Resistenza agli antibiotici

Resistenza agli antibiotici

Cos’è un antibiotico ?

Una sostanza in genere prodotta da

microrganismi che uccide o inibisce

la crescita di batteri (antibatterico)

ma non ha attività sui virus e non

danneggia le cellule animali

Resistenza agli antibiotici

• Gli antibiotici uccidono i batteri sensibili (anche i commensali)

• Mentre i batteri

resistenti sopravvivono

• Possono moltiplicarsi e prendere il sopravvento

E’ in atto una selezione darwiniana

Dal punto di vista dei batteri:

la resistenza agli antibiotici, una questione di vita o di morte

sensibile sensibile

sensibile resistente

resistenti Antibiotico

Cosa sono gli antibiotici

Gli antibiotici sono molecole che uccidono i batteri o ne impediscono la crescita

Quanti antibiotici esistono

Si dividono per classi e per meccanismo d’azione Classi principali di antibiotici:

β-lattamici (penicilline, cefalosporine, carbapenemi)

Macrolidi (eritromicina, claritromicina)

Aminoglicosidi (streptomicina, kanamicina, tobramicina, gentamicina, amikacina)

Lincosamidi (lincomicina, clindamicina)

Tetracicline (tetraciclina, Minociclina)

Rifamicine (Rifampicina)

Chinoloni

(Ciprofloxacina)

Nitrofurani

(nitrofurantoina)

Polipeptidici (polimixina B, colistina)

Glicopeptidi (vancomicina) Cloramfenicolo Ketolidi

(telitromicina)

Monobattami (aztreonam)

Glicolipopeptidi Lipopeptidi (daptomicina) Oxazolidinoni

(Linezolid)

Glicilcicline (tygeciclina)

Sulfamidici (con

trimethoprim)

Fosfomicina

TARGETS DEGLI ANTIBIOTICI

Antibiotici in gruppi per meccanismo d’azione

Sintesi della parete cellulare

Sintesi proteica

Subunità ribosomiale 30S Subunità ribosomiale 50S

Aminogliosidi Tetracicline Macrolidi

Cloramfenicolo Clindamicina Linezolide

Streptogramina

Sintesi del DNA

Sintesi dell’RNA

Sintesi degli acidi micolici

Sintesi dell’acido folico

Trimethoprim

Non tutti gli antibiotici funzionano su tutti i batteri

Beta-lattamici: ampio spettro Tetracicline: Ampio spettro Chinoloni: ampio spettro

Aminoglicosidi: Gram-, alcuni gram+, no streptococchi, enterococchi, anaerobi Sulfonamidi-trimethoprim: ampio spettro, no enterococchi

Lincosamidi: principalmente Gram+

Macrolidi: Gram+, alcuni Gram-, no Enterobacteriaceae Monobattami: solo Gram-

Polipeptidici: solo Gram- Lipopeptidi: solo Gram+

Glicopeptidi: solo Gram+

AMX TIC PIP TZP

CF CTT CXM FOX

FEP AMC IPM CTX

MOX CAZ ATM TCC

AMX : amoxicillin CAZ : ceftazidime AMC : amoxicilline + clav FEP : cefepime TCC : ticarcillie + clav TZP : piperacillin + tazobactam CTX : cefotaxime CS : colistine CF : cefalotine TIC : ticarcillin TM : tobramycin AN : amikacine

GM : gentamicin OFX : ofloxacin CIP : ciprofloxacin IPM : imipenem

Antibiogramma

Valutazione della concentrazione

minima inibente di antibiotico (MIC)

Valutazione suscettibilità agli antibiotici con metodi miniaturizzati Screening molecolare rapido di geni di resistenza

Valutazione fenotipica della resistenza agli antibiotici è indispensabile

Sostituibile con valutazione del

resistoma

The antibiotic resistome: what's new? Julie Ann Perry, Erin Louise Westman, Gerard D Wright Current Opinion in Microbiology, Volume 21, 2014, 45–50

Il resistoma: l’insieme dei geni di resistenza

noti e non noti che circolano nel mondo

Resistoma Geni di resistenza noti e non noti che circolano nel mondo

Resistenza acquisita Fenotipicamente resistente ad un antibiotico a causa della presenza di un gene che non è presente in altri batteri tassonomicamente correlati e suscettibili all’antibiotico

Il gene di resistenza acquisito è presente su un plasmide o sul cromosoma

Può essere trasmesso verticalmente o orizzontalmente

Resistenza intrinseca Fenotipicamente resistente ad un antibiotico a causa di un tratto genetico che è presente in tutti i batteri correlati tassonomicamente

I tratti genetici di resistenza sono sul cromosoma

La resistenza può essere trasmessa solo verticalmente

Resistenza silente o criptica

Fenotipicamente suscettibile

I geni di resistenza sono presenti ma non espressi

Proto-resistenza I geni sono parte di un reservoir ambientale ma non sono rilevanti da un punto di vista clinico perchè non sono espressi nè mobilizzati

Resistenze acquisite

Cosa è un gene di resistenza?

