Antibiòtic

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search

Un antibiòtic és una substància química capaç, a baixes concentracions, d'inhibir el creixement d'altres microorganismes o d'eliminar-los. Generalment, els antibiòtics actuen sobre eubacteris, o fins i tot sobre cèl·lules d'individus pluricel·lulars, animals o vegetals, provocant alteracions o de la paret cel·lular, o de la membrana protoplasmàtica, o de la síntesi proteica, o del metabolisme dels àcids nucleics, etc.

Els antibiòtics resulten més o menys tòxics per a les cèl·lules humanes o d'organismes superiors. Aquesta toxicitat oscil·la entre valors elevadíssims (actinomicina) i valors ínfims (penicil·lina). Els antibiòtics de toxicitat baixa, i fins als de toxicitat mitjana, poden ser emprats en la terapèutica de moltes malalties causades per microorganismes (eubacteris especialment). En cada cas, però, cal tenir present el marge de toxicitat, i veure fins a quin punt els avantatges aconseguits amb el tractament a base d'antibiòtics compensen o superen les alteracions produïdes per aquests.

Normalment, i dins uns límits raonables, el balanç és positiu a favor dels antibiòtics. Es parla d'antibiòtics amb acció bacterioestàtica si es limiten a inhibir el creixement dels eubacteris, o bactericida, si arriben a destruir-los. En realitat, però, que l'acció sigui eubacteriostàtica o eubactericida depèn sovint més de la dosi que no pas de l'antibiòtic emprat. Segons l'eficàcia d'un antibiòtic enfront de diversos microorganismes, se li pot atribuir un espectre d'acció més o menys ampli.

Els antibiòtics, evidentment, han revolucionat la terapèutica d'un gran nombre de malalties. Es pot dir que totes les malalties d'etiologia eubacteriana resten incloses dins les possibilitats terapèutiques d'un antibiòtic o altre, i només algunes d'origen víric o fúngic en són del tot indiferents.

La medicina i la veterinària consumeixen la major part dels antibiòtics que actualment són produïts. Els primers antibiòtics utilitzats eren produïts per microorganismes com a resultant d'una biosíntesi específica. A hores d'ara la majoria dels antibiòtics són producte de síntesi i, constantment, se n'obtenen de nous amb la finalitat d'assolir un efecte antiinfecciós més eficaç i per tal d'eliminar al màxim els efectes secundaris i tòxics. Actualment és habitual la síntesi d'anàlegs de productes bioquímics com els aminoàcids que els microorganismes confonguin a l'hora de sintetitzar de manera que només generin proteïnes inviables que els porti cap a la mort. La importància creixent de la lluita contra la infecció fa que actualment s'agrupin sota el nom d'agents antiinfecciosos els antibiòtics, naturals o de síntesi, i els quimioteràpics o altres substàncies d'utilitat contra qualsevol germen infecciós (eubacteri, virus, fong o paràsit). Amb això, ha sorgit el concepte d'antibioteràpia o, més pròpiament, terapèutica antiinfecciosa, que aplega les característiques i els problemes que comporta el tractament dels estats infecciosos.

Història[modifica]

El primer antibiòtic descobert per l'home va ser la penicil·lina. El 1928 Alexander Fleming estava cultivant un eubacteri (Staphylococcus aureus) en un plat d'Agar, el qual va ser contaminat accidentalment per fongs. Després ell va advertir que el medi de cultiu al voltant de la floridura estava lliure d'eubacteris. Ell havia treballat prèviament en les propietats antieubacterianes del lisozim, i per això va poder fer una interpretació correcta del que va veure: que el fong estava segregant alguna cosa que inhibia el creixement de l'eubacteri. Encara que no va poder purificar el material obtingut (l'anell principal de la molècula no era estable enfront dels mètodes de purificació que va utilitzar), va informar del descobriment en la literatura científica. Pel fet que el fong era del gènere Penicillium, va denominar al producte penicil·lina.

A causa de la necessitat imperiosa de tractar les infeccions provocades per ferides durant la II Guerra Mundial, es van invertir molts recursos a investigar i purificar la penicil·lina, i un equip liderat per Howard Florey va tenir èxit a produir grans quantitats del principi actiu pur. Els antibiòtics prompte es van fer d'ús generalitzat.

El descobriment dels antibiòtics, així com de l'anestèsia i l'adopció de pràctiques higièniques pel personal sanitari (per exemple, el rentat de mans i utilització d'instruments estèrils) va revolucionar la sanitat i s'ha arribat a dir que és el gran avanç en matèria de salut des de l'adopció de la desinfecció. Se'ls denomina sovint als antibiòtics, "bales màgiques", per fer blanc en els microorganismes sense perjudicar l'hoste.

