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7.3.3: Antibióticos betalactámicos - Penicilinas y cefalosporinas - Biología

7.3.3: Antibióticos betalactámicos - Penicilinas y cefalosporinas - Biología


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El anillo β-lactámico es parte de la estructura central de varias familias de antibióticos.

Objetivos de aprendizaje

  • Reconocer las clases de betalactámicos y sus mecanismos de acción.

Puntos clave

  • Las principales familias de antibióticos de las que el anillo β-lactámico forma parte de la estructura central son las penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos y monobactamas, que también se denominan antibióticos β-lactámicos.
  • Un anillo de β-lactámicos (beta-lactámicos) es una lactama de cuatro miembros (amida cíclica). -Las lactamas se clasifican de acuerdo con sus estructuras de anillos centrales.
  • Las cefalosporinas son una clase de antibióticos β-lactámicos derivados originalmente del hongo Acremonium, que antes se conocía como “Cephalosporium”.

Términos clave

  • cefalosporinas: Las cefalosporinas son una clase de antibióticos β-lactámicos derivados originalmente del hongo Acremonium, que anteriormente se conocía como “Cephalosporium”.
  • antibiótico: Cualquier sustancia que pueda destruir o inhibir el crecimiento de bacterias y microorganismos similares.
  • β-lactámicos: Un anillo de β-lactámicos (beta-lactámicos) es un lactama de cuatro miembros. Una lactama es una amida cíclica. Se llama así, porque el átomo de nitrógeno está unido al carbono β en relación con el carbonilo. El β-lactámico más simple posible es la 2-azetidinona.
  • β-lactámicos: Cualquiera de una clase de amidas cíclicas, que son los análogos de nitrógeno de las lactonas, formadas por el calentamiento de aminoácidos; las formas enol tautoméricas se conocen como lactimas.

Un anillo de β-lactámicos (beta-lactámicos) es un lactama de cuatro miembros. El β-lactámico más simple posible es la 2-azetidinona.

El anillo de β-lactámicos es parte de la estructura central de varias familias de antibióticos, las principales son las penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos y monobactamas, que, por lo tanto, también se denominan antibióticos β-lactámicos. Casi todos estos antibióticos actúan inhibiendo la biosíntesis de la pared celular bacteriana. Esto tiene un efecto letal sobre las bacterias. Sin embargo, las bacterias contienen dentro de sus poblaciones, en cantidades más pequeñas, bacterias que son resistentes a los antibióticos β-lactámicos. Lo hacen expresando el gen de la β-lactamasa. Cuando las poblaciones bacterianas tienen estos subgrupos resistentes, el tratamiento con β-lactámicos puede hacer que la cepa resistente se vuelva más prevalente y, por lo tanto, más virulenta.

Los β-lactamas se clasifican de acuerdo con sus estructuras de anillos centrales:

  • β-lactamas fusionadas a anillos saturados de cinco miembros;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de tiazolidina se denominan penams;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de pirrolidina se denominan carbapenams;
  • Las β-lactamas fusionadas con anillos de oxazolidina se denominan oxapenams o clavams;
  • β-lactamas fusionadas a anillos insaturados de cinco miembros;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de 2,3-dihidrotiazol se denominan penems;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de 2,3-dihidro-1H-pirrol se denominan carbapenémicos;
  • β-lactamas fusionadas con anillos insaturados de seis miembros;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de 3,6-dihidro-2H-1,3-tiazina se denominan cefemas;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de 1,2,3,4-tetrahidropiridina se denominan carbacefemos;
  • Las β-lactamas que contienen anillos de 3,6-dihidro-2H-1,3-oxazina se denominan oxacefemos; y
  • Las β-lactamas no fusionadas con ningún otro anillo se denominan monobactamas.

La penicilina (a veces abreviada PCN o pluma) es un grupo de antibióticos derivados de Hongos Penicillium. Incluyen penicilina G, penicilina procaína, penicilina benzatínica y penicilina V.Los antibióticos de penicilina son históricamente importantes porque son los primeros fármacos que fueron eficaces contra muchas enfermedades previamente graves, como la sífilis, y las infecciones causadas por estafilococos y estreptococos. Las penicilinas todavía se usan ampliamente en la actualidad, aunque muchos tipos de bacterias ahora son resistentes. Todas las penicilinas son antibióticos β-lactámicos y se usan en el tratamiento de infecciones bacterianas causadas por microorganismos susceptibles, generalmente grampositivos.

