Paredes celulares bacterianas
A descoberta da penicilina e como ela poderia matar bactérias seletivamente sem prejudicar os pacientes foi um avanço surpreendente na década de 1940 e levou a uma redução drástica no número de pessoas que morreram de infecções bacterianas. Por fim, os cientistas aprenderam que a penicilina mata as bactérias ao inibir a síntese da parede celular. Em outras palavras, impede que as bactérias formem uma parede externa forte e corretamente formada. Hoje em dia, existem muitos outros antibióticos além da penicilina que também têm como alvo a parede celular bacteriana. Nesta lição, aprenderemos sobre alguns desses antibióticos e como eles funcionam.
Vamos revisar rapidamente o que é a parede celular bacteriana e por que ela é importante. As paredes das células bacterianas são estruturas resistentes e rígidas que formam uma camada externa protetora ao redor da célula bacteriana e as ajudam a resistir aos efeitos da osmose. Lembre-se de que osmose é a tendência da água de fluir através de uma membrana para equilibrar o número de moléculas de soluto em cada lado. Sem uma parede celular intacta, as bactérias explodiriam e morreriam devido ao estresse osmótico.
Bactérias diferentes têm estruturas de parede celular diferentes, assim como as partes externas dos edifícios podem ter muitos designs diferentes, mas ainda cumprem os mesmos propósitos, ou seja, manter o exterior separado do interior e proteger os habitantes de um ambiente que às vezes é hostil. Vejamos brevemente três tipos principais de paredes celulares bacterianas.
A parede celular Gram-positiva possui uma espessa camada de peptidoglicano , que é uma molécula feita de açúcares e polipeptídeos que forma uma estrutura semelhante a uma malha. A parede celular Gram-negativa também tem peptidoglicano, mas uma camada muito mais fina dele que está imprensada entre não uma, mas duas membranas plasmáticas. Finalmente, a parede celular micobacteriana possui uma única membrana plasmática, uma fina camada de peptidoglicano e uma camada de ácidos micólicos , que são lipídios especiais exclusivos das micobactérias.
Inibição da síntese de peptidoglicano
Então, sabemos o que são as paredes celulares e sabemos que elas são importantes para a sobrevivência bacteriana. Também é importante saber que nossas próprias células não têm paredes celulares. Portanto, são um alvo específico muito bom para um antibiótico. O que todas as paredes celulares bacterianas têm em comum? Você adivinhou, uma camada de peptidoglicano. Muitos antibióticos diferentes atuam impedindo as bactérias de produzirem peptidoglicanos. Isso é especialmente importante quando as bactérias estão se dividindo, porque elas precisam de um novo material de parede celular para a nova célula que está se formando.
À medida que a bactéria começa a se replicar, ela primeiro se alonga até cerca de duas vezes seu tamanho normal. Enquanto isso está acontecendo, mais peptidoglicano está sendo feito para compensar a área de superfície extra. Mas quando esses antibióticos estão presentes, o peptidoglicano não consegue reticular corretamente, de modo que a parede celular é muito fraca em alguns lugares. Eventualmente, pressão osmótica suficiente se acumula para que a bactéria exploda e morra. Isso significa que todos esses antibióticos que inibem a síntese de peptidoglicanos são bactericidas porque matam diretamente as bactérias.
Vejamos alguns antibióticos específicos e como eles têm como alvo o peptidoglicano. Primeiro, as cefalosporinas ; são antibióticos naturais produzidos por um fungo denominado cephalosporium, assim como a penicilina é produzida por fungos penicillium. Como a penicilina, eles inibem a ligação cruzada do peptidoglicano. Essas drogas têm uma estrutura bastante semelhante à da penicilina , com um anel beta-lactâmico necessário para sua atividade. No entanto, eles têm um anel vizinho diferente. Isso significa que as cefalosporinas não são destruídas pelas beta-lactamases que as bactérias resistentes à penicilina secretam.
No entanto, as cefalosporinas não são imunes à resistência aos antibióticos; existem outras beta-lactamases que têm como alvo específico as cefalosporinas. Pequenos insetos. Finalmente, como as penicilinas, as cefalosporinas funcionam melhor contra as bactérias Gram-positivas porque não há nenhuma membrana externa que elas tenham que atravessar. No entanto, as cefalosporinas são eficazes contra mais bactérias Gram-negativas do que as penicilinas naturais.
