Wykład 15 mikrobiologia

Mechanizm działania antybiotyków i chemioterapeutyków c.d.

Blokowanie syntezy białek

Streptomycyna Gentamycyna	Przyłącza się do podj. 30S rybosomu, poowoduje błędny odczyt mRNA
Chloramfenikol	Przyłącza się do podj. 50S rybosomu, blokuje tworzenie wiązań peptydowych wskutek inhibicji transferazy peptydowej
Tetracykliny	Łączą z się z podjednostką 30S rybosomu, hamuje przyłączanie aminoacylo t-RNA
Erytromycyna Klindamycyna	Przyłacza się do podj. 50S rybosomu i hamuje wydłużanie łańcucha peptydowego
Kwas fuzydowy	Łączy się z czynnikiem eloingacyjnym EF -G i hamuje translokację

Uszkodzenie błony komórkowej

Polimyksyny

Przyłączają się do błony, niszczą jej strukturę i zaburzają funkcje

Antagonizm metaboliczny

Sulfonamidy	Hamują syntezę kwasu foliowego przez współzawodnictwo z PABA
Trymetoprym	Hamuje syntezę kwasu tetrahydrofoliowego przez inhibicję reduktazy kwasu dwyhydrofoliowego (biseptol)
Dapson	Zahamowanie syntezy kwasu foliowego
Izoniazyd	Uszkadza funkcje i metabolizm NAD, hamuje syntezę kwasu mykolowego

Niepożądane działania uboczne antybiotyków

• Działanie alergiczne (ampicylina, penicylina, nowobiocyna, streptomycyna, cefalorydyna, celalotyna)

• Objawy hematotoksyczne (chloramfenikol, nowobiocyna)

• Nefrotoksyczyność (amfoterycyna B, cefalorydyna, polimyksyna)

• Hepatotoksyczność (erytromycyna, nowobiocyna, tetracyklina)

• Neurotoksyczność (gentamycyna [uszkadza 8 nerw - słuchowy - przyczyna głuchoty], polimyksyna, streptomycyna, cykloseryna)

• Dyzbakteriozy

Mechanizm oporność bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki

• Inaktywacja antybiotyku (np. penicylina z udziałem beta - laktamazy, chloramfenikolu, aminoglikozydów przez enzymy modyfikujące - metylazy, acylazy, fosforylaz itd.

• Zahamowanie transportu antybiotyku przez błonę do komórki (penicylina)

• Wypompowanie antybiotyku z komórki (tetracykliny, chloramfenikol)

• Modyfikacja miejsca docelowego działania antybiotyku, np. polimerazy RNA (rifamycyna), rybosomu (erytromycyna, streptomycyna), gyrazy (norfloksacyna)

• Ominięcie zablokowanego szlaku metabolicznego (sulfonamidy)

Genetyczne uwarunkowanie oporności na antybiotyki, mechanizmy transferu genów oporności

Geny warunkujące oporność na związki przeciwbakteryjne mogą być zlokalizowane w chromosomie lub plazmidzie.

Spontaniczna oporność chromosomalna powstaje w wyniku mutacji jedno- lub wielostopniowych.

Struktura plazmidu koniugacyjnego (rysunek) ma cały zestaw genów RTF odpowiedzialny za, rysunek z fragmentami flankującymi (uczestniczącymi w wycinaniu).

Struktura transpozonu może być różna, bo mogą to być złożone transpozony różnych rodzin i grup.

