Deel 2: Antibiotica
1. Inleiding
Antibiotica verstoren de vitale processen van bacteriën
➔ Vitale processen = de levensvatbare processen van een bacterie
= processen die nodig zijn om de bacterie in leven te houden
➔ Als deze vitale processen worden verstoord, kan de bacterie zich niet meer voortplanten
Er zijn 2 soorten antibiotica:
• Bacteriostatisch → remt/inhibeert de groei van de bacterie
• Bactericide → doodt de bacterie
De therapeutisch haalbare concentratie = de maximale/hoogste concentratie die je aan een patiënt
kan geven zonder dat er bijwerkingen bij komen
→ Dus zonder dat het toxisch is voor de patiënt
Bacteriën hebben een unieke celwand:
➔ De peptidoglycaanstructuur komt enkel voor
bij bacteriën
→ Een ideaal antibioticum verstoord enkel de
opbouw van de peptidoglycaanstructuur
➔ De celwand kan aan de buitenkant ook nog
een slijmlaag bevatten
➔ Een plasmide = een stukje genetisch materiaal dat
buiten het chromosoom ligt
= Extrachromosomaal DNA
➔ Flagellen zijn niet belangrijk voor antibiotica
→ Pili wel want via pilli kan genetisch materiaal
van de ene bacterie naar de andere bacterie
migreren
➔ Tekening bovenaan:
Links: er zijn minder dwarsverbindingen van de
peptidoglycaanstructuur + de wand bevat
lipopolysachariden en porines waarlangs
antibiotica de bacterie binnen kan gaan
➔ Gramnegatieve bacteriën kunnen resistent worden
door hun porines te verminderen + versmallen
→ Dit kunnen grampositieve bacteriën niet!
Er zijn verschillende groepen van antibiotica
→ Groepen die inwerken op grampositieve bacteriën en groepen die inwerken op gram-negatieve
bacteriën
→ Bv. Vancomycine is enkel werkzaam op grampositieve bacteriën! (zie later)
,2. Werkingsmechanismen en werkingsspectrum
Er zijn 5 werkingsmechanismen van antibiotica:
1) Inwerken op de celwandsynthese
• Antibiotica remmen de synthese van de bacteriële celwand, waardoor de bacterie
kwetsbaar wordt en kan barsten door osmotische druk
• Werkt alleen op groeiende bacteriën!
• Voorbeelden:
➢ Penicillines en Cefalosporines → remmen transpeptidase (enzym betrokken
bij de vorming van peptidoglycaan)
➢ Vancomycines → remmen de opbouw van peptidoglycaan
2) Inhibitie van de proteïnesynthese
• Antibiotica grijpen in op het bacteriële ribosoom (verschilt van het menselijke
ribosoom) en remmen zo de aanmaak van bacteriële eiwitten
→ Door te binden op de ribosomen wordt de opbouw van bacteriën belemmerd
waardoor de bacterie niet meer kan groeien
• Voorbeelden:
➢ Tetracyclines → blokkeren de binding van tRNA aan het ribosoom
➢ Macroliden → blokkeren de elongatie van de eiwitsynthese
➢ Aminoglycosiden → verstoren het “lezen” van mRNA, wat leidt tot
foutieve eiwitten
3) Inwerken op de nucleïnezuren
• Antibiotica remmen de aanmaak of functie van DNA of RNA, wat essentieel is voor
de replicatie + transcriptie van bacteriën
• Voorbeelden:
➢ Fluoroquinolonen → remmen DNA-gyrase + topoisomerase (is nodig voor
DNA-replicatie)
➢ Rifampicine → remt RNA-polymerase (is nodig voor RNA-synthese)
4) Verstoren van de membraanfunctie
• Antibiotica beschadigen de bacteriële celmembraan, waardoor ionen en moleculen
ongecontroleerd de cel in of uit stromen, wat leidt tot de dood van de bacterie
• Voorbeelden:
➢ Polymyxines → binden aan de lipopolysacchariden van gram-negatieve
bacteriën, wat de membraanintegriteit verstoort
➢ Daptomycine → zorgt voor depolarisatie van het membraan van
gram-positieve bacteriën
5) Inwerken op het intermediair metabolisme
• Antibiotica remmen metabole processen die uniek zijn voor bacteriën
→ Bv. de synthese van foliumzuur (een essentiële bouwsteen voor DNA en RNA)
---> Bacteriën maken foliumzuur zelf aan
---> Inhibitie van enzymen die foliumzuur aanmaken = afsterving van de bacterie
• Voorbeelden: Sulfonamiden en Trimethoprim
,Het werkingsspectrum = het geheel van verschillende bacteriegeslachten die door het antibioticum
kunnen geremd worden bij therapeutisch haalbare concentraties
➔ Elk antibioticum heeft een groep van bacteriën waartegen ze werkzaam zijn
→ Dit is hun werkingsspectrum
→ Bv. Penicilline heeft als werkingsspectrum het geslacht Staphylococcus sp.,
Streptococcus sp. en sommige gram-negatieve bacteriën zoals Neisseria sp.
