Historia del descubrimiento de la Penicilina.

Tema 62 Penicilinas

Dr. Jesús Frías Iniesta Servicio de Farmacología Clinica Hospital Universitario La Paz Departamento de Farmacología y Terapéutica Facultad de Medicina Universidad Autónoma de Madrid

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Hace mas de 3000 años que la cultura china, la egipcia y los indios de centroamerica , ya usaban mohos para tratar heridas infectadas.

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Louis Pasteur planteó la teoría de los gérmenes en 1860: Las enfermedades se extienden por microorganismos.

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Joseph Lister (1871): Observo una muestra de orina contaminada por hongos en la que crecían bacterias.

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Louis Pasteur (1877): el Anthrax puede hacerse inofensivo al contacto con las bacterias del suelo.

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Rudolf Emmerich (1887): el Cholera puede prevenirse en animales mediante la inyeccion de streptococcus bacterium.

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Andre Gratia & Sara Dath (1920s): Observaron que la contaminación con Penicillium in un medio de cultivo inhibía el crecimiento del estafilococo aureus.

Fleming, hombre de leyenda y figura fundamental de la quimioterapia

El efecto de la penicilina sobre el crecimiento de diferentes bacterias

• La suerte favorece a las mentes preparadas (L. Pasteur) • La suerte: un clima caprichoso, la existencia de aristocratas atópicos, un cientifico descuidado, edificios especialmente ventilados, un estafiloco sensible, y un escocés perspicaz… • Fleming al volver de vacaciones observo una placa contaminada, en lugar de tirarla, al observar algo interesante anoto la posibilidad de la produccion de una sustancia que inhibiera el crecimiento de las bacterias y guardó el hongo.

Fleming trabajo en el desarrollo de la Penicilina entre 1928-31 •

Encontro que la Penicilina era hasta 1000 veces mas activa que las lisozimas .

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Determinó que no era tóxica para animales de laboratorio

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Sin embargo fue incapaz de producir cantidades suficientes para experimentar clinicamente.

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El cansancio y el descredito hizo que abandonara la investigación con penicilina hasta 1939.

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Otros continuaron..

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Síntesis del trabajo de Chain y Florey y cols.

b Tanques de fermentacion durante los 40 en U.S.A.

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Condiciones de crecimiento del Penicilium y de producción de penicilina.

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Desarrollo de métodos sencillos y rápidos para medir la actividad de la penicilina.

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Métodos de extracción de penicilina a partir del medio de cultivo y de purificación para su uso clínico.

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Desarrollo de un método para la producción a gran escala de penicilina.

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Evaluación de la actividad antibacterianan de la penicilina y el efecto del suero, pus y tejidos. Desarrollo de resistencia.

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Efecto de la penicilina sobre las células eucariotas: leucocitos y cultivos celulares (fibroblastos).

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Cinética de penicilina en animales y el hombre: eliminación por orina, desaparición rápida de la sangre.

n

Para las primeras pruebas en humanos en 1940 Florey dispuso de la colaboracion de dos profesores, cinco recien graduados y otros 10 ayudantes a tiempo completo , que trabajando varios meses produjeron penicilina para tratar a 10 pacientes.

Sir Alexander Fleming, 1952

Anillo Betaláctamico

Anillo tiazolidinico

Marín M y Gudiol F. Antibióticos betalactámicos. Enferm Infecc Microbiol Clin 2003;21(1):42-55

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Estructura de la pared celular

Síntesis de la pared celular y Mecanismos de acción de los AB Fase 1- Síntesis de las unidades estructurales de la pared

NAM

NAG

NAM

NAG

NAM

NAM

L-ala NAG

NAM

L-ala NAG

L-ala D-glu

L-ala

gly

D-glu

D-ala gly gly

gly L-lys

L-ala

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D-glu

D-ala gly

D-ala

NAG

FOSFOMICINA

CICLOSERINA

L-ala

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gly

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NAM

D-glu

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NAG

D-glu

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BACITRACINA

gly

gly gly

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gly L-lys

Fase 2- Externalización de la Mureina

gly

gly

D-ala

D-ala

Estructura final de la pared

Síntesis de la pared celular y Mecanismos de acción de los AB

Estructura de la pared celular

Fase 3- Fase de polimerización

Fase 4- Formación de enlaces cruzados

PENICILINAS CEFALOSPORINAS VANCOMICNA

Crosslinks

Los β-lactámicos bloquean las transpeptidasas o PBPs (penicillin binding proteins)

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Penicillin Binding Proteins Identification by gel electrophoresis

β-Lactamicos - Modo de acción Efecto de la penicilina sobre la pared bacteriana

Adición de penicilina al medio

Célula normal (en crecimiento)

