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CARBAPENEMASAS
HIGA Pte Perón
Sofia Abel
Sergio Cutufia
Clasificación de los antibióticos β-lactámicos
• PENICILINAS
- Penicilinas naturales:
Penicilina G, Penicilina G sódica, Penicilina V
- Penicilinas resistentes a las penicilinasas:
Meticilina, Nafcilina, Oxacilinas
- Aminopenicilinas:
Ampicilina, Amoxicilina
- Carboxipenicilinas:
Carbenicilina, Ticarcilina
- Acilureídopenicilinas:
Piperacilina, Mezlocilina, Azlocilina
Clasificación de los antibióticos β-lactámicos
• CEFALOSPORINAS
- Cefalosp. de 1º generación:
Cefalotina, Cefaloridina, Cefalexina, Cefradina, Cefazolina
- Cefalosp. de 2º generación:
Cefaclor, Cefuroxima, Cefamandol
- Cefalosp. de 3º generación:
Cefotaxima, Ceftriaxona, Ceftacidima, Ceftizoxima, Cefoperazona
- Cefalosp. de 4º generación:
Cefepime, Cefpirome
- Cefamicinas:
Cefoxitina, Cefotetan
Clasificación de los antibióticos β-lactámicos
•MONOBACTAMAS
Aztreonam
•INHIBIDORES DE ß-LACTAMASAS
Ácido clavulánico
Sulbactam
Tazobactam
•CARBAPENEMES
Imipenem
Meropenem
Ertapenem
Carbapenemes
Generalidades
• Derivados semisintéticos de la tienamicina, un carbapeneme natural
•
•
•
•
•
químicamente inestable, producido por el Streptomyces cattleya.
Su característica estructural más importante es la sustitución del átomo de azufre
del anillo principal de la mayoría de los betalactámicos, por un grupo metileno
(-CH2-), que aumenta su afinidad por las PBP (penicillin binding proteins)
La cadena hidroxietílica unida al anillo betalactámico en posición trans lo
protege efectivamente del ataque de las betalactamas bacterianas.
El imipenem es metabolizado en riñón, por lo que, para que aparezca en orina,
debe agregársele cistatina, que inhibe la enzima responsable.
CH
En el meropenem el metilo
en C1 lo protege de la degradaci
ón renal, mientras
Imipenem
que la alteración en la cadena lateral en C2 aumenta su actividad frente a
Pseudomona spp. y otras BGN.
En los BGN, los carbapenemes penetran fácilmente a través de los canales
porínicos de su membrana externa gracias a su bajo peso molecular y estructura
compacta, hidrófila.
Meropenem
3
Acción de los carbapenemes
OH
N
•Como todos los betalactámicos, su acción se basa en la unión Ocovalente
de su
PBP ó
molécula con las PBP bacterianas.
Anillo Betalactá
Betalactámico
Betalactamasas
•Las PBP son principalmente transpeptidasas
y transcarboxilasas, necesarias para
la síntesis del peptidoglicano de la pared bacteriana.
•Existen muchas PBP, pero solo algunas son esenciales para la bacteria, como son
N
las PBP 1, 2 y 3. Estas son el blanco principal de los betalact
O ámicos.
O
•La unión del ATB con las PBP produce unMolé
efecto
lítico sobre las bacterias por 2
écula acilada
Mol
mecanismos:
•Inhibe la traspeptidación y entrecruzamiento de la pared bacteriana
debilitandola y exponiendo a la bacteria al medio.
•Desregulan a las autolisinas de la pared celular.
Hidró
Hidrólisis anillo
Ester estable
(betalactamasas)
(PBP)
Espectro de actividad antibacteriana
• Son el principal tratamiento en infecciones nosocomiales por BGN
multirresistentes y muchos veces el último recurso terapéutico disponible.
• ß-lactámico de amplio espectro y alta potencia.
• Inhibe el desarrollo del 90% de las bacterias de importancia clínica.
• Efecto inhibitorio postantibiótico ⇒ Dosificación
Espectro de actividad antibacteriana
•Bacterias aerobias:
– Gram (+) : a) Muy susceptibles: S. pneumoniae., estreptococos A y B, S. aureus
b) Sensibilidad variable: E. faecium resistente, E. faecalis sensible
c) Resistentes: S. aureus meticilino resistente.
