Clase Jueves 16 Abril 2009Química Medicinal II

Dr. Franklin BinnsTranscriben: Eduviges Bustos-Adriana Cordero- Sergio Granados

Antibióticos β-Lactámicos

Introducción

Los antibióticos son el único grupo de medicamentos que cura, ya que éstos matan a la bacteria que es la causante de la enfermedad, mientras que los otros fármacos ayudan a paliar o a controlar la enfermedad. Los antivirales como la Amantadina, a diferencia de los antirretrovirales, también curan la patología. Las Penicilinas son el grupo de los antibióticos más importante. Éstas fueron utilizadas durante la primera guerra mundial para curar infecciones de tejidos blandos en los soldados. La primera penicilina que se obtuvo fue la Penicilina G.

Bacterias

Las bacterias son organismos procariotas y son los seres más fáciles de manipular biotecnológicamente (ya que podemos saber que proteínas sintetiza, cuáles no sintetiza, cómo es su ADN). En la estructura básica vamos a encontrar:

Estructura FunciónFlagelo Filo sexual

Reconocimiento de las condiciones del ambiente o de pH Ribosomas Síntesis de proteínas

Son totalmente diferentes a los ribosomas de los eucariotas, pero tienen la misma función

Cápsula (El Dr. no mencionó nada)Membrana Plasmática (El Dr. no mencionó nada)

Pared Celular Protección del Ambiente

Todos los antibióticos van a actuar sobre alguna de estas estructuras, por ejemplo los β-Lactámicos como las penicilinas, cefalosporinas y los penems actúan sobre la síntesis de la pared celular. Las Polimixinas actúan sobre la membrana citoplasmática, son ciclos grandes que se meten en la membrana, abren poros y la bacteria muere por presión osmótica Estos son los antibióticos que vamos a ver:

Pared Celular Bacteriana

La pared celular bacteriana difiere de las barreras externas de las células mamíferas en cuanto a estructura y función. Nosotros sólo tenemos membrana celular no tenemos pared celular, por lo tanto es un punto potencial de ataque en la quimioterapia bacteriana.Un punto importante es que NO hay homología entre enzimas bacterianas y mamíferas, aunque yo no lo vería como una verdad tan absoluta para efectos del curso sí nos sirve. Esto quiere decir que las enzimas que tienen las bacterias no son nada parecidas a las de nosotros, tienen funcionalidades parecidas, ya que tienen enzimas que sintetizan proteínas pero esas enzimas son diferentes a las humanas. Ésta es la ventaja que tienen los antibióticos (AB), ya que trabajan sobre las enzimas bacterianas y no sobre las humanas.

Funciones

Proveer de una barrera semipermeable con el ambiente.Proveer una barrera suficientemente fuerte que proteja a la célula bacteriana de los cambios en la presión osmótica, pH, temperatura.Prevenir la digestión por las enzimas del Huésped

La pared tiene una función fisiológica importante y si se quita todo esto se pierde. Composición:

Capa de Peptidoglicano: Es una maraña? de azúcares aminados bastante fuerte. El tamaño y la fuerza de esta capa cambia dependiendo si es una bacteria gram positiva o gram negativa. Sobre esta capa es que trabajan los AB β-LactámicosEnzimas:

o Penicillin Binding Proteins (PBP´s): Éstas además de tener actividad betalactamasa tienen otras actividades.

o Betalactamasas: Éstas sólo rompen enlaces β-LactámicosLipopolisacáridos (LPS): Sólo se encuentran en las Bacterias Gram Negativas

TAREA 1. Síntesis de peptidoglicano (los últimos tres pasos son los que nos interesan) y el mecanismo de acción. PERO para efectos de examen no entra

Bacterias Gram Positivas

La pared celular es más sencilla que las de las Gram (–). En cuanto a su composición tienen:

Carbohidratos y proteínas que funcionan como determinantes antigénicos (diferentes para cada especie) y le sirven como adherencia a determinadas células blanco.Beta-Lactamasas: que son excretadas por las bacteriasCapas de Peptidoglicano que son más gruesas que las de las Gram (-). En la figura cada línea es una capa de peptidoglicanoPenicillin Binding Proteins (PBP´s): que son proteínas que unen penicilinasMembrana celular: que se encuentra después de la pared celular

Baterias Gram Negativas

Estas bacterias tienen una estructura más lipófila. En cuanto a su composición tienen:

Membrana externa adicional con LPS (lipopolisacáridos). El LPS es un determinante antigénico característico de todas las bacterias Gram (-) y está relacionado con el shock séptico. El LPS queda expuesto a la sangre y es reconocido por el sistema inmune. A nivel biotecnólogico, el LPS se utiliza como citotóxico.Capa peptidoglicano: menor que en Gram (+)Beta-Lactamasas: éstas se encuentran en el espacio periplásmico y no son excretadas como ocurre en las Gram (+). Éstas tienen una estructura tridimensional diferente a las de las Gram (+) pero tienen el misma mecanismo. Membrana plasmática en donde están PBP´s y algunas Porinas (superproteínas transmembrana).

Comparación de las Membranas de las Bacterias Gram (+) y (-)

Ambas membranas tienen una pared y una membrana, pero tienen una composición distinta. La principal diferencia es la cantidad de Peptidoglicano (las gram positivas tienen más que las gram negativas)Las Gram (-) son más lipófilas y esto se debe a que poseen una membrana externa, mientras que las Gram (+) no tienen esta membrana.Las Gram (+) excretan (tiran fuera) las Beta-Lactamasas, mientras que las Gram (-) las tienen en el espacio periplásmico entre la membrana externa y la membrana plasmática.Las Gram (-) poseen LPS, mientras que las Gram (+) no tienen lipopolisacáridos.

Lo que nos va a interesar en el tema de las penicilinas, son las Beta-Lactamasas y las PBP´s, ya que sobre ellas es que se va a dar el mecanismo de acción de estos Antibióticos.

Beta Lactámicos

Los Beta Lactámicos son aquellas estructuras que tienen una amida cíclica de cuatro miembros que recibe el nombre de azetidinona. Este es el Farmacóforo de las penicilinas, es decir, la parte interna de una estructura que permite explicar un efecto específico, en nuestro caso hablamos de un efecto farmacológico sobre un determinado blanco.

El anillo tiene una tensión muy alta y esto hace que sea tan reactivo y es lo que le da la actividad farmacológica.

Penicilinas

Dentro de los Beta Lactámicos encontramos a las Penicilinas. Desde el año 1929 hasta el año 1981 se han ido descubriendo y mejorando beta-lactámicos. La mejora ha ido en dos sentidos, uno en disminuir la resistencia bacteriana que se genera y el otro en que las penicilinas sean más tóxicas, es decir que tengan un potencial terapéutico más fuerte.

La primer Penicilina se obtuvo a partir del hongo Penicillium chrysogenum. Este hongo se coloca en un caldo de maíz y comienza a sintetizar distintos sustratos pero lo que más sintetiza son penicilinas.

Después aparecieron las cefalosporinas, las cuales tienen pegado un anillo de 6 miembros en lugar del de 5, así como un doble enlace que les da más estabilidad. Luego aparecieron las cefamicinas. Posteriormente, aparecieron los Carbapenems y los Imipenems que son incluso estructuras más sencillas pero siempre se mantiene la azetidinona.