Las cefalosporinas (sg. / ˌSɛfəlɵspɔrɨn /) son una clase de antibióticos β-lactámicos derivados originalmente del hongo Acremonium, que anteriormente se conocía como “Cephalosporium”. Junto con las cefamicinas, constituyen un subgrupo de antibióticos β-lactámicos denominados cefemas. Las cefalosporinas están indicadas para la profilaxis y el tratamiento de infecciones causadas por bacterias sensibles a esta forma particular de antibiótico. Las cefalosporinas de primera generación son activas predominantemente contra bacterias grampositivas, y las generaciones sucesivas han aumentado su actividad contra bacterias gramnegativas (aunque a menudo con actividad reducida contra organismos grampositivos).


Reacciones alérgicas a penicilinas y cefalosporinas: diagnóstico, evaluación de reactividad cruzada y manejo

Introducción: Los betalactámicos (BL) son la principal causa de reacciones alérgicas a medicamentos mediadas por mecanismos inmunológicos específicos. Las reacciones pueden ser mediadas por IgE o por células T efectoras. Los nuevos determinantes antigénicos son reconocidos por el sistema inmunológico en el contexto de la estructura beta-lactámica común o las diferencias específicas en las cadenas laterales de los antibióticos de esta familia más la proteína transportadora. Zonas cubiertas: Hemos revisado la literatura clínica reciente sobre nuevas entidades clínicas, los avances en el diagnóstico, incluidas las dificultades para en vivo y o in vitro pruebas, así como los nuevos algoritmos propuestos para el desetiquetado de sujetos clasificados como alérgicos a los betalactámicos, y recomendaciones para los procedimientos de desensibilización. Opinión experta: El conocimiento adquirido en los últimos años sobre la hipersensibilidad a los betalactámicos ha permitido una mejor comprensión y manejo de los casos con reacciones alérgicas a los betalactámicos.

Palabras clave: Alergia, cefalosporinas, reactividad cruzada, diagnóstico, manejo, penicilinas.


Diferencia entre antibióticos betalactámicos y macrólidos

Se pensaba que los antibióticos eran compuestos orgánicos producidos por microorganismos que son tóxicos para otros microorganismos. Un antibiótico se definió como una sustancia producida por un microorganismo o de origen biológico que en bajas concentraciones puede inhibir el crecimiento de otros microorganismos o matarlos.

los descubrimiento y desarrollo de la betaantibióticos lactámicos es el logro más poderoso, importante y famoso de la ciencia y la tecnología modernas. La penicilina fue el primer antibiótico betalactámico que fue descubierto por un bacteriólogo inglés, el fallecido Sir Alexander Fleming, quien descubrió accidentalmente el antibiótico. Penicillium notatum de un hongo que habita el suelo, que se informó por primera vez en 1929. Los antibióticos betalactámicos son inhibidores de la síntesis de la pared celular.

El primer antibiótico que pertenece a la clase de macrólidos fue descubierto y aislado en 1952 por J. M. McGuire como un producto metabólico de un hongo que habita en el suelo Saccharopolyspora erythraea. Este hongo fue conocido como Streptomyces erythraeus que pertenece al género Saccharopolyspora de bacterias actinomicetas. Los macrólidos son inhibidores de la síntesis de proteínas.

CLASIFICACIÓN

Los antibióticos se clasifican generalmente sobre la base de sus estructuras moleculares, modo de acción y espectro de actividad y vía de administración (inyectable, oral y tópico). Los antibióticos que poseen la misma clase estructural generalmente muestran un patrón similar de efectividad, toxicidad y efectos secundarios potenciales alérgicos.

Clasificación de los antibióticos betalactámicos:

Los antibióticos betalactámicos se clasifican además en

Clasificación de antibióticos macrólidos:

ESTRUCTURA QUÍMICA

Estructura química de los antibióticos betalactámicos.

Los antibióticos betalactámicos son los agentes antibióticos que contienen un anillo betalactámico en su estructura molecular. Un anillo de betalactámico es un lactama de cuatro miembros (amida cíclica) que contiene 3 carbonos y 1 nitrógeno que es altamente reactivo

Estructura química de los macrólidos.

El químico general estructura de macrólidos se caracteriza por un gran anillo de lactona que contiene de 12 a 16 átomos al que están unidos, a través de un enlace glicosídico a uno o más azúcares.

ESPECTRO DE ACTIVIDAD

Espectro de actividad de los antibióticos betalactámicos:

Beta Lactams incluye penicilinas y cefalosporinas, son antibióticos de espectro estrecho, que son altamente efectivos contra los géneros Gram-positivos Streptococcus, Gonococcus y Staphylococcus.

