miniatura|Fórmula da penicilina, o primeiro antibiótico natural, que foi descuberto por Alexander Fleming en 1928.
Un antibiótico (do grego αντί - anti, "en contra" + - biotikos, "dado á vida""'αντί" en Liddell and Scott. An Intermediate Greek-English Lexicon. Oxford. Clarendon Press. 1889."βιοτικός" en Liddell and Scott. An Intermediate Greek-English Lexicon. Oxford. Clarendon Press. 1889.) é un composto químico producido por un ser vivo ou derivado sintético, que mata ou impide o crecemento de certas clases de microorganismos sensibles, xeralmente bacterias, pero non exclusivamente. Os que só actúan contra bacterias chámanse antibacterianos. Os antibióticos utilízanse en medicina humana, veterinaria e horticultura para tratar infeccións provocadas por xermes. Normalmente os antibióticos presentan toxicidade selectiva, que é moi superior para os organismos invasores que para os animais ou os seres humanos que os hospedan, aínda que ocasionalmente pode producirse unha reacción adversa, como afectar á flora bacteriana normal do organismo ou outros efectos secundarios. Os antibióticos xeralmente axudan ás defensas dun individuo ata que as respostas locais sexan dabondo para controlar a infección. Un antibiótico é bacteriostático se impide o crecemento dos xermes, e bactericida se os destrúe, pero pode xerar tamén ambos os efectos, segundo os casos.
En termos estritos ou históricos, un antibiótico é unha substancia segregada por un microorganismo, que ten a capacidade de afectar a outros microorganismos. O termo antibiótico foi utilizado por primeira vez por Selman Waksman en 1942 para describir certas «influencias antibióticas», é dicir, aquelas formulacións antagonistas ao crecemento de microorganismos e que derivan doutros organismos vivos. Esa definición exclúe a aquelas substancias naturais, como o zume gástrico ou o peróxido de hidróxeno, que poden matar a un microorganismo paro que non son producidas por outros microorganismos. Na actualidade a definición de antibiótico está sendo usada para incluír aos antimicrobianos sintéticos ou quimioterapéuticos antimicrobianos como as quinolonas, sulfamidas e outros axentes antimicrobianos derivados de produtos naturais e aqueles con propiedades antibióticas descubertas empiricamente.
Moitos antibióticos son compostos de masa molecular relativamente pequena de menos de 2000 Da. Cos avances na química farmacéutica a maioría dos antibióticos actuais son quimicamente modificacións semisintéticas de diversos compostos naturais. Estes inclúen, por exemplo, os beta-lactámicos, como as penicilinas (producidas por fungos e despois modificadas no laboratorio), as cefalosporinas, e os carbapenems. Compostos que aínda se obteñen illándoos de organismos vivos son os aminoglicósidos. Outros son resultado exclusivamente de síntese química no laboratorio, como as sulfonamidas, as quinolonas, e as oxazolidinonas. Por tanto, estes produtos poden clasificarse de acordo coa súa orixe química en naturais, semisintéticos, e sintéticos.
O obxectivo do tratamento con antibióticos é a erradicación do microorganismo patóxeno. Para isto cómpre seguir unha posoloxía (doses) que consiga que no foco da infección se acade unha concentración do medicamento superior á mínima concentración capaz de inhibir ao microorganismo durante o tempo suficiente. A automedicación con antibióticos supón un serio problema de saúde pública, porque a elección inadecuada do antibiótico e, especialmente, unha incorrecta posoloxía, pode xerar poboacións de bacterias resistentes a dito antibiótico. Por outro lado, os antibióticos e antimicrobianos son totalmente ineficaces nas enfermidades virais, polo que o seu uso debe evitarse neses casos.
