Podem definir els
antibiòtics com a substàncies produïdes per bacteris i fongs, les quals tenen
la capacitat d'atacar altres bacteris. Aquestes substàncies interfereixen en
algun dels passos del metabolisme dels bacteris, causant-ne la mort o
impedint-ne el creixement. L'eficàcia dels
diferents antibiòtics pot variar molt d'un grup a un altre.
Els antibiòtics
poden causar diferents efectes sobre el patògen al qual ataquen:
- bactericida: provoquen la mort del bacteri, però no la lisi de la cèl·lula.
- bacteriostàtic: no eliminen el bacteri, sinó que n'impedeixen el creixement. Un cop
es deixi d'utilitzar, el desenvolupament del bacteri continuarà.
- bacteriolític: provoquen la mort del bacteri per la lisi cel·lular.
Classifiquem segons el seu blanc d'acció en:
Figura 1. Blanc d'acció dels diferents tipus d'antibiòtics.
- Antibiòtics que
actuen en la síntesi de la paret cel·lular:
Figura 2. Estructura d'un beta-lactàmic.
- Antibiòtics que
actuen en la sintesi de la membrana plasmàtica:
Figura 3.Estructura d'una polimixina.
- Antibiòtics que
actuen en la replicació del DNA:
Figura 4. Estructura de les quinolones
- Antibiòtics que
actuen sobre la RNA polimerasa:
Figura 5. Estructura d'una rifampicina.
- Antibiòtics que
actuen en la síntesi de les proteïnes que conformen els ribosomes:
Figura 6. Estructura d'una tetraciclina.
- Antibiòtics que
actuen en el metabolisme de l'àcid fòlic:
Figura 7. Estructura d'una sulfamida.
Vídeo 1. Mecanisme
d'acció dels antibiòtics
Història dels antibiòtics
La primera referència que es té sobre l'existència dels
antibiòtics prové de John Tyndal (1820-1893). Durant un procés experimental que
duia a terme es va contaminar, amb Penicillium glaucum, un brou nutritiu
que contenia bacteris, els quals van perdre la capacitat de desplaçar-se. J.Tyndal va arribar a la
conclusió que el fong competia amb els bacteris per l’oxigen i, per això no va
aprofundir més en l'estudi. No fou fins 1929 que Fleming va publicar
oficialment el descobriment de la penicil·lina. Aquest descobriment es va
esdevenir per un accident on se li va contaminar amb Penicillium notatum
una placa de Petri que contenia Staphylococcus aureus. En comptes de
llençar la placa contaminada, Fleming va observar una aureola al voltant del
fong on no hi havia creixement bacterià. Així doncs, va ser com es va descobrir la penicil·lina. L'etapa compresa entre 1940
i 1970 és considerada com el període d'or dels antibiòtics ja siguin naturals o
sintètics .
Figura 8. A.
Fleming, E. Chain y H. Florey
Vídeo 2. Descobriment dels antibiòtics
Producció d'antibiòtics
Els antibiòtics interaccionen amb la
superfície de les cèl·lules bacterianes, ocasionant un canvi en la seva
capaticat de reproduir-se. Diferents probes de laboratori ens indicaran quina quantitat d'antibiòtic és necessària per a produir algun efecte sobre els bacteris. La dosi d'antibiòtic necessària per matar o aturar el creixement d'un bacteri pot ser molt diferent segons el tipus i, una gran dosi pot tenir efectes negatius sobre les persones.Per això, els antibiòtics es subministren en petites quantitats. Si se'n pren una quantitat inferior a la recomanada, el bacteri pot desenvolupar resistències a aquest.
Actualment es fabriquen antibiòtics naturals i sintètics.
-Naturals:
Fins fa poc temps els antibiòtics es produïen per biosíntesi, és a dir, el procés pel qual s'obtenen antibiòtics a partir d'organismes vius.Actualment encara s'utilitza i que consisteix en subministrar als bacteris les condicions necessàries perquè es desenvolupin correctament.
-Sintètics:
Tots els tipus de
penicilina poseeixen un nucli químic idèntic anomenat anell. La cadena química
que està adjunta a l'anell és diferent en cada tipus. Cambiant les molècules de
la cadena, els científics disenyen drogues amb efectes potencialment diferents
sobre organismes diferents. Algunes d'aquestes drogues són útils per tractar
infeccions, altres no ho són.
Els fabricants
farmacèutics utilitzen imatges de l'estructura dels antibiòtics, que estan generades per ordinadors, per experimentar amb diferents conformacions. Els
investigadors han desenvolupat antibiòtics amb vida mitja-llarga (el període
d'eficàcia), que permet prendre la medicació un cop cada 24 hores i no cada
poques hores. Els antibiòtics més nous són també més efectius contra una gama
més amplia d'infeccions.
-Procés d'escalat:
La transferencia d’un procés
industrial des del laboratori fins un fermentador comercial es realitza en
diverses etapes. El procés s'inicia en un matràs i, si és factible, es transfereix al fermentador del laboratori, un recipient
a petita escala, generalment de vidre i amb una capacitat d‘1 a 10 litres. Els
primers assajos d’escalat es realitzen en aquest fermentador on
també és possible assajar variacions en el medi, la temperatura, el pH, etc.,
d’una manera ràpida i econòmica.