---> Het is een smalspectrumantibioticum
➔ Een breedspectrumantibioticum heeft activiteit op een hele grote groep van bacteriën
→ Bv. Tetracyclines werken zowel tegen gram-negatieve als gram-positieve bacteriën
➔ Welke heeft de voorkeur (smal-of breedspectrum)?
➢ Bij breedspectrumantibiotica heb je een grotere kans dat de infectie behandeld wordt
→ Bij smalspectrumantibiotica kan het zijn dat je je hebt vergist van bacterie dus dat
de infectie er niet op verbeterd omdat het antibioticum geen effect heeft
➢ MAAR een breedspectrumantibioticum heeft veel nevenwerkingen
→ Bv. de normale flora wordt ook verstoord
➢ Een breedspectrumantibioticum als 1ste keus is niet altijd slecht, maar soms is het
beter om meer gericht te kijken
3. Resistentie
Een bacterie is een levend organisme, het probeert in leven te blijven dus zal zich continue blijven
beschermen door te proberen ontsnappen aan het antibioticum
Natuurlijke resistentie = een aangeboren eigenschap van een bacteriesoort, wat betekent dat deze
resistentie al aanwezig is zonder blootstelling aan antibiotica
➔ Kenmerken van natuurlijke resistentie:
1) Onvoldoende penetratie van het antibioticum
→ Sommige bacteriën hebben een celwand of buitenmembraan die voorkomt dat
het antibioticum de cel kan binnendringen
---> Bv. gram-negatieve bacteriën zijn vaak van nature resistent tegen antibiotica
die vooral op gram-positieve werken (bv. Vancomycine) omdat hun
buitenmembraan een fysieke barrière vormt
2) Ontbreken van het doelwit of onvoldoende affiniteit
→ Het antibioticum werkt niet omdat de bacterie het moleculaire doelwit niet heeft
of omdat het doelwit onvoldoende affiniteit heeft voor het antibioticum
---> Bv. Mycoplasma-soorten zijn resistent tegen β-lactamantibiotica (bv.