Espectro de actividad de los macrólidos:

Los macrólidos son muy activos contra los grampositivos, excepto los enterococos y algunas bacterias gramnegativas. También son eficaces contra Mycoplasma pneumoniae, Treponema pallidum, Bordetella pertussis, Chlamydia trachomatis, Chlamydophila pneumoniae, Legionella spp., Campylobacter spp.

MECANISMO DE ACCIÓN

Mecanismo de acción de los antibióticos betalactámicos

El antibiótico betalactámico interfiere con la síntesis de la pared celular bacteriana y, en el proceso, mata o inhibe el crecimiento de bacterias. De manera más sucinta, ciertas enzimas bacterianas denominadas proteína de unión a penicilina (PBP) son responsables de la reticulación de unidades peptídicas durante la síntesis de peptidoglicano. Los miembros de los antibióticos betalactámicos pueden unirse a estas enzimas PBP y, en el proceso, interfieren con la síntesis de peptidoglicano, lo que da lugar a la lisis y la muerte celular.

Mecanismo de acción de los macrólidos

El mecanismo de acción de los macrólidos es la inhibición de la biosíntesis de proteínas bacterianas, se unen al ribosoma 50S e inhiben la síntesis de proteínas y se cree que lo hacen inhibiendo la peptidil transferasa de agregar el péptido en crecimiento unido para transferir ARN al siguiente aminoácido, así como inhibiendo la traducción ribosomal.

MECANISMO DE RESISTENCIA

Mecanismo de resistencia a los antibióticos betalactámicos

La resistencia al antibiótico betalactámico puede deberse a las siguientes razones


Determinantes de la especificidad del sustrato de cefalosporina de la betalactamasa TEM-1

La betalactamasa es una enzima bacteriana que cataliza la hidrólisis de antibióticos betalactámicos como penicilinas y cefalosporinas. La betalactamasa TEM-1 es una betalactamasa frecuente que se encuentra en las bacterias gramnegativas y es capaz de hidrolizar tanto las penicilinas como las cefalosporinas, excepto las cefalosporinas de espectro extendido. Para identificar los determinantes de secuencia en el sitio activo para un sustrato antibiótico dado, se construyeron bibliotecas aleatorias que contienen todas las posibles combinaciones de aminoácidos para la región designada de TEM-1 beta-lactamasa. Para establecer los determinantes de la especificidad del sustrato para las cefalosporinas frente a los de las penicilinas, estas bibliotecas de sitios activos se han examinado en busca de mutantes con altos niveles de actividad para la cefalosporina cefaloridina de segunda generación. Según los resultados de la secuencia, las sustituciones de W165S, A237T y E240C se identificaron como específicas de cefalosporina. Se realizó un análisis cinético de estos mutantes para determinar si cada uno es capaz de distinguir entre las dos clases de antibióticos. Tanto las sustituciones A237T como E240C, solas o en combinación, exhibieron una actividad cefalosporinasa aumentada y una actividad penicilinasa disminuida en relación con la enzima de tipo salvaje. Una comparación de secuencia entre mutantes funcionales seleccionados por actividad hidrolítica de cefalloridina y mutantes funcionales previamente seleccionados para actividad hidrolítica de ampicilina sugiere que TEM-1 beta-lactamasa tiene mayores restricciones para mantener la actividad de cefalosporinasa frente a mantener la actividad de penicilinasa.


Mecanismos mitocondriales para la importación y el ensamblaje de proteínas

Nils Wiedemann y Nikolaus Pfanner
Vol. 86, 2017

Abstracto

Las mitocondrias son orgánulos esenciales con numerosas funciones en el metabolismo celular y la homeostasis. La mayoría de las & gt1.000 proteínas mitocondriales diferentes se sintetizan como precursores en el citosol y se importan a las mitocondrias mediante cinco transportes. Lee mas

Figura 1: Descripción general de las cinco rutas principales de importación de proteínas de las mitocondrias. Las preproteínas portadoras de presecuencia son importadas por la translocasa de la membrana mitocondrial externa (TOM) y el presequ.

Figura 2: La ruta de presecuencia hacia la membrana interna mitocondrial (MI) y la matriz. La translocasa de la membrana externa (TOM) consta de tres proteínas receptoras, la proteína formadora de canales To.

Figura 3: Papel de la translocasa del ensamblaje de oxidasa (OXA) en la clasificación de proteínas. Las proteínas sintetizadas por los ribosomas mitocondriales son exportadas a la membrana interna (MI) por el OXA que transloca los ribos.

