TEORIA STERYLIZACJI – ZABIJANIE MIKROORGANIZMÓW

Wynikiem sterylizacji jest zamieranie expotencjalne

Skuteczność zależy od:

1. Czasu ekspozycji

2. Gatunku

3. Liczebności populacji

4. Typu czynnika

Szczepy diagnostyczne: Bacillus stearothermophilus; Clostridum – za ich pomocą sprawdza się skuteczność sterylizacji, wkłada się je do rzeczy, które się sterylizuje, a potem, jeżeli na bibułce zawierającej spory coś rośnie, to sterylizacja źle poszła.

ZAHAMOWANIE WZROSTU:

1. Związki nieselektywne – syntetyczne – hamują wszystko – syntetyzowane w laboratorium

• Anyseptyki – hamują wzrost lub zabijają na powierzchniach żywych tkanek

• Dezynfektanty – na przedmiotach martwych

2. Związki selektywne – antybiotyki – hamują tylko wybrane mikroorganizmy – zazwyczaj pochodzenia naturalnego

DZIAŁANIE ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH (linia ciągła – komórki żywe, linia przerywana – wszystkie komórki)

ANYTSEPTYKI I DEZYNFEKANTY

1. ALKOHOLE – denaturują białka, rozpuszczają lipidy – antyseptyki skóra – spory i wirusy oporne (np. etanol – wysoki koszt, izopropanol)

2. Aldehydy – alkilują: -NH2, -SH, -COOH – dezynfektanty zabijają spory – toksyczne

3. Halogenowce – dezaktywują białka, reagują z Tyr, czynniki silnie utleniające – antyseptyk, skóra, oczyszczanie wody, żywności – barwią skórę, poprzez reakcję z wodą stają się toksyczne (np. jodyna, betadyna (roztwór jodu w detergencie), chlor)

4. Metale ciężkie – chronią przed grzybami, glonami, strącanie białek, reakcja z –SH – glono-, grzybobójcze, antyseptyki do oczu oraz dezynfektanty – toksyczne ( w postaci soli np. CuSO4, AgNO2, chlorki rtęci)

5. Gazy – reagują z wieloma składnikami komórek, alkilują związki organiczne – dodatki do żywności, soków, sterylizacja substancji wrażliwych na temperaturę, dobra penetracja, sporobójcze – drażniące oczy, układ oddechowy, palne, potencjalne kancerogeny (np. tlenek siarki(IV), tlenek etylenu, propiolactone)

6. Detergenty kationowe (z długim łańcuchem węglowodorowym, czwartorzędowe aminy) – niszczą błony cytoplazmatyczne – antyseptyki- skóra dezynfektanty – łatwo inaktywowane- niskie pH, związki organiczne, fosfolipidy (aktywne tylko w okolicach pH neutralnego)

7. Fenole – denaturacja białek, niszczą błony cytoplazmatyczne – dezynfektanty w wysokich stężeniach, dodatki do mydeł w niskich stężeniach (setne procenta) – bardzo toksyczne

METRIOLAT – ANTYSEPTYK – TIOSALICYLANRTĘCIOWY

Związek, który jest stosowany w postaci soli sodowej, jest to również pochodna fenolu

HEKSACHLOROFENOL

Bardzo toksyczny związek. Toksyczność 1/1000000 1PPM Staphylococci

WYZNACZANIE SKUTECZNOŚCI DZIAŁANIE DEZYNFEKTANTÓW

TEST FENOLOWY; WSPÓŁCZYNNIK FENOLOWY

MODEL Staphylococcus aureus – bo bardzo odporny na wszelkie dezynfektanty

Roztwór bakterii pobiera się do dwóch probówek. W jednej dodatkowo roztwór fenolowy, w drugim dezynfektant. Po pewnym czasie nie jesteśmy w stanie ocenić, czy bakterie w danych probówkach bakterie wyrosły, czy nie. Dlatego z każdej probówki wykonuje się posiew na osobną szalkę i dopiero się sprawdza. Porównuje się wartość, dla której nie obserwowano wzrostu w teście fenolowym

ANTYBIOTYKI – HAMOWANIE WZROSTU; ZABIJANIE

Antyseptyki i dezynfektanty działały powierzchniowo. Do związków działających selektywnie należą antybiotyki. Mają one działanie albo bakteriostatyczne, albo bakteriobójcze.

W 1941 Fleming odkrył penicylinę, ale nigdy nie użył jej klinicznie. Dopiero Florey i Chain wyizolowali penicylinę i testowali ją na myszach. Z izolacją penicyliny był problem, ponieważ uważano, że czynnikiem bakteriobójczym był enzym lizozym. Dopiero potem okazało się, że nie jest to enzym, a związek chemiczny. Aleksander Fleming w 1945 otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny, razem z Howardem Floreym i Ernstem Chainem. Dodatkowo Flemingowi zawdzięczamy odkrycie lizozymu.

ANTYBIOTYK NAURALNY – produkowany przez jeden mikroorganizm by zabić lub zahamować wzrost innego. Substancje, które eliminują konkurentów do zasobów pokarmowych.