La penicilina es bactericida, causando la lisis de las bacterias sensibles (Gram +) No hay efecto en bacterias en reposo

Lugar de acción

STAPHYLOCOCCUS

STAPHYLOCOCCUS ON DRUGS

Retirada del fármaco e incubación

Evaginación de la membrana celular

Esferoplastos

Lisozima (hidrólisis de la pared restante)

protoplasto

Penicilinas

Grupos de penicilinas

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Integración cinética-dinámica

Características farmacocinéticas

– Administración oral (penicilina V, ampicilina, amoxicilina, cloxacilina, dicloxacilina) – Distribución espacio extracelular, no intracelular. – Baja unión a proteinas. – No paso a LCR – Vidas medias y administración: • Intervalo 4-6: penicilina G • Intervalo 6-12 horas: resto (G-procaína) • Intervalo 3-4 semanas: Pen-G benzatina (sífilis, profilaxis fieber reumática, faringitis estreptocócicas) – Eliminación renal preferentemente: filtración y secreción tubular

Integración cinética-dinámica

Correlación cinética-dinámica

Antibiotic serum concentration

– Administración parenteral (iv)

Tiempo por encima de la MIC 30

8

MIC90

2 t > MIC

0.5

MIC50

12

0 Time (hours)

ACCION y RESISTENCIAS A LOS BETALACTAMICOS • Tienen que penetrar hasta el espacio periplasmico– resistencias naturales de clamidias y rickettsias (y gram negativos). – Alteraciones en el transporte (porinas)

• Interacción con sitios específicos de unión. – Disminución de la actividad de las PBPs

• Producción de beta lactamasas

Craig WA. Clinical Infectious Diseases 1998;26:1–12

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Mecanismos de resistencia – Betalactamasas (el más importante): • Plasmídicas • Cromosómicas – Modificación PBPs (Neissera, estafilococos, neumococos): • Mutación • Adquisición de DNA exógeno • Inducción de PBPs de baja afinidad – Alteración del transporte: • Falta de porinas (OmpC)

Lugar donde actúan las penicilasas

• Bombas de eliminación activa

Betalactamasas •

Son enzimas catalíticas de naturaleza proteica cuya producción está controlada por un gen, bien cromosómico o bien transferido por plásmidos o transposones.

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El grado de resistencia que determinan se correlaciona con: –

concentración,

–

afinidad por los diferentes betalactámicos y

–

propiedades hidrolíticas.

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La producción de betalactamasas puede ser:

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Tipos de betalactamasas:

–

constitutiva (se producen siempre) o

–

inducible (sólo en presencia de un betalactámico).

–

Penicilinasas.

–

Cefalosporinasas.

–

Betalactamasas de espectro ampliado.

–

Betalactamasas resistentes a los inhibidores

Tipos de reacciones alérgicas a las Penicilinas

Efectos indeseables de las penicilinas • Poco toxicas con función renal normal. Indice terapeútico alto. • Fenomenos irritativos locales. • Superinfección • Reacciones de hipersensibilidad: – Incidencia estimada de 1% a 5%. – Las graves no sobrepasan el 0.1% con una mortalidad del 0.001%. – La sensibilidad es cruzada.

• Reacciones poco comunes: Anemia, trombocitopenia, fiebre, insuficiencia renal.

Reacciones adversas a penicilinas

• Reacciones inmediatas: (Ocurren de 1 a 30 min después de la administración). – Urticaria, rubor, prurito difuso, hipotensión arterial; edema de glotis, respiración sibilante o shock anafiláctico (que puede conducir a una muerte rápida. • Reacciones aceleradas: (Ocurren de 1 a 72 h. después de la administración). – Urticaria, prurito, edema de glotis, sibilancias, reacciones inflamatorias locales. • Reacciones tardias: – (Ocurren después de 72 h. de la administración). Erupciones maculopapulares, urticaria, dermartitis exfoliativa, artralgias, reacciones inflamatorias locales. Marín M y Gudiol F. Antibióticos betalactámicos. Enferm Infecc Microbiol Clin 2003;21(1):42-55

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Inhibidores de las betalactamasas: Ac. Clavulánico, sulbactam, tazobactam

Inhibidores de betalactamesas

• No son activos de manera aislada, deben asociarse: amoxicilina-clavulánico, ampicilina-sulbactam, piperacilinatazobactam. • El espectro de la asociación depende de la capacidad de inhibición de las betalactamasas y de la actividad del antibiótico asociado. • La característica más importante es que devuelven al betalactámico la actividad sobre cepas productoras de betalactamasas y amplian el espectro a cepas que producen de forma natural estas enzimas (proteus, klebsiella, bacteroides)

Marín M y Gudiol F. Antibióticos betalactámicos. Enferm Infecc Microbiol Clin 2003;21(1):42-55

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