Es muy importante conocer la estructura de la Penicilina, así como su numeración. Una Penicilina siempre va a tener ese enlace beta-lactámico y ese anillo de cinco miembros con un azufre. Tiene características ácidas porque el carbono 2 tiene un carboxilo

Las Penicilinas tienen un anillo fusionado a la betalactama de tiazolidina 5 sustituida y tienen quiralidad del‐ anillo betalactámico. La fusión con otro anillo resulta en la forma de “V” de la molécula, lo cual aumenta la posibilidad de hidrólisis porque el anillo betalactámico como tal tiene una tensión interna muy grande y al ponerle otro anillo hace que la conformación estructural-tridimensional de la Penicilina no sea plana sino que tiende a comportarse como una “V”.

Qué pasa con el enlace amida? Un enlace amida sencillo es plano, hay una coplanaridad entre el Carbono con el Oxígeno y entre el Nitrógeno con el Hidrógeno. Esto se explica porque hay una resonancia electrónica en ese enlace amida, que hace que este enlace C-N no sea un enlace simple sino que se parezca más en cuanto a tamaño y distancia a un enlace doble. Si el enlace amida no fuera plano no se podría dar esa resonancia. El enlace amida además es fuerte y no es fácilmente hidrolizable

En las Penicilinas el enlace Carbono-Oxígeno-Nitrógeno no es coplanar y por lo tanto no existe esa resonancia, consecuentemente el carbonilo (en la posición 7) de la penicilina está libre y se va a comportar como carbonilo normal que puede ser atacado por un nucléofilo debido a su densidad electrónica.

En las Penicilinas, la gran tensión interna que tiene el anillo de betalactama (por ser un ciclo de 4) sumado a la forma de “V” que tienen las penicilinas (generada también por la tensión del anillo) y el no tener un enlace amida plano, hacen que el Carbonilo de la posición 7 ya no vaya a tener características de amida y se comporte como un carbonilo normal y pueda ser atacado por un nucléofilo . El Dr dijo que esto va a ser pregunta de examen

En Costa Rica tenemos las siguientes Penicilinas:

Las que se encuentran en la CCSS son la Amoxicilina y la Penicilina G Benzatínica. Ésta última es la que se pone una sola vez y duele mucho.

Mecanismo de Síntesis

El hongo Penicillium chrysogenum sintetiza la Penicilina G Benzatínica. Este mecanismo de síntesis lo vamos a dividir en tres partes.

Primera PartePrimera Parte

La L-Lisina se convierte en un gama semialdehído, en este paso lo que ocurre es que la amina se convierte en carbonilo por medio de una enzima y este paso ocurre en el citoplasma del hongo. Luego, esta amina como tiene dos pares de electrones libres ataca al carbonilo en un ataque nucleofílico y forma un anillo de piperidina con un doble enlace en el Nitrógeno.Después, el cofactor NAD+ abre el anillo y forma el ácido L-α-aminoadípico, y este ácido es tomado por un complejo de enzimas para iniciar la síntesis de la Penicilina.

Segunda ParteSegunda Parte

En esta parte ocurre la síntesis de un tripéptido bastante interesante. Usualmente la síntesis de péptidos de los eucariotas y los procariotas ocurre en los ribosomas pero en este hongo es diferente. La síntesis de proteínas en este hongo es no ribosomal y ocurre en un complejo de enzimas citoplasmáticas.

Vean que en este complejo de enzimas hay varios módulos y todos ocurren simultáneamente. En el módulo 1 hay tres enzimas, una de ellas tiene un dominio que adenila? los sustratos, la otra es un PCP (dominio proteico acarreador de péptidos o de peptidil) y la última es un dominio de condensación. Pero esto no importa porque es un complejo proteico y de hecho estas tres A, PCP y C son solamente dominios dentro del complejo proteico y cada uno tiene actividades enzimáticas propias. Vean que la ruta de síntesis de las Penicilinas es esencialmente proteica, ya que inicia con aminoácidos.

Lo más importante es que el módulo 1 toma el ácido L-α-aminoadípico y lo pega a su estructura por medio de un de un ataque nucleofílico del grupo tiol (que está en el complejo) al grupo carbonilo del ácido. En el módulo 2 los mismos dominios tienen pegado un residuo de L-Cisteína y en el módulo 3 tienen pegado un residuo de L-Valina. En estos módulos se van pegando los residuos para obtener al fin y al cabo el ácido ACV que es el precursor más importante de la Penicilina G. Esto ocurre por medio de una serie de reacciones nucleofílicas donde el par de electrones de la amina de la L-Valina ataca el Carbonilo de la L-Cisteína, luego este enlace se rompe y queda un azufre libre en el módulo 2 al que probablemente se le pegue un H para formar un grupo tiol. Por último este par de electrones de la amina de la L- Cisteína ataca al carbonilo del ácido L-α-aminoadípico y se obtiene el ácido ACV. Vean que en la figura el ACV aparece cortado, pero lo que falta es sólo un metilo. (Esto fue lo que dijo el Dr. pero creo que lo que le falta a la estructura es esta

parte: Este ACV va a tener todas las estructuras que estaban en los otros módulos. El azufre de la estructura del ácido ACV viene de la Valina, del módulo 3. El ACV no se puede obtener libre en el hongo, no se puede aislar, ya que el hongo no perdona y siempre llega hasta la síntesis de la Penicilina.

Tercera ParteTercera Parte

Con el ACV se van a dar una serie de reacciones REDOX. En el medio aparece Oxígeno y un grupo Hem, y el Hierro acompleja al Oxígeno. Donde dice Enz significa enzima y esta enzima tiene un hierro pegado que coordina con el oxígeno (Esta parte está un poco enredada lo transcribí como él lo dijo). El hierro se une por un enlace simple al Azufre y entonces vamos a tener dos cosas pegadas el ACV y el grupo Hem.

Después el nitrógeno ataca el carbono con doble enlace y le permite al azufre liberar esa tensión del doble enlace, el par de electrones que estaba acá pasa al azufre y se obtiene el anillo betalactámico. Este anillo se obtiene por una reacción de oxidación.

Luego de una serie de reacciones complejas a través de radicales libres que no vamos a ver, permiten tener en este punto un radical libre y se va a dar una reacción radicalaria intramolecular. Entonces este radical y un electrón de este enlace se unen para formar este anillo de 5 de tiazolidina y esta reacción también permite que el grupo Hem se vaya.

Al final tenemos la Isopenicilina N. Después de aquí pueden pasar varias cosas:

1. Se puede dar la hidrólisis de este residuo de ácido L-α-aminoadípico (se hidroliza la amida) y se obtiene el 6-APA que sí se puede aislar directamente del hongo y es el que se utiliza industrialmente para obtener otras penicilinas. En el hongo, a partir del 6-APA también se puede obtener la Penicilina G al agregarle el ácido bencílico, ya que la amina del APA ataca nucleofílicamente a la estructura de benzilo que está pegada a la CoA.

2. Puede llegar alguna enzima que tenga actividad de acil-transferasa y se pierde el residuo de ácido L-α-aminoadípico pero en su lugar queda un residuo de acilo, que en este caso es un bencilo. Esto ocurre con la participación de la coenzima A.

Nosotros también podemos enriquecer el medio del mismo hongo Penicillium con ácido fenoxiacético y se obtiene la Penicilina V, la cual es más estable que la Penicilina G. Para obtener la Penicilina V también se parte del 6-APA.

La penicilina V, con sólo este cambio estructural que se le hizo, es más ácido resistente y ahorita vamos a ver por qué

Estas otras son penicilinas totalmente sintéticas porque las que ya vimos se hacían en un cultivo de hongos. Sin embargo, siempre se va a ocupar del hongo porque es el único que puede hacer un enlace betalactámico y el ciclo de 5 tan fácil. En éstas se parte de la bencilpenicilina (la cual se obtiene de un cultivo de hongos) y se protege el grupo carboxilo. Se hace posteriormente una cloración con PCl 5 y después se le pone butanol que va a hacer que desaparezca ese enlace clorado y va a formarse ahí un éter.Se le pone agua, la cual hidroliza este enlace para obtener el 6-APA y finalmente por una reacción de alquilación con un sustrato que está clorado se puede poner aquí la cantidad de grupos R que yo quiera.