Selektywność działania obejmuje unikalne struktury i procesy charakterystyczne wyłącznie dla mikroorganizmów. (czyli do czegoś, co nie występuje w naszym organizmie) – założenie, nie zawsze da się to zrobić

INDEKS TERAPEUTYCZNY LEKU – minimalna dawka, która jest toksyczna dla gospodarza podzielona przez minimalną dawkę terapeutyczną

Spektrum działania, można określić poprzez antybiogram – pozwala na określenie, które bakterie są wrażliwe na działanie antybiotyku i w jakim stężeniu musi on być użyty; powinno się najpierw zrobić antybiogram, dopiero podawać antybiotyk:

1. Szerokie

2. Wąskie – najczęściej, działają na jeden gatunek lub rodzaj bakterii (np. na bakterie o strukturze ściany komórkowej Gramm dodatniej, a ujemnej już nie)

TYP DZIAŁANIA:

1. Inhibitory syntezy ściany komórkowej – idealny cel, bo komórki zwierzęce nie posiadają ściany komórkowej

2. Biosyntezy białek- może być toksyczny również dla organizmu eukariotycznego

3. Biosyntezy DNA – jak wyżej

4. Zaburzające struktury i funkcje błon cytoplazmatycznych – jak wyżej

INHIBITORY SYNTEZY ŚCIANY KOMÓRKOWEJ

Skutek – autoliza komórek – bo brak ściany prowadzi do lizy komórek, można powiedzieć, że są też bakteriolityczne

PENICYLINY – β – laktamy – inhibicja enzymów syntezy ściany komórkowej

Cel: G(+); Spirochetae; niektóre ziarniaki G(-)

Obrona – penicylinaza – beta – laktamaza Staphylococcus; G(-) – bardzo często mikroorganizmy mają systemy obronne, syntetyzują enzym hydrolizujący antybiotyk, naturalny mechanizm obronny

Penicillium chrosogenum, Penicillium notatum – grzyby, które syntetyzują penicylinę

• Penicylina G – naturalny produkt, wiele wad: wrażliwy na kwasy żołądkowe, nie może być podawany doustnie; jest źle tolerowany przez bardzo wielu ludzi, wywołuje reakcję, która może prowadzić do śmierci

• Penicyliny semisyntetyczne – modyfikacje penicyliny pochodzenia naturalnego, półsyntetyczne

• Penicylina V – podstawiony tlen obok CH2, już jest odporna na kwasy, można podawać doustnie

• Ampicillin – centrum aktywnym wciąż jest betalaktan, jest aktywne w stosunku do tych samych bakterii, ma dodatkową grupę aminową; szerokie spektrum działania, odporna na kwasy, zatem można podawać doustnie

• Methicillin – brak grupy CH2, wprowadzone do pierścienia dwie grupy CH3, odporna na penicylinazę

• Oxacillin – odporna na kwasy, odporna na penicylinazę

Cefalosporyny

Cephalosporium – grzyb – cefalosporyna C- pierwszy wyizolowany antybiotyk

Wrażliwe na cefalosporynazę – też beta – laktanaza

• Pierwsza generacja cefalosporyn – stosowana przeciwko ziarniakom G(+), także Staphylococcus aureus – dwa rodzaje Cephalexin i Cephalothin; Pierwsza generacja cefalosporyn ulegała hydrolizie przez beta-laktamazę z pałeczek G(-)

• Druga generacja – stosowana przeciwko: Porteus, Enterobacter, Citrobacter; Stracił wrażliwość na cefalosporynazę. Część w nawiasie pochodzi z naturalnego źródła (Cefamandole, Cefoxitin)

• Trzecia generacja – bardzo ważne antybiotyki, jako jedne z niewielu mogą osiągać płyn mózgowo – rdzeniowy i likwidować zapalenia opon mózgowych wywoływanych bakteryjnie przez pałeczki G(-) – Cefotaxime, Cefoperazone – oporne na enzym cefalosporynazę

• Czwarta generacja –

Thienamycyna – beta-laktam – Streptomyces catley – też beta laktan, ale zupełnie innego pochodzenia (bakteryjnego, czyli prokariotycznego a nie eukariotycznego, jak u wcześniejszych)

Pochodna: IMIPENEM – odporny na beta-laktamazy, penicylinazy, cefalosporynazy

Inhibitory bata-laktamaz: Streptomyces clavuligenes – Inihibitor kompetycyjny – kwas klawulinowy przy antybiotykach, dzięki niemu antybiotyk jest skuteczny, bo znosi działania hydrolityczne beta-laktamazy

• Vancomycyna – glikopeptyd – Streptomyces (pochodzenia prokariotycznego) blokuje sieciowanie ściany komórkowej, wąskie spektrum: ziarniaki G(+)

• Bacitracyna – peptydowy – Bacillus licheniformis (pochodzenie prokariotyczne) – zewnętrzne stosowanie, głównie ziarniaki G(+)

INHIBITORY BIOSYNTEZY BIAŁEK

• Bakteriostatyki – nie ma skuteczności od razu po podaniu, wymaga czasu

• Trwale wiążą podjednostkę 50s rybosomów – podjednostka charakterystyczna dla organizmów prokariotycznych

• Może się zdarzyć, że będą toksycznie wpływać na komórki eukariotyczne,

• Streptomyces sp.