Come si sposta da un batterio

ad un altro?

The antibiotic resistome

Wright, G.D. Nature Reviews Microbiology, 5:175, 2007

Trovare geni di resistenza nel

genoma

Antibiotici che agiscono sul peptidoglicano

b-LATTAMICI

MECCANISMO D’AZIONE

INIBIZIONE DELLA SINTESI DEL PEPTIDOGLICANO A LIVELLO DELLA FORMAZIONE DEL LEGAME DI TRANSPEPTIDAZIONE

FRA PENTAPEPTIDI DI DUE CATENE ADIACENTI

BATTERICIDI

O R

=

H N

N S O

CH₃ CH₃COOH

O R

=

H N

O NH

COOH CH₃

CH₃

MOLECOLA b - LATTAMICA DIMERO D-ALANINA

N-acetilglucosammina acido N-acetil-muramico

I β-lattamici si legano irreversibilmente al sito attivo della PBP rendendo la traspeptidazione impossibile. Questo rende la parete di peptidoglicano del batterio incompleta e fragile.

Differenze tra i Gram+ e i Gram-

Spazio Periplasmico

PBP

GRAM +

PORINA

GRAM -

LPS

Penicillina (1928)

Penicillium

penicillina

cefalosporina

Acremonium, Cephalosporium Fleming, Chain e Florey

Giuseppe Brotzu Edward Abraham

Cefalosporina (1945)

2a gen. cefalosporine 3°gen. cefalosporine

cefoxitin cefalexin

cefotaxime

ceftaxidime

penicillina

cefalosporina

2a gen. cefalosporine 3°gen. cefalosporine Amox, ac. clavulanico

cefoxitin cefalexin

cefotaxime

ceftaxidime

amoxicillina

Streptomyces clavuligerus

La strategia delle molecole suicide

2a gen. cefalosporine 3°gen. cefalosporine Amox, ac. clavulanico imipenemaztreonam 4a gen. cefalosporine meropenem

cefoxitina cefalexina

cefotaxime

ceftaxidime

aztreonam

meropenem

meropenem/varborbactam

5a gen. cefalosp

Cefepime

ceftazidime/avibactam

carbapenemi

I BETA-LATTAMICI: MECCANISMI di

RESISTENZA

Resistenza ai beta lattamici nei Gram+

1° possibilità:

MUTAZIONE del TARGET

Resistenza ai beta lattamici

2° possibilità:

• ACQUISIZIONE di un gene di RESISTENZA

La prima penicillinasi fu descritta da Abraham and Chain in 1940 in Escherichia coli prima che la penicillina fosse messa in commercio per uso clinico.

Beta-lattamici resistenti alle penicillinasi vennero sviluppate come la meticillina ma presto anche per queste molecule vennero descritti ceppi resistenti

The Journal of Infectious Diseases, Volume 179, Issue Supplement_2, March 1999, Pages S353–S359, https://doi.org/10.1086/513854 The content of this slide may be subject to copyright: please see the slide notes for details.

La resistenza alla meticillina negli Stafilococchi (MRSA) è dovuta all’acquisizione di una PBP2A insensibile all’antibiotico

codificata da un gene localizzato sul cromosoma (mecA) che non

è presente nei ceppi sensibili

I BETA-LATTAMICI:

LA RESISTENZA nei Gram-

b-lattamasi

Penicilline Cefalosporine 2a e 3a generazione cefalosporine

b-lattamici/

inibitore

Carbapenemi

Classe delle beta lattamasi

A ESBL

C Cefalosporinasi D Oxacillinasi B Carbapenemasi

SHV, TEM, CTX-M KPC, GES

IMP, VIM, NDM

CMY, FOX, MOX, LAT

OXA48 OXA58 OXA23 OXA1

Kluyvera cryocrescens

Kluyvera georgiana

Kluyvera ascorbata Kluyvera ascorbata

La Kluyvera ascorbata è il progenitore di bla _CTX-M-3

Rodríguez M M et al. Antimicrob. Agents Chemother.

2004;48:4895-4897

CTX-M-3 CTX-M-15

Che cosa è un gene di

resistenza acquisito? Da dove viene? Come si muove?

• geni di resistenza

• trasposoni

• plasmidi

• cloni batterici

Acquisizione di uno o più geni di resistenza per

trasferimento genico orizzontale

Orizzontale

Verticale

Trasferimento mediato via

coniugazione Trasmissione clonale

vancomicina

Meccanismo d’azione della vancomicina

Resistenza alla vancomicina

Il trasposone Tn1546

10851 bp 9 proteine

#IBatteriVannoPiùVelociDiNoi