Lo importante para las penicilinas sintéticas es que siempre se ocupa del 6-APA, pero estos mecanismos no son parte del curso, esto es nada más para que sepan que existe.

¿Qué es algo importante a nivel sintético?

Siempre necesito que… los mecanismos que aparecen arriba no son motivo de estudio en el curso. Es sólo para que los vean. Lo que si es realmente importante es saber que efectivamente existen mecanismos de protección, de cloración, y después una formación de… Lo que permite esto a nivel de laboratorio es que yo pueda obtener… sin tener que utilizar el hongo como tal. Porque yo podría tener la penicilina B del hongo y luego purificarla y después llegar al laboratorio a utilizarla. (¿Está claro como se sintetizan esas penicilinas? Nadie responde nada… Creo que es la impresión de la primera clase seria de medicinal)Lo que si quiero que tengan claro es la… que ya la conocen de química orgánica entonces yo esperaría que cualquier grupo R que se aparezca por acá ustedes puedan explicarme o indicarme un mecanismo de síntesis de cómo yo obtuve ese producto, esa penicilina.

Pregunta: No se escucha la preguntaDr. Binns: este es un método enzimático, muy bien muchas gracias por recordarme, es un método enzimático; digamos que yo hago esto en un tubo de ensayo en el laboratorio toda está parte de acá se hace en un “tubo de ensayo”, este se hace a un nivel más biotecnológico, enzimático. Entonces yo pongo la penicilina G en contacto con una enzima que se llama penicilin asilasa, que es una enzima que tiene una actividad… nada más de hidrólisis de esta parte de acá, en la parte bencílica…

Pregunta: no se escucha la preguntaDr. Binns: se puede utilizar esta etapa pero los rendimientos no son tan altos. Entonces vean que este es un método enzimático más biotecnológico y este otro es más de química más tradicional, proceso más sintético.

Vamos a ver ahora si características un poquito más biofarmacéuticas. Las sales de sodio y de potasio acuérdense que son ácidos; se combinan con ácidos y de ahí puedo obtener sales inorgánicas. Las sales son cristalinas, son bastante hidrosolubles e higroscópicas. Por lo tanto a nivel hospitalario, a nivel clínico uno utiliza las penicilinas en forma de sales de potasio y de sodio para uso parenteral y para uso oral son estables por largos períodos de tiempo si esas sales, esas penicilinas son liofilizadas sin presencia de agua porque el agua tiende a hacer que la penicilina pierda la viabilidad. (más adelante se verá porque)Su pH de estabilidad debe estar entre 6 y 7. Siempre las formulaciones de penicilina tienen que ser así. Por ejemplo si tenemos la penicilina G y la V no sé si las han visto pero vienen liofilizadas, en polvo liofilizado cuando vayan a la farmacia, si están en la farmacia ahora si están trabajando allí o algo o cuando vayan a comprar algo a la farmacia pidan que les enseñen la penicilina G van a ver que está liofilizada siempre, en un polvito liofilizado, luego uno las reconstituye con agua estéril con lidocaína para que no duela tanto a la hora de aplicarla. Cuando yo le pongo agua a la penicilina liofilizada se va a disolver pero queda… para evitar la hidrolización… y se aplica intramuscular de inmediato. ¿Todos entendieron? Estamos hablando acá de las penicilinas en sales sódicas y potásicas liofilizadas para ser aplicadas por vía intramuscular. Nada más.

Pregunta: ¿El pH de la solución tiene que ser básico o ácido?Dr. Binns: El pH de la solución que queda, vamos a ver yo tengo el liofilizado, le agrego el agua estéril con la lidocaína para que entonces se disuelva la penicilina y yo poder aplicarla intramuscularmente, quien da el pH es el agua esterilizada, está agua ya trae determinado el pH y se pone de inmediato porque aunque el pH está estabilizado no sabemos por cuanto tiempo va a estar… la penicilina.

De estás penicilinas también se tienen sales procainicas y sales benzatinicas; está es la procaína y está es la benzatina. Vean que también puedo obtener sales sódicas y potásicas, vean esta parte de acá es la penicilina G es ácida entonces ahí puedo formar la sal potásica puedo quitar un H

de acá y agregar va a quedar un carboxilato le pongo un Na + y ya tengo un sal sódica o una K+ y ya es una sal potásica, pero también yo puedo obtener acá un carboxilato libre, quito el H y puedo adicionar otras sales,

otros iones positivos no solo sodio y potasio. Pueden ser iones más complejos como la procaína y la benzatina que también tienen carga positiva. ¿Qué pasa acá? Que por cada penicilina que tengo va a haber una procaina (1:1), mientras que por cada dos penicilinas voy a tener una benzatina (2:1). ¿Qué permite esto? Permite que yo literalmente atrape la penicilina y pueda tener una sal que pueda ir liberando lentamente la penicilina. Entonces cuando yo la aplico intramuscularmente o la libero en un medio de sal debería haber un equilibrio que le permita a uno tener la procaina solita y por el otro lado la penicilina sola, es un equilibrio normal:

Penicilina-Procaina ↔ Procaína+ + Penicilina-

¿Qué pasa entonces cuando se tiene este tipo de sales? Que la procaina es una estructura más grande atrapa por más tiempo la penicilina, entonces la unión procaína- penicilina es más resistente más fuerte que una unión con un sodio o un potasio y entonces la penicilina se libera más lentamente. De hecho por esto la penicilina G se llama “Penicilina G Benzatinica” porque la penicilina G que uno encuentra en las farmacias o en los hospitales se encuentra unida dos moléculas de esta unidas a una benzatina, se libera más lento por esto es que es más oleosa, si ustedes la colocan en agua se van a dar cuenta que se pone lechosa y a la gente le duele cuando se le aplica. Es una sal de penicilina muy molesta al músculo. ¿Qué es lo que estoy haciendo en estos casos? Estoy aplicando una solución “Depot”, un depósito en el musculo de esa persona para que después vaya liberando a la sangre la penicilina solita poco a poco, ya como penicilina G normal. Ciertamente las sales de potasio y sodio lo que hacen es que se lleve a cabo una disolución y liberación en la sangre más rápidamente. Mientras que las procainicas y las benzatinicas hacen que sea más lenta esa liberación.Es importante cuando estén en la farmacia o ustedes vayan a aplicar este medicamento, además de que para poner Penicilina G hay que cumplir con todo un protocolo por el asunto de las reacciones alérgicas entonces se pueden imaginar que ahí está la benzatina con las dos moléculas de penicilina unidas, y ustedes están aplicando ese “Depot” en el músculo del paciente. Por ejemplo para Gonorrea el tratamiento de elección es la Penicilina G Benzatinica creo que a 1000000 de unidades por mililitro o algo así… Entonces vean que una sola dosis permite eliminar el agente de la Gonorrea.

Inestabilidad de las penicilinas

Después de que uno llegó y preparó la penicilina ahí en el frasquito con el liofilizado, está disuelta entonces yo la dejo ahí y la pongo al sol a ver que le pasa; entonces ¿que le pasa? Que empiezo a ver que se empieza a separar, se forman dos capas, se empieza a precipitar una sustancia blanca entonces yo digo esa penicilina ya perdió su estabilidad y potencia; ¿Por qué? Porque ese anillo beta-lactamico es tan sensible que Octavio lo va a volver a ver y ya se rompió, porque tiene una gran tensión del anillo es tan fácil que un nucleófilo lo abra, inclusive el agua lo puede abrir. Es un anillo bastante reactivo. Y esa inestabilidad podemos estudiarla según el pH en el que se ponga en contacto la penicilina; puede ser ácido o básico.