Przyczyny wzrostu oporności na antybiotyki w populacjach bakteryjnych

• Nieuzasadnione stosowanie antybiotyków podczas leczenia

• Zbyt szybkie odstawienie antybiotyków przez pacjenta

• Łatwy dostęp do antybiotyków

• Użycie antybiotyków jako dodatku podczas żywienia zwierząt hodowlanych (zabronione w krajach UE od 2006)

• Stosowanie preparatów przyczyniających się do powstawania oporności na antybiotyki

Problemy współczesnej antybiotykoterapii

• Metycylinooporne szczepy Staphylococcus aureus (MRSA)

• Wankomycynooporne szczepy Staphylococcus aureus (VRSA)

• Wankomycynooporne szczepy Enterococcus sp. (VRE)

• Pałeczki G (-)wytwarzające beta - laktamazy o poszerzonym zakresie substratowym (ESBL)

Kontrola i zwalczanie antybiotykooporności

• Stałe monitorowanie zużycia antybiotyków i ocena częstości występowania lekoopornych szczepów

• Racjonalna antybiotykoterapia polegająca na stosowaniu leczenia celowanego oraz wyborze preparatów o możliwie najniższym potencjale indukowania oporności. W razie potrzeby modyfikacja stosowanej terapii.

• Ograniczenie stosowanie antybiotyków szeroko spektralnych do niezbędnych przypadków

• Ograniczenie profilaktycznego stosowania antybiotyków wyłącznie do niezbędnych wskazań, np. przy przeszczepach, operacjach kardiochirurgicznych

• Ograniczenie wolnej sprzedaży antybiotyków oraz ich stosowania w żywieniu zwierząt i kosmetyce

• Poszukiwanie nowych analogów antybiotyków, opornych na enzymatyczną inaktywację

• Poszukiwanie inhibitorów dla enzymów inaktywujących antybiotyki

• Poszukiwanie możliwości regulowania transportu antybiotyków przez ścianę i błonę kom. docelowej. Użycie „wzmacniaczy” uszkadzających błonę bakteryjną poprzez pobranie magnezu

• Opracowanie nowych alternatywnych metod leczenie np. fagoterapii

• Poszukiwanie nowych miejsc docelowego działania czynników przeciwbakteryjnych (badanie genomiczne) i opracowanie inhibitorów blokujących szlaki metaboliczne niezbędne w życiu bakterii lub ekspresja genów kodujących czynniki wirulencyjne

• Wykorzystanie danych z genomiki bakteriofagów do znalezienia inhibitorów wzrostu bakterii

• Postęp w wakcynologii

Genomika, a zwalczanie oporności na antybiotyki

Liczba genów niebędnych w życiu bakterii

Gatunek	Ogólna liczba genów	Liczba genów niezbędnych
Bacillus subtilis	4101	271
Helicobater pylori	1590	344
s. pneumoniae	2043	113
S. aureus	2588	658
E. coli	4291	620
H. influenzae	1709	256

Gen niezbędny (zasadniczy, podstawowy) to taki, którego inaktywacja powoduje śmierć komórki bakteryjnej lub zahamowanie podziałów.

Antybiotyki przeciwgrzybicze

• Polieny (amfoterycyna B, nystatyna, natamycyna). Wiążą się ze sterolami błon komórkowych, co prowadzi do zwiększenia ich przepuszczalności dla jonów potasu i aminocukrów na zewnątrz komórki.

• Pochodne imidazolu (ketokonazol, ekonazol, mikonzol, klotrimazol, flukonazol). Hamują syntezę ergosterolu w błonach komórkowych i zahamowują syntezę fosfolipidów.

• Antymetabolity (5-fluorocytozyna) fluorocytozyna jest transporotowana do komórki grzyba, tam ulega przekształceniu do fluorouracylu za co odpowiedzalna jest deaminaza cytozyny - enzym spotykany tylko u grzybów. Fluorouracyl wbudowywany jest w RNA - następuje bogata synteza białka.