Figura 4: Vía del portador hacia la membrana interna. Los precursores de los portadores de metabolitos hidrófobos se sintetizan sin una presecuencia escindible. Los precursores se unen al chaperón citosólico.

Figura 5: Maquinaria de ensamblaje e importación de espacio intermembrana mitocondrial (MIA). Muchas proteínas del espacio intermembrana (IMS) contienen motivos de cisteína característicos. Los precursores se mantienen en un formato reducido.

Figura 6: Biogénesis de proteínas de barril β de la membrana mitocondrial externa. Los precursores de las proteínas de barril β son inicialmente importados por la translocasina de la membrana externa (TOM), se unen a los pequeños.

Figura 7: El papel dual de la distribución mitocondrial y la morfología de la proteína 10 (Mdm10) en el ensamblaje de proteínas y los sitios de contacto de los orgánulos. Mdm10 se asocia con la maquinaria de clasificación y ensamblaje (SAM).

Figura 8: Múltiples vías de importación para proteínas integrales α-helicoidales de la membrana externa mitocondrial. Los precursores de proteínas con una secuencia de anclaje de señal N-terminal se insertan típicamente en.

Figura 9: El sitio de contacto mitocondrial y el sistema organizador de crestas (MICOS) interactúa con translocas de proteínas. MICOS consta de dos subunidades principales, Mic10 y Mic60. Mic10 forma oligómeros grandes th.


Antibióticos betalactámicos: mecanismo de acción, resistencia

los anillo de betalactámicos Es clave para el modo de acción de estos fármacos que se dirigen e inhiben la síntesis de la pared celular uniendo las enzimas implicadas en la síntesis. Estas enzimas están ancladas en la membrana celular y como grupo se denomina proteínas de unión a penicilina (PBP). Las especies bacterianas pueden contener entre 4 y 6 tipos diferentes de PBP. Las PBP implicadas en la reticulación de la pared celular (es decir, transpeptidasas) son a menudo las más críticas para la supervivencia.

los Anillo de 4 miembros de betalactámicos Los antibióticos dan a estos compuestos una forma tridimensional que imita los Péptido D-Ala-D-Ala terminal que sirve como sustrato natural para la actividad transpeptidasa durante la síntesis de peptidoglicano de la pared celular. Atadura fuerte de estos betalactámicos drogas al sitio activo transpeptidasa inhibe la síntesis de la pared celular. La muerte resulta de la inestabilidad osmótica causada por una síntesis defectuosa de la pared celular, o la unión del betalactámico a PBP puede desencadenar una serie de eventos que conducen a la autólisis y muerte de la célula. Mecanismo de acción de los antibióticos betalactámicos.

Los agentes betalactámicos son activos contra bacterias grampositivas y gramnegativas, pero la eficacia varía debido a diferencias estructurales en la estructura de la pared celular (p. Ej., La membrana externa presente en bacterias gramnegativas pero no grampositivas) y el contenido de PBP.

Mecanismos de resistencia frente a los betalactámicos Antibióticos

Tres vías juegan un papel importante para conferir resistencia a los betalactámicos. Son la destrucción enzimática de los antibióticos, la alteración de los objetivos de los antibióticos o la disminución de la absorción del fármaco.

Resumen

Destrucción enzimática de los antibióticos.

Hidrólisis de antibióticos de penicilinas y cefalosporinas por β-lactamasa

Destrucción de betalactámicos por beta-lactamasa Las bacterias productoras de enzimas son, con mucho, el método de resistencia más importante. Las betalactamasas abren el anillo de betalactámicos y la estructura alterada del fármaco ya no puede unirse a las PBP y ya no inhibe la síntesis de la pared celular. Pero no todos los β-lactámicos son susceptibles a la hidrólisis por cada β-lactamasa. Por ejemplo, la betalactamasa estafilocócica puede hidrolizar fácilmente la penicilina y el derivado de penicilina, pero no hidroliza muchas cefalosporinas e imipenem.

¿Lo sabías?

Tanto las bacterias grampositivas como las gramnegativas producen β-lactamasa. Las β-lactamasas producidas por bacterias grampositivas se secretan al medio circundante, pero las bacterias gramnegativas permanecen en el espacio periplásmico.