penicilline) omdat ze geen celwand hebben
3) Natuurlijke neutraliserende enzymen
→ Sommige bacteriën produceren van nature enzymen die antibiotica onschadelijk
maken
---> Bv. Klebsiella pneumoniae produceert van nature β-lactamasen, enzymen die
β-lactamantibiotica afbreken
4) Effluxpompen of barrières
→ Sommige bacteriën hebben mechanische methoden om antibiotica uit de cel te
pompen of de toegang ervan te blokkeren
---> Pseudomonas aeruginosa heeft een sterk effluxpompsysteem, waardoor veel
antibiotica worden verwijderd voordat ze effectief zijn
, Verworven resistentie = het fenomeen waarbij bacteriën die oorspronkelijk gevoelig waren voor een
bepaald antibioticum, resistent worden door genetische veranderingen
➔ Deze resistentie kan op 2 manieren ontstaan:
1) Chromosomaal of chromosomale resistentie
➢ = Verworven resistentie door mutaties in het chromosoom van de bacterie
➢ Na contact met een antibioticum zullen de bacteriën vermenigvuldigen
→ Tijdens deze vermenigvuldiging gebeuren er toevallige mutaties
---> Gevolgen:
Mutanten die minder/niet gevoelig zijn aan het antibioticum
Uitselectie van mutanten → bij blootstelling aan antibiotica zullen
enkel de mutanten overleven + zich
vermenigvuldigen
➢ Wordt in de hand gewerkt door regelmatig en langdurig contact met
concentraties die in de buurt liggen van de MIC
→ Minimale inhiberende concentratie (MIC) = de kleinste concentratie van
antibioticum dat de groei van de bacterie gaat onderdrukken
2) Extrachromosomaal of extrachromosomale resistentie
➢ = Verworven resistentie door het opnemen van DNA-fragmenten die
genetische info bevatten voor de productie van resistentie-factoren
➢ Het gebeurt via horizontale genoverdracht tussen bacteriën:
Transformatie → opname van ‘naakte’ stukjes DNA uit de omgeving
afkomstig van gelyseerde bacteriën
Transductie → door bacteriofagen (virussen die bacteriën infecteren)
---> meestal beperkt tot uitwisseling binnen dezelfde soort
Conjugatie → directe overdracht van plasmiden tussen bacteriën via pili
---> tussen eenzelfde of een verschillende soort
➢ Er is snelle verspreiding binnen populaties + tussen verschillende soorten
Resistentiemechanismen: → 1 – 4 zijn de belangrijkste mechanismen
1. Permeabiliteitsresistentie
• De bacteriën verhinderen de opname van antibiotica door structurele aanpassingen
in hun celwand
• Dit mechanisme is vaak aanwezig bij gram-negatieve bacteriën (omdat ze een meer
complexe buitenmembraanstructuur hebben)
• Er zijn verschillende manieren:
➢ Verlies van porinen → porinen verdwijnen waardoor antibiotica niet meer
kunnen binnendringen
➢ Wijzigingen in porinen → structuurveranderingen waardoor antibiotica er
niet meer doorheen kunnen
➢ Vermindering van het aantal porinen → hierdoor neemt de algehele
doorlaatbaarheid af
➢ Vermindering van de poriegrootte → hierdoor kunnen grotere moleculen
(bv. antibiotica) niet meer passeren
1. Inleiding
Antibiotica verstoren de vitale processen van bacteriën
➔ Vitale processen = de levensvatbare processen van een bacterie
= processen die nodig zijn om de bacterie in leven te houden
➔ Als deze vitale processen worden verstoord, kan de bacterie zich niet meer voortplanten
Er zijn 2 soorten antibiotica:
• Bacteriostatisch → remt/inhibeert de groei van de bacterie
• Bactericide → doodt de bacterie
De therapeutisch haalbare concentratie = de maximale/hoogste concentratie die je aan een patiënt
kan geven zonder dat er bijwerkingen bij komen
→ Dus zonder dat het toxisch is voor de patiënt
Bacteriën hebben een unieke celwand:
➔ De peptidoglycaanstructuur komt enkel voor
bij bacteriën
→ Een ideaal antibioticum verstoord enkel de
opbouw van de peptidoglycaanstructuur
➔ De celwand kan aan de buitenkant ook nog
een slijmlaag bevatten
➔ Een plasmide = een stukje genetisch materiaal dat
buiten het chromosoom ligt
= Extrachromosomaal DNA
➔ Flagellen zijn niet belangrijk voor antibiotica
→ Pili wel want via pilli kan genetisch materiaal
van de ene bacterie naar de andere bacterie
migreren
➔ Tekening bovenaan:
Links: er zijn minder dwarsverbindingen van de
peptidoglycaanstructuur + de wand bevat
lipopolysachariden en porines waarlangs
antibiotica de bacterie binnen kan gaan
➔ Gramnegatieve bacteriën kunnen resistent worden
door hun porines te verminderen + versmallen
→ Dit kunnen grampositieve bacteriën niet!
Er zijn verschillende groepen van antibiotica
→ Groepen die inwerken op grampositieve bacteriën en groepen die inwerken op gram-negatieve
bacteriën
→ Bv. Vancomycine is enkel werkzaam op grampositieve bacteriën! (zie later)
,2. Werkingsmechanismen en werkingsspectrum
Er zijn 5 werkingsmechanismen van antibiotica:
1) Inwerken op de celwandsynthese
• Antibiotica remmen de synthese van de bacteriële celwand, waardoor de bacterie
kwetsbaar wordt en kan barsten door osmotische druk
• Werkt alleen op groeiende bacteriën!