– Gram (-) : Neisseria meningitidis, gonorreae y H.influenzae
Enterobacterias: Mayoria Sensibles
Pseudomona aeruginosa
Acinetobacter ⇒ resistencia en aumento (carbapenemasa)
S. maltophilia y B. cepacia resistentes
•Anaerobios: Excelente actividad contra anaerobios estrictos
Sensibles
Bacteroides fragilis y otros bacteroides
Fusobacterium y cocos anaerobios Gram (+)
C. perfringes
C. dificcile ⇒Resistente
Tipos de Resistencia a ATB
• Resistencia Natural o intrínseca:
Característico de genero y especie. Esta determinado por el genoma bacteriano
– Resistencia natural en Enterobacterias: Penicilina, oxazoilpenicilinas,
clindamicina, lincosamina, macrólidos
– Resistencia natural de distintas especies a determinados tipos de ATB:
• Polimixina B y Colistina: Proteus spp, Morganella morganii,
Providencia spp, Cedecea spp
• Nitrofuranos: Proteus spp, Morganella morganii, Providencia spp,
Serratia marcescens.
Tipos de Resistencia a ATB
• Resistencia Adquirida:
– Mutación y selección: Se dan al azar y espontáneamente
– Adquisición de genes de resistencia a partir de ADN foráneo
Se transmite por:
Plásmidos
Transposones: Son secuencias de ADN capaces de moverse de un
fragmento de ADN a otro.
Integrones: No se movilizan por si solos, poseen elementos claves, un
sitio de recombinación, un sitio que codifica una integrasa y un
promotor.
Tipos de Resistencia a ATB
• Mecanismos de transferencia:
• Conjugación: Proceso por el cual ADN plasmídico se
transfiere de una bacteria donante a una receptora.
Implica contacto real entre ambas células.
• Transducción: Transferencia del material genético de
una bacteria a otra usando como factor un bacteriófago.
• Transformación: Permite la adquisición e incorporación
de ADN desnudo.
Tipos de Resistencia a ATB
• Expresión:
– Constitutiva: Producida por exposición al estimulo o sin él.
– Inducible: Producida solo después de la exposición al
estimulo.
– Constitutiva-Inducible: Producida a bajo nivel sin estimulo,
producción enormemente aumentada después del estímulo.
Mecanismos de Resistencia a ATB
• Interferencia del transporte de drogas a través de la
membrana o de su acumulación citoplasmática:
Impermeabilidad
Eflujo
Impermeabilidad
Bomba de Eflujo
Antimicrobiano
Porina
abierta
Proteína
accesoria
de fusión
Proteína
transmembrana
Membrana
Externa
Periplasma
Membrana
bacteriana
Mecanismo de Resistencia a ATB
• Cambios relacionados con sitio de acción de los antimicrobianos
PBP: Pueden sufrir alteraciones que disminuyen su afinidad por los
β-lactámicos y pueden sintetizar el peptidoglicano a concentraciones
de droga tóxicas para PBP normales.
–
–
–
–
Remodelación
Nuevas PBP
Hiperproducción
Cantidad Relativa
Resistencia mediada por PBP
β-lactamico
Ác. lipoteicoico
Peptidoglicano
PBP 2a
PBP
Normal
PBP
Modif
Fosfolípidos
Mecanismos de resistencia a ATB
• Inactivación enzimática del antimicrobiano
Betalactamasas
• Enzimas capaces de hidrolizar el anillo β-lactámico
– Bacterias Gram - : Localizadas en espacio periplásmico
– Bacterias Gram +: Secretadas al medio
• Codificadas por genes cromosómicos y plasmídicos.
• Expresión constitutiva o inducible por exposición al ATB.
Detección y caracterización de β-lactamasas
• Para su clasificación se estudia:
– Patrón fenotípico de resistencia
– Punto Isoeléctrico
– Parámetros Cinéticos
– Caracterización por PCR con primers específicos
Criterios para la clasificación de
β-lactamasas
• Actividad: Sustratos e Inhibidores
• Propiedades físicas: pI, PM
• Localización genética del gen codificante:
•
Plasmidico, Cromosómico
Características Inmunológicas
• Estructura
Clasificación de β-lactamasas
• Ambler (1980): Clasifica las enzimas en cuatro
clases según su estructura molecular (A, B, C, D)
– A, C y D son enzimas cuyo centro activo es una serina ⇒
Serinoproteasas
– B son metaloenzimas, los átomos de Zn2+ interactúan con
un residuo de cisteina y tres residuos de histidina en el
sitio activo.
• Bush, Jacoby y Medeiros (1995): Tienen en cuenta la
localización genética, perfil de sustratos, la
sensibilidad a inhibidores y algunas características
físicas como pI, PM y la clase molecular.