Objetivos de antibióticos alterados

Los organismos cambian o adquieren un gen que codifica las PBP alteradas. Los β-lactámicos carecen de suficiente afinidad por la PBP alterada, por lo que no pueden prevenir su función (es decir, la síntesis de la pared celular continúa incluso en presencia de antibióticos. Por ejemplo, meticilina resistente Staphylococcus aureus (MRSA) desarrolló resistencia a la meticilina y todos los demás β-lactámicos utilizando este mecanismo. Mecanismos de resistencia a los β-lactámicos de bacterias grampositivas y gramnegativas.
Fuente de la imagen (Microbiología de diagnóstico de Bailey & Scott)


FUENTES Y CLASES / TIPOS DE ANTIBIÓTICOS

Antes del advenimiento de la medicina convencional utilizada en la medicina clínica actual para el tratamiento de enfermedades infecciosas, las personas en la antigüedad e incluso ahora han estado usando algunas plantas a base de hierbas tradicionalmente durante siglos para combatir los microbios que causan enfermedades en el hombre. Recientemente, los científicos han estudiado e informado resultados que respaldan el uso de estas plantas a base de hierbas. Se ha descubierto que los antibióticos a base de hierbas son más suaves que los antibióticos farmacéuticos y, según el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), el uso excesivo de antibióticos farmacéuticos hace que los patógenos muten y se vuelvan más fuertes, lo que les da la oportunidad de desarrollar resistencia a los antibióticos. Algunas de las plantas a base de hierbas que se utilizan para el tratamiento de enfermedades infecciosas en la mayoría de las zonas rurales del mundo en desarrollo (especialmente en lugares donde los medicamentos convencionales pueden no estar fácilmente disponibles) incluyen, entre otras, las siguientes: Planta de neem (Azadirachta indica), Jengibre, ajo, planta de árbol de té y Moringa oleifera planta.

PRINCIPALES FUENTES DE ANTIBIÓTICOS

  1. MICROORGANISMOS: Los microorganismos son la principal fuente de antibióticos. Aunque no todos los antibióticos que se utilizan hoy en día en la medicina clínica se producen completamente (totalmente) a partir de microorganismos, los microorganismos aún proporcionan la raíz original a partir de la cual se desarrollan los antibióticos. La bacitracina y las polimixinas se obtienen de Bacilo especies de estreptomicina y tetraciclina se obtienen de Streptomyces especie gentamicina de Micromonospora purpurea penicilinas y cefalosporinas se obtienen de Penicillium y Cefalosporio especies respectivamente.
  2. Antibióticos sintéticos: Los antibióticos sintéticos son antibióticos producidos a partir de fármacos naturales mediante la realización de un prototipo (modelo) del fármaco natural en el laboratorio mediante reacciones químicas sin tener que hacer nada con la fuente original del fármaco. Un ejemplo de antibiótico sintético es el cloranfenicol.
  3. Antibióticos semisintéticos: Los antibióticos semisintéticos son antibióticos naturales que se modifican mediante la eliminación o adición de un grupo químico particular para aumentar el efecto terapéutico del fármaco. Aquí, los compuestos aislados de fuentes naturales (por ejemplo, plantas o microorganismos) se utilizan como materiales de partida y un proceso de fermentación está involucrado en la producción de tales antibióticos. Después de lo cual, el antibiótico se modifica aún más mediante un proceso químico en el laboratorio. Ejemplos de fármacos producidos de esta manera incluyen: penicilinas, cefalosporinas y el fármaco antipalúdico arteméter.

CLASES / TIPOS DE ANTIBIÓTICOS

En la actualidad, existen varias clasificaciones / tipos de antibióticos, que se basan en el espectro de actividad bacteriana (ya sea amplio o estrecho) o el tipo de actividad exhibida por el agente (ya sea bactericida o bacteriostático). Algunos antibióticos también se clasifican según su estructura química. Y esto deja a los antibióticos dentro de una clase estructural particular con patrones similares de efectividad, toxicidad y potencial alérgico. Los tipos de antibióticos expandidos aquí no son exhaustivos de las diferentes clases o tipos de antibióticos.