¿Qué pasa en un pH ácido?

Hay muchos iones hidronio que pueden protonar una amina, entonces protonan este nitrógeno de acá, ¿Por qué se podía protonar este Nitrógeno del enlace amidico? Porque no es coplanar. Este, digamos que hay un enlace amida ahí pero es de mentira porque realmente no se comporta como un enlace amida normal, no era coplanar, ese carbonilo se comporta como un carbonilo normal y este nitrógeno se comporta como amidico normal, mientras este otro se comporta como una amida propiamente dicha. Y es más difícil que se protone, no es que no se vaya a protonar; pero es más difícil, porque además ese par de electrones está en resonancia.

Entonces cuando está en medio ácido a un pH menos de 5, se protona este nitrógeno que está acá y pasa está serie de reacción, este par de electrones del nitrógeno establece un doble enlace con este carbono de acá y este par de electrones puede atacar este carbonilo del enlace beta-lactamico y este enlace de acá nitrógeno- carbono se rompe por lo tanto se ha roto el anillo beta-lactamico y por ende la actividad beta-lactamina de esta penicilina pataleo, porque desaparece el enlace beta-lactámico. Después si este par de electrones pasó acá, entonces aquí vamos a tener un doble enlace que ahora hace que si, que este nitrógeno este cargado positivamente este carbono – oxigeno atacó aquí este carbonilo entonces se formó este residuo de acá y nada más este fue el cambio estructural que hubo, vean que le anillo de 5 se mantiene. Después se pone más interesante porque a un pH de 2 está estructura de acá se comportará de la manera A y a un pH de 4 se comportará de la manera B.

Manera A: sigamos está flecha de acá, este par de electrones ataca este doble enlace nitrógeno – carbono (imina) lo abren y este par de electrones pasan a este nitrógeno que está cargado positivo y entonces finalmente queda cargado neutro. Entonces pareciera que queda un techito porque este carboxilo queda formando un puente en este ciclo de 5 miembros. (pH = 2) El grupo carboxilato que queda arriba (el techito) se expulsa y me queda el ácido benzatinico. Este ácido no tiene actividad beta-lactámica porque no tiene el anillo beta-lactámico.

Manera B: ocurre que este par de electrones pasa a este doble enlace carbono- carbono y este enlace carbono- azufre que está aquí sale y agarra un H + del medio (hay muchos porque está en medio ácido), y forma esta estructura de aquí que es el ácido penicilénico. No tiene actividad antibiótica. (pH = 4)

Vean entonces que en el caso del medio ácido que es el que estamos viendo ahorita, son inestables única y exclusivamente otra vez por culpa de este anillo beta-lactámico que está aquí. Si este anillo beta-lactámico

no existiera no pasaría esto, tampoco habría actividad antibiótica pero no se darían estas situaciones que acabamos de ver. (Muy importante SABER lo que ocurre a cada pH)

¿Qué pasa en medio básico?

En medio básico vamos a tener un nucleófilo por excelencia, que es el hidroxilo, este ¿que puede hacer a un anillo beta-lactámico? Comportarse como un nucleófilo cualquiera, y entonces si el hidroxilo ve que hay un grupo carbonilo ahí, lo va a atacar y ataca más al del beta- lactámico porque este de acá es amida propiamente dicha y el otro no, el otro está en un anillo y el carbonilo está más libre, entonces el OH - va atacar, y vean que lo que ocurre es que… por el OH - que se une. (No aparece en mecanismo completo en la diapositiva porque nosotros lo conocemos… Si claro…)Entonces obtenemos el ácido peniciloico.Repitiendo a solicitud de la audiencia: Lo que pasa es que hay un nucleófilo en el medio básico, el OH - en grandes cantidades, y entonces ve al carbonilo y lo ataca y rompe el anillo beta- Lactámico.

Además de eso es importante ver que las penicilinasas que es también un sinónimo de beta lactamasas tienen el mismo mecanismo de acción y son un mecanismo de resistencia de las bacterias contra las penicilinas, o sea que las beta-lactamasas van a hacer lo mismo que hace un OH - sobre el anillo beta lactamico. Por eso es que las bata-lactamasas son un mecanismo de resistencia de las bacterias. Hablemos del margen de estabilidad de las penicilinas, cuando están frente a un nucleófilo (beta-lactamasa).

Tenemos entonces la penicilina frente al OH- o la β-lactamasa (por cierto las β-lactamasas tienen nucleofilos en sus estructuras, uno es el osteol?? Y el otro los OH -), entonces un OH- se pegó al carbonilo, el doble enlace de este (carbonilo) salió hacia el oxigeno y entonces luego regresa el par de electrones a formar el doble enlace se rompe el enlace nitrógeno- carbono; pasa a formar un doble enlace (en el nitrógeno). Y queda como un… (Lo que aparece seguido en la primera línea ocurre tanto parea β-lactamasas como para nucleófilos, lo que empieza a pasar después de la flecha diagonal sólo pasa para las β-lactamasas)Continuando con la reacción se tiene que en la estructura puede pasar que el par de electrones del nitrógeno tomen el H que está unido al oxigeno y luego en ese oxigeno los electrones libres forman un enlace con el carbono y se me forma el CO2 libre que sale, o sea se da una descarboxilación. Los electrones que quedan por la salida del CO2 suben y me forman un doble enlace. El azufre que estaba cargado negativamente y que es un nucleófilo dentro de la misma estructura va a atacar este carbono de acá y tomando un H del medio y el carbono que antes tenía un doble enlace pasa a ser un carbono sencillo y se da la formación del ácido peniloico. Y luego por una reacción se puede dividir y romper el ácido peniciloico en peniloaldehido y D- penicilalanina. (TAREA: como se obtienen estos compuestos a partir del ácido peniloico)

¿Por qué son importantes estos dos compuestos finales? Porque aunque esos dos no tienen actividad antibiótica, β-lactámica, si tienen actividad en la enfermedad de Wilson en el hígado y el Peniloaldehído es un agente quelante de cobre bastante bueno y se da como tratamiento de soporte y de control en la recuperación de pacientes con la enfermedad de Wilson porque lo que hace es entonces quelar el cobre. Este mismo mecanismo puede pasar para nucleófilos o para estructuras o medicamentos que tienen muchos nucleófilos en su formación estructural, por ejemplo los aminoglicósidos que son aminas primarias o tienen muchas aminas primarias en su estructura, y una amina tiene un par d electrones libres que puede atacar el enlace β-lactámico. Las proteínas pueden tener muchos grupos tiol libres, muchos grupos OH -, una de esas proteínas para nuestro interés son las β-lactamasas que son enzimas proteícas y tienen muchos OH- libres que pueden actuar, también impurezas en las sales procaínicas y benzatínicas. Entonces cualquier sustancia orgánica, estructura que tenga un nucleófilo puede tener actividad β-lactámica. (Recuerden que se rompen con solo verlos)

*Enfermedad de Wilson: La enfermedad de Wilson es un trastorno autosómico recesivo causado por mutaciones en el gen ATP7B, cuyo producto es una ATPasa (Trifosfatasa de adenosina) transportadora de cobre ligada a membrana. Las manifestaciones clínicas se deben a la toxicidad del cobre, afectan principalmente al hígado y al encéfalo. La deficiencia de proteína ATP7B altera la excreción biliar de cobre,

dando por resultado un balance positivo de este elemento, acumulación del mismo en el hígado y efectos tóxicos por daño oxidante. La enfermedad de Wilson se manifiesta por hepatitis, cirrosis o descompensación hepática, típicamente en los años de la adolescencia mediana tardía. (Harrison, 2005)

