Mais de antibióticos descritos Aproximadamente uso clínico Combinação de síntese microbiana e modificação química:

Transcrição

1 Antibióticos Antibiótico droga com capacidade de interagir com microorganismos mono ou pluricelulares que causam infecções no organismo Bactericida - quando elimina a bactéria Bacteriostático - quando interrompe a reprodução da bactéria, deixando ao sistema imunitário a tarefa de eliminar a infecção Quimioterápico substância química produzida por síntese capaz de inibir o crescimento de microrganismos (ex.: sulfas) Mais de antibióticos descritos Aproximadamente uso clínico Combinação de síntese microbiana e modificação química: penicilinas, cefalosporinas, dihidroestreptomicina, clindamicina, tetraciclinas, rifamicina

2 Características ser ativo frente ao patógeno in vivo; não deve produzir reações indesejáveis, ou seja, deve ser relativamente atóxico para fagócitos, células, tecidos e órgãos do corpo; não deve hemolisar o sangue; não deve precipitar as proteínas do soro; deve ser solúvel em água ou soro fisiólogico; ser relativamente estável. Atividade capacidade de um antibiótico de inibir o crescimento dos microrganismos Potência atividade relacionada com a massa Nível Sérico A via de absorção pelo organismo varia com o antibiótico: muscular, venosa e oral. Estas substâncias concentram-se no sangue e sua dose deve ser suficiente para atingir uma concentração mínima inibidora O antibiótico deve ser ingerido periodicamente de modo a manter a concentração mínima letal ao patógeno

3 Classes Químicas

4 Antibióticos β-lactâmicos

5 Penicilinas

6 Penicilinas

7 Mecanismos de Ação

8 Mecanismos de Ação

9 Mecanismos de Ação

10 Efeitos de Antibióticos β-lactâmicos Enterobacter aerogenes: [A] morfologia normal (cultivo 8h) [B] morfologia em cultivo contendo 2 µg/ml de amdinocilina (penicilinas)

11 Efeitos de Antibióticos β-lactâmicos Escherichia coli: [C] morfologia normal [D] morfologia após 30 min contato com ceftazidima (celafosporinas)

12 Pesquisa de Antibióticos

13 Características de microrganismos produtores crescimento rápido em substrato econômico produção das substâncias desejadas em quantidades e condições econômicas aprimoramento da capacidade produtora conservação das características biossintéticas, sem grandes riscos de variação baixa produção de substâncias que interfiram com a extração do antibiótico ausência de patogenicidade, etc BACTÉRIAS Bacillus brevis Tirotricina; Gramicidina Bacillus licheniformis Bacitracina Bacillus polimixa Polimixina ACTINOMICETOS Streptomyces griseus Estreptomicina Streptomyces erytheus Eritromicina Streptomyces kanamyceticus Kanamicina Streptomyces fradiae Neomicina Streptomyces nodosus Anfotericina Streptomyces aureofaciens Tetraciclina BOLORES Penicillium chrysogenum Penicilina Penicillium notatum Penicillium chrysogenum Ampicilina Penicillium patulum Griseofulvina Aspergillus fumigatus Fumagilina Cephalosporium acremonium Celafosporina Paecitomyces varioti Variotina

14 Teste da Diluição em Tubos Quantificação Concentração Inibitória Mínima (MIC): menor concentração que é capaz de prevenir o crescimento do microrganismo 99% menores valores de MIC maior atividade anticrobiana

15 Quantificação

16 Quantificação Técnica do Halo de Inibição

17 Características da Produção Processos aeróbios Esterilização de meio e de equipamentos - etapa importante: menos de 2 % das bateladas devem ser perdidas como resultado de infecções por microrganismos resistentes ao antibiótico ou com fagos Inóculos de 10% do volume a fermentar Controle de Temperatura e ph Contínua adição de nutrientes e precursores Quantidades relativamente elevadas de carbono síntese de componentes celulares respiração celular produção de substâncias aparentemente não são necessárias à atividade metabólica normal a célula

18 Meios de Produção

19 Produção de Penicilina Operação em Batelada Alimentada: adição controlada de um açúcar facilmente metabolizável - mantém na fase de produção uma atividade catabólica adequada à fermentação da penicilina permite manter ao mesmo tempo as condições de fermentação em estado quaseestacionário e a cultura em estado transiente (i.e., viável), indispensável a uma boa produção de antibiótico: 1. operar o fermentador entre os limites superior e inferior de atividade catabólica (e.g., evitando a repressão catabólica) 2. operar abaixo dos níveis de inibição/toxicidade por substâncias essenciais à biossíntese (e.g., fonte-n e precursor) 3. reduzir a duração da fase de crescimento (acelerando o crescimento) 4. prolongar a duração da fermentação (manter a biomassa viável mais tempo) 5. operar em concentrações de biomassa elevadas e constantes (i.e., utilizar eficientemente a biomassa produzida) 6. repôr a água evaporada com a aeração do cultivo (contrariando o aumento de viscosidade do meio e a co-limitação pelo O 2 ) Curto período de operação descontínua (ca. 12 h) Adições ao longo da fermentação (ca. 180 a 220 h) T = 25-27ºC ; ph ótimo de crescimento = 4.5 a 4.7 ; ph ótimo de produção = 6.8 a 7.4 Velocidade de aeração = 0,5 e 1,0 m 3 de ar / m 3 de meio / min (vvm) Agitação = rpm Morfologia de pellets pequenos e pouco compactos

20 Produção de Penicilina Penicillium chrysogenum microrganismo estritamente aeróbio fonte orgânica de carbono fonte orgânica ou inorgânica de nitrogênio mesofílico (24 o C) ph entre 4.5 e 4.7 (suportam até 3.5) Os fungos produtores são caracterizados por variações constantes: Em geral, quanto maior a produtividade da cepa, maior a sua instabilidade Conservação: 1. repiques sucessivos: só se for para meios diferentes, de modo a diminuir a possibilidade de adaptação ou selecionamento fisiológico; corir a superfície do meio contendo os repiques com óleo mineral (retarda a dessecação bem como diminui as trocas gasosas com o meio ambiente, diminuindo a atividade metabólica do microrganismo) 2. em solo ou areia estéril (mantidos a 2-4 o C) 3. liofilização (esporos) 4. congelamento

21 Produção de Penicilina

22 Produção de Penicilina precursor

23 Cinética de Produção

24 Produção de Penicilina

25

26 Resistência aos Antibióticos Intrínseca ou adquirida Emprego generalizado e indiscriminado de antibióticos Originada por mutação ou transferência genética MUTAÇÕES: mutações pontuais, transposição de segmentos de genes, inserções, deleções, inversões TRANSFERÊNCIA GENÉTICA: plasmídeos, bacteriófagos, transposição de genes (do plasmídeo para o cromossomo) Controle: prevenção de mutantes (doses altas ou terapia combinada) prevenção da disseminação de mutantes ( emprego) eliminação de cepas resistentes durante o tratamento (ex: penicilinas resistentes à beta-lactamase)

27 Mecanismos de Resistência aos Antibióticos Modificação no sítio alvo do fármaco Perda da permeabilidade celular a um fármaco Produção enzima inibida / metabólito antagonista do fármaco Abertura de rota alternativa que contorna a via inibida Menor necessidade do produto gerado pelo sistema inibido