  1. BETA - ANTIBIÓTICOS LACTAM: Los antibióticos betalactámicos son una amplia clase de antibióticos que consisten en todos los agentes antibióticos que contienen un anillo / núcleo betalactámico en su estructura molecular. Son la clase de antibióticos más antigua, especialmente las penicilinas, y se producen a partir de Penicillium y Cefalosporio bacterias Los ejemplos de antibióticos de esta clase incluyen: penicilinas, cefalosporinas, monobactamas y carbapenémicos. Los antibióticos betalactámicos actúan inhibiendo la síntesis de la pared celular en las bacterias. Son el grupo de antibióticos más utilizado en la medicina clínica y son activos tanto en bacterias Gram positivas como Gram negativas. Los antibióticos beta-lactámicos no tienen actividad antibacteriana en las células bacterianas que carecen de pared celular, p. Ej. Micoplasmas. Solo son efectivos en especies bacterianas que tienen pared celular y están creciendo activamente.
  2. MACRÓLIDOS: Los macrólidos son un grupo de antibióticos que se caracterizan por poseer estructuras moleculares que contienen grandes anillos de lactona (12-16 miembros) unidos a través de enlaces glicosídicos con aminoazúcares. Se derivan de Streptomyces bacterias y son bacteriostáticas, uniéndose a los ribosomas bacterianos para inhibir la síntesis de proteínas. Los macrólidos son activos contra la mayoría de las bacterias grampositivas pero no contra la Enterobacteriaceae. Los ejemplos de antibióticos en esta categoría incluyen: eritromicina, azitromicina y claritromicina.
  3. FLUOROQUINOLONAS: Las fluoroquinolonas (quinolonas fluoradas) son quinolonas de segunda generación que se producen mediante la adición de un átomo de flúor (molécula) en el carbono 6 (C-6) de las quinolonas. Son antibióticos sintéticos y no provienen de microorganismos. El ácido nalidíxico es la primera quinolona, ​​mientras que la ciprofloxacina, la ofloxacina y la norfloxacina son ejemplos de fluoroquinolonas. Son activos tanto en bacterias Gram-positivas como Gram-negativas, y se utilizan principalmente en el tratamiento de infecciones del tracto urinario (ITU). Las fluoroquinolonas se dirigen a las enzimas ADN girasa y topoisomerasa IV de la célula bacteriana, lo que conduce a la inhibición de la síntesis o replicación del ADN. Por lo tanto, las fluoroquinolonas inhiben a las bacterias al interferir con su capacidad para producir ADN. Esta actividad dificulta que las bacterias se multipliquen y causen estragos. en vivo. Se utilizan para tratar la mayoría de las infecciones urinarias, las infecciones de la piel y las infecciones respiratorias debido a su excelente absorción. en vivo.
  4. TETRACICLINAS: Las tetraciclinas son un grupo de antibióticos que se caracteriza por un anillo de cuatro ciclos. Se derivan de un grupo de Streptomyces bacterias e inhiben la síntesis de proteínas bacterianas. Los ejemplos incluyen oxitetraciclina, doxiciclina y clortetraciclina. Las tetraciclinas tienen una amplia gama de actividad en bacterias Gram positivas y Gram negativas. Son agentes bacteriostáticos de amplio espectro.
  5. AMINOGLICOSIDOS: Los antibióticos aminoglucósidos contienen aminoazúcares en sus estructuras y poseen un anillo de ciclohexano. Se derivan de Streptomyces bacterias, y son bactericidas en acción. Los aminoglucósidos inhiben la síntesis de proteínas en las células bacterianas. Los ejemplos de antibióticos en esta categoría incluyen gentamicina, kanamicina, tobramicina y estreptomicina.

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MECANISMO GENERAL DE ACCIÓN DE LOS ANTIBIÓTICOS

Los antibióticos se utilizan para tratar infecciones causadas por microorganismos causantes de enfermedades (por ejemplo, bacterias patógenas). La mayoría de ellos ejercen una acción tóxica altamente selectiva sobre sus células microbianas diana pero tienen poca o ninguna toxicidad hacia las células de mamíferos. Por tanto, estos antibióticos pueden administrarse en concentraciones suficientes para matar o inhibir el crecimiento de organismos infectantes sin dañar las células de mamíferos. Las formas en que estos antibióticos ejercen sus actividades antibacterianas en sus microbios objetivo. en vivo sin dañar necesariamente al huésped (paciente) que toma el medicamento se llama "Mecanismo de acción de los antibióticos". Revela y explica el fundamento de la toxicidad selectiva de los antibióticos y cómo detienen los efectos venenosos de las bacterias.

Toxicidad selectiva es la capacidad de los antibióticos (agentes antimicrobianos) para matar o inhibir el crecimiento de microorganismos (en vivo) sin causar ningún efecto adverso al huésped que toma el agente (fármaco). Es la capacidad de un agente antimicrobiano para matar o inhibir un patógeno microbiano mientras daña al huésped lo menos posible. Para que los antibióticos sean terapéuticamente relevantes para su uso contra un patógeno en particular en vivo, debe ser de naturaleza selectivamente tóxica. Los agentes antimicrobianos (en particular los antibióticos) muestran una amplia variedad de mecanismos de acción contra los microorganismos patógenos ya sea en vivo o in vitro y estos serán discutidos en esta sección. El mecanismo de acción elaborado aquí es estrictamente para agentes antibacterianos (es decir, medicamentos que se dirigen a bacterias patógenas).

  • INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE LA PARED DE CÉLULAS MICROBIANAS: El peptidoglicano es un componente vital de la pared celular de prácticamente todas las bacterias, con excepción de las bacterias sin pared, como los micoplasmas que carecen de pared celular. Pero es más pronunciado en bacterias Gram-positivas que en bacterias Gram-negativas. La capa de peptidoglicano es responsable de mantener la forma y la resistencia mecánica de la pared celular bacteriana. Si se daña de alguna manera, o se inhibe su síntesis (por ejemplo, por antibióticos), entonces la forma de las células bacterianas se distorsiona y eventualmente estallarán (lisarán) debido a la alta presión osmótica interna que sigue a la afluencia de fluidos o sustancias como medicamentos del exterior a la célula bacteriana. La célula de mamífero está desprovista de la capa de peptidoglicano, por lo que los antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular microbiana muestran una toxicidad selectiva sobresaliente. Los ejemplos de antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular bacteriana incluyen: penicilinas, bacitracina, glicopéptidos (por ejemplo, vancomicina) y cefalosporinas.

Estos antibióticos detienen la reticulación de N-acetil-glucosamina (NAG) y ácido N-acetilmurámico (NAM) mediante una reacción conocida como reacción de transpeptidación. Se supone que esta reticulación conduce a la formación de peptidoglicano, un componente importante de la pared celular bacteriana. La resistencia bacteriana a los antibióticos betalactámicos (p. Ej., Penicilinas y cefalosporinas) es uno de los mecanismos utilizados por las bacterias patógenas (tanto organismos grampositivos como gramnegativos) para evadir el ataque antimicrobiano de los betalactámicos y esto se debe a que estos antibióticos ( es decir, betalactámicos) son los fármacos más utilizados en la medicina clínica. Sin embargo, el creciente nivel de resistencia bacteriana a estos potentes antibióticos está ralentizando rápidamente la eficacia y las aplicaciones clínicas de estos agentes. Los antibióticos betalactámicos, como se explicó anteriormente, son una clase de medicamentos que inhiben la síntesis de la pared celular en bacterias patógenas. La actividad antibacteriana de los betalactámicos se exhibe in vivo cuando los fármacos se unen a receptores específicos en la membrana celular o la pared celular de la bacteria diana, especialmente las proteínas de unión a penicilina (PBP).

La unión de antibióticos betalactámicos a las PBP de bacterias patógenas previene la reticulación de NAM y NAG. NAG y NAM son vitales para la síntesis de la capa de peptidoglicano, un componente importante de la pared celular bacteriana. La síntesis de la capa de peptidoglicano se inhibe una vez que la reticulación de NAM y NAG se ve obstaculizada por la acción antibacteriana de los antibióticos betalactámicos. Y esto hace que la pared celular bacteriana sea porosa a sustancias nocivas externas como drogas, agua y otras sustancias químicas. La célula bacteriana finalmente muere después de la ruptura o lisis de la célula. No obstante, las bacterias patógenas producen enzimas hidrolizantes de antibióticos como las betalactamasas que hacen que los fármacos betalactámicos sean ineficaces in vivo. Los antibióticos betalactámicos son únicos porque tienen un anillo conocido como anillo betalactámico, y que es el objetivo de las betalactamasas producidas por bacterias patógenas. La enzima beta-lactamasa escinde el enlace carbono-nitrógeno (C-N) del anillo beta-lactámico de los beta-lactámicos y esto eventualmente conduce a la producción de un compuesto con menor actividad antibacteriana. En el caso de la penicilina, por ejemplo, la escisión del anillo betalactámico de las penicilinas conduce a la formación de ácido peniciloico que carece de actividad antibacteriana. Las bacterias patógenas que producen betalactamasas, así como otras enzimas de espectro expandido, como las betalactamasas de espectro extendido (BLEE), hacen que los antibióticos betalactámicos sean ineficaces in vivo y esto se debe a las enzimas que hidrolizan los antibióticos que producen.