¿Qué pasa con las penicilinas entonces? Como son tan inestables y no aguantan nada, ni que las vean, las soluciones de uso parenteral hay que cuidarlas deben ser conservadas en refrigeración y el uso a la hora de reconstituirlas tiene que ser casi de inmediato, no se pueden almacenar. De hecho para la Penicilina G se hace una prueba de alerginicidad, al paciente que podría ser alérgico a la penicilina se le aplica una cantidad súper diluida (recuerden que la Penicilina V es oral)

Es probable que una persona que sea alérgico a la Penicilina G también lo sea a la amoxicilina, en este caso no se le hace la prueba ya que este medicamento (amoxicilina) se da por vía oral y no se hace prueba de alerginicidad porque se supone que las reacciones alérgicas por vía oral son más débiles que cuando se lo aplican a uno por vía sanguínea o intramuscular. Retomando lo importante de este comentario, hasta para hacer estas pruebas de alerginicidad se prepara le Penicilina in situ, para que a la persona le apliquen la penicilina y así poder ver si reaccionan o no reaccionan ante esta. Hay estándares internacionales de cómo conservar las soluciones de antibióticos (por si algún día trabajamos con el Ministerio de Salud, o bien en una clínica u Hospital privado o publico) y ahí que estar todo el día viendo en la refrigeradora que la temperatura y las soluciones; que no hayan cambios o incompatibilidades para salvaguardar la estabilidad de los medicamentos que ahí se encuentren. Hay que evitar el contacto de las soluciones con iones metálicos como mercurio, zinc y cobre porque catalizan reacciones de degradación.

Tarea: buscar en el libro Avendaño…… Como catalizan esas reacciones en el caso del zinc es por coordinación, puede coordinar y permite que otros nucleófilos ataquen con facilidad…. Esto es lo que literalmente dice en el Avendaño: Varios iones metálicos se coordinan con el nitrógeno del anillo β-lactámico facilitando su ruptura. (Esto es lo que dice textualmente el libro voy a buscar a ver si hay algo más en algún lugar)

Esta inestabilidad de las penicilinas sabemos ahora que es porque tienen ese anillo β-lactámico que es tan fácilmente hidrolizable, se rompe muy fácilmente. Se ha encontrado que este grupo R se hace más extractor de electrones hay menos probabilidad de que se rompa el anillo β-lactámico en las condiciones que vimos. Si se da por vía oral la Penicilina G o bencilpenicilina (es lo mismo) se administra por vía oral en un comienzo se dieron cuenta de que su biodisponibilidad era de un 15-30% apenas (bajísimo) pero vieron que al administrar Fenoximetilpenicilina (Penicilina V) que es la que obtengo cuando pongo en contacto ácido fenoxiacetico en el medio con el hongo se obtiene un 60-73%. Esto se debe a que el grupo R es un extractor de electrones de la estructura original y hace que la molécula sea un poco más cargada hacia un lado y disminuya la densidad electrónica del enlace β-lactámico y así se disminuye la posibilidad de que un nucleófilo lo rompa.

Recapitulando: Acabamos de ver 4 mecanismos por los cuales la Penicilina G puede perder su biodisponibilidad, si yo me la tomo por vía oral cuando llegue a estómago voy a tener muchos H + que me la van a atacar. Por eso con la Penicilina V a pesar de que se podía dar también la unión al anillo β-lactámico en un medio ácido el grupo extrae electrones de la estructura y hay menos posibilidad de ataque.

La Penicilina G sólo se puede dar por vía intramuscular o intravenosa, mientras la Penicilina V si se puede administrar por vía oral y para disminuir la probabilidad de que se rompa el anillo β-lactámico se debe dar sin alimentos para que no baje el pH. Los antibióticos que no se pueden dar con alimentos sin aquellos que pueden quelar, como los aminoglicósidos y las quinolonas.

Mecanismo de acción

Ahora si vamos a hablar de lo que a ustedes les apasiona de la carrera de Farmacia; los mecanismos de acción (el asume que todos nos los sabemos; personalmente creo que se equivocó de aula cuando dijo esto). El mecanismo de acción de las penicilinas es bien interesante y bastante sencillo. Las penicilinas van a ir a actuar y finalmente les digo su blanco de acción van a ser unas enzimas que se llaman PBP´s (proteínas de nueva penicilina). Las PBP´s tienen una actividad transpeptidasa que como el nombre lo dice tienen la función de transportar péptidos de un lugar a otro, en la síntesis del peptidoglicano que es una parte importante de la pared celular de las bacterias; las PBP´s cumplen una acción muy importante al final de la síntesis de peptidoglicano. Esa transpeptidasa se va a encontrar con un residuo de D-alanina- D-alanina que es un segmento importante de la pared celular de las bacterias tanto gramnegativas como grampositivas, es como el último segmento antes de que sinteticemos el peptidoglicano al 100%, la transpeptidasa tiene un residuo que puede ser de serina en su estructura y lo que hace es transferir péptidos, rompe el enlace carbonilo y entonces la parte de la PBP se une a una parte de la estructura, después de eso una unidad de pentaglicil que son 5 azucares pegados, una unidad de ellos se va a pegar con la transpeptidasa y por su tridimensionalidad y sitio activo y van a acoplar el aminoácido de alanina con la unidad de pentaglicil va haber un ataque al carbonilo, la PVP se va a liberar solita porque es una enzima que ya hizo su trabajo (unió los dos elementos) y al fin y al cabo tengo el enlace final más importante que le da fuerza a la estructura de peptidoglicano de una bacteria.

La transpeptidasa transfiere una alanina de está doble unión de D-alanina-D-alanina (solamente una) a esta unidad de pentaglicil y termina de armar el queque que es ultimo enlace de la síntesis de peptidoglicano para obtenerlo.

La formación del enlace con la PVP hace que ya el peptidoglicano se vuelva insoluble en agua lo hace tan fuerte que cuando se hacen enlaces tan pequeños ya el peptidoglicano deja de ser soluble en agua. Al final la PVP queda solita tal y como estaba al principio ya que sólo es una enzima que tenía que llevar a cabo un proceso.

Bencilpenicilina

Fenoximetilpenicilina

¿Cuál es la importancia de la PBP? Que permite unir el pentaglicil con los residuos de D-alanina-D-alanina del peptidoglicano y permite al fin y al cabo terminar de construir esa red, si la PBP no existiera el peptidoglicano sería completamente soluble en agua y no podría formar estructuras sólidas como las que forma en las paredes de la bacteria, ese enlace en la formación del peptidoglicano es el que lo convierte en una estructura sólida.

¿Qué pasa entonces con los β-lactámicos? Es una estructura genérica, es un circulo no es el ciclo de 5 porque la grafica habla de todos cefalosporinas, penicilinas, y todos tienen el mismo mecanismo de acción.

¿Qué pasa entonces con los β-lactámicos? Que estructuralmente se parecen tanto a los residuos de D-alanina-D-alanina de la cadena de peptidoglicano que se esta formando. Se parecen en el grupo carbonilo. Además de que estructuralmente se parece en el residuo de D-alanina-D-alanina; el anillo β-lactámico es altamente reactivo y reacciona con cualquier nucleófilo en este caso el residuo de serina. Al fin y al cabo la transpeptidasa tiene más afinidad por los β-lactámicos que por su sustrato natural que es el residuo D-alanina-D-alanina. Este es el mecanismo de acción de los β-lactámicos.