Rodzaje zabezpieczeń w laboratoriach mikrobiologicznych i biomedycznych (wg CDC USA)

Stopień zabezpieczeń	Czynniki biologiczne	Zabezpieczenia
BSL. 1	Dobrze znane czynniki, nie powoduj/ace choroby u zdrowych dorosłych ludzi.	Standardowe techniki mikrobiologiczne, zakaz spożywania posiłków i picia w laboratorium, mycie rąk przed jego opuszczeniem, zakaz pipetowania ustami, odkażanie powierzchni roboczych, niszczenie materiału zakaźnego po skończonej pracy wejście do laboratorium powinno być kontrolowane i organiczne dla osób postronnych.
BSL 2	Czynniki stanowiące umiarkowane zagrożenie	BSL1+ prowadzenie prac w kabinach biohazard klasy II, stosowanie kitli, rękawiczek i maseczek, które nie mogą być wynoszone poza laboratorium przed wyjałowieniem. Personel powinien być przeszkolony do pracy z niebezpiecznymi ustrojami i szczepiony przeciwko WZW B, w laboratorium powinna być surowica odpornościowa przeciwwko szczególnie niebiezpiecznym drobnoustrojom z którymi prowadzone są prace. Materiały i sprzęt po skończonej pracy powinien być zabezpieczony (zamknięty w szczlnychpojemnikach)
BSL 3	Czynniki które mogą spowodować powazne choroby stanowiące zagrożenie dla zdrowia ludzi. Rozprzestrzeniania w postaci aerozolu.	BSL 2+ wszystkie badania z materiałem zakażonym powinny być prowadzone w kabinach biohazard II lub III. Personel zobowiązany jest do noszenia odzeży ochronnej i zmiany jej przed opuszczeniem laboratorium, które powinno być specjalnie zaprojektowane, oddzielone od powieżchni użytkowanych zabezpieczone stale zamkniętymi drzwami. Powierzchnie ścian podłog, sufitow powinny być wykonane z materiałów umożwliwiajacych ich dezyncekcje. Okna powinny być szczelne i zamknięte. Klimatyzacja powinna być zaopatrzona w filtry HEPA
BSL 4	Niebezpieczne/egzotyczne czynniki stanowiące zagrożenie dla życia rozprzestrzeniane w postaci

Rola mikroorganizmów w obiegu materii i energii

Rola	Aktywność	Przykład mikroorganzómw
Produkcja pierwotna	Fotosynteza chemosynteza	Glony, sinice, bakterie siarkowe Chemolitotroficzne bakterie
Konsumenci	Drapieżnictwo	Pierwotniaki odżywiające się bakteriami i glonami
Destruenci	Rozkład matrii organicznej Mineralizacja	Bakterie i grzyby degradujące związki wielkocząsteczkowe Rozkład związków organicznych do prostych związków mineralnych
Udział w obiegach biogeochemicznych	Obieg C, N, P, S	Bakterie transformujące pierwiastki w różne związki chemiczne
Pasożytnictwo	Chorobotwórczość	Wirusy, bakterie , grzyby, pierwotniaki.

Czynniki	warunki środowiska	Mikroorganizmy
Temperatura	110 - 115, głębinowe rowy morskie 67 - 102, morskie baseny	Methanopyrus kandleri Pyrodictum abyssi Pyrodictum abyssi
Ciśnienie osmotyczne	13 - 15% NaCl	Chlamydymonas sp.

Jakiś taki schemat przemian tlenowychi beztlenowych jesli chodzi o cykle węgla

Udział bakterii w obiegu azotu. Schemat.

Udział bakterii w obieg siarki. Schemat.

Obieg fosforu.

Głównym środowiskiem drobnoustrojów jest gleba, nie jest ciągła, i tworzą sie takie skupiska, obok siebie które tworzą oddzielne środowiska (mikrobiotopy) wiec tez inne warunki i inna mikroflora. Środowisko wodne ma charakter ciągły, dzieki dyfuzji, prądom, skład wody stale sie miesza i jest zbliżony, zwłaszcze jeśli chodzi o miejsca ktore nie sązbytnio oddalone od siebie. Ale zarówno w jednym jak i w drugim mikroflora moze miec charakter autochtoniczny lub allochtoniczny (ta która napłyneła - moze dość długo przebwyać w obcym dla siebie środowisku)

---