As penicilinas são antibióticos do grupo dos betalactâmicos profusamente utilizados no tratamento de infecções causadas por bactérias sensíveis. A maioria das penicilinas são derivadas do ácido 6-aminopenicilânico, diferenciando-se umas das outras conforme a substituição na cadeia lateral do seu grupo amino. A benzilpenicilina, ou penicilina G, foi o primeiro antibiótico amplamente utilizado na medicina; a sua descoberta foi atribuída ao médico e bacteriologista escocês Alexander Fleming em 1928, que juntamente com os cientistas Ernst Boris Chain e Howard Walter Florey — que criaram um método para produzir em massa o medicamento — ganhou o Prêmio Nobel de Medicina em 1945. O fármaco está disponível desde 1941, sendo o primeiro antibiótico a ser utilizado com sucesso.Nossa capa: Alexander Fleming e a descoberta da penicilina. J. Bras. Patol. Med. Lab., Rio de Janeiro , v. 45, n. 5, Oct. 2009A Penicilina. Superinteressante, fevereiro de 1988
O mecanismo de ação das penicilinas não é totalmente conhecido, embora sua analogia com a D-alanil-D-alanina terminal, localizada na cadeia lateral peptídica da subunidade do peptidoglicano (o principal constituinte da parede bacteriana) sugere que o seu carácter bactericida deriva da sua intervenção como inibidor enzimático do processo de transpeptidação durante a sua síntese. Desta forma, a penicilina actua debilitando a parede bacteriana e favorecendo a lise osmótica da bactéria durante o processo de multiplicação.
Existe uma grande diversidade de penicilinas. Algumas espécies de fungos do género Penicillium sintetizam naturalmente penicilinas, como o primeiro tipo isolado, a penicilina G. Porém, devido ao aparecimento de resistências, outras famílias foram desenvolvidas seguindo basicamente duas estratégias: a adição de precursores da cadeia lateral ao meio de cultura do fungo produtor, o que se traduz na produção de penicilinas biossintéticas; e a modificação química da penicilina obtida pela fermentação biotecnológica, dando lugar às penicilinas semissintéticas.
As penicilinas diferenciam-se entre si de acordo com o seu espectro de ação. Por exemplo, a benzilpenicilina é eficaz contra bactérias gram-positivas como estreptococos e estafilococos, assim como gonococos e meningococos, porém deve administrar-se por via parenteral (por injeção) devido à sua sensibilidade ao pH ácido do estômago. A fenoximetilpenicilina é, no entanto, resistente a este pH e pode ser administrada por via oral. A ampicilina, além de apresentar resistência ao pH, é efetiva contra bactérias gram-negativas como Haemophilus, Salmonella e Shigella.
Embora as penicilinas sejam antibióticos menos tóxicos, é comum que produzam alergias. Cerca de 10% dos pacientes que recebem tratamentos de betalactâmicos desenvolvem-nas. Uma vez que um choque anafiláctico pode provocar a morte do paciente, é necessário interrogá-lo antes de se dar início ao tratamento.
Além das suas propriedades antibacterianas, a penicilina é um antídoto eficaz contra os efeitos de envenenamento por α-amanitina, um dos aminoácidos tóxicos dos fungos do género Amanita.