Historia miniatura|Anuncio público aproximadamente de 1944, durante a segunda guerra mundial, sobre a penicilina, un dos primeiros antibióticos comercializados. A pesar de que os potentes compostos antibióticos para o tratamento de doenzas humanas causadas por bacterias, tales como a tuberculose, peste bubónica ou a lepra, non se illaron e identificaron ata o século XX, o uso máis remoto dos antibióticos tivo lugar en China hai máis de 2500 anos. Sabíase entón que a aplicación da callada balorenta da soia sobre certas infeccións tiña beneficios terapéuticos.
Moitas outras culturas antigas, entre elas a dos antigos exipcios e gregos usaban mofos e certas plantas para o tratamento de infeccións debido a que contiñan antibióticos (aínda que non os coñeceran como tales). Este fenómeno recibe o nome de antibiose. O principio de antibiose foi descrito en 1877 cando Louis Pasteur e Robert Koch observaron que un bacilo procedente do aire podía inhibir o crecemento da bacteria Bacillus anthracis.
O primeiro antibiótico descuberto foi a penicilina. O primeiro que traballou con este produto, en 1897 foi Ernest Duchesne en Francia, cando traballaba con fungos do xénero Penicillium, aínda que o seu traballo non recibiu a atención da comunidade científica, e a penicilina non chegaría a ser coñecida ata os traballos de Fleming. A investigación no eido da terapéutica antibacteriana moderna comezou en Alemaña co desenvolvemento do primeiro composto sintético con actividade antibacteriana de curto espectro, o Salvarsan (arsfenamina) por Paul Ehrlich en 1909. En realidade é un composto sintetizado no laboratorio, polo que non é un produto natural feito por microorganismos (que é a definición orixinal e máis estrita de antibiótico). Ese descubrimento permitiu o tratamento efectivo da sífilis, que era un gran problema de saúde pública na época. Ese medicamento, efectivo tamén para combater outras infeccións por espiroquetas, xa non se emprega no presente.
Máis adiante Alexander Fleming (1881-1955), un médico británico, estaba cultivando unha bacteria (Staphylococcus aureus) nunha placa de ágar, a cal foi contaminada accidentalmente por esporas de mofos. Fleming decatouse de que o medio de cultivo arredor do mofo estaba libre de bacterias, e comezou a investigar cal era a causa. Fleming xa traballara previamente nas propiedades antibacterianas do encima lisozima, e grazas a iso puido facer unha interpretación correcta do que viu: o fungo estaba segregando algo que inhibía o crecemento da bacteria. Aínda que non puido purificar o material obtido (o anel principal da molécula non era estable cos métodos de purificación que utilizou), publicou o seu descubrimento. Debido a que o fungo era do xénero Penicillium (concretamente P. notatum), denominou ao produto penicilina.
Máis de 10 anos despois, Ernst Boris Chain e Howard Walter Florey continuaron os traballos de Fleming e produciron unha forma purificada da penicilina. Un antigo alumno de Fleming, Cecil George Paine, realizou as primeiras experiencias clínicas con penicilina en neonatos con oftalmía neonatal conseguindo o éxito en 1930. Paine non publicou estes resultados, cousa que si fixeron Chain e Florey máis adiante. Os tres investigadores, Fleming, Chain e Florey, compartiron o premio Nobel de Medicina en 1945. En 1939, René Dubos illou a gramicidina, un dos primeiros antibióticos usados fabricados comercialmente e indicado no tratamento de feridas e úlceras. Debido á necesidade imperiosa de tratar as infeccións provocadas por feridas durante a segunda guerra mundial, investíronse moitos recursos en investigar e purificar a penicilina, e un equipo liderado por Howard Florey tivo éxito en producir grandes cantidades do principio activo puro en 1940. Os antibióticos axiña se fixeron de uso xeneralizado desde o ano 1943.
O descubrimento dos antibióticos, así como da anestesia e a adopción de prácticas hixiénicas polo persoal sanitario (por exemplo, o lavado de mans e a utilización de instrumentos estériles), revolucionou a sanidade e converteuse nun dos grandes avances da historia en materia de saúde. Aos antibióticos se lles denomina frecuentemente "balas máxicas", termo usado por Ehrlich, por faceren branco nos microorganismos sen prexudicaren ao hóspede.
