میکروبیولوژی علوم تحقیقات اراک

باکتری شناسی – فصل 6 آنتی بیوتیکها – سنتز پروتئین و نوکلئیک اسید و متابولیسم

باکتری شناسی – فصل 6

آنتی بیوتیکها – سنتز پروتئین و نوکلئیک اسید و متابولیسم

Dr Gene Mayer

 

1-اصول اولیه و تعاریف

الف) انتخابی بودن
عوامل ضدمیکروبی که از لحاظ بالینی کارایی دارند همگی سمیت انتخابی را علیه باکتری در مقایسه با میزبان نشان می دهند.

در واقع این ویژگی است که آنتی بیوتیکها را از مواد ضدعفونی کننده متمایز می کند.اساس انتخاب بسته به نوع آنتی بیوتیک متغیر می باشد.

وقتی انتخابی بودن هدف برای یک آنتی بیوتیک بالا باشد،آنتی بیوتیک معمولا" سمی نیست.با این وجود،حتی آنتی بیوتیکهای بسیار انتخابی هم اثرات جانبی دارند.

ب) شاخص درمانی
شاخص درمانی به این شکل تعریف می شود: نسبت دوز سمی دارو برای بیمار به دوز درمانی موثر آن.

هر چه این شاخص بالاتر باشد، آنتی بیوتیک موردنظر بهتر است.

ج) گروههای آنتی بیوتیکها
آنتی بیوتیکها یا باکتریهای حساس را از بین می برند و یا به طور برگشت پذیر مانع رشد آنها می شوند.به طور کلی استفاده از آنتی بیوتیکهای باکتری کش(باکتریوسید) ترجیح داده می شود ولی عواملی نیز وجود دارند که ما را مجبور به استفاده از آنتی بیوتیکهای مهار کننده رشد(باکتریوستاتیک) می کنند.

در موارد مصرف آنتی بیوتیک باکتریوستاتیک،طول دوره درمان باید به حد کافی باشد تا مکانیسمهای ایمنی سلولی و همورال قادر به حذف باکتریها باشند. در صورت امکان،باید از آنتی بیوتیکهای باکتریوسید جهت درمان عفونتهای اندوکاردیوم و یا مننژ استفاده کرد.مکانیسمهای دفاعی میزبان در این قسمتها نسبتا"  ناکارآمد هستند و خطر ناشی از چنین عفونتهایی  نیازمند حذف سریع میکروارگانیسمها می باشد.

د) آزمایش تعیین حساسیت به آنتی بیوتیکها
سنجشهای کمی فعالیت in vitro آنتی بیوتیکها عبارتند از حداقل غلظت مهارکننده(MIC) و حداقل غلظت باکتریوسیدال(MBC).MIC عبارت است از کمترین غلظت آنتی بیوتیک که موجب مهار قابل مشاهده رشد باکتریها تحت شرایط استاندارد می شود(یعنی کلونی های روی یک پلیت و یا کدورت در کشت مایع).

MBC کمترین غلظت آنتی بیوتیک است که 9/99% تلقیح اولیه را در یک زمان مشخص می کشد.شکل 1  چگونگی تعیین MIC یک آنتی بیوتیک را نشان می دهد.

برای اینکه یک آنتی بیوتیک موثر باشد،باید در محل عفونتMIC و یا  MBCمطلوبش را بدست آورد.میزان جذب و انتشار آنتی بیوتیک روی دوز،مسیر و میزان فراوانی تجویز آن آنتی بیوتیک برای رسیدن به دوز مناسب در محل عفونت تاثیر می گذارد.

آزمایش رایج تر برای بررسی میزان حساسیت آنتی بیوتیکی در آزمایشگاههای بالینی، آزمایش انتشار دیسک است(شکل1).در این آزمایش، سطح پلیت آگار به شکل یکنواخت به ایزوله باکتریایی آغشته می شود.

یک دیسک کاغذی آغشته به مقدار استاندارد آنتی بیوتیک روی سطح پلیت قرار می گیرد و آنتی بیوتیک در محیط مجاور پخش می شود.

 

در نتیجه ،شیب غلظت آنتی بیوتیک در اطراف دیسک ایجاد می شود.به دنبال گرماگذاری، باکتریها درسطح پلیت ظاهر می شوند.نواحی عدم رشد باکتری ممکن است در اطراف دیسک آنتی بیوتیک ظاهر شود.