Betalactamasas
Clasificación por sustrato
• Penicilinasas: penicilinasa de Staphylococcus
aureus
• Cefalosporinasas: AMP-C de enterobacterias y
Pseudomona aeruginosa
• ßLEA: actividad sobre penicilinas y cefalo 1º g
• ßLEE: hidrolizan también a las cefalo 3º y 4º g
• Oxacilinasas: mayor actividad frente a oxacilinas
• ßLact resistentes a Inhibidores
• Carbapenemasas
Resistencia a carbapenemes
en enterobacterias
• Alteración de las PBP (Proteus mirabilis)
• Disminución de la permeabilidad (alteración de porinas)
en combinación con producción de βlactamasas
• Producción de carbapenemasas
Clasificación de las Carbapenemasas
• Serinoenzimas: 1, 2d, 2f
–
–
–
2d: OXA, ARI-2, SON-1
2f: IMI-1, GES-2, IMI-2, KPN
Son carbapenemasas no estructurales, inhibibles por
clavulánico y tazobactam, NO por EDTA.
• Metaloenzimas: 3a, 3b, 3c.
–
–
–
–
3a: IMP-1 a 16, VIM-1 a 11
3b: ASA-1, IMI-S
3c: FEZ-1, L1, GOB-1
Son inhibibles por EDTA y NO por clavulánico.
Detección del mecanismo de resistencia
•
Búsqueda de carbapenemasas en enterobacterias:
1)
2)
3)
Probar Imipenem y Meropenem
Aumento del punto de corte
Prueba con PTZ (piperacilina-tazobactam) y/o AMC
(amoxicilina-clavulanico), se busca efecto huevo
4) Pruebas confirmatorias
Carbapenemasas en
Enterobacterias
IMP MER
<16 mm
16-21 mm
R
SD
>22 mm
IMP PTZ MER
+
Informar/Alertar
Sensible
IMP
PTZ
MER
Búsqueda de carbapenemasas con AMC
IMP
AMC
MER
Pruebas confirmatorias
• Métodos microbiológicos
• Método de Hodge:
1) Hisopar E. coli ATCC 25922 en MH
2) Realizar Estría con la cepa sospechosa desde el centro a la
periferia
3) Colocar disco Imipenem en el centro.
4) Incubar ON e interpretar.
Pruebas confirmatorias
• Métodos microbiológicos:
• Método de Masuda: Técnica
1) Preparar un cultivo bacteriano de la cepa en estudio en 10 ml de
caldo BHI/TSA.
2) Incubar 18 hs a 37º con agitación.
3) Centrifugar 20 min y resuspender en 300µl de buffer fosfato 10 mM,
pH 7.
4) Someter a congelado-descongelado 10 veces o bien sonicar (2 pulsos
durante 40 seg, potencia 40% separados por intervalos de 30 seg)
5) Centrifugar 10 min, separar el sobrenadante que se utilizará en el
ensayo.
6) Gotear 10 µl del sobrenadante en discos de papel de filtro
previamente esterilizados.
Pruebas confirmatorias
• Métodos microbiológicos:
• Método de Masuda: Ensayo
1) Hisopar E. coli ATCC 25922 en MH
2) Colocar disco de IMP en el centro.
3) Colocar discos con extracto por dentro de la zona de inhibición
esperada. Usar control + y control 4) Incubar ON e interpretar.
Pruebas confirmatorias
Hodge + Masuda ⇒ Hodsuda
Hodsuda:
1) Hisopar E. coli ATCC 25922 en MH.
2) Colocar disco de IMP en el centro.
3) Estriar cepa problema dentro del halo de inhibición esperado.
4) Incubar ON e interpretar.
Hodsuda
IMP
Hodsuda
Carbapenemasas en
Enterobacterias
IMP MER
<16 mm
16-21 mm
R
SD
>22 mm
IMP PTZ MER
+
Informar/Alertar
Sensible
IMP AMC MER
Pruebas confirmatorias
Ensayos microbiológicos
Importancia de la
detección de carbapenemasas
•
•
•
•
•
•
Gérmenes multiresistentes
Limitadas opciones de tratamiento .
Alta probabilidad de falla en el tratamiento con
βlactámicos.
Mayor mortalidad asociada a la infección
Persistencia en el ambiente hospitalario
Alta capacidad de diseminación entre BGN
Agradecimientos
☻Dra Adelaida Rossetti, Jefa del Sector de
Bacteriologia del HIGA Pte Perón.
☻Dra Mabel Straccia, Bacterióloga del
HIGA Pte Perón.
☻Dra Celia Sala Crist, Instructora de
Residentes, Residencia del HIGA Pte Perón.
Muchas Gracias