Paral·lelament al descobriment de nous antibiòtics, han anat apareixent resistències per part dels microbis patògens, com per exemple les beta-lactamases, fet que obliga a la recerca constant de noves formes antibiòtiques. Aviat es va començar a fer síntesi química d'antibiòtics, fent modificacions a les estructures naturals conegudes. Actualment, davant la gran quantitat de resistències, es tendeix a buscar noves espècies eubacterianes que tinguin noves formes d'antibiòtics no coneguts.

Mecanisme d'acció[modifica]

Representació d'un pèptid curt (verd) precursor de la paret cel·lular d'un eubacteri unit a l'antibiòtic vancomicina (blau). El pèptid en qüestió s'uneix a la vancomicina per cinc enllaços d'hidrogen (línies de punts).

Com que els antibiòtics tenen efectes sobre una diversitat d'eubacteris, els seus mecanismes d'acció difereixen basat en les característiques vitals de cada organisme diana i que, generalment, són objectius que no existeixen en les cèl·lules de mamífers.

Paret cel·lular[modifica]

Alguns antibiòtics exerceixen la seva funció en regions i organelos intracel·lulars, per la qual cosa són ineficaços en eubacteris que continguin una paret cel·lular, a menys que s'aconsegueixi inhibir la síntesi d'aquesta estructura exterior, present en molts eubacteris, però no en animals. Molts antibiòtics van dirigits a bloquejar la síntesi, exportació, organització o formació de la paret cel·lular, específicament els enllaços creuats del peptidoglicà, el principal component de la paret cel·lular, sense interferir amb els components intracel·lulars.[1] Això permet modificar la composició intracel·lular del microorganisme per mitjà de la pressió osmòtica. Com la maquinària intracel·lular roman intacta, això augmenta la pressió interna sobre la membrana fins al punt en què aquesta cedeix, el contingut cel·lular s'allibera a l'exterior, i l'eubacteri mor. També permeten l'entrada d'altres agents antimicrobians que no poden travessar la paret cel·lular.[2] Alguns exemples clàssics són:

  • La bacitracina: inhibeix al transportador lipídic del peptidoglucà cap a l'exterior de la cèl·lula.
  • La penicil·lina: inhibeix la transpeptidació, una reacció en la qual es produeixen els enllaços creuats de la paret cel·lular.
  • Les cefalosporines: molècules que inhibeixen les proteïnes que sintetitzen la paret cel·lular.

Membrana cel·lular[modifica]

Certs antibiòtics poden lesionar directament o indirecta-al inhibir la síntesi dels constituents-la integritat de la membrana cel·lular dels eubacteris i de certs fongs. Les polimixines, per exemple, són antibiòtics que actuen com a surfactant o detergent que reacciona amb els lípids de la membrana cel·lular dels eubacteris. Això destrueix la integritat de la permeabilitat de la membrana, els elements hidrosolubles i alguns que són tòxics pel germen, poden així entrar sense restricció a l'interior cel·lular.[1] La gramicidina a manera porus o canals en les bicapes lipídiques.

Acció sobre l'ADN[modifica]

Alguns antibiòtics actuen bloquejant la síntesi de l'ADN, ARN, ribosomes, àcids nucleics o els enzims que participen en la síntesi de les proteïnes, resultant en proteïnes defectuoses.[2] La mitomicina és un compost amb estructura asimètrica i que es fixa a les hèlixs l'ADN i inhibeix o bloqueja l'expressió de l'enzim ADN polimerasa i, per tant, la replicació de l'ADN i l'acoblament de les proteïnes. L'actinomicina, per la seva banda, exerceix el seu mecanisme en la mateixa manera que la mitomicina, només que és una molècula simètrica.

Les sulfamides són anàlegs estructurals de molècules biològiques i tenen semblant a les molècules normalment utilitzades per la cèl·lula diana. En fer ús d'aquestes molècules farmacològiques, les vies metabòliques del microorganisme són bloquejades, provocant una inhibició en la producció de bases nitrogenades i, eventualment, la mort cel·lular.

Les quinolones i fluoroquinolones actuen sobre enzims eubacterianes gires i topoisomerasa d'ADN, responsables de la topologia dels cromosomes, alterant el control cel·lular sobre la replicació eubacteriana i produint com alteració en la lectura del missatge genètic.[1]

Acció sobre els ribosomes[modifica]

Aproximadament la meitat dels antibiòtics actuen per inhibició dels ribosomes eubacterians, els orgànuls responsables de la síntesi de proteïnes i que són diferents en composició dels ribosomes en mamífers. Alguns exemples inclouen els aminoglucòsids (s'uneixen de manera irreversible a la subunitat 30S del ribosoma), les tetraciclines (bloquegen la unió del Arnt aminoacil al complex ARNm-ribosoma), eritromicina (es fixen de manera específica a la porció 50S dels ribosomes eubacterians ) i la doxiciclina.[1]