Lo que ocurre es que el β-lactámico se une a la PBP y con esto no hay tanta PBP para que la bacteria sintetice su peptidoglicano en el último paso. Este mecanismo de acción es importante porque es selectivo porque solamente sobre las PBP ocurre no en ninguna otra enzima del organismo los seres humanos, solamente sobre las PBP de bacterias; además es irreversible porque ya esa PVP se pierde nada rompe ese enlace que esta ahí o la probabilidad es baja. Por lo tanto la PBP ya no va a poder seguir trabajando como transpeptidasa, ya no va a haber peptidoglicano ya no hay pared celular y todas las variaciones de pH y presiones osmóticas van a hacer que la bacteria muera. Resistencia Bacteriana a Penicilinas

Tomando este mecanismo que se acaba de explicar vamos a hablar de la resistencia bacteriana a penicilinas. Existen muchos mecanismos pero tres principalmente: (El Dr. está utilizando de libros de referencia para preparar la clase el Foye, el Florez, el Goodman y uno de plantas naturales que no se escucha bien el nombre…)

1. Intrínseco: el mecanismo intrínseco es propio de las células bacterianas y no se presenta sólo para los β-lactámicos sino para “n” cantidad de antibióticos y disminuye la permeabilidad de la pared celular bacteriana a los antibióticos, entonces no entran. ¿Cómo entra una penicilina en una bacteria hasta donde están las PBP? Por permeabilidad, por difusión, no existen porinas, no existen canales específicos para la penicilina (hasta dinde el Dr. sabe), pero si la difusión. ¿Qué pasa si por

ejemplo en las gram negativas esa membrana externa se hace más fuerte? Disminuye la probabilidad de entrada de las penicilinas (la historia completa es muy interesante, muy buena pero no nos interesa por ahora)

2. Menor afinidad de las PBP´s: entonces las transpeptidasas se pegaban a los β-lactámicos con una afinidad mayor que con los sustratos naturales (residuo D-alanina-D-alanina) pero ¿que pasa con esas enzimas? Una bacteria puede cambiar el sitio activo de las proteínas para que siga siendo transpeptidasa pero ya no sea tan afín hacia los β-lactámicos y a eso se refiere la menor afinidad de las PBP´s; por el mismo sistema genético de la bacteria se dice que se haga el cambio y por presión sobreviven algunas cepas bacterianas y otras mueren. Esto es lo que se ha hecho en algunas cepas de Staph. aureus que hacen resistencia a la meticilina que es un tipo de penicilina quie genera muchísima resistencia y se han dado cuenta en ostiones que la meticilina induce una serie de PBP inespecíficas que tienen actividad transpeptidasa perfecta pero no se unen a ningún anillo β-lactámico que haya, o sea ni las penicilinas, ni las cefalosporinas, ni los venenos se van a poder pegar, este es el famoso MRSA (que lo vamos a ver en Farma III)… Cuando tengo resistencia para alguna cepa de Staph. aureus no va a funcionar ningún β-lactámico (entre comillas porque habrá alguno que si funcionará) porque se generan PBP´s inespecíficas.

3. β-lactamasas: famosas β-lactamasas (hacen lo mismo que un nucleófilo sobre el anillo β-lactámico), son serin proteasas que llevan a cabo una reacción nucleófilica en el carbonilo de la lactama. (en gram positivas el peptidoglicano está en la pared celular, mientras en las gram negativas está en la membrana externa), este es el mecanismo muy sencillo: hay un rompimiento sencillo del anillo β-lactámico, y como son serin protesas, la serina tiene un residuo OH - que hace que el anillo se rompa, entonces ¿Qué pasa con las β-lactamasas? Que si recuerdan que las PBP eran afines al anillo β-lactámico, las β-lactamasas lo son aun más. O sea se pega más rápido una β-lactamasa al anillo que una PBP.

Se tienen algunas clasificaciones de las β-lactamasas que son unos de los mecanismos de resistencia, estás tablas están en el Foye pero no es necesario que las sepan porque son muy subjetivas y dependen del autor que las haga. Lo que si tienen que saber es que si algún día quieren hablar de las β-lactamasas y los efectos de resistencia que producen si tienen que saber que existe una clasificación.

Las clasificaron según los sustratos y según la localización genética del gen que produce esa beta lactamasa, las cuales son proteínas. Las proteínas tienen su síntesis en el ADN y luego pasan a los ribosomas… Lo que se quiero resaltar de esto es cuales son los parámetros de clasificación que es según los sustratos, la localización y también según la inducibilidad. Según estos 2 autores las beta lactamasas II, III, IV y V son constitutivas o sea siempre están ahí en las bacterias; mientras que la primera es inducible mayormente o sea va a aparecer cuando haya beta lactámicos y si no hay beta lactámicos no va a estar ahí. Luego la otra clasificación la otra clasificación es de Bush y Jacoby y Medeiros que es un brasileño que todavía está vivo por cierto y ellos lo clasifican por grupos, ejm:

El grupo I Cefalosporasas que son beta lactamasas específicas para cefalosporinas que no se inhiben por ácido clavulánico.

El grupo II son beta lactamasas inhibidas por inhibidores de beta lactamasas.

En el grupo III son Matalo β lactamasas y aquí es donde quiero hacer hincapié en lo que ellos hicieron. Resulta que las β lactamasas no solamente son serin proteasas, o sea no solamente tienen un residuo de serina y atacan… Si hablamos de resistencia, las β lactamasas además de la actividad serin proteasa, algunas tienen metales pegados en el sitio activo y cuando uds encuentren como es que el zinc o el cobre degradan un β lactámico se van a dar cuenta cómo las bacterias que tienen β lactamasas pueden romper un enlace β lactámico.Pero, las β lactamasas siempre están ahí? Qué causa que produzcan resistencia? Las β lactamasas no existían hasta que se hicieron los β lactámicos porque es un mecanismo de resistencia, entonces se vuelven constitutivas cuando de una cepa bacteriana se ha transmitido la información genética de una cepa a otra y dice bueno a nosotros quien nos mata son lo β lactámicos entonces todas las especies que vienen después, todas las replicas de ella misma van a tener exclusivamente esas β lactamasas.No tienen ninguna otra función? No, nada más que esa, quitar β lactámicos, o sea sobrevivir.

ALERGINICIDAD.

Es un tema bastante importante, no es un problema de salud pública pero si es un problema que va a estar allí cuando uno quiere tratar a un paciente con β lactámicos.En EUA y en Costa Rica es parecido, datos según el Folle hay un 8% que son alérgicos a β lactámicos, 8 de cada 100 es bastante.Qué pasa cuando una persona resulta alérgica a un AB β lactámico? Lo común, hay rash, picazón, una rxn inmediata y profunda, aquel shock anafiláctico que uds conocen y saben tratar muy bien: adrenalina, y qué se puede poner previo a la adrenalina si la persona no tiene un shock anafiláctico sino un rash fuerte? Un antihistamínico o bien dexametasona también se puede en algunos casos.Importante para un caso práctico cuando uds estén trabajando en una farmacia : cuando una persona llega a la farmacia a ponerse un β lactámico inyectable aunque uno está en la obligación de ponerlo y la persona traiga una receta médica y aunque uno llame al médico y le diga vea aquí tengo un paciente suyo y le voy a poner un β lactámico, está bien? Usualmente no pasa, pero podría pasar, yo no la pondría una penicilina G inyectable en una farmacia, por lo que les digo que ocurre y en la farmacia uno no puede hacer un estudio alergogénico a la persona y si a la persona le da un shock anafiláctico ahí y resulta que no lo podemos tratar bien por lo que sea o lo tratamos bien pero aun queda la mala apariencia de que el farmacéutico puso un medicamento que debía ser analizado antes es un asunto legal que a uno no le gustaría afrontar. Muy pocas personas llegan a la farmacia con la prueba hecha. Entonces si la persona llega con la prueba hecha y que el médico indica que no es alérgico, ok perfecto se la pone.. Y el que se haya puesto la prueba antes tampoco es tan seguro, es menos probable pero no es del todo seguro.

