martes, 21 de febrero de 2012

LA PENICILINA Y SU HISTORIA


Penicilina
Las penicilinas constituyen uno de los grupos de antibióticos de mayor importancia. Desde que fue posible contar con la primera penicilina, han surgido otros antimicrobianos, pero siguen siendo uno de los más importantes y de mayor uso, y se siguen sintetizando nuevos derivados de núcleo  penicilínico  básicos. Muchos de ellos tienen ventajas peculiares y, por tal razón indicada contra un gran número de enfermedades infecciosas.
La penicilina se clasifica como β lactámicos  debido a su anillo lactámico de cuatro miembros, compartiendo características químicas, mecanismos de acción, efectos farmacológicos y clínicos así como características inmunológicas con las cafalosporinas, los monobactamas, las carbapenemas y los inhibidores β lactamasa, los cuales también son compuestos β lactámicos.

Historia de la penicilina
 En 1928, el doctor escocés especializado en bacterias Alexander Fleming estaba estudiando la bacteria que causa la formación de pus, estafilococos, en el sótano del laboratorio del Hospital St. Mary en Londres, este se iba de vacaciones y dejó una pila de platos con esta bacteria en su laboratorio.
Ocurrió que en la mañana del viernes 28 de septiembre de 1928, tras regresar de un mes de vacaciones, observó que muchos cultivos estaban contaminados, tenían una capa de moho u hongo, y los tiró a una bandeja de lysol, afortunadamente recibió una visita de un antiguo compañero, y al enseñarle lo que estaba haciendo con alguna de las placas que aún no habían sido lavadas, se dio cuenta de que en una de ellas, alrededor del hongo contaminante, se había creado un halo de transparencia, lo que indicaba destrucción celular, la observación inmediata es que se trataba de una sustancia difusible procedente del contaminante.

Posteriormente aisló y cultivó el hongo en una  placa en la que disponía radialmente varios microorganismos comprobando cuáles eran sensibles, la identificación del espécimen como Penicillium Notatum la realizó Charles Tom, publicó su descubrimiento sin que recibiera demasiada atención y, según los compañeros de Fleming, tampoco él mismo se dio cuenta en un inicio del potencial de la sustancia, sino progresivamente, en especial por su baja estabilidad, en su trabajo obtiene un filtrado libre de células que inyecta a conejos comprobando así que carecía de toxicidad, también aprecia su utilidad para aislar Haemophilus Influenzae a partir de esputos.

Diez años después la penicilina fue obtenida como compuesto terapéutico sistémico en una investigación concretada por un grupo de investigadores de la universidad de Oxford, encabezada por florey, chain y Abraham. En mayo de 1940 se contaba ya con el material en bruto, y este produjo efectos terapéuticos impresionantes cuando se administraba por vía parenteral a ratones con infecciones estreptocócicas experimentales. A pesar de enormes obstáculos en su producción en el laboratorio, hacia 1941 se había acumulado suficientes penicilinas para realizar estudios en varios pacientes extremadamente graves por infeccionas estafilocócicas y estreptocócicas resistentes a todos los demás tratamientos. En esta fase la penicilina amorfa  “en bruto”, tenía la pureza  de 10%,  y se necesitaba casi 100 L  del caldo en que había se había proliferado el moho para obtener suficiente antibiótico para tratar a un paciente durante 24 horas.

El caso 1 en el infome del 1941 del  grupo Oxford fe de un ploicia que sufria de una infección mixta grave de estafilocócos y estreptococos. El sujeto recibia penicilina recuperada de la orina  de otros pacientes a quienes se había administrado. Al gunos profesores de Oxford, con cierto sentido del humor, señalo que la penicilina era una sustancia que extyraodinaria que proliferaba e los orinale y en las silletas, y que se purificaba al pasar por toda la fuerza policiaca de Oxford.

En estados unidos, pronto se inicio un programa  vasto de investigación. En 1942, se pudo contar con 122 millones de unidades de penicilina y los primeros estudios en seres humanos se realizaron en la univrcidad de yale  y en la clínica Mayo con resultados extraordinarios. 
En la primavera de 1943, 200 pacientes la habían recibido, los resultados fueron tan impresionantes que el jefe de los servicios de salud del ejercito estadounidense adoptaron el antibiótico.

Harrell en 1945 señala que en realidad el grupo Oxford utilizaba los orinales para obtener cultivos en que proliferaba ρ.notatum. En el mismo año, Fleming recibió el Premio Nobel en Medicina por el descubrimiento del antibiótico y su efecto curativo en varias enfermedades infecciosas.

El método de fermentación profunda, para la biosíntesis de la penicilina, constituyo un progreso importantísimo en su producción a gran escala. Al principio, todo lo que se producía en un mes eran unos cuentos cientos de millones de unidades; hacia 1950, la cantidad fabricada aumento a mas de 200 trillones de unidades, es decir casi 150 toneladas. Cien mil unidades de la primera penicilina en elmecado costo varios dólares, pero en la actualidad la misma dosis cuesta solo unos cuantos centavos de dólar.

