GEN2104 Lectures
Epidemiologie
- Kijken?
Antibiotica
Historie
- Eerste ontdekking was in 1910, Ehrlich en Hata hebben arsenicum soorten
onderzocht wat kon werken. Salvarsan werkte als eerste stof tegen syfilis. Het had
grote bijwerkingen zoals lever schade, en risico op de dood.
- Alexander Fleming, kwam per toeval op een antibioticum. Hij was een microbioloog
die in een lab werkte, hij had een kweekplaat zonder deksel en kwam per toeval
erachter dat Penicilinium (een schimmel) zorgde voor het dood maken van de
stafylokokken. Dit noemde we Penicilline, dit is daarna op grote schaal gemaakt. Dit
werd gebruikt op de slagvelden in Amerika in de tweede wereldoorlog, en voor
gonorroe.
- Na de 2e wereldoorlog zijn er veel stoffen gekomen op de markt die als antibiotica
werken. Vlak na 2000 zijn 2 nieuwe groepen gekomen maar na de jaren 80 niet veel
meer.
Bacteriën
- Gramkleuring, we hebben gram positieve en Gram-negatieve kleuringen. We kunnen
bacteriën daarin opdelen, dit berust op het verschil in opbouw van de bacterie.
Grampositief hebben een dikke peptidoglycaan laag. Gram-negatieve hebben een
dunne peptidoglycaan laag.
- Gramkleuring berust op het fixeren van het monster (door een vlam halen), je kleurt
het door crystal violet dan heb je allemaal grampositieve bacteriën. Door jodium
eraan toe te voegen krijg je grotere kristallen (crystal violet), en door de volgende
stap wassen met alcohol kan je het verschil duidelijk maken tussen positief en
negatief. Ongekleurde bacteriën kan je zichtbaar maken door een tegenkleuring met
safranine. We hebben de stafylokokken aureus wat een grampositieve kokken is
(paars) en E. coli is een staafvormige bacterie die gramnegatief is (roze).
- Classificatie van bacteriën kan verder door pathogeen, opportunistisch, en
apathogeen. Pathogeen is altijd ziekmakend, en behoord niet tot de normale flora
van de mens (salmonella typhi en Yersinia pestis). Opportunistische bacteriën
behoren wel tot de normale flora, als ze op de plek zitten waar ze horen dan zijn ze
niet ziekmakend. Als ze op een steriele plek komen kunnen ze wel een infectie
veroorzaken. Dit kan door lokale immuniteit verlaagd is (intravasculaire katheter), of
door patiënten met een verminderd immuunsysteem hebben (kinderen, ouderen,
zwangere vrouwen, of mensen die immuun gecompromitteerd zijn) en mensen met
chemotherapie of een aangeboren afwijking. E. Coli zit normaal in de darm, en kan
zorgen voor een urineweginfectie. Apathogene bacteriën zorgen vrijwel nooit voor
een infectie.
- Je hebt een aangeboren immuunsystem wat bestaat uit de huid (barriere), urine
uitplassen (bacterien kunnen niet stroomopwaarts zorgen voor infecties), maagzuur
zorgt voor doden bacteriën.
- Anaerobe bacteriën groeien alleen in omgevingen zonder zuurstof. Naar mate je
verder gaat in het lichaam worden bacteriën steeds meer anaeroob. In de dikke
darm zijn ze bijna allemaal anaeroob.
, - Bekendste bacteriën in het ziekenhuis. Bekendste grampositieve pathogeen is
stafylokokkus aureus (facultatief) komen in de neus en huid voor en veroorzaken
infecties aan de huid, cellulitis, wondinfectie en sepsis. Andere stafylokokken
noemen we de coagulase negatieve stafylokokken (eiwitten kunnen samenklonteren
bij staf. Aureus deze kunnen dat niet), zijn weinig pathogeen maar kunnen bij
intraveneuze katheters zorgen voor infecties.
Streptokokken zitten in ketenvorm, en zijn gram positief (facultatief) zitten door het
hele GI-tract heen. Speciale streptokok is de enterokok deze liggen in tweetallen
zitten in de darm en kunnen urineweg infecties (UI) veroorzaken.
Hele belangrijke groep zijn de enterobacterales zijn gramnegatief zitten in de darm
en veroorzaken UI en sepsis.
Non-fermentatieve gramnegatieve staven, deze zetten heel moeilijk suikers om en
komen voor in en om het lichaam. Zijn van nature resistenter. Zijn bekend in het
ziekenhuis omdat hier veel antibiotica gebruikt wordt bekend als verwekkers van
sepsis.
