Antibióticos clasificación y mecanismos de acción con énfasis en las perspectivas moleculares

Antibióticos: clasificación y mecanismos de acción con énfasis en las perspectivas moleculares.

El hombre y el mundo microbiano han coexistido desde tiempos inmemoriales. Mientras que algunas bacterias pueden lograr un equilibrio simbiótico con el hombre; Al proporcionar un efecto protector y estabilizador en el cuerpo a medida que los microbios residentes, las bacterias patógenas invaden y crecen en los tejidos del hombre causando enfermedades y dañando el cuerpo, lo que a veces conduce a la muerte. La búsqueda del hombre por una cura para ella; Muchos adversarios bacterianos condujeron al descubrimiento y uso de antibióticos en la década de 1940. Mientras antagonizan las bacterias que causan enfermedades, se sabe que los antibióticos causan efectos nocivos en la microbiota normal y útil del sistema biológico humano.Por lo tanto, el uso de antibióticos depende del beneficio general previsto, teniendo en cuenta los efectos secundarios negativos que lo acompañan. Por lo tanto, una caracterización adecuada y una comprensión adecuada del modo de acción de los antibióticos es una necesidad indispensable necesaria para salvaguardar el sistema de administración de la salud del hombre. Los enfoques biológicos moleculares recientes han contribuido en gran medida a comprender cómo los antibióticos antagonizan las bacterias. Por lo tanto, en este documento, la clasificación de los antibióticos y su modo de acción se revisan con énfasis en las perspectivas moleculares.

INTRODUCCIÓN

El término antibiótico fue acuñado de la palabra "antibiosis" que literalmente significa "contra la vida". En el pasado, los antibióticos se consideraban compuestos orgánicos producidos por un microorganismo que son tóxicos para otros microorganismos (Russell, 2004). Como resultado de esta noción, un antibiótico fue originalmente, ampliamente definido como una sustancia, producida por un microorganismo (Denyer et al., 2004), o de origen biológico (Schlegel, 2003) que a bajas concentraciones puede inhibir el crecimiento de, o son letales para otros microorganismos (Russell, 2004). Sin embargo, esta definición se ha modificado en los tiempos modernos para incluir antimicrobianos que también se producen parcial o totalmente a través de medios sintéticos.

Mientras que algunos antibióticos pueden matar por completo a otras bacterias, algunos solo pueden inhibir su crecimiento. Los que matan las bacterias se denominan bactericidas, mientras que los que inhiben el crecimiento bacteriano se denominan bacteriostáticos (Walsh, 2003). Aunque los antibióticos generalmente se refieren a los antibacterianos, los compuestos antibióticos se diferencian como antibacterianos, antifúngicos y antivirales para reflejar el grupo de microorganismos que antagonizan (Brooks et al., 2004; Russell, 2004).

La penicilina fue el primer antibiótico descubierto en septiembre de 1928 por un bacteriólogo inglés, fallecido Sir Alexander Fleming, quien accidentalmente obtuvo el antibiótico de un hongo que habita en el suelo, Penicillium notatum, pero su descubrimiento se informó por primera vez en 1929 (Aminov, 2010), y los ensayos clínicos se realizaron por primera vez en humanos en 1940 (Russell, 2004; Schlegel, 2003).

El descubrimiento y desarrollo de la primera “penicilina” antibiótica significativa en la década de 1920, y la posterior introducción en el sistema de salud del hombre en la década de 1940 ha continuado transformando el manejo y la lucha contra las infecciones bacterianas (White y Cox, 2013) . Sin embargo, los antibióticos no son totalmente selectivos en su actividad antibacteriana. Mientras antagonizan las bacterias que causan enfermedades, también antagonizan la microbiota normal y útil que todos tenemos y necesitamos en nuestros sistemas como los del tracto gastrointestinal (Walsh, 2003). Por lo tanto, la prescripción y la administración de cualquier antibiótico determinado se basa en el beneficio general previsto, teniendo en cuenta los efectos secundarios concomitantes. Por esta razón, es pertinente comprender el mecanismo de acción de cada antibiótico identificado antes de la introducción en nuestro sistema de prestación de atención médica, y los enfoques biológicos moleculares recientes han desempeñado papeles muy importantes para dilucidar o comprender a este respecto.

Por lo tanto, este artículo tuvo como objetivo revisar la clasificación de los antibióticos y su modo de acción con énfasis en las perspectivas moleculares.

CLASIFICACIÓN DE ANTIBIÓTICOS

Existen varias formas de clasificar los antibióticos, pero los esquemas de clasificación más comunes se basan en sus estructuras moleculares, modo de acción y espectro de actividad (Calderón y Sabundayo, 2007). Otros incluyen la vía de administración (inyectable, oral y tópica). Los antibióticos dentro de la misma clase estructural generalmente mostrarán un patrón similar de efectividad, toxicidad y posibles efectos secundarios alérgicos.

Algunas clases comunes de antibióticos basados ​​en estructuras químicas o moleculares incluyen betalactámicos, macrólidos, tetraciclinas, quinolonas, aminoglucósidos, sulfonamidas, glucopéptidos y oxazolidinonas (van Hoek et al., 2011; Frank y Tacconelli, 2012; Adzitey, 2015).