História O surgimento dos antibióticos ocorreu no final dos anos 1920, ou seja, a penicilina como conhecemos foi descoberta em 1928 por Alexander Fleming quando saiu de férias e esqueceu algumas placas com culturas de micro-organismos em seu laboratório no Hospital St. Mary em Londres. Quando voltou, reparou que uma das suas culturas de Staphylococcus tinha sido contaminada por um bolor, e em volta das colônias deste não havia mais bactérias. Então, Fleming e seu colega, Dr. Pryce, descobriram um fungo do gênero Penicillium, e demonstraram que o fungo produzia uma substância responsável pelo efeito bactericida: a penicilina. Esta foi obtida em forma purificada por Howard Florey, Ernst Chain e Norman Heatley, da Universidade de Oxford, muitos anos depois, em 1940. Eles comprovaram as suas qualidades antibióticas em ratos infectados, assim como a sua não-toxicidade. Em 1941, os seus efeitos foram demonstrados em humanos. O primeiro homem a ser tratado com penicilina foi um agente da polícia que sofria de septicémia com abcessos disseminados, uma condição geralmente fatal na época. Ele melhorou bastante após a administração do fármaco, mas morreu quando as reservas iniciais de penicilina se esgotaram. Em 1945, Fleming, Florey e Chain receberam o Prémio Nobel de Fisiologia ou Medicina por este trabalho. A penicilina salvou milhares de vidas de soldados dos aliados na Segunda Guerra Mundial.Bettelheim, Frederick; Brown, William; Campbell, Mary; Farrell, Shawn; Torres, Omar. Introduction to Organic and Biochemistry. 8ª edi. Cengage Learning, 2012. pp. 243. ISBN 1133109764W. Hudler, George. Magical Mushrooms, Mischievous Molds. Edi. ilustrada. Princeton University Press, 2000. pp. 119. ISBN 0691070164
A descoberta de Fleming não despertou inicialmente maior interesse e não houve a preocupação em utilizá-la para fins terapêuticos em casos de infecção humana até a eclosão da Segunda Guerra Mundial, em 1939. Em 1940, Sir Howard Florey e Ernst Chain, de Oxford, retomaram as pesquisas de Fleming e conseguiram produzir penicilina com fins terapêuticos em escala industrial, inaugurando uma nova era para a medicina — a era dos antibióticos. Alguns anos mais tarde, Ronald Hare, colega de trabalho de Fleming, tentou, sem êxito, "redescobrir" a penicilina em condições semelhantes às que envolveram a descoberta de Fleming. Após um grande número de experiências verificou que a descoberta da penicilina só se tornou possível graças a uma série inacreditável de coincidências, quais sejam: O fungo que contaminou a placa, como se demonstrou posteriormente, é um dos três melhores produtores de penicilina dentre todas as espécies do gênero Penicilium; O fungo contaminante teria vindo pela escada do andar inferior, onde se realizavam pesquisas sobre fungos; O crescimento do fungo e dos estafilococos se fez lentamente, condição necessária para se evidenciar a lise bacteriana; No mês de agosto daquele ano, em pleno verão, sobreveio uma inesperada onda de frio em Londres, que proporcionou a temperatura ideal ao crescimento lento da cultura; A providencial entrada do Dr. Pryce no Laboratório permitiu que Fleming reexaminasse as placas contaminadas e observasse o halo transparente em torno do fungo, antes de sua inutilização. Apesar de todas essas felizes coincidências, se Fleming não tivesse a mente preparada não teria valorizado o halo transparente em torno do fungo e descoberto a penicilina.
Países lusófonos
Em Portugal
A primeira pessoa a ser tratada com penicilina em Portugal, foi tenente Fernando Ramôa em outubro de 1944, depois de ter sofrido um grave acidente nas Lajes, nos Açores, onde estava a cumprir serviço militar. Nessa altura, estavam no arquipélago elementos das tropas Aliadas, envolvidas na Segunda Guerra Mundial, e na posse do que era, então, um quase milagroso segredo: a penicilina. Foi graças a ela que o tenente conseguiu recuperar da grave infecção decorrente do acidente e a cura pareceu tão extraordinária que a família do portuense preservou, durante décadas, o frasquinho que continha a substância salvadora. O frasco portador da primeira penicilina administrada a um português ficou, assim, guardado, até ser oferecida ao Museu da Farmácia.
No Brasil
A penicilina foi produzida, pela primeira vez, fora do Reino Unido e EUA, em 1945, no porão do Instituto Oswaldo Cruz no Rio de Janeiro. Essa primeira "penicilina bruta" foi produzida pelo médico veterinário Milton Thiago de Mello, o médico micologista Masao Goto e o microbiólogo Amadeu Cury. Essa penicilina foi usada com sucesso para tratar pacientes que sofriam com bouba e sífilis.