Recapitulando la RecomendaciónSi llega un caso a la farmacia yo no la pongo si no existe una indicación del médico previa que diga sí ya se le hizo la prueba y no es alérgico o una llamada telefónica de por medio que le diga sí yo le hice la prueba y no es alérgico. Si llega una persona con gonorrea a la farmacia y él sabe que se le pone eso para quitárselo yo no se lo pongo si o hay una indicación médica previa.Y siempre recomendar a lo máximo que la persona vaya al sistema de salud público o privado y que se haga la prueba o a un lab de microbiología y que le hagan la prueba ahí, le cobran 7000, 8000 colones pero no importa mejor que le hagan la prueba y si viene con el resultado yo se la pongo. No es tan común pero si hay un % de personas alérgicas.

ALERGIA CRUZADA? Sí hay alergia cruzada entre β lactámicos, muy poca pero hay.

Los más característicos o los que más hay en el mercado son penicilinas y cefalosporinas. Entre estas el % de alergia cruzada es muy bajo, uno puede dar una cefalosporina a alguien que es alérgico a una penicilina, pero siempre existe la salvedad de que la persona puede rxnar sobre todo porque ambas tienen un anillo β lactámico.La alergenicidad es un defecto asociado al mecanismo de acción. En microbiología uds vieron los diferentes tipos de rxnes alérgicas que pueden haber. La rxn alérgica de las penicilinas es un rxn tipo hapteno estable porque las penicilinas pueden pegarse a cualquier nucleófilo y si se pegan a un inmunoglobulina nucleofílicamente, esa inmunoglobulina lo presenta como cualquier elemento extraño y resulta una alergia masiva.Por qué está asociado al mecanismo de acción? Porque una inmunoglobulina se pega a un anillo β lactámico por el mismo mecanismo de acción que es una ataque nucleofílico sobre el carbonilo.

ESPECTRO ANTIBIÓTICO DE LAS PENICILINAS

Qué penicilinas hay? Para qué bacterias y para qué patologías?Dividí las penicilinas en 6 grupos históricos y que además de eso les va a servir para estudiar. Lo difícil es aprenderse para qué agente etiológico es cada penicilina.El primer grupo es el de la bencilpenicilina o penicilina G que se administra IM o IV y la fenoximetilpenicilina (penicilina V) que se da solamente VO, lo más importante es que es para Gram +.Estas 2 juntas son del primer grupo, este es el espectro de acción general y está el uso también.En el caso de un espectro se pueden usar para las 3 cualquiera de las 2? Si, aunque en algunos casos por ejm para Gonorrea por N. gonorrhoeae el agente de elección es penicilina G.La Guía Sanford de AB, es una guía de terapia antibiótica, les va a ayudar mucho para farma III porque viene todo lo de la terapia de AB, viene agente etiológico de la enfermedad, cual es el AB de primera elección en ese paciente, en un caso especifico, después dice cuando la persona es alérgica use este, si es niño use este, etc. Vale como 12 dólares, sale como cada año, en farma se los van a conseguir o si no en el Colegio lo pueden adquirir.IMPORTANTE SABER: Volviendo al primer grupo, tienen actividad principal contra Gram +, Haemophillus influenzae y Neiseria sobretodo la Gonorrea.

Ver la columna de USO, yo les voy a pedir que se aprendan solamente las patologías para las que se usan cada uno de los AB, no el agente etiológico. Yo estoy feliz con que sepan que el primer grupo (penicilina G y V) tienen actividad principal contra Gram +, Haemophillus influenzae y Neiseria sobretodo la Gonorrea. En los otros por cual tipo de infección se trata y no tanto el agente etiológico porque uds saben cómo buscar esa información.

Los más importantes: Otitis media Sinusitis: generalmente tiene un comienzo no bacteriano, tiene por lo general un comienzo

alérgico, inflamatorio pero tiende a pasar a bacteriano y cuando pasa que es un poquito más extremo se usan uno de los 2 sobretodo la penicilina G y sobretodo a nivel hospitalario también.

Gonorrea: Tx de elección Ceftriaxona IM 1g. Sífilis: tx elección Penicilina G

Igual espero que sepan el resto de patologías para el cual están dirigidas.Se usan en niños y adultos solo en dosis distintas.Por qué se dan en unidades? Se dan en unidades porque tradicionalmente se sacaban así, históricamente se habla de unidades de penicilina. Son unidades internacionales. Siempre van a decir X unidades por mL y las unidades tienen un equivalente en mg. Algunas jeringas ya vienen montadas y dicen cuantas unidades equivalen tantos mg.

El siguiente cuadro es para recordar la estructura base de la penicilina (ver la corrección al respecto) y de las distintas penicilinas.

IMPORTANTE: la estructura base en esta diapositiva está mal, debe se ser así

1.      Grupo amino libre

2.      Anillo ß-lactámico

3.     Anillo de tiazolina

4.     Radical que determina las propiedades farmacológicas

OJO: yo les voy a poner las estructuras en el examen y uds vean las estructuras y que sepan, no es que les voy a pedir dibújemela ya la penicilina G, aunque yo quisiera pero no se puede. Les voy a pedir que reconozcan todas las estructuras, que sepan que la penicilina G es una bencilpenicilina y el bencilo es este y se lo imaginan, la penicilina V es una fenoximetilpenicilina y el residuo que tiene es este, que sepan identificarlo. Hay que aprenderse todas las que vienen el espectro que son como 15 estructuras. En el examen no les voy a pedir dibújeme la estructura de la metilcilina, pero síntesis si tienen que saberlas, pero la síntesis la lleva a ud a saber la estructura.La estructura base de la penicilina es clave y tienen que saberla como el ave María. Además de eso yo necesito que si les digo penicilina V y amoxicilina uds me digan cual es la diferencia entre una y otra, por qué es tan diferente. Ahorita les voy a comentar por qué la penicilina G es diferente a la V no solo por estructura sino también por propiedades farmacocinéticas. Deben saber por qué una estructura es diferente o mejor que otra.Entonces, hay que saber cuál es la diferencia entre una meticilina y una piperacilina? No, en ese caso no porque no pertenecen al mismo grupo de penicilina, pero si tienen que saber por grupos.Veamos por ejm diferencias entre penicilina G vs penicilina V.

1. Estructurales: clarísimas2. Farmacocinéticas: en cuanto a biodisponibilidad y por qué eso es así. 3. Mecanismos de síntesis: también es una diferencia.

Por ahí va el asunto y lo que quiero que se aprendan.

Penicilina V Penicilina G

El segundo grupo Penicilinas que son semisintéticas que se usan solo parenteralmente (fuera del tracto digestivo), resistentes a penicilinasas o a β lactamasas que son sinónimos. Son la Meticilina IV y Nafcilina (más ácido estable)El espectro de acción es contra

Meticilina

Staph. Aureus productores de betalactamasa y lo más importante es que se usa contra Celulitis (no la de las mujeres) e inducen mucha resistencia, la meticilina es el inductor de resistencia a β lactámicos por excelencia.