Classes[modifica]

Article principal: Llista d'antibiòtics

Existeixen diverses classes d'antibiòtics i antieubacterians sintètics d'ús comú avui dia. Grosso modo, els antibiòtics poden ser classificats en eubactericides o eubacteriostàtics, depenent si el fàrmac directament causa la mort de l'eubacteri o si només inhibeix la seva replicació, respectivament. A la pràctica, aquesta classificació es basa en el comportament de l'antibiòtic en el laboratori i en ambdós casos es pot posar fi a una infecció.[3]

Associació d'antibiòtics[modifica]

Normalment és preferible la monoteràpia, és a dir l'ús d'un únic antibiòtic, ja que així s'evita la toxicitat i disminueix el risc d'aparició de resistències, malgrat tot hi ha casos en què aquests poden aparèixer ràpidament (tuberculosi, lepra)

  • Sinergia o potenciació. L'acció combinada és major que per separat. Ex: eubacterida + eubactericida (beta-lactàmic + AMG)
  • Addició. L'acció combinada és igual que per separat. Ex: eubacteriostàtic + eubacteriostàtic (Cotrimoxazol)
  • Antagonisme. L'acció combinada és inferior. Ex: eubactericida + eubacteriostàtic (beta-lactàmic + tetraciclines)
  • Indiferència.L'acció combinada no és ni més ni menys potent.

Abús dels antibiòtics[modifica]

Les formes usuals d'abús dels antibiòtics inclouen la presa d'antibiòtics per a una malaltia no infecciosa o infecció no eubacteriana amb febre, en particular l'ús d'antibiòtics durant una infecció vírica, com un refredat o una grip;[4] així com l'administració incompleta de l'antibiòtic, generalment a causa del fet que el pacient se sent millor una vegada que la infecció comença a cedir.[5] Aquestes situacions poden facilitar l'aparició de poblacions eubacterianes que desenvolupin resistència antibiòtica.

Existeix un debat sobre la conveniència d'incloure els antibiòtics en la dieta dels animals de granja sans.[5] Els opositors d'aquesta pràctica indiquen que condueix a la resistència als antibiòtics, fins i tot en eubacteris que infecten els humans, com els gèneres Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli, i Enterococcus. La pràctica continua en molts llocs, però, a causa del fet que els antibiòtics en l'alimentació del bestiar proporcionen un augment de pes i perquè té sentit econòmic per a les granges o ranxos individuals. Als Estats Units s'estima que més d'un 70% dels antibiòtics utilitzats en els EUA es donen amb els aliments animals, com en el cas de Gallinera, porcs i bestiar.[6]

Un estudi d'infeccions del tracte respiratori va trobar que els metges tendeixen a prescriure antibiòtics a pacient que es pensava que requerien el medicament, però, només 1 de cada 4 d'aquests pacients efectivament els ameritaba. [31] Hi ha diferents formes d'intervenir, tant a pacients com als seus metges, amb la finalitat de reduir la prescripció inadequada d'antibiòtics.[7] L'ús excessiu d'antibiòtics de manera profilàctica entre viatgers també pot ser classificat com un ús inadequat d'aquests medicaments. Constitueix un error comú la utilització de la profilaxi per evitar la colonització per qualsevol microorganisme, o tots ells.[8]

Producció comercial[modifica]

No va ser fins al 1941 que Florey i Chain van desenvolupar mètodes per a produir penicil·lina comercialment per a ús humà. Ja que la Segona Guerra Mundial estava en ple apogeu, els esforços de producció de penicil·lina s'enfocaven en la distribució entre els soldats aliats. Per raó de què Anglaterra, on treballaven Florey i Chain, havia perdut la capacitat industrial per produir els requeriments de l'antibiòtic, el procés es va traslladar als Estats Units, potser per aquesta raó la indústria farmacèutica va quedar tan radicada a aquest país. Poc abans de la conclusió de la Segona Guerra Mundial, la penicil·lina ja s'havia posat a l'abast comercial del públic en general.

Cap a finals de la dècada del 1960, els investigadors van descobrir que els eubacteris creixien millor a l'espai exterior. En les condicions de l'espai, els microorganismes fins ara avaluats, són capaços de produir més antibiòtics, fins a un 200% més, que les mateixes espècies ho fan en les condicions de la Terra.[9]

El nombre d'antibiòtics coneguts ha augmentat des de prop de 500 el 1960 fins a més d'onze mil el 1994, més de la meitat produïdes a partir d'espècies de Streptomyces.[10] Altres microorganismes productors de massives quantitats d'antibiòtics inclouen fongs filamentosos i eubacteris Actinomyces diferents del Streptomyces i altres que no són Actinomyces.