Betalactámicos

Los miembros de esta clase de antibióticos contienen un anillo de 3 carbonos y 1 nitrógeno que es altamente reactivo (Figuras 1 y 2). Interfieren con las proteínas esenciales para la síntesis de la pared celular bacteriana, y en el proceso matan o inhiben su crecimiento. Más sucintamente, ciertas enzimas bacterianas denominadas proteína de unión a penicilina (PBP) son responsables de la reticulación de las unidades de péptidos durante la síntesis de peptidoglucano. Los miembros de los antibióticos betalactámicos pueden unirse a estas enzimas PBP y, en el proceso, interfieren con la síntesis de peptidoglucano que resulta en lisis y muerte celular (Heesemann, 1993). Los representantes más destacados de la clase de betalactámicos incluyen penicilinas, cefalosporinas, monobactamas y carbapenemas.

Penicilinas

El primer antibiótico, la penicilina, que fue descubierto e informado por primera vez en 1929 por Alexander Fleming, se encontró más tarde entre otros compuestos antibióticos llamados penicilinas. (McGeer et al., 2001). Las penicilinas están involucradas en una clase de diversos grupos de compuestos, la mayoría de los cuales terminan en el sufijo -cilina. Son compuestos de betalactama que contienen un núcleo de anillo de ácido 6-animopenicilánico (lactama más tiazolidina) y otras cadenas laterales del anillo (Zahner y Maas, 1972).

Los miembros de la clase Penicilina incluyen Penicilina G, Penicilina V, Oxacilina (dicloxacilina), Meticilina, Nafcilina, Ampicilina, Amoxicilina, Carbenicilina, Piperacilina, Mezlocilina y Ticarcilina (Sin límites, 2016). La penicilina G fue la primera que se produjo entre este grupo de antibióticos, y de hecho de todos los antibióticos. Aunque la penicilina G fue descubierta por Alexander Fleming en la década de 1920, se requirió el esfuerzo de otros trabajadores como Ernst Chain, Edward Abraham, Norman Heatley y Howard Florey en 1945 para comprender los requisitos culturales del hongo y su efectividad clínica. Además, aunque la penicilina G fue descubierta y aislada originalmente del hongo P. notatum por Alexander Flemming, un pariente cercano Penicilliun chrysogenum es la opción preferida de fuente. Además, la producción de antibióticos a través de la fermentación microquímica bioquímica es más rentable en comparación con la síntesis de las materias primas (Talaro y Chess, 2008). No hay dudas de que el descubrimiento de este medicamento anunció la introducción de antibióticos en nuestro sistema de prestación de servicios de salud. Sin embargo, lamentablemente, la penicilina G tiene un espectro estrecho; solo las bacterias Gram positivas (estreptococos) y algunas bacterias Gram negativas, como el agente causante de Treponema pallidum para la sífilis, y los meningococos son sensibles a ella (Talaro y Chess, 2008).

Al igual que con todos los sistemas de interacción biológica donde los sistemas vivos buscan protegerse del ataque, ciertas bacterias pueden contrarrestar la actividad de los antibióticos mediante la codificación de enzimas. En vista de esto, algunos antibióticos como la ampicilina, la carbenicilina y la amoxicilina se han desarrollado de forma semisintética con diferentes cadenas laterales. Estas cadenas laterales confieren a los antibióticos la capacidad de evadir la capacidad degradativa de ciertas enzimas producidas por ciertas cepas bacterianas, además de facilitar el movimiento de los antibióticos a través de la membrana externa de dichas paredes celulares bacterianas. Esta capacidad de doble filo aumenta su espectro de actividad contra las bacterias Gram negativas. En particular, algunas penicilinas, como Augmentin, se producen en combinación con compuestos no antibióticos que pueden inhibir la actividad de la enzima bacteriana penicilinasa. Augmentin es en realidad un medicamento que comprende amoxicilina (antibiótico) y ácido clavulánico, un compuesto no antibiótico. El ácido clavulánico puede inhibir la enzima beta-lactamasa, prolongando así la actividad antibacteriana del componente de amoxicilina de Augmentin, incluso entre las bacterias productoras de penicilinasa (Poirel et al., 2005).

Cefalosporina

Los miembros de este grupo de antibióticos son similares a la penicilina en su estructura y modo de acción. Forman parte de los antibióticos más comúnmente recetados y administrados; más sucintamente, representan un tercio de todos los antibióticos prescritos y administrados por el National Health Scheme en el Reino Unido (Talaro y Chess, 2008). El primer miembro conocido de este grupo de antibióticos fue aislado por primera vez por Guiseppe Brotzu en 1945 del hongo Cephalosporium acremonium. Aunque el medicamento fue aislado por primera vez por Guiseppe Brotzu, fue Edward Abraham quien obtuvo el crédito para patentarlo al haber podido extraer el compuesto. Las cefalosporinas contienen un núcleo de ácido 7-aminocefalosporánico y una cadena lateral que contiene anillos de 3,6-dihidro-2H-1,3-tiazano (Figura 3). Las cefalosporinas se usan en el tratamiento de infecciones bacterianas y enfermedades derivadas de estafilococos y estreptococos productores de penicilinasa, susceptibles a la meticilina, estreptococos, Proteus mirabilis, algunos Escherichia coli, neumonía por Klebsiella, influenza por Haemophilus, Enterobacter aerogenes y algunos Neisseria (Pegler y Healy, 2007.

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