Magnus Ehingers undervisning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete med mera.

Bakterier 2: Kemoterapi

Inledning: Vad är kemoterapi?

Kemoterapi är behandling av patogena mikroorganismer med olika preparat

Vad betyder ”patogent”?

  1. Sjukdomsalstrande!

Kan andra mikroorganismer än bakterier behandlas?

  1. Ja!
  2. Men vi skall framför allt behandla patogena bakterier på den här kursen.

Antimikrobiella preparat kan vara antingen hämmande eller cidala

Hämmande preparat: Försvårar tillväxten för bakterien

Cidala preparat: Dödar bakterien eller gör att den inte kan dela sig alls.

  1. ”Cidal” – jämför engelskans ”homicidal dept.” (i amerikanska polisfilmer) eller ”suicidal” (självmord) eller biocider och en massa annat...

Antimikrobiella preparat kan delas in i fyra grupper:

M-YTDES, ett välanvänt desinfektionsmedel. M-YTDES, ett välanvänt desinfektionsmedel.

  1. Desinfektionsmedel
  2. Antiseptika
    • Kommer eleverna ihåg Joseph Lister? Det var han som började införa antiseptiska metoder vid kirurgiskt arbete.
  3. Antibiotika
  4. Syntetiska droger

Desinfektionsmedel

Kan eleverna nämna något desinfektionsmedel som de ofta använder?

  1. M-YTDES, för att desinficera labbänkarna med borde de i alla fall kunna!

Dödar bakterier på en yta – t.ex. labbänken.

Antiseptika

Jodopax, ett välanvänt antiseptikum. Jodopax, ett välanvänt antiseptikum. Kan eleverna nämna något antiseptikum?

  1. Etanol i olika koncentrationer
  2. Jodopax

Används på ”levande” ytor (typ hud)

Oftast mindre giftiga än desinfektionsmedel

  1. Ofta hämmande, inte dödande

Antibiotika & syntetiska droger

Kan eleverna nämna något antibiotikum?

  1. Penicillin, ampicillin, kloramfenikol...
  2. Har olika handelsnamn!
    • Ex. Kåvepenin

Skillnaden mellan antibiotika & syntetiska droger:

  1. Antibiotika har sitt ursprung hos andra organismer, oftast mögelsvampar
  2. Syntetisk droger är av människan syntetiserade (tillverkade)
    • Skillnaden mellan antibiotika & syntetiska droger är inte alltid glasklar!

Antibiotika är ofta cidala, ibland hämmande

  1. Selektiv toxicitet
    • Antibiotikumet skall döda bakterien – inte patienten!

Antibiotika kan delas upp efter effekt:

  1. Cellväggssyntes
  2. Proteinsyntes
  3. Plasmamembranet
  4. Nukleinsyrasyntes
  5. Kompetitiv inhibition

1. Antibiotika som hämmar uppbyggnaden av cellväggen

Penicillinets upptäckare: sir Alexander Fleming (1881-1955)

Upptäckte penicillinet 1928

  1. Anekdot om hur det gick till...
  2. Turligt nog (för både Fleming och för oss) hade Fleming ett gott ”forskaröga”! ;-)

Ett bra antibiotikum måste ha selektiv toxicitet.

  1. Skall bara döda/hämma bakterien, inte värdorganismen (människan)!

Penicillin

Peptidoglykan.Peptidoglykan. Påverkar cellväggssyntesen

Förhindrar att pentapeptidbryggorna i peptidoglykanet bildas

Cellerna lyserar i hypoton miljö (går sönder) när de delar sig eller p.g.a. attack från lysosym.

  1. Lysosym är ett enzym som finns i bl.a. tårvätska och svett

Fler exempel:

  1. Ampicillin
  2. Methicillin

Vad tror eleverna om penicillinets verkan på G+- respektive G--bakterier?

2. Antibiotika som hämmar proteinsyntesen

Dessa blockerar ribosomens funktion på ett eller annat sätt.

Bakteriell ribosom. Bakteriell ribosom. Repetition: Ribosomen

  1. Består av en stor (50S) och en liten (30S) subenhet
  2. Sköter själva proteinsyntesen:
    • mRNA-molekylen translateras till protein via tRNA

Exempel: Erythromycin (men ni skall kunna de övriga som står i boken också!)

Ursprung: Streptomyces erythreus

Erythromycin. Erythromycin. Stor molekyl

Blockerar elongeringen i translationen genom att binda till 50S-subenheten

  1. Elongering = det steg, där en aminosyra kopplas till en annan. Därmed förlängs (elongeras) peptidkedjan (proteinet).

Bakteriostatisk vid låga koncentrationer

  1. Bakteriostatisk = förhindrar tillväxt, men dödar ej

Bakteriocidal vid höga koncentrationer

  1. Bakteriocidal = dödar bakterier

Mest effektiv mot G+-bakterier, men används även mot Mycoplasma och Legionella.

Antibiotika med effekt på cellmembranet

Icke-fungerande cellmembran kan leda till:

Lysering av cellen

  1. Det blir porer i cellen, som spricker (och dör)

Hämning av cellandningen

  1. Det bildas ingen ATP, och cellen dör p.g.a. energibrist. (Den s.a.s. kvävs.)

Exempel: Polymyxin

Cyklisk polypeptid

Polymyxin B-sulfat. Polymyxin B-sulfat.

Liknar cellmembranets fosfolipider, i det att den har en hydrofob och en hydrofil del

Hög toxicitet

Låg selektivitet

  1. Fråga eleverna: Varför då?
    • Membranen i mänskliga celler är ju också uppbyggda av fosfolipider!

Både neurotoxiskt och nefrotoxiskt (skadar njurarna)

Antibiotika med effekt på nukleinsyrasyntesen

Exempel: Novobiocin

Stör DNA-gyras vid DNA-replikationen

Cellen (dottercellerna) dör

Dålig selektivitet

Repetition: Vad krävs att för att ett antibiotikum skall kunna användas för behandling av infektioner?

  1. Hög toxicitet
    • Annars dör ju inte bakterien!
  2. Hög selektivitet
    • Annars dör ju patienten!

Vanligen ej lämpliga för kliniskt bruk

Kan dock fortfarande användas i exempelvis forskningssyfte.

Kompetitiv inhibition med strukturanaloger

Para-aminobensoesyra (PABA) är en livsviktig metabolit för många bakterier

(Dålig formulering i läroboken!)

PABA behövs vid syntesen av (ingår i) folsyra

Folsyra i sin tur, behövs vid syntesen av puriner och purimidiner

Purinerna (adenin och guanin) och pyrimidinerna (cytocin, tymin och uracil) ingår i DNA (och RNA)

Sålunda: Utan PABA, inget DNA, och cellen dör!

Jämförelse mellan PABA och sulfonamid. Jämförelse mellan PABA och sulfonamid.

Sulfonamid (”sulfa”; det finns flera olika liknande preparat) liknar PABA

Vid tillsats av sulfonamid tävlar den (jfr. engelskans compete) om platsen med PABA, och konkurrerar ut PABA till stor del (se bild)

Genom att tävla med PABA om platsen i folsyran, inhiberas (hindras) purin- och pyrimidinsyntesen

Detta är kompetitiv inhibition.

Kompetitiv inhibering med strukturanaloger. Kompetitiv inhibering med strukturanaloger.