCEPTÍVEL (S)

• CIM < Concentração atingida no sítio (sangue) após dose padrão– A infecção pode ser tratada

• Com a dose recomendada

Interpretando a CIM

Resistente (R)

A categoria resistente inclui isolados que não são inibidos

pelas concentrações usuais do antimicrobiano na dosagem

padrão e/ou falha quando um específico mecanismo de

resistência é expressado.

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Intermediária (I)

A categoria intermediária inclui isolados cujos MICs sãopróximos aos do sangue e tecidos. Ela permite a aplicabilidadedo antimicrobiano em infecções em sítios onde as drogas sãofisiologicamente concentradas ou quando doses maiorespodem ser utilizadas.

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