Anaerobe bacterien zitten in de darm en zorgen voor abdominale infecties.
Antibiotica
- Meerdere groepen Antibiotica, de belangrijkste groepen zijn de beta-lactam
antibiotica. Hebben als gemeenschappelijke structuur de beta-lactam ring. Je kunt ze
opdelen in penicillines, cefalosporines, monobactams, en carbapenems.
- Andere belangrijke classificatie is bacteriostatische en bactericide antibiotica.
Bacteriostatische antibiotica inhiberen deling van de bacteriën. En Bactericide doden
de bacteriën, maar ze kunnen nog wel deels blijven leven. Als je ze synergetisch
gebruikt dan doden ze snel alle bacteriën. Bactericide antibiotica zijn beta-lactam en
aminoglycosides, quinolonen, en glycopeptiden (vancomycine). Bacteriostatische
antibiotica (clindamycine, eryhtomycine, tetracyline, sulfonamides).
- Belangrijk is het feit dat de genezing van een infectie grotendeels door het eigen
immuunsysteem gaat en antibiotica hier wat aan kan toevoegen. Als je een immuun
gecompromitteerd persoon hebt dan kan je alleen uitgaan van het antibiotica in dat
geval kies je altijd een bacteriocide antibioticum.
- Andere definitie is smalspectrum vs breedspectrum. Smalspectrum is actief tegen
gramnegatief en grampositief, en breed is tegen beide inzetbaar.
, - Overzicht van de meest belangrijke antibiotica in het ziekenhuis. Bovenin zie je de
groep bacteriën. Penicilline is een smalspectrum en werkt alleen tegen
streptokokken. Amoxicilline is een breedspectrum antibiotica wat veel gebruikt
wordt. Metronidazol werkt alleen tegen anaerobe.
Hoe werken antibiotica
- Antibiotica moeten bacteriën doden en de menselijke cellen ongemoeid laat er moet
dus gebruik gemaakt worden van de verschillen tussen menselijke cellen en dierlijke
cellen.
- Penicillines, vancomycine en cefalosporines werken tegen de celwand. Een grote
groep interfereert met de eiwitsynthese van een bacterie. Een derde grote groep
interfereert werkt met de DNA-replicatie (transcriptie) is ciprofloxacin. De vierde
groep geeft inhibitie van de essentiële metabolieten voor de bacterie gericht op de
foliumzuur synthese, bacterie kan foliumzuur niet opnemen en moet dit zelf
aanmaken. Als laatste heb je het polymyxine die het plasmamembraan aantast van
de gramnegatieve celwand.
- Inhibitie van de celwand synthese, de celwand bestaat uit blokken van
peptidoglycaan. Deze worden aan elkaar gebonden door cross linking, penicilline
zorgt ervoor dat er geen binding opbouw meer is tussen deze blokken. Het heeft
geen effect op een bestaande peptidoglycaan laag. Het is effectief voor
snelgroeiende/delende cellen. (Beta-lactam en glycopeptides (vancomycine)).
- Trans- en carboxypeptidasen (penicilline bindend proteïne) kunnen de disacchariden
binden aan hun aminozuren, hierdoor krijg je binding van de peptidoglycaan wand
aan elkaar. Als je penicilline geeft dan krijg je dat het enzym niet werkt en krijg je
geen cross linking.
Vancomycine heeft een ander principe, deze moleculen kunnen helemaal de
aminozuur zijketen omvatten. Hierdoor kan de PBP geen bindingen aanmaken.
- Tweede groep is de remming van de eiwitsynthese vindt plaats in de ribosomen
(beide groepen bacteriën + en -). Ze grijpen aan op de subunits van het ribosoom,
hierdoor krijg je geen aflezing van het mRNA en geen eiwitproductie.
Aminoglycosides werken op de 30S subunit (foute productie eiwitten), Tetracyclines
werken door het blokkeren van de tRNAs (geen aflezing mRNA). Macrolides
(clindamycides) grijpt op de 50S subunit.
- De derde groep grijpt aan op de DNA-replicatie en transcriptie, de bacterie heeft een
beperkt volume. Wordt efficient gebruikt en wordt daarom zo klein mogelijk verpakt.
Enzymen doen dit namelijk het DNA gyrase, en topo-isomerase 2 kan dit uit elkaar
trekken. Ciprofloxacin kan deze beide enzymen remmen.
- De laatste groep is de remming van de metabolieten. Gericht op de foliumzuur
synthese, hier zijn diverse stappen die geremd kunnen worden door sulfonamides.