Actualmente gracias a la nanotecnología se descubrió un nuevo fármaco, la lodamina, a partir de una sustancia aislada de la contaminación del moho. Este fármaco se ingiere por vía oral y es absorbido en el intestino inhibiendo el crecimiento de las células cancerígenas y sin efectos colaterales. Del hongo también se obtuvo la ciclosporina A, empleada en la terapia anti-rechazo en los transplantes de órgano

QUÍMICA DE LA PENICILINA


A.) anillo tiazolidina B.) anillo β lactámico  


Todas las penicilinas tiene la misma estructura básica un anillo tiazolidina que se une a un anillo β lactámico  que porta un grupo amino secundario (RNH-). Los sustituyentes ( R ) pueden estar unidos al grupo amino. La integridad estructural del nucleo del acido6_aminopenicilanico es esencial para la actividad biológica de estos compuestos, si el anillo β lactámico es degradado enzimáticamente por la β lactamasas bacterianas, el producto resultante, el acido peniciloico pierde su actividad bacteriana. Sin embargo es un determinante antigénico de las penicilinas, el cual actua con una estructura sensibilizante cuando se unea protinas del huésped. Los productos de la hidrólisis alcalina de las penicilinas también contribuyen a la sensibilización.
Se han producido penicilinas naturales con base en la compocicion química del medio de fermentación utilizando en el cultivo de penicillinium. La penicilina G (Bencilica) es la que presenta mayor actividad antimicrobiana de todas y la única penicilina natural que se utiliza en clínica.
De igual forma se han producido penicilinas sintéticas gracias al descubrimiento de que el acido 6-aminopenicilánico podía obtnrse de cultivos de Ρ.Chysogenum de los que se eliminanban los precursores de cadena  laterales, permitió obtener penicilina semisintetica. Pueden agregarse cadenas laterales que modifican la sensibilidad de los compuestos resultantes, a enzimas inactivadoras (β lactamasas) y que cambien la actividadantibacteriana y las propiedades farmacológicas del producto. El acido 6-aminopenicilánico actualmente se produce en gran cantidad con el auxilio de una amidasa de Ρ.Chysogenum dicha encima rompe la unión peptidica que une la cadena lateral de penicilina al acido 6-aminopenicilánico.

Estabilidad de la penicilina:
  La penicilinas naturales son muy inestables a los medios ácidos, básicos asi como a las β lactamasas producidas por las bacterias que abren el sistema β lactama, dando ácidos peniciloicos y otros derivados completamente inactivos, por lo que cuando se conoció la formula de la penicilina G  o Bencilica se  pensó añadir al caldo un metabólico o precursor para darle mas estabilidad al hongo y facilitar la síntesis de la molécula.
  Para lograr esta estabilidad se añadió el  fenoxiacetato potásico, para  obtener la fenoximetil penicilina (penicilina V), estable a los ácidos y, por consiguiente activa por vía oral.
La fenoximetil penicilina o penicilina V (1953) es la primera penicilina oral, sal potásica de la fenoximetil penicilina por adicion de acido fenoxiacetico al caldo de cultivo, esta estabilidad  la da el carácter eslectron-atrayebte del grupo fenoxi de la cadena lateral estabiliza la penicilina en medio acido la que permite la administración oral. En otras penicilinas como la ampicilina, D (-) α-aminobencilpenicilina la estabilidad en medio acido le viene dad por el carácter electron-atrayebte del grupo amino protonado.
La penicilina resistente  a la β lactamasas, como oxacilina o cloxacilina que llevan un anillo de oxazol en la cadena lateral y que son estables en medio acido, activas por via oral y de aspecto reducido {G(+)} o bien penicilinas con grupo amino en cadena lateral, como ampicilina o amoxicilina de amplio espectro. Estas aminopenicilinas son estables en medio acido por su grupo amino protonado y, por consiguiente, activas por via oral, pero no son resistentes a β lactamasas.

Solubilidad de la penicilina:
  La solubilidad de la penicilina aumenta cuando el pH aumenta, por el agregado de álcali, también  por que se forma una sal relativamente soluble en agua.
Es decir que la penicilina es un ácido, y como tal da lugar a la formación de sales solubles, y poco solubles.  Combinadas con sodio y potasio, son de acción rápida,  es decir solubles y Combinadas con procaína o benzatina (Dibenciletilenediamina) actúan en forma lenta por lo que son poco solubles.
  La asociación de la penicilina G es diferente con los metales y las bases organicas, da origen a compuestos o sales solubles y a sales insolubles. Los derivados solubles, de rápida solubilidad y corta acción y excreción, contituyen sales de acidos libres con los metales sódicos potasio como son la penicilina G sódica y la penicilina G potásica, de administración parenteral.
La penisilina insoluble o de lenta solubilidad, proviene de la unión de la penicilina G con el anestésico local procaina, o penicilina G procainica, y de dos moléculas de la misma penicilina G con una de la debencil-etil-enodiamina, o penicilina G Benzatinica, que son consideradas de depósitos, de lenta excreción y de larga duración, debiendo utilizarse solo por via intramuscular.