Mecanismo de acción miniatura|Representación dun péptido curto (verde) precursor da parede celular dunha bacteria unido ao antibiótico vancomicina (azul). O péptido únese á vancomicina por cinco enlaces de hidróxeno (liñas punteadas).
Debido a que os antibióticos teñen efectos sobre unha gran variedade de bacterias, os seus mecanismos de acción difiren segundo as características vitais de cada organismo e, polo xeral, atacan obxectivos que non existen nas células de mamíferos.
Parede celular Algúns antibióticos exercen a súa función en rexións e orgánulos intracelulares, polo que son ineficaces en bacterias que conteñan unha parede celular, a menos que se consiga inhibir a síntese desta estrutura exterior, presente en moitas bacterias, pero non en animais. Moitos antibióticos van dirixidos a bloquear a síntese, exportación, organización ou formación da parede celular, especificamente os enlaces cruzados do peptidoglicano, o principal compoñente da parede celular, sen interferiren cos compoñentes intracelulares. Isto permite alterar a composición intracelular do microorganismo por medio da presión osmótica. Como a maquinaria intracelular permanece intacta, isto aumenta a presión interna sobre a membrana ata o punto en que esta cede, o contido celular libérase ao exterior, e a bacteria morre. Tamén permiten a entrada doutros axentes antimicrobianos que non poden atravesar a parede celular. Algúns exemplos clásicos son:
a bacitracina: do grupo dos péptidos, inhibe ao transportador lipídico do peptidoglicano cara ao exterior da célula. a penicilina: do grupo dos beta-lactámicos, inhibe a transpeptidación, unha reacción na que se producen os enlaces cruzados da parede celular e bloquea os inhibidores das autolisinas. as cefalosporinas: outro tipo de moléculas que inhiben a transpeptidación, por unión ás proteínas PBPs, implicadas na última fase da formación da parede celular.
Membrana celular Certos antibióticos poden lesionar directa ou indirectamente (ao inhibiren a síntese dos constituíntes) a integridade da membrana plasmática das bacterias e de certos fungos. Por exemplo, as polimixinas producidas por Paenibacillus polymyxa son antibióticos que actúan como surfactantes ou deterxentes que reaccionan cos lípidos da membrana celular das bacterias. Isto afecta á permeabilidade da membrana. Os elementos hidrosolubles e algúns que son tóxicos para o xerme, poden así entrar sen restrición ao interior celular. A gramicidina A forma poros ou canais nas bicapas lipídicas.
Acción sobre ácidos nucleicos (ADN e ARN) e proteínas Algúns antibióticos actúan bloqueando a síntese do ADN, ARN, ribosomas, ácidos nucleicos ou encimas que participan na sínteses das proteínas, e como resultado fórmanse proteínas defectuosas. A mitomicina é un composto con estrutura asimétrica, que se fixa ás hélices do ADN e inhibe ou bloquea a expresión do encima ADN polimerase e, por tanto, a replicación do ADN e a ensamblaxe das proteínas. A actinomicina ten un mecanismo de actuación similar ao da mitomicina, mais é unha molécula simétrica.
As sulfamidas son análogos estruturais de moléculas biolóxicas e parécense ás moléculas normalmente usadas pola célula diana. Ao fecer uso destas moléculas farmacolóxicas, as vías metabólicas do microorganismo son bloqueadas, provocando unha inhibición na produción de bases nitroxenadas e, finalmente, a morte celular.
As quinolonas e fluoroquinolonas actúan sobre encimas bacterianos do tipo das xirases e topoisomerases do ADN, responsables da topoloxía dos cromosomas, alterando o control celular sobre a replicación bacteriana e producindo unha alteración na lectura da mensaxe xenética.
Acción sobre os ribosomas