A bacitracina é muito diferente das penicilinas e cefalosporinas, mas ainda inibe a síntese de peptidoglicanos. É um antibiótico polipeptídeo derivado de uma bactéria Bacillus encontrada em uma ferida em uma menina chamada Tracy. É assim que tem esse nome. A bacitracina inibe a síntese de peptidoglicanos em uma etapa anterior do que as penicilinas e cefalosporinas. Inibe a síntese das fitas lineares de NAG e NAM, dois açúcares que constituem a maior parte da matriz do peptidoglicano.
A bacitracina também funciona melhor contra organismos Gram-positivos. É usado apenas topicamente em pequenas regiões do corpo. Por exemplo, em cremes que você usa em casa para esterilizar pequenas feridas. Isso porque apresenta problemas de toxicidade se for administrado de forma sistêmica, ou seja, se o medicamento for distribuído por todo o corpo.
A próxima droga, a vancomicina , é um antibiótico glicopeptídeo produzido pela bactéria Streptomyces . Impede que NAG e NAM sejam incorporados na matriz de peptidoglicano. Como outros inibidores da síntese da parede celular, a vancomicina tem uma faixa estreita de atividade porque não consegue penetrar bem nas bactérias Gram-negativas. No entanto, tem sido muito importante no combate a patógenos resistentes a medicamentos, como MRSA ou Staphylococcus aureus resistente à meticilina , que você aprenderá em outra lição. Agora, as bactérias estão até mesmo se tornando resistentes a essa importante droga, então os médicos não podem mais depender dela como último recurso.
Medicamentos específicos para micobactérias
Lembre-se de que as micobactérias têm uma parede celular diferente da maioria das outras bactérias porque sua parede celular contém ácidos micólicos. Vamos dar uma olhada em dois antibióticos que inibem especificamente as micobactérias, como os que causam a tuberculose e a hanseníase, tendo como alvo os ácidos micólicos.
A isoniazida é um antibiótico bactericida sintético que inibe a síntese de ácidos micólicos. É importante ressaltar que a isoniazida pode penetrar bem nas células e tecidos. Isso é crucial para qualquer medicamento usado no tratamento de micobactérias, uma vez que são bactérias intracelulares obrigatórias, ou seja, vivem dentro das células hospedeiras. Quaisquer antibióticos que desejem chegar até eles precisam passar pelas membranas da célula hospedeira também.
O etambutol é outro medicamento antimicobacteriano. Ele inibe a incorporação de ácidos micólicos na parede celular micobacteriana. É um antibiótico relativamente fraco e bacteriostático, a menos que seja administrado em altas doses. Geralmente é usado em combinação com medicamentos mais fortes, como a isoniazida, para evitar o desenvolvimento de resistência aos antibióticos contra os medicamentos mais fortes.
Resumo da lição
Nesta lição, aprendemos sobre vários tipos de antibióticos que inibem a síntese da parede celular bacteriana. As cefalosporinas são antibióticos que possuem uma estrutura semelhante à penicilina e inibem a reticulação do peptidoglicano . Como a penicilina, eles têm um anel beta-lactâmico, mas as beta-lactamases que destroem a penicilina não funcionam contra a cefalosporina. No entanto, existem outras beta-lactamases que destroem a cefalosporina. A bacitracina é um antibiótico usado em cremes antibióticos tópicos. Ele inibe a síntese das fitas lineares de NAG e NAM que compõem a maior parte da matriz de peptidoglicano.
A vancomicina também tem como alvo as fitas lineares do peptidoglicano. Impede que NAG e NAM sejam incorporados na matriz de peptidoglicano. A vancomicina tem sido muito importante no combate a patógenos multirresistentes, como MRSA, ou Staphylococcus aureus resistente à meticilina . No entanto, o surgimento de bactérias resistentes à vancomicina significa que os médicos não podem mais depender dela como último recurso. A isoniazida e o etambutol são duas drogas que têm como alvo específico a parede celular das micobactérias. A isoniazida impede a síntese de ácidos micólicose o etambutol inibe a incorporação de ácidos micólicos na parede celular. Esses medicamentos têm sido muito importantes no tratamento da tuberculose, que ainda é muito prevalente em muitas partes do mundo.
Resultados de Aprendizagem
Depois de concluir esta vídeo-aula, você será capaz de:
- Descreva a composição das paredes celulares bacterianas
- Reconhecer a importância da penicilina, que matou as bactérias nocivas, deixando células saudáveis
- Identifique a variedade de drogas que causam a inibição da síntese de peptidoglicano
- Detalhe os medicamentos específicos para micobactérias para tuberculose e lypra