• Voorbeelden:
➢ Penicillines en Cefalosporines → remmen transpeptidase (enzym betrokken
bij de vorming van peptidoglycaan)
➢ Vancomycines → remmen de opbouw van peptidoglycaan
2) Inhibitie van de proteïnesynthese
• Antibiotica grijpen in op het bacteriële ribosoom (verschilt van het menselijke
ribosoom) en remmen zo de aanmaak van bacteriële eiwitten
→ Door te binden op de ribosomen wordt de opbouw van bacteriën belemmerd
waardoor de bacterie niet meer kan groeien
• Voorbeelden:
➢ Tetracyclines → blokkeren de binding van tRNA aan het ribosoom
➢ Macroliden → blokkeren de elongatie van de eiwitsynthese
➢ Aminoglycosiden → verstoren het “lezen” van mRNA, wat leidt tot
foutieve eiwitten
3) Inwerken op de nucleïnezuren
• Antibiotica remmen de aanmaak of functie van DNA of RNA, wat essentieel is voor
de replicatie + transcriptie van bacteriën
• Voorbeelden:
➢ Fluoroquinolonen → remmen DNA-gyrase + topoisomerase (is nodig voor
DNA-replicatie)
➢ Rifampicine → remt RNA-polymerase (is nodig voor RNA-synthese)
4) Verstoren van de membraanfunctie
• Antibiotica beschadigen de bacteriële celmembraan, waardoor ionen en moleculen
ongecontroleerd de cel in of uit stromen, wat leidt tot de dood van de bacterie
• Voorbeelden:
➢ Polymyxines → binden aan de lipopolysacchariden van gram-negatieve
bacteriën, wat de membraanintegriteit verstoort
➢ Daptomycine → zorgt voor depolarisatie van het membraan van
gram-positieve bacteriën
5) Inwerken op het intermediair metabolisme
• Antibiotica remmen metabole processen die uniek zijn voor bacteriën
→ Bv. de synthese van foliumzuur (een essentiële bouwsteen voor DNA en RNA)
---> Bacteriën maken foliumzuur zelf aan
---> Inhibitie van enzymen die foliumzuur aanmaken = afsterving van de bacterie
• Voorbeelden: Sulfonamiden en Trimethoprim
,Het werkingsspectrum = het geheel van verschillende bacteriegeslachten die door het antibioticum
kunnen geremd worden bij therapeutisch haalbare concentraties
➔ Elk antibioticum heeft een groep van bacteriën waartegen ze werkzaam zijn
→ Dit is hun werkingsspectrum
→ Bv. Penicilline heeft als werkingsspectrum het geslacht Staphylococcus sp.,
Streptococcus sp. en sommige gram-negatieve bacteriën zoals Neisseria sp.
---> Het is een smalspectrumantibioticum
➔ Een breedspectrumantibioticum heeft activiteit op een hele grote groep van bacteriën
→ Bv. Tetracyclines werken zowel tegen gram-negatieve als gram-positieve bacteriën
➔ Welke heeft de voorkeur (smal-of breedspectrum)?
➢ Bij breedspectrumantibiotica heb je een grotere kans dat de infectie behandeld wordt
→ Bij smalspectrumantibiotica kan het zijn dat je je hebt vergist van bacterie dus dat
de infectie er niet op verbeterd omdat het antibioticum geen effect heeft
➢ MAAR een breedspectrumantibioticum heeft veel nevenwerkingen
→ Bv. de normale flora wordt ook verstoord
➢ Een breedspectrumantibioticum als 1ste keus is niet altijd slecht, maar soms is het
beter om meer gericht te kijken
3. Resistentie
Een bacterie is een levend organisme, het probeert in leven te blijven dus zal zich continue blijven
beschermen door te proberen ontsnappen aan het antibioticum
Natuurlijke resistentie = een aangeboren eigenschap van een bacteriesoort, wat betekent dat deze
resistentie al aanwezig is zonder blootstelling aan antibiotica
➔ Kenmerken van natuurlijke resistentie:
1) Onvoldoende penetratie van het antibioticum
→ Sommige bacteriën hebben een celwand of buitenmembraan die voorkomt dat
het antibioticum de cel kan binnendringen
---> Bv. gram-negatieve bacteriën zijn vaak van nature resistent tegen antibiotica
die vooral op gram-positieve werken (bv. Vancomycine) omdat hun
buitenmembraan een fysieke barrière vormt
2) Ontbreken van het doelwit of onvoldoende affiniteit
→ Het antibioticum werkt niet omdat de bacterie het moleculaire doelwit niet heeft
of omdat het doelwit onvoldoende affiniteit heeft voor het antibioticum
---> Bv. Mycoplasma-soorten zijn resistent tegen β-lactamantibiotica (bv.