Estrutura química thumb|200px|Estrutura geral das penicilinas As penicilinas contêm um anel activo, o anel beta-lactâmico, que partilham com as cefalosporinas. As penicilinas contêm um núcleo comum a todas elas e uma região que varia conforme o subtipo. Todas penicilinas têm a mesma estrutura básica: ácido 6 aminopenicilanico, um anel tiazolidina unido a um anel beta lactâmico que leva um grupo amino livre.CALIXTO, Carolina Maria Fioramonti; CAVALHEIRO, Éder Tadeu Gomes. Penicilina: Efeito do Acaso e Momento Histórico no Desenvolvimento Científico. Química Niva Interativa - Sociedade Brasileira de Química
Mecanismo de ação Todos os antibióticos beta-lactâmicos (penicilinas e cefalosporinas) interferem na síntese de parede celular bacteriana, através de sua ligação com as enzimas PBP. A penicilina acopla num receptor presente na membrana interna bacteriana (PBP) e interfere com a transpeptidação que ancora o peptidoglicano estrutural de forma rígida em volta da bactéria. Como o interior desta é hiperosmótico, sem uma parede rígida há afluxo de água do exterior e a bactéria lisa (explode).
O principal mecanismo de resistência de bactérias à penicilina baseia-se na produção de Beta-lactamases, enzimas que degradam a penicilina impedindo sua ação. Outro mecanismo de ação da penicilina é a inativação do inibidor das enzimas autolíticas na parede celular. Isto dá, como resultado, a lise celular.Behera, D.. Textbook of Pulmonary Medicine, Volume 1. Edi. ilustrada: Jaypee Brothers Publishers, 2010. pp. 248. ISBN 8184487495Hacker, Miles; S. Messer II, William; A. Bachmann, Kenneth. Pharmacology: Principles and Practice. Academic Press, 2009. pp. 380. ISBN 0080919227Garg, Nisha; Garg, Amit. Textbook of Endodontics. Col: Anil Chandra. Edi. ilustrada. JP Medical Ltd, 2013. pp. 142. ISBN 9350909529
Propriedades farmacológicas Em relação à farmacocinética, as penicilinas apresentam várias diferenças, as quais definem seu uso clínico: Benzilpenicilinas ou penicilinas naturais; Penicilinas resistentes às penicilinases; Penicilinas de amplo espectro, obtidas por associação com inibidores de ß-lactamase.
Benzilpenicilinas Entre as benzilpenicilinas, a associação da penicilina com determinadas substâncias determina sua farmacocinética e farmacodinâmica.http://www.anvisa.gov.br/servicosaude/controle/rede_rm/cursos/rm_controle/opas_web/modulo1/propriedades4.htm ANTIMICROBIANOS - BASES TEÓRICAS E USO CLÍNICO - Anvisa
Penicilina cristalina ou aquosa Restrita ao uso endovenoso. Apresenta meia-vida curta (30 a 40 minutos), é eliminada do organismo rapidamente (cerca de 4 horas). Distribuí-se amplamente pelo organismo, alcançando concentrações terapêuticas em praticamente todos os tecidos. É a única benzilpenicilina que ultrapassa a barreira hemato-encefálica em concentrações terapêuticas, e mesmo assim, somente quando há inflamação.
Penicilina G procaína Apenas para uso intramuscular. A associação com procaína retarda o pico máximo e aumenta os níveis séricos e teciduais por um período de 12 horas.
Penicilina G benzatina Foi a primeira descoberta, geralmente injetável (intra-muscular) ainda que existam formas bucais para tratamento dental. Ela é mal absorvida a partir do intestino por isso a via oral não é utilizada.
É uma penicilina de depósito, pouco hidrossolúvel, e seu uso é exclusivamente intramuscular. Os níveis séricos permanecem por 15 a 30 dias, dependendo da dose utilizada.
Penicilina V É geralmente administrada por via oral e é absorvida para o sangue ao nível intestinal. Os níveis séricos atingidos por esta preparação são 2 a 5 vezes maiores do que os obtidos com as penicilinas G administradas por via intramuscular e com distribuição tecidual similar a esta. Pode ser utilizada como terapêutica sequencial oral na substituição das penicilinas parenterais, exceto contra Neisseria spp e Haemophilus spp.
Aminopenicilinas As aminopenicilinas são penicilinas semissintéticas, disponíveis desde 1960, após a adição de um grupo amino na cadeia lateral, e de espectro de ação mais amplo, em relação às benzilpenicilinas. Apresentam boa absorção, tanto oral como parenteral.
As aminopenicilinas disponíveis para uso clínico no Brasil são: Ampicilina e Amoxacilina.
Ampicilina