Polimixine

Polimixine sono antibiotici che combattono principalmente i batteri gram-negativi. Tuttavia, i principi attivi agiscono solo sui batteri situati al di fuori delle cellule del corpo. La loro efficacia si basa sulla loro reazione con i fosfolipidi nelle membrane cellulari batteriche.

Cosa sono le polimixine?

Le polimixine sono polipeptidi ramificati complessi, che di solito sono costituiti da dieci amminoacidi. Alla fine hanno acidi grassi idrofobici. La struttura molecolare consente la formazione di una polarità che corrisponde a quella dei fosfolipidi nelle membrane cellulari. Ciò consente a queste molecole di interagire con i fosfolipidi e distruggere la loro struttura. Di conseguenza, la membrana cellulare batterica si dissolve. Se è completamente distrutto, si verifica la morte cellulare del batterio.

Tuttavia, le polimixine raggiungono solo i batteri posizionati all'esterno della cellula. Se i batteri hanno già attraversato la membrana della cellula del corpo, non possono più essere distrutti da questi principi attivi.

Vengono utilizzati principalmente due principi attivi delle polimixine. Questa è da un lato la polimixina B e dall'altro il principio attivo colistina. La modalità di azione di entrambe le sostanze è simile. Tuttavia, le polimixine non possono essere assorbite per via parenterale (bypassando l'intestino) perché hanno un effetto neurotossico e dannoso sui reni. In applicazioni più recenti, la colistina viene quindi somministrata sotto forma di un profarmaco come colistimetato di sodio (CMS).

Effetto farmacologico

Le polimixine sono utilizzate per controllare i batteri gram-negativi principalmente patogeni. I batteri gram-negativi e gram-positivi differiscono nella struttura della loro membrana cellulare. Utilizzando il metodo di colorazione sviluppato dal batteriologo danese Gram, i due gruppi di batteri possono essere facilmente distinti l'uno dall'altro. Un colorante di base viene utilizzato per colorare la membrana cellulare attraverso la formazione complessa. I batteri Gram-positivi mostrano un colore, mentre i batteri Gram-negativi non si colorano.

I batteri Gram-positivi hanno uno spesso guscio di mureina fatto di peptidoglicani nella loro membrana cellulare, mentre i batteri gram-negativi hanno solo un sottile strato di mureina. Queste differenze influenzano la sensibilità dei batteri a diversi antibiotici. Una decisione a favore o contro determinati antibiotici può essere presa determinando rapidamente la colorazione di Gram.

A causa della loro polarità, le polimixine reagiscono principalmente con i fosfolipidi, che sono legati ai polisaccaridi. Si formano così legami chimici tra polimixine e lipopolisaccaridi (LPS). A causa del sottile strato di mureina nei batteri gram-negativi, gli LPS vengono raggiunti meglio dalle polimixine. Di conseguenza, la membrana cellulare viene inizialmente distrutta fino a quando l'intero contenuto di citoplasma viene rilasciato e la cellula batterica muore.

La sensibilità dei batteri alle polimixine aumenta con il contenuto di fosfolipidi nella membrana cellulare. Si è scoperto che le membrane cellulari di batteri molto sensibili legano più polimixine rispetto a batteri meno sensibili. Il cambiamento chimico dei principi attivi, ad esempio rimuovendo gli acidi grassi terminali, può ridurne l'efficacia.

Si è anche scoperto che maggiore è la concentrazione di antibiotici, migliore è la lotta contro i batteri. Negli studi è stato possibile osservare la formazione di bolle sulla membrana batterica, che ha portato alla completa distruzione. Se la concentrazione era troppo bassa, la membrana non poteva essere completamente sciolta e il batterio sopravviveva. In termini di trattamento, non importa se i batteri stanno riposando o si dividono. Un controllo altrettanto efficace è possibile in entrambe le fasi.

Applicazione e uso medico

Sia la polimixina B che la colistina hanno lo stesso spettro di attività. Tra l'altro, sono particolarmente efficaci nella lotta contro i batteri gram-negativi come Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Enterobacter spp., Pasteurella spp., Haemophilus spp., Vibrio spp., Bordetella spp. o Aerobacter. I batteri particolarmente sensibili che rispondono bene al trattamento sono Acinetobacter spp., Bordetella bronchiseptica, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Histophilus somni, Taylorella equigenitalis, Pasteurella multocida o Pseudomonas aeruginosa.

Può anche verificarsi resistenza alle polimixine. Tuttavia, questi si verificano raramente. La resistenza può derivare da cambiamenti nelle sostanze attive sulla superficie batterica, dall'inibizione dell'ingresso nella membrana cellulare o da cambiamenti nella superficie batterica. Alcuni batteri formano enzimi digestivi che abbattono i polipeptidi delle polimixine sulla superficie cellulare. Inoltre, alcuni batteri contengono determinate pompe che spingono gli antibiotici fuori dalla cellula. Anche un cambiamento della superficie batterica, che si nota ad esempio attraverso una minore densità di fosfolipidi, può contribuire alla resistenza.

Le principali polimixine utilizzate sono la polimixina B o la colistina. La modalità di azione di entrambe le sostanze è la stessa. Tuttavia, la colistina può essere utilizzata solo direttamente negli unguenti, negli aerosol per la terapia inalatoria o per via orale per il trattamento dell'intestino. È appena assorbito a livello intestinale, quindi può essere somministrato solo per via parenterale (ad es. Per via endovenosa) per uso sistemico. La colistina pura, tuttavia, ha un effetto neurotossico e tossico sui reni se assunta per via parenterale. Come profarmaco, tuttavia, può essere assunto come colistimetato di sodio (CMS) senza complicazioni.

Rischi ed effetti collaterali

Come già accennato, la colistina non deve essere assorbita per via parenterale, cioè bypassando l'intestino, poiché ciò può portare a effetti neurotossici e nefrotossici. Questo vale anche per altre polimixine. Tuttavia, l'ingestione orale di colistina non è adatta per l'uso sistemico, poiché viene assorbita a malapena attraverso l'intestino. Tuttavia, come profarmaco sotto forma di colistimetato di sodio (CMS), può essere utilizzato anche per via sistemica.