اندازه ناحیه عدم رشد به میزان انتشار آنتی بیوتیک ،درجه حساسیت باکتری و میزان رشد باکتری بستگی دارد.ناحیه عدم رشد در این آزمایش،رابطه معکوس با MIC دارد.

این آزمایش،تحت شرایط استاندارد انجام می شود و نواحی عدم رشد استاندارد از قبل برای هر آنتی بیوتیک مشخص شده است.اگر ناحیه عدم رشد مساوی یا بزرگتر از  استاندارد باشد،باکتری نسبت به آن آنتی بیوتیک حساس است و اگر کمتر باشد مقاوم در نظر گرفته می شود.شکل 1  نحوه انجام آزمایش Disk diffusion را نشان می دهد و شکل 2  بعضی از نواحی عدم رشد برای چند آنتی بیوتیک را نشان می دهد.

ه) درمان ترکیبی
درمان ترکیبی با دو یا چند آنتی بیوتیک در موارد خاص صورت می گیرد:

·         پیشگیری از ظهور سویه های مقاوم

·          درمان موارد اضطراری در طول  زمانی که تشخیص عامل بیماری در حال پیگیری است

·         بهره بردن از خاصیت سینرژیسم آنتی بیوتیکها

سینرژیسم آنتی بیوتیکها وقتی رخ می دهد که اثر ناشی از مصرف ترکیبی آنتی بیوتیکها بیشتر از میزان اثر ناشی از مصرف آنها به شکل تکی است. آنتاگونیسم آنتی بیوتیکی نیز وقتی رخ می دهد که یک آنتی بیوتیک که معمولا" کمترین اثر را دارد در اثرات آنتی بیوتیک دیگر تداخل ایجاد می کند

و) آنتی بیوتیکها و عوامل ضد میکروبی

واژه آنتی بیوتیک در اصل به موادی اشاره می کند که منشاء زیستی دارند درحالیکه واژه عوامل کموتراپیک.(شیمی درمانی)  به مواد شیمیایی سنتزی اشاره دارد.

تفاوت قائل شدن برای این دو واژه در حال محوشدن است،چون بسیاری از آنتی بیوتیکهای جدید در واقع محصولات زیستی هستند که به روش شیمیایی دچار تغییر شده اند و یا حتی محصولات زیستی می باشند که به شکل شیمیایی سنتز شده اند.

-سنتز پروتئین و جایگاه عملکرد آنتی بیوتیکهای مهارکننده سنتز پروتئین

1.شروع سنتز پروتئین
شکل 3 شروع سنتز پروتئین و جایگاه عمل آنتی بیوتیکهایی که این مرحله را مهار می کنند را نشان می دهد.

2.طویل شدن رشته پلی پپتیدی

شکل 4 فرایند طویل شدن و جایگاه عمل آنتی بیوتیکهایی که این مرحله را مهار می کنند را نشان می دهد.

3-مهارکننده های سنتز پروتئین

انتخابی بودن این آنتی بیوتیکها،نتیجه تفاوت ریبوزوم 70S پروکاریوتی و 80S یوکاریوتی است.از آنجا که ریبوزوم میتوکوندری شبیه پروکاریوتهاست،این داروها می توانند مقداری سمیت داشته باشند.اکثر این ترکیبات باکتریوستاتیک هستند

الف) آنتی بیوتیکهای متصل شونده به زیرواحد 30S ریبوزومی

1-آمینوگلیکوزیدها(باکتریوسید)
استرپتومایسین،کانامایسین،جنتامایسین،توبرامایسین،آمیکاسین،نتیل میسین و نئومایسین(موضعی)

الف)نحوه عملکرد
به شکل برگشت ناپذیر به زیرواحد 30S ریبوزوم متصل شده و کمپلکس آغاز (30S-mRNA-tRNA) 30Sرا متوقف می کنند،بنابراین مرحله آغاز سنتز متوقف  می شود.

 این آنتی بیوتیکها همچنین سرعت سنتز پروتئین در مواردی که سنتز آغاز شده است را کاهش داده و اشتباه خوانده شدن mRNA را القاء می کنند.

ب) طیف فعالیت
فعالیت علیه باکتریهای گرم منفی و بعضی گرم مثبتها.عدم کاربرد در عفونتهای بی هوازی و باکتریهای داخل سلولی به دلیل نیاز به اکسیژن جهت جذب آنتی بیوتیک.

ج) مقاومت

مقاومت به این آنتی بیوتیکها شایع است.