CLASIFICACIÓN DE LA PENICILINA.




acido 6-aminopenicilanico 
La unión de diferentes sustituyentes al acido 6-aminopenicilanico determina las propiedades farmacológicas y antibacterianas de las moléculas producidas. Las  penicilinas pueden ser clasificadas  en uno de tres grupos.
En cada uno de estos grupos se incluyen compuestos  que son relativamente  estables a pH gástricos, por lo que su administración es oral es adecuada.
Penicilina G (benzilpenicilina)
1. Penicilina (G): Tiene la mayor actividad contra microorganismos grampositivos, coco gramnegativos y anaerobios no productores de β lactamasa y poca actividad contra los bacilos gramnegativos. Son susceptibles a la hidrolisi por β lactamasa.

Penicilinas antiestafilocócicas (Nafcilina)
2. Penicilinas antiestafilocócicas (Nafcilina): Son resistentes a las β lactamasa estafilocócicas. Son activas contra estalilococos y estreptococos, pero inactiva contra enterococos, bacterias anerobicas y cocos asi como bacilos gramnegativos.
ampicilina (alfa-aminobencilpenicilina)
3. Penicilinas de amlio espectro (ampicilina y las penicilinas antipseudomonas): retienen el espectro antibacteriano de la penicilina y poseen una actividad mejorada contra gramnegativos, pero son destruidos por β lactamasas.

MECANISMO DE ACCIÓN Y RESISTENCIA A LA PENICILINA

Mecanismo de acción:

La penicilina, como el resto de los β-lactámicos, ejerce una acción bactericida por alterar la pared celular bacteriana, estructura que no existe en las células humanas. La pared bacteriana se encuentra por fuera de la membrana plasmática y confiere a las bacterias la resistencia necesaria para soportar, sin romperse, la elevada presión osmótica que existe en su interior. Además, la pared bacteriana es indispensable para:1
§  Los procesos de transporte de sustancias a los que limita por sus características de permeabilidad.
§  Capacidad patógena y antigénica de las bacterias, ya que contienen endotoxinas bacterianas.

Penicilina (en blanco) unida a una transpeptidasa bacteriana. La penicilina es tan similar a la enzima bacteriana que se ensambla en ella de manera que impide que la enzima conecte todos sus componentes estructurales.
Hay importantes diferencias en la estructura de la pared entre las bacterias Gram positivas y Gram negativas, de las que cabe destacar la mayor complejidad y contenido en lípidos en las Gram negativas.
La acción de la penicilina, y en general de los β-lactámicos, se desarrolla fundamentalmente en la última fase de la síntesis del peptidoglicano de la pared celular, uniéndose a una enzima transpeptidasa llamada proteína fijadora de penicilina,56 responsable de producir una serie de enlacescruzados entre las cadenas de péptidos. La formación de estos enlaces o puentes es la que confiere, precisamente, la mayor rigidez a la pared bacteriana. Por lo tanto, los β-lactámicos como la penicilina inhiben la síntesis del peptidoglicano indispensable en la formación de la pared celular bacteriana. Las bacterias sin su pared celular estallan o son más fácilmente fagocitadas por los granulocitos.1
Esta inhibición produce una acumulación de los precursores del peptidoglicano, los cuales producen una activación de enzimas como hidrolasasy autolisinas que digieren, más aún, el remanente de peptidoglicano en la bacteria. Al perder su pared celular como consecuencia de la acción de la penicilina, las bacterias Gram positivas son denominadas protoplastos, mientras que las Gram negativas, que no llegan a perder toda su pared celular, reciben el nombre de esferoplastos.
La penicilina muestra un efecto sinérgico con los aminoglucósidos, puesto que la inhibición de la síntesis del peptidoglicano permite que los aminoglucósidos penetren la pared celular con mayor facilidad, permitiendo así trastornos en la síntesis de proteínas dentro de la célula bacteriana (hecho que resulta en una concentración menor de antibiótico que la requerida para eliminar al microorganismo susceptible)



Resistencias  a las penicilinas: 


La resistencia a las penicilinas y otros β-lactámicos se debe a uno de los siguients mecanismos generales:


    1)   Inactividad del antibiótico por la β-lactamasa.
    2)   Modificacion del sitio de unión de las PFP.
    3)   Acceso difícil del antimicrobiano al sitio de su unión con las PFO.
   4)   La presencia de una de egreso.

QUÉ SON LOS ANTIBIÓTICOS


Los antibióticos son sustancias químicas producidas por organismos vivientes, capaces de inhibir en pequeñas cantidades los procesos vitales de ciertos microorganismos, destruyendo e impidiendo su desarrollo y reproducción.

  Literalmente la palabra "antibiótico" significa cualquier sustancia antagonista de la vida, pero en medicina este término tiene un concepto más restringido.