penicilline) omdat ze geen celwand hebben
3) Natuurlijke neutraliserende enzymen
→ Sommige bacteriën produceren van nature enzymen die antibiotica onschadelijk
maken
---> Bv. Klebsiella pneumoniae produceert van nature β-lactamasen, enzymen die
β-lactamantibiotica afbreken
4) Effluxpompen of barrières
→ Sommige bacteriën hebben mechanische methoden om antibiotica uit de cel te
pompen of de toegang ervan te blokkeren
---> Pseudomonas aeruginosa heeft een sterk effluxpompsysteem, waardoor veel
antibiotica worden verwijderd voordat ze effectief zijn
, Verworven resistentie = het fenomeen waarbij bacteriën die oorspronkelijk gevoelig waren voor een
bepaald antibioticum, resistent worden door genetische veranderingen
➔ Deze resistentie kan op 2 manieren ontstaan:
1) Chromosomaal of chromosomale resistentie
➢ = Verworven resistentie door mutaties in het chromosoom van de bacterie
➢ Na contact met een antibioticum zullen de bacteriën vermenigvuldigen
→ Tijdens deze vermenigvuldiging gebeuren er toevallige mutaties
---> Gevolgen:
Mutanten die minder/niet gevoelig zijn aan het antibioticum
Uitselectie van mutanten → bij blootstelling aan antibiotica zullen
enkel de mutanten overleven + zich
vermenigvuldigen
➢ Wordt in de hand gewerkt door regelmatig en langdurig contact met
concentraties die in de buurt liggen van de MIC
→ Minimale inhiberende concentratie (MIC) = de kleinste concentratie van
antibioticum dat de groei van de bacterie gaat onderdrukken
2) Extrachromosomaal of extrachromosomale resistentie
➢ = Verworven resistentie door het opnemen van DNA-fragmenten die
genetische info bevatten voor de productie van resistentie-factoren
➢ Het gebeurt via horizontale genoverdracht tussen bacteriën:
Transformatie → opname van ‘naakte’ stukjes DNA uit de omgeving
afkomstig van gelyseerde bacteriën
Transductie → door bacteriofagen (virussen die bacteriën infecteren)
---> meestal beperkt tot uitwisseling binnen dezelfde soort
Conjugatie → directe overdracht van plasmiden tussen bacteriën via pili
---> tussen eenzelfde of een verschillende soort
➢ Er is snelle verspreiding binnen populaties + tussen verschillende soorten
Resistentiemechanismen: → 1 – 4 zijn de belangrijkste mechanismen
1. Permeabiliteitsresistentie
• De bacteriën verhinderen de opname van antibiotica door structurele aanpassingen
in hun celwand
• Dit mechanisme is vaak aanwezig bij gram-negatieve bacteriën (omdat ze een meer
complexe buitenmembraanstructuur hebben)
• Er zijn verschillende manieren:
➢ Verlies van porinen → porinen verdwijnen waardoor antibiotica niet meer
kunnen binnendringen
➢ Wijzigingen in porinen → structuurveranderingen waardoor antibiotica er
niet meer doorheen kunnen
➢ Vermindering van het aantal porinen → hierdoor neemt de algehele
doorlaatbaarheid af
➢ Vermindering van de poriegrootte → hierdoor kunnen grotere moleculen
(bv. antibiotica) niet meer passeren