د) سینرژیسم
دارای سینرژیسم با آنتی بیوتیکهای بتالاکتام مثل پنیسیلین ها.بتالاکتامها سنتز دیواره سلولی را مهار می کنند و در نتیجه موجب افزایش نفوذپذیری باکتری به آمینوگلیکوزیدها میشود.

2-تتراسایکلینها (باکتریوستاتیک)
تتراسیکلین،مینو سیکلین و داکسی سیکلین

الف)نحوه عملکرد
تتراسیکلین ها به طور برگشت پذیر به زیرواحد 30S ریبوزوم متصل شده و مانع اتصال آمینوآسیل-tRNA به جایگاه پذیرنده آن روی ریبوزوم 70S می شود.

ب) طیف فعالیت
این آنتی بیوتیکها،وسیع الطیف هستند و علیه باکتریهای داخل سلولی مفیدند.

ج) مقاومت

مقاومت به این آنتی بیوتیکها شایع است.

د) اثرات جانبی

اغلب تخریب فلور نرمال روده رخ می دهد و در نتیجه عفونتهای ثانویه افزایش پیدا می کنند.همچنین امکان رنگ گرفتن و اختلال ساختمان استخوان و دندانها نیز  وجود دارد.

3-اسپکتینومایسین (باکتریوستاتیک)

الف)نحوه عملکرد

اختلال برگشت پذیر در برهمکنش mRNA  و زیرواحد 30S

از لحاظ ساختاری شبیه  آمینوگلیکوزیدها می باشد ولی موجب اشتباه خوانده شدن mRNA نمی شود.

ب) طیف فعالیت
درمان نایسریا گونوره مقاوم به پنی سیلین

ج) مقاومت

مقاومت نادر در Neisseria gonorrhoeae

ب) آنتی بیوتیکهای متصل شونده به زیر واحد 50S ریبوزومی

1-کلرامفنیکل،لینکومایسین،کلیندامایسین (باکتریوستاتیک)

الف)نحوه عملکرد
اتصال به زیرواحد 50S ریبوزوم و مهار فعالیت پپتیدیل ترنسفراز

ب) طیف فعالیت

کلرامفنیکل-وسیع الطیف

لینکومایسین و کلیندامایسین-محدود

ج) مقاومت

مقاومت به این آنتی بیوتیکها شایع است.

د) اثرات جانبی
کلرامفنیکل سمی است(سرکوب مغز استخوان) اما برای درمان مننژیت باکتریایی بکار می رود.

2- ماکرولیدها (باکتریوستاتیک)- اریترو مایسین (همچنین آزیترومایسین و کلاریترومایسین)

الف)نحوه عملکرد
مهار انتقال پپتیدیلRNA  از جایگاه A به Pبا اتصال به  23S RNA زیرواحد  50Sریبوزومی

ب) طیف فعالیت

باکتریهای گرم مثبت،مایکوپلاسما،لیژنلا

ج) مقاومت

مقاومت به این آنتی بیوتیکها شایع است.اغلب باکتریهای گرم منفی،به ماکرولیدها مقاومند

ج)آنتی بیوتیکهای مداخله کننده در فعالیت فاکتورهای طویل کننده رشته پلی پپتید

 

1-فوزیدیک اسید (باکتریوستاتیک)

الف)نحوه عملکرد

اتصال به  EF-G و مهار آزاد شدن آن از کمپلکس EF-G/GDP

ب) طیف فعالیت

فقط علیه باکتریهای گرم مثبت مثل استافیلوکوک اورئوس،استرپتوکوک و کورینه باکتریوم مینوتیسموم فعال است.

4-مهارکننده های سنتز و عملکرد نوکلئیک اسید  

انتخابی عمل کردن این آنتی بیوتیکها نتیجه تفاوت آنزیمهای یوکاریوتی و پرو کاریوتی است که  این ترکیبات روی آنها اثر می گذارند.

الف) مهارکننده های سنتز و عملکرد RNA

1- ریفامپین، ریفامایسین، ریفامپیسین  (باکتریوسید)

الف)نحوه عملکرد
اتصال به RNAپلیمراز وابسته به DNA و مهار شروع سنتزRNA

ب) طیف فعالیت

این آنتی بیوتیکها وسیع الطیف هستند ولی رایجترین کاربرد آنها درمان سل می باشد.

ج) مقاومت

 مقاومت به این آنتی بیوتیکها شایع است.


د) درمان ترکیبی
به علت شیوع مقاومت،ریفامپین معمولا"به شکل ترکیبی با دیگر آنتی بیوتیکها مصرف می شود.