- Zijstapje is de colistine, dit is een elektrisch geladen peptide. Hierdoor komt hij
incontact met de gramnegatieve buitenmembraan, en door de elektrische krachten
komen er gaatjes in het membraan.
Resistentie
- Resistentie is evolutie van bacteriën. De evolutie gaat stukken sneller dan de evolutie
van mensen. Bij iedere deling kunnen mutaties optreden (bijv. coderend voor
antibiotica resistentie) hierdoor kunnen de bacteriën zich uitselecteren.
- Gramnegatieve bacteriën zitten porines (transport van allerlei stoffen), soms kunnen
ze porines afsluiten en antibiotica afsluiten.
, - Bacteriën kunnen enzymen maken die antibiotica afbreken, of binden aan antibiotica
en de samenstelling veranderen. De laatste is de efflux pomp het antibiotica komt de
cel in, en als hij daar is wordt het meteen naar buiten gepompt.
- Plasmides hebben codes voor resistentie (ringvormige stukken DNA met de juiste
genen) deze kunnen makkelijk uitgewisseld worden met andere bacteriën.
- Blocking entry door porines af te sluiten (pseudomonas) sluiten meteen
carbapenems af. Antibiotica inactiverende enzymen zijn de beta-lactamases deze
breken de beta-lactam af. Sommige hebben een smalspectrum (penicillinase breken
penicilline af) of een extended spectrum of carbapenemases (breken carbapenems
af). Deze komen voor bij verschillende soorten bacteriën.
- Beta-lactamase remmers kunnen we toevoegen dit is clavulaanzuur. Dat verbreedt
het spectrum van Amoxicilline dan weer. Clavulaanzuur lijkt erg veel op een beta-
lactam heeft dezelfde soort ringstructuur, het lijkt erop maar is zelf geen
antibioticum het heeft geen actieve werking. De bacterie ziet dit verschil niet, als de
beta-lactamase erop afgaat dan zal hij gaan werken. De meeste beta-lactamase
enzymen zullen gaan knippen in het clavulaanzuur waardoor Amoxicilline gaat
werken op de PBP en de bacterie gaat dood.
- Alteratie van het doelmolecuul van antibiotica aanpassen, DNA gyrase kan je
aanpassen (opvouwen DNA), MRSA (methicilline-resistent S. aureus) zorgde ervoor
dat het PBP-2a gen uitgeschakeld is hierdoor kon methicilline niet meer binden.
- Formatie van bacteriele resistentie kan komen door natuurlijke resistentie. Maar er
is ook verworven resistentie, dit kan door mutatie of door resistentie genen die
horizontaal worden overgedragen (voornamelijk in de darmen).
- Transformatie: een dode bacterie geeft een plasmide met resistentie genen vrij in de
omgeving andere bacteriën kunnen dit opnemen en inbouwen.
Conjugatie: Levende bacteriën kunnen onderling contact maken en hele plasmiden
uitwisselen met elkaar.
Transductie: is de overdracht via bacteriofagen, kluwen van bacteriën en virussen.
Via deze virusjes kunnen ze DNA overbrengen op elkaar.
Historie van Resistentie
- Er komen veel nieuwe beta-lactamases die verschillen van elkaar, en kunnen zorgen
voor resistentie zijn er nu al meer dan 900 in korte tijd.
- Fleming die waarschuwde hier al voor, dat grote schaal gebruik leidt tot resistentie.
- We hebben nu twee smal-spectrum antibtioca tegen de gram+ bacteriën. We
hebben nu ook resistentie tegen deze bacteriën. We hebben nu nog nieuwe
combinatie waardoor we verder kunnen behandelen. We hebben nu bacteriofagen
die we kunnen opkweken tegen bacteriën.
- Er is dreiging voor een post-antibiotisch tijdperk, waar ze helemaal niet meer
werken.
- EARSS is een instantie die kijkt naar de resistentie tegen antibiotica. Alleen bacteriën
die geisoleerd zijn uit bloedkweken (invasieve bacteriën). De meest voorkomende
verwekkers van infecties zijn E. coli, stafylokokken aureus, klebsiella pneumonia.
- Het beeld voor de MRSA bezit het mecA gen codeert voor PBP-2a. Als je een MRSA
hebt dan heb je een heel groot deel wat niet werkt en vancomycine is hier het
voorkeursmiddel. EARSS heeft gekeken naar de percentages, begin 2000 was het
slecht in zuid-europa. 10 jaar later was het in zuid-europa nog steeds slecht, en
midden-europa wordt matiger. 2018 is te zien dat hetzelfde beeld is gebelven.