Quan els assajos en el fermentador de
laboratori tenen un resultat satisfactori, el procés passa a la planta pilot,
on es repeteix el procés en fermentadors amb capacitats de 300 a 3.000 litres. En aquest
punt, les condicions s’aproximen més a les del fermentador comercial, encara
que el cost econòmic no és un factor determinant. Per últim, el procés passa al
fermentador comercial, que té una capacitat de 10.000 a 500.000 litres.Durant
totes les etapes de l’escalat, l’aireació és una variable fonamental que està
sotmesa a un control estricte. A mesura que el procés d’escalat avança des del
matràs fins el fermentador comercial, a més de mantenir la temperatura, el pH i
els nutrients a nivells adequats, la dinàmica de l’oxigen es mesura cuidadosament
per determinar com afecta els diferents increments de volumen a la demanda
d’oxigen de la fermentació. En els fermentadors es forma un caldo que es manté a una temperatura de 25ºC i en agitació durant més de 100 hores. A continuació, es retiren les soques del caldo de fermentació i s'extreu l'antibiòtic mitjançant diferents mètodes de separació, com la filtració o la precipitació.
En microbiologia industrial, moltes
vegades es seleccionen genèticament varietats microbianes amb un alt rendiment,
amb l’objectiu d’incrementar la producció. Per aquesta raó, el comportament de la soca de
producció pot ser molt diferent de la soca de tipus salvatge.
Figura 9. Fermentadors d'investigació i producció. a) bateria de petits fermentadors d'investigació. Els fermentadors són els recipients de vidre amb una tapa d'acer inoxidable i les ampolles de plàstic recullen el producte. b) gran bateria de fermentadors industrials a l'aire lliure utilitzats en la producció industrial.
Futur dels antibiòtics
El futur de l'estudi dels antibiòtics necessita canvis. Aquests són deguts a la reducció en
el descobriment d’antibiòtics i a la poca durada que aquests tenen al mercat.
La recerca de nous antibiòtics segueix diferents vies:
-Buscar altres organismes productors d'antibiòtics:
Els antibiòtics naturals no tenen un origen exclusivament
fúngic o bacterià: també es coneixen empíricament extractes de plantes i
animals amb propietats interessants pel desenvolupament de noves substàncies
antibiòtiques, emprades des de fa molt de temps en l'homeopatia. Una altra
possibilitat són els ecosistemes marins, on la competència per l'espai bentònic
és una veritable guerra química i, aquell que és capaç d'inhibir la
competència, esdevé colonitzador. Es disposa doncs, d'un bon reservori de
possibles antibiòtics que encara no han estat descoberts.
-Conèixer la genòmica bacteriana:
Conèixer la importància de cada gen és bàsic.. Els gens
reguladors són menys importants, ja que malgrat que augmenten l'eficiència
energètica de l'organisme no són imprescindibles per a les seves funcions,
mentre que els gens relacionats amb la síntesi d'estructures són
imprescindibles pel fet que aquestes són el blanc d’acció de molts antibiòtics.
Coneixent la genètica dels bacteris també s'espera poder combatre la seva
capacitat d'adaptació als antibiòtics (creació de resistències) limitant la
seva mutabilitat, per exemple, atacant als seus mecanismes de reparació
genètica. Així doncs, el fet de conèixer el funcionament d'un bacteri a nivell
genètic pot permetre trobar o dissenyar compostos que afectin la viabilitat de
les cèl·lules o la seva adaptabilitat.
-Noves estratègies d'inhibició:
Per a combatre bacteris patògens tenim
l'opció d'investigar el camp dels "depredadors de bacteris" dels
quals se'n coneixen tant virus com bacteris.
·Bacteriòfags: També anomenats fags, són virus que utilitzen la maquinària biològica dels bacteris per a reproduir-se, desenvolupant-se dins aquesta i llisant-la un cop són madurs. Amb els coneixements actuals sobre el funcionament dels fags es poden trobar tècniques per a infectar els bacteris sense produir efectes en els humans.
Figura 10. Estructura
d'un bacteriòfag.
·Bacteris depredadors:Són bacteris capaços
d'alimentar-se d'altres bacteris, ja que són incapaços de
sintetitzar certs aminoàcids. A més, les preses són
específiques per a una espècie de depredador. Un exemple és el bacteri Micavibrio
aeruginosavorus, capaç de depredar, entre d'altres, el bacteri patògen Pseudomonas
aeruginosa. Un avantatge dels bacteris depredadors és que eviten les estructures defensives de les preses. Així doncs, aquests depredadors són
útils allà on els antibiòtics fallen.
Figura 11. Mètode
d'acció del bacteri Micavibrio aeruginosavorus
Aquests mecanismes "antibacterians" podrien revolucionar l'ús
dels antibiòtics ja que tenen alguns avantatges:
-Els bacteris no creen resistències quan són atacats per més d'una banda. Això
vol dir que si es combinen tècniques es pot arribar a combatre l'aparició de
resistències.