Este es el mecanismo usual por el que inducen resistencia: el S aureus meticilina resistente disminuye la captura de AB y expresan algunas PBP especificas, en este caso la PBP II. Esta clasificación se refiere al cuadrito 34-5 que estaba arriba a la izq refiriéndose a una dispositiva anterior.

Ver diferencias estructurales que son obvias entre la Meticilina y la Nafcilina, pero principalmente tienen similitudes: ambas tienen un grupo demasiado grande, muy voluminoso sobre un grupo R.

Alguien dijo Más lipofílica, a lo que el prof respondió: podría ser pero no es una razón de literatura

La idea de esos grupos grandes es primero la extracción electrónica del anillo β lactámico para darle estabilidad y poder usarlo vía oral aunque no se usa v.o. porque el mayor uso es IV, segundo son más ácido

estables por la extracción de electrones y la idea de poner ese grupo grande ahí era disminuir la resistencia bacteriana, de hecho eran grupos tan grandes y tan buenos que efectivamente disminuyeron la resistencia bacteriana pero de una manera tan abrupta que las bacterias obviamente generan una resistencia más fuerte. Cuando se crearon fueron los que tuvieron más baja resistencia que hubiera existido en todos los tiempos, pero debido a eso generaron una mayor resistencia en las bacterias porque las bacterias son genéticamente cambiables y ellos generaron una resistencia totalmente inespecífica contra cualquier β lactámico gracias a estas 2 estructuras.

Pregunta: ¿si se usa un AB y una bacteria crea resistencia, y si se deja de usar y luego al tiempo se vuelve a usar, la bacteria va a disminuir esa resistencia? Podria ser, no pasa con las penicilinas

¿Se podría volver a usar el AB? va a depender del AB que se este utilizando, eso pasa con los macrólidos y la azitromicina. Con los macrolidos puede ser que hay resistencia pero ud deja de usarlos un tiempo y vuelva a ser sensible otra vez y muere la bacteria, pero el problema con las penicilinas es que veamos las bacterias ya viene con ganas de matar a la penicilina con el ¿telebinario?, entonces es una resistencia intrínseca que ya esta y ahí, entonces con las penicilinas es difícil poder volver a utilizar un AB después de un tiempo, pero con otros AB es más fácil volver a usarlos. Esto no depende de la persona sino de la bacteria.

Tercer grupo: Penicilinas semisintéticas enterales resistentes a penicilinasas: son igual a las otras pero si se dan V.O. Son las Oxacilina, Cloxacilina, Dicloxacilina. Espectro: Staph. Aureus, productor de betalactamasa. Se usan en Osteomelitis Endocarditis, Infecciones del SNC porque cruzan muy bien BHE, las otras no cruzan BHE. Son altamente resistentes por las mismas razones que mencionamos antes.

Oxacilina: en los grupo R lo que tiene son H.Cloxacilina: tiene un cloro en R1 y en R2 un H.Dicloxacilina: en los grupos R tiene son Cl.

Dicloxacilina

¿Quiénes pasan más fácilmente la BHE? Las aminas cuaternarias, las que están cargadas.

Pasó lo mismo que con las otras, son estructuras muy grandes que lo idea era que extrajeran densidad electrónica, pero indujeron resistencia bacteriana bastante alta.

Pregunta: ¿La dicloxacilina va a ser más acido resistente que las otras porque tiene ese grupo con 2 Cl extractor de electrones? En principio si.

¿Se acuerdan del mecanismo de inestabilidad por acidez? Se protonaba la amina de la amida que estaba arriba, entonces si yo logro poner ahí un grupo que extraiga electrones en ese carbonilo ese mecanismo de acción va a verse disminuido. El efecto directo es sobre el carbonilo de la cadena lateral. Todas al penicilinas son suceptibles a la acción del acido pero un grupo extractor de electrones del carbonilo de la par hace disminuya esa probabilidad y también disminuye la posibilidad que lo ataque un nucleófido.

Pregunta ¿Qué es lo más probable lo del nucleófilo o lo del acido? Ambos.

Pasan BHEPoseen un N más que les facilita que cruce BHE

Entonces ¿por qué se hace la diferencia a que sea sin comida o con comida? Porque con comidas se disminuye el pH y se hace más ácido en el estómago.

El prof hace la corrección con respecto a la estructura base de la penicilina que está en las diapositivas, por eso anteriormente coloqué la estructura correcta.

Cuarto grupo: Penicilinas orales de amplio espectro sensibles a penicilinasas. Están la Ampicilina (anfótera), Prodroga: Bacampicilina (VO) y la Amoxicilina. Espectro de acción un poco de Gram+ en general y de Gram – un poco.Usos equivalentes a penicilinas G y además contra Salmonella, Shigella, Algunas cepas de N.gonorrhoeae y H. influenzae. La resistencia es un asunto creciente. Ver la tabla porque el prof leyó rápido y por encima.

Hay una rxn de condensación entre moléculas de ampicilina, cuando están juntas se condensan. TAREA ¿cómo se condensan 2 moléculas de ampicilina? (SUBIRE ESTA TAREA DE FIJO EL LUNES YA QUE EN LOS LIBROS QUE CONSULTE NO LO ENCONTRE Y LE PRGUNTARE AL PROF).

Ampicilina: Tiene residuo aromático.

Nota los sustituyentes van en el grupo hacia afuera en la figura base de la penicilina y esta tiene un carbono quiral y esa quiralidad siempre se mantiene. El otro R es por lo general un H, pero en algunos casos no.

Quinto grupo: penicilinas parenterales de amplio espectro sensibles a penicilinasas, el prof leyó el cuadro y dijo lo importante es AB, contra qué está dirigida y su uso. (o sea todo)

Sexto grupo: carboxipenilidasas, igual el prof leyó el cuadro. Ambas se descarboxilan. Lo más importante es que la introducción de grupos carboxílico en la cadena lateral aumenta la actividad Gram- y de mantiene la actividad Gram+.

Carbenicilina Ticarcilina

Inhibidores de betalactamas+penicilinas

La idea de dar Inhibidores de betalactamas+penicilinas es porque la mayor resistencia son las betalactamas. Los más conocidos son el Ácido clavulánico y el sulbactam. Tiene más afinidad a las betalactamas que a los beta lactámicos, entonces una betalactamasa tiene más afinidad a unirse a un inhibidor de betalactamasas que al betalactamico como tal.

Ver mecanismos de acción (se verán la próxima vez).

Inhibidores que están en el mercado

• AUGMENTIN– Amoxicilina+ Ácido clavulánico• UNASYN– Ampicilina+Sulbactam• TAZOCIN– Piperacilina+Tazobactam

Los últimos 2 se usan más que todo a nivel hospitalario. El Aumentin hay en suspensión, hay para uso en niños, es de uso más común.

ADICIONAL

Mecanismo de acción del silbactam

El sulbactam produce una acetilación en el centro activo de las betalactamasas. El anillo betalactámico se hidroliza y los correspondientes fragmentos se unen de forma covalente a los diferentes segmentos de la

enzima, inactivando la betalactamasa de forma irreversible. Como en esta reacción, no sólo se destruye la enzima, sino también el inhibidor, este proceso también se denomina “inhibición suicida”.

La combinación de antibióticos betalactámicos y sulbactam actúa de forma sinérgica frente a gérmenes, como estafilococos, enterobacterias, especies de Haemophilus y especies de Bacteroides, así como frente a algunas especies de Pseudomonas. En presencia del sulbactam, las concentraciones inhibitorias de la mayoría de las bacterias formadoras de betalactamasas son considerablemente inferiores en comparación con la administración del antibiótico solo.

Fuente: http://www.antibioticoterapia.com/modules.php?name=News&file=article&sid=138&num=0000-00-00