  • INHIBICIÓN DE LA FUNCIÓN DE SÍNTESIS DE ADN: El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un componente vital del cromosoma de las células bacterianas, ya que se sabe que dirigen la actividad de las células. Los antibióticos que inhiben la síntesis de ADN en las células bacterianas actúan interfiriendo con las etapas de transcripción que son muy vitales para la formación final y completa del ADN bacteriano. Estos antibióticos bloquean la enzima ADN girasa (topoisomerasa II o IV) que es vital para la síntesis completa de ADN en bacterias. Los ejemplos de antibióticos que inhiben la función de síntesis de ADN bacteriano incluyen: sulfonamidas, trimetoprim, rifampicina, quinolonas y fluoroquinolonas.
  • DESTRUCCIÓN DE LA MEMBRANA DE CÉLULAS MICROBIANAS: La integridad de la membrana citoplasmática (celular) en la célula bacteriana es muy importante para el funcionamiento normal de todas las células. Las membranas de las células bacterianas no contienen esteroles. Esto los diferencia de las células de hongos y mamíferos que contienen esteroles, lo que les confiere a estos antibióticos una toxicidad altamente selectiva sobre las bacterias. Los antibióticos que destruyen la membrana citoplasmática de las células bacterianas provocan una fuga irreversible de componentes citoplasmáticos al alterar la integridad de la membrana. Esto también puede afectar otras funciones metabólicas asociadas con la membrana. Los ejemplos de antibióticos que destruyen la membrana celular microbiana incluyen: polimixinas (que se dirigen a la membrana celular bacteriana), y polienos (que se dirigen a las membranas de las células fúngicas).
  • INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNA: Los ribosomas bacterianos son más pequeños que sus homólogos de mamíferos. Los ribosomas de las células bacterianas son vitales para la síntesis de proteínas. Los antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas en las células bacterianas actúan uniéndose a un receptor en los ribosomas de las subunidades 30S o 50S. Esta acción evita la reacción completa de translocación, inhibiendo así la síntesis de proteínas en las células bacterianas. Los antibióticos que son inhibidores de la síntesis de proteínas incluyen: tetraciclinas, cloranfenicol, macrólidos y estreptomicina.
  • INHIBICIÓN DE LA VÍA METABÓLICA: La inhibición de una vía metabólica en microbios (por ejemplo, una vía responsable de sintetizar metabolitos clave como el ácido fólico) se lleva a cabo mediante un grupo de antibióticos conocidos como antimetabolitos. Estos antibióticos inhiben la producción de metabolitos clave en sus organismos objetivo. Los antibióticos que son antimetabolitos incluyen: sulfonamidas, trimetoprima y pirimetamina. Los antimetabolitos bloquean los pasos clave en la síntesis de folato. El folato es un cofactor importante en la biosíntesis de nucleótidos que son los componentes básicos del ADN y el ARN en los microorganismos. Las sulfonamidas son análogos estructurales del ácido para-aminobenzoico (PABA). PABA es un componente clave en la síntesis de ácido fólico en bacterias. Bloquean competitivamente la conversión de pteridina y PABA en ácido dihidrofólico porque el antimetabolito sulfonamidas tiene una mayor afinidad por la enzima (dihidropterato sintetasa) que realiza la conversión que la PABA. Las bacterias y los protozoos, a diferencia de la mayoría de las células de mamíferos o animales (que obtienen su propio ácido fólico de su dieta) sintetizan su propio ácido fólico. Las sulfonamidas inhiben competitivamente la incorporación de PABA en ácido dihidropteroico (ácido fólico), y una vez hecho esto, el ácido fólico ya no estará disponible para la síntesis de purinas y pirimidinas que son necesarias para el acoplamiento de ADN y ARN de bacterias. Esto inhibe la síntesis de ácido nucleico en el organismo.

Ashutosh Kar (2008). Microbiología farmacéutica, 1ª edición. Editores internacionales de la Nueva Era: Nueva Delhi, India.

Bloque SS (2001). Desinfección, esterilización y conservación. 5ª edición. Lippincott Williams & amp Wilkins, Filadelfia y Londres.

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Russell A.D y Chopra I (1996). Comprender la acción y la resistencia antibacterianas. 2ª edición. Editores Ellis Horwood, Nueva York, Estados Unidos.


Síntesis total de antibióticos β-lactámicos. Epimerización de 6 (7) -aminopenicilinas y cefalosporinas de α. a .beta.

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.beta.-Antibióticos lactámicos de Streptomyces

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Comentarios:

  1. Lonnell

    curioso, y el análogo es?

  2. Benson

    Maravilloso, esta es una frase muy valiosa.

  3. Lakeland

    Muchas gracias por la información que necesitas.

  4. Eli

    Veo que no tienes razón. Escribe en PM, nos comunicaremos.



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