13.2 A: Inibizione della sintesi della parete cellulare

Termini chiave

  • antibiotico beta-lattamico: un’ampia classe di antibiotici che inibiscono la sintesi della parete cellulare, costituita da tutti gli agenti antibiotici che contengono un nucleo β-lattamico nelle loro strutture molecolari. Questo include derivati della penicillina (penam), cefalosporine (cefemi), monobattami e carbapenemi.
  • Antibiotico glicopeptidico: gli antibiotici glicopeptidici sono composti da peptidi nonribosomiali ciclici o policiclici glicosilati. Gli antibiotici glicopeptidici significativi includono vancomicina, teicoplanina, telavancina, bleomicina, ramoplanina e decaplanina. Questa classe di farmaci inibisce la sintesi delle pareti cellulari nei microbi sensibili inibendo la sintesi del peptidoglicano.
  • peptidoglicano: un polimero di glicano e peptidi presenti nelle pareti cellulari batteriche.

Due tipi di farmaci antimicrobici agiscono inibendo o interferendo con la sintesi della parete cellulare dei batteri bersaglio. Gli antibiotici colpiscono comunemente la formazione della parete cellulare batterica (di cui il peptidoglicano è un componente importante) perché le cellule animali non hanno pareti cellulari. Lo strato di peptidoglicano è importante per l’integrità strutturale della parete cellulare, essendo il componente più esterno e primario della parete.

La prima classe di farmaci antimicrobici che interferiscono con la sintesi della parete cellulare sono gli antibiotici β-lattamici (antibiotici beta-lattamici), costituiti da tutti gli agenti antibiotici che contengono un nucleo β-lattamico nelle loro strutture molecolari. Questo include derivati della penicillina (penam), cefalosporine (cefemi), monobattami e carbapenemi. gli antibiotici β-lattamici sono batteriocidi e agiscono inibendo la sintesi dello strato peptidoglicano delle pareti cellulari batteriche. Il passo finale nella sintesi del peptidoglicano è facilitato dalle proteine leganti la penicillina (PBPS). I PBP variano nella loro affinità per legare la penicillina o altri antibiotici β-lattamici.

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Figura: Generazione di sferoplasti di penicillina: Diagramma raffigurante il fallimento della divisione cellulare batterica in presenza di un inibitore della sintesi della parete cellulare (ad esempio penicillina, vancomicina).1-Penicillina (o altro inibitore della sintesi della parete cellulare) viene aggiunto al mezzo di crescita con un batterio divisore.2-La cella comincia a crescere, ma non è in grado di sintetizzare nuova parete cellulare per ospitare la cella in espansione.3 – Come la crescita cellulare continua, citoplasma coperto da membrana plasmatica comincia a spremere attraverso il gap(s) nella parete cellulare.4-L’integrità della parete cellulare viene ulteriormente violata. La cellula continua ad aumentare di dimensioni, ma non è in grado di “pizzicare” il materiale citoplasmatico in più in due cellule figlie perché la formazione di un solco di divisione dipende dalla capacità di sintetizzare nuova parete cellulare.5-La parete cellulare è sparsa interamente, formando uno sferoplasto, che è estremamente vulnerabile rispetto alla cellula originale. La perdita della parete cellulare inoltre induce la cellula a perdere il controllo sopra la sua forma, in modo da anche se il batterio originale fosse a forma di bastoncello, lo sphereoplast è generalmente sferico. Infine, il fatto che la cellula abbia ora raddoppiato gran parte del suo materiale genetico e metabolico sconvolge ulteriormente l’omeostasi, che di solito porta alla morte della cellula.

I batteri spesso sviluppano resistenza agli antibiotici β-lattamici sintetizzando una β-lattamasi, un enzima che attacca l’anello β-lattamico. Per superare questa resistenza, gli antibiotici β-lattamici vengono spesso somministrati con inibitori della β-lattamasi come l’acido clavulanico.

La seconda classe di farmaci antimicrobici che interferiscono con la sintesi della parete cellulare sono gli antibiotici glicopeptidici, che sono composti da peptidi nonribosomiali ciclici o policiclici glicosilati. Gli antibiotici glicopeptidici significativi includono vancomicina, teicoplanina, telavancina, bleomicina, ramoplanina e decaplanina. Questa classe di farmaci inibisce la sintesi delle pareti cellulari nei microbi sensibili inibendo la sintesi del peptidoglicano. Si legano agli amminoacidi all’interno della parete cellulare impedendo l’aggiunta di nuove unità al peptidoglicano.

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