El 1980, l'antibiòtic més produït era la cefalosporina, seguida de l'ampicil·lina i la tetraciclina, en total s'estimava que la producció mundial d'antibiòtics aquest any superava les 100.000 tones, amb vendes als Estats Units de prop d'1 bilió de dòlars. En el present, el mercat anual mundial està valorat en més de 20.000 milions de dòlars.[9] El cost d'introduir un nou antibiòtic al mercat, des de la seva recerca i desenvolupament, és d'aproximadament 1,2 bilions de dòlars.[11]

La producció industrial d'antibiòtics passa per un procés de fermentació, en la qual el microorganisme creix en grans calders (de 100.000-150.000 litres cadascun) que contenen medi de cultiu líquid. La concentració d'oxigen, la temperatura, el pH i els nivells de nutrients són controlats a un nivell òptim per a cada microorganisme. L'antibiòtic, que és un metabòlit del germen, és extret i purificat fins a obtenir un producte cristal·litzat. En alguns casos, es necessiten altres reaccions, com un intercanvi iònic, precipitació, etc.

El gènere Streptomyces és un dels organismes més investigats per la recerca de nous antibiòtics,[12] en la qual s'ha manipulat genèticament la maquinària de producció dels ribosomes per produir nous i millors antibiòtics.[13]

Vegeu també[modifica]

Referències[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Antibiòtic Modifica l'enllaç a Wikidata
  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Harrison Principios de Medicina Interna 16a edició. «Sección 4. Fundamentos de la terapéutica de las enfermedades eubacterianas» (en español). Harrison online en español. McGraw-Hill, 2006. [Consulta: 9 setembre 2008].
  2. 2,0 2,1 Antibiótico (article complet). Enciclopedia Microsoft® Encarta® Online 2008. Consultat el 2 de setembre de 2008. (en castellà)
  3. Pelczar, M.J., Chan, E.C.S.; Krieg, N.R. (1999). "Host-Parasite Interaction; Nonspecific Host Resistance". A: Microbiology Conceptsand Applications, Nova York (EUA): McGraw-Hill Inc., 6a ed., pp. 478-479.
  4. Campanya per promoure l'ús correcte dels antibiòtics. Lo que necesita saber de los antibióticos (en castellà). Centres per al Control i la Prevenció de Malalties (setembre de 2006). Consultat el 8 de setembre de 2008.
  5. 5,0 5,1 National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID). Antimicrobial (Drug) Resistance (en anglès). Consultat el 8 de setembre de 2008.
  6. Mellon, M. et al (2001). Hogging It!: Estimates of Antimicrobial Abuse in Livestock, 1a ed., Cambridge, MA: Union of Concerned Scientists.
  7. Ong. S.; Nakase, J.; Moran, G.J.; Karras, D.J.; Kuehnert, M.J.; Talan, D.A. «Antibiotic use for emergency department patients with upper respiratory infections: prescribing practices, patient expectations, and patient satisfaction». Annals of emergency medicine, 50, 2007, pàg. 213–20. DOI: 10.1016/j.annemergmed.2007.03.026.
  8. Reina Gómez, Goliat; Barban Lores, Digmara. "Política de antibióticos en Ortopedia". Rev Cubana Ortop Traumatol. 2001, vol. 15, núm. 1-2 [citat el 08-09- 2008], pp. 61-64. Disponible online a: «Enllaç».. ISSN 0864-215X.
  9. 9,0 9,1 Karen Miller, Dr. Tony Phillips (març de 2002). Antibiòtics de l'Espai (en anglès). NASA. consultat el 4 de setembre de 2008.
  10. W. R. Strohl. Biotechnology of Antibiotics (en anglès). Publicat per Informa Health Care, 1997. ISBN 0-8247-9867-8.
  11. Fresno Chavez, Caridad. "El diseño de nuevos antibióticos". Rev Cubana Med Gen Integr [online]. 2001, vol. 17, núm. 2 [citado 2008-09-04], pp. 196-199. Disponible en: «Enllaç».. ISSN 0864-2125.
  12. BHATTACHARYYA, Barun K., PAL, Sushil C. and SEN, Sukanta K. ANTIBIOTIC PRODUCTION BY STREPTOMYCES HYGROSCOPICUS D1.5: CULTURAL EFFECT. Rev. Microbiol. [online]. 1998, vol. 29, no. 3 [cited 2008-09-04]. Available from: «Enllaç».. ISSN 0001-3714. doi: 10.1590/S0001-37141998000300003
  13. Guojun Wang, Takeshi Hosaka, and Kozo Ochi. Dramatic Activation of Antibiotic Production in Streptomyces coelicolor by Cumulative Drug-Resistance Mutations (article complet disponible en anglès). Appl. Environ. Microbiol. doi:10.1128/AEM.02800-07. Último acceso 4 de septiembre de 2008.