-Els "depredadors de bacteris" i fags els necessiten per a la seva
supervivència i reproducció, per tant, quan troben una presa no només
l'eliminen, sinó que el nombre d'agents antibacterians augmenta (en el cas dels
fags, augmenta exponencialment)
Aquests avantatges són interessants, però alhora hi ha certs desavantatges, com és
el cas de la lisi dels patògens, en la qual s'alliberen substàncies que poden
ser tòxiques. També hi ha la possibilitat que aquests organismes s'adaptin a
"parasitar-nos", desenvolupant una nova patogenicitat.
Esdevindrà el remei pitjor que la
malaltia?
Conclusions
El descbriment dels antibiòtics ha suposat un avenç molt important per a la societat, ja que ha esdevingut la solució a moltes malalties. No obstant, el seu desenvolupament i ús ha estat descompensat amb el seu coneixement, ja que una excessiva i descontrolada medicació ens ha portat als problemes actuals; major resistència dels bacteris davant els antibiòtics i una vida útil molt curta d'aquests. Per això és necessari aprofundir en la recerca de nous mètodes que permetin lluitar contra els bacteris patògens. Uns bons exemples són l'ús de medicines homeopàtiques, l'investigació de la genòmica bacteriana, l'ús de fags i bacteris depredadors... Tot i que encara queda molt camí per recórrer, ja s'observen alguns mètodes que podrien suposar una gran revolució.
Referències
En general considero que us heu desviat força del tema proposat. Heu presentat un treball excessivament llarg (us recordo que havia de ser d’unes 1000 paraules aproximadament), i poc centrat. Tota la informació que poseu sobre els antibiòtics, definició, tipus, mecanismes d’acció, descobriment... hauria d’estar molt resumit, ja que aquest no és el tema del vostre treball. Segurament podríeu fer una taula resum amb tota aquesta informació. A més, trobo a faltar les espècies productores de cada antibiòtic. Quan arribeu a l’apartat de la producció microbiana us limiteu a descriure mecanismes per detectar productors d’antibiòtics, però no parleu de la PRODUCCIÓ. Heu de centrar el treball, parlar de la producció d’antibiòtics a petita i gran escala.
ResponderEliminarL’apartat sobre el futur dels antibiòtics és interessant, m’ha agradat, però també us caldrà reduir-lo per ajustar-vos a les indicacions d’espai que us vam donar.
Pel que fa al format, hauríeu de revisar l’ortografia, ja que he detectat alguns (pocs) errors. Recordeu que heu de citar les figures al text, i també les referències. Els videos no es poden veure, reviseu-ho, i si considereu que aporten informació sobre la producció d’antibiòtics, mireu de resoldre-ho. La majoria de les figures no aporten informació, per exemple, la foto de les plaques de petri és molt maca, però no aporta res al treball. Us recomano que busqueu o que feu vosaltres mateixos figures més informatives que aportin i aclareixin informació donada al text. També us recomano que consulteu també llibres de microbiologia i articles científics, i que no us quedeu només amb el llistat de pàgines web que teniu a l’apartat de referències (algunes no gaire fiables). Crec que teniu força feina per fer encara, us animo a que reviseu el treball detalladament.
Hola de nou, em faltava comentar-vos que us heu oblidat de l'apartat de conclusions, al final del treball.
ResponderEliminarBones
ResponderEliminarque es podrien combinar els efectes dels antibiótics amb els dels bacteris depredadors per combatre millor certes malalties?
Gabriel Carmona i Guillem Arboix
Bones,
EliminarUna de les conclusions que ens ha permès obtenir el treball és que es poden combinar vàries tècniques, com els bacteris depredadors i els antibiòtics, per tal de fer front als bacteris patògens amb una major eficàcia. Això es deu al fet que si intentem combatre un bacteri de diferents formes i, al mateix temps, aquest és incapaç de dessenvolupar resistències. No obstant, cal tenir en compte que el bacteri depredador utilitzat no sigui del mateix grup que el bacteri patògen, ja que sinó l'antibiòtic també l'afectaria a ell.
Pregunta avaluable:
ResponderEliminarLes drogues a base de penicilina sintètica,que no serveixen per tractar infeccions, perque són utils?
Helena Taberner
Bones,
EliminarTal com s'explica al blog, s'estan dissenyant nous tipus de penicil·lines mitjançant tècniques amb ordinadors. Això permet obtenir diferents conformacions estructurals en les penicil·lines, la qual cosa permet superar les resistències desenvolupades pels bacteris. No obstant, també es poden dissenyar variants de penicil·lines que, tot i no tenir l'efecte d'un antibiòtic, els productes resultants del seu metabolisme actuen aliviant dolors en l'organisme. Per exemple és el cas de la penicilamina, un metabòlit de la penicil·lina que és efectiu per aliviar el dolor de l'artritis reumatoide.
Pregunta avaluable:
ResponderEliminarEls bacteriofags o fags poden esdevindre nocius per el nostre organisme?
Mercè Miró
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
Eliminarfent referencia al que heu explicat en el apartat del futur dels antibiotics
Eliminar