1. Chloramphenicol

2. Makrolidy – erytromycyna

AMINOGLIGOZYDY – BAKTERIOBÓJCZE

Wpływają na wydłużanie łańcucha polipeptydowego:

1. Streptocycyna; wiąże 30s i białko Streptomyces grisens

2. Gentamycyna Micromonospora purpurea – zupełnie inny niż beta-laktan

3. Kanamycyna Streptomyces kanamyceticus

4. Syntetyczne – obecnie najszersze spektrum, stosowane są pod kontrolą lekarza, klinicznie

• Tobramycyna

• Amikacyna

Tetracykliny – Streptomyces sp. – wpływają na biosyntezę białek, wysoka toksyczność (wywołują ogólne złe samopoczucie, nudności), inicjacja biosyntezy białek – silnie wiążą się z białkami; szerokie spektrum działania

ANTYBIOTYKI WPŁYWAJĄCE NA BŁONY KOMÓRKOWE

Polimyksyna B – bacillus poplymyxa (prokariotyczny organizm) – wysoka toksyczność, łączy się z fosfolipidami. Cel: G(-); Pseudomonas aeruginosa

ANTYBIOTYKI WPŁYWAJĄCE NA BIOSYNTEZĘ RNA

Rifampina – Streptymces mediterranei (pochodzenia prokariotycznego) – hamuje biosyntezę bakteryjnego RNA – może być skuteczna w stosunku do bakterii, a dla eukariotycznego bezpieczna (synteza RNA w jądrze)

SYNTETYCZNE CHEMIOTERAPEUTRYKI SULFONOWE – SULFONOAMIDY

Najstarszy znany antybiotyk – stosowany już podczas II Wojny Światowej.

Kwas paraaminobenzoesowy jest kluczowy przy syntezie kwasu foliowego B9 (witaminy B9). Te leki będą skuteczne w stosunku do bakterii, które same sobie nie mogą jej syntetyzować

SYNTETYCZNE LEKI SULFONOWE. SZLAK SYNTEZY KWASU FOLIOWEGO

Paraaminosulfonamid – stosowano w czasie I Wojny Światowej

Te związki działają na wszystkie organizmy, które muszą dostarczać jakoś witaminę B9. Zawsze są to związki sulfonowe

INNE ZWIĄZKI SYNTETYCZNE

1. Inhibitory biosyntezy kwasu foliowego – nie oparte o strukturę sulfonoamidu. (np. kwas paraaminosalicylowy, trimethoprim- bardzo skuteczny związek stosowany zewnętrznie)

2. Przeciw Mycobacterium sp. – hamują syntezę kwasu mykolowego (np. isoniazid, ethambutol)

3. Hamuje replikację DNA u bakterii (np. quinolon- jego część aktywna, analog kwas azotowych, wbudowywany w miejsce zasad azotowych). U bakterii DNA wyeksponowany – znajduje się w cytoplazmie. U eukariotów znajduje się w jądrze, co stanowi barierę

ANTYBIOTYKI SKIEROWANE PRZECIWKO GRZYBOM

Bardzo ciężko stworzyć taki, aby był też bezpieczny dla człowieka, ponieważ są to organizmy eukariotyczne, mają podobne struktury związane z biosyntezą białek, DNA.

1. Nystatyna – Streptomyces noursei – nie jest wchłaniana w układzie pokarmowym, działa w układzie moczo-płciowym, podaje się razem z antybiotykiem przeciw bakteriom, żeby utrzymać w równowadze populacje grzybów i bakterii

2. Amphoterycyna B – Streptomyces nodosus

3. Griseofulvin – Penicillium griseofulvum

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI ANTYBAKTERYJNE

MIC – minimalne, efektywne – inhibitorowe stężenie czynnika

MLC – minimalna dawka śmiertelna (stężenie) – letalna

1. Metoda dyfuzyjna – bibułki nasiąknięte antybiotykami; dyfunduje on z krążka, im dalej od niego tym mniejsze stężenie antybiotyku. Umieszcza się je na podłożu z posiewem bakterii. Na jednej płytce umieszcza się kilka różnych antybiotyków i obserwuje, który antybiotyk działa bakteriobójczo. Dzięki temu wykonuje się antybiogram. Może być też ten sam antybiotyk, a inne stężenia.

2. Metoda rozcieńczeń – wyznaczanie MIC – wyjściowa hodowla drobnoustrojów do kilku probówek. Pozwala wyznaczyć stężenie, ale mamy tylko jeden antybiotyk. Po 24h kontaktu bakterii z antybiotykiem – posiew na płytkę i sprawdzamy, gdzie jest wzrost bakterii.

3. Metoda łączona – test dyfuzyjny w połączeniu z testem rozcieńczeń