مواضيع المحاضرة:
background image

Unit 7: Chemotherapeutic Drugs

 

 

 

193 

Lecture 1 - Principles of 
Antimicrobial Therapy

  

They are drugs used in case of infections. They inhibit the 
growth (bacteriostatic) or kill (bactericidal) 
microorganism without causing harm to the cell of the 
host. The concentration of the drug must be carefully 
controlled to attack the microorganism while still being 
tolerated by the host. 

 

Source of antimicrobial agents: 
1)  
Natural from living organism mostly fungus and 

sometimes bacteria. These are called antibiotics. 

2)  Synthetic: obtained manufacturely. 
3)  Semi-synthetic: taken from the living organism and 

modified manufacturely.  

 

Selection of antimicrobial agents: 

Selection of the most appropriate antimicrobial agent 
requires knowledge of: 
1)  Diagnosis of infection                           
2)  Site of infection 
3)  Ideal therapy used to treat infection  
4)  Patient factors                 
5)  Safety of the agent                                
6)  Cost of therapy                 

1)  Make a diagnosis of infection

. This is either: 

a)  Clinical diagnosis might enable us to initiate therapy such 

as in syphilis we use penicilline. 

b)  Microbiological either: 

  Direct smear: take a sample for culture in special Lab 

to estimate the type of bacteria before starting the 
prescribe of drugs, as in case of urinary tract infection 

  Indirect method as for e.g to find the Abs in plasma by 

widal test. 

2)  Site of infection: 

for a drug to be effective, it must be 

capable of reaching the site of infection in adequate 
amounts and the site of infection might determine the 
choice o\f the antibiotic and this depend on the 
pharmacokinetic properties of the drug. 
e.g ampicilline, amoxycillin, cephalosporine and 
rifampicin tend to achieve high conc. in the bile so they 
are suitable for biliary infections. The site of infection 
may also determine the dose of the drug for example the 
eye, prostate and bones are poorly penetrated by drugs 
and infection to them requires higher dosages. Higher 
dose is also needed in case of infection to vascular tissues 
as in case of bacterial endocarditis. Also the site of 
infection will determine the route of administration of the 
drug as in case meningitis we may give the drug 
intrathecally i.e. into the CSF. 

3)  Ideal therapy used to treat infection

: The 

antimicrobial agent used to treat an infection is selected 
after the organism has been identified. In the critical ill 
patient, such a delay could prove fatal, and immediate 
empiric therapy is indicated. Symptoms characteristic of 
meningitis require immediate treatment. Therapy is 
initiated after specimens for laboratory analysis have been 
obtained but before the results of the culture are available. 
A gram-positive coccus in the spinal fluid of a newborn 
infant is unlikely to be Streptococcus pneumoniae 
(pneumococcus) but most likely to be Streptococcus 
agalactiae (Group B). This organism is sensitive to 
penicillin G. By contrast, a gram-positive coccus in the 
spinal fluid of a forty year old patient is most likely to be 
S. pneumoniae. This organism is frequently resistance to 
penicillin G, and often requires treatment with a third-
generation cephalosporin (such as cefotaxime or 
ceftriaxone) or vancomycin.   
              

4)  Patient factors: 

 

In selecting an antibiotic, attention must be taken in 
consideration. For example, the status of the patients 
immune system, kidneys, and liver must be considered. In 
women, pregnancy or breast-feeding an infant also affect 
the selection of the antimicrobial agent. 

 

a)  Immune system: Elimination of infecting organism from 

the body depends on an intact immune system. 
Antibacterial drugs decrease the microbial population 
(bactericidal), or inhibit further bacterial growth 
(bacteriostatic), but the host defense system must 
ultimately eliminate the invading organisms. Alcoholism, 
diabetes, infection with the human immunodeficiency 


background image

Unit 7: Chemotherapeutic Drugs

 

 

 

194 

virus, malnutrition, or advanced age can affect on the 
patients. Higher than usual doses of bactericidal agents or 
longer treatment are required to eliminate the infective 
organisms in these individuals. 

b)  Renal dysfunction: Poor kidney function (10% or less of 

normal) leads to accumulation of the drugs that are 
eliminated through this route and this will lead to adverse 
effects unless controlled by adjusting the dose of the 
antibiotic. Although serum creatinine levels are 
sometimes used as an index of renal function for adjusting 
of drug regimens. However, direct monitoring of serum 
levels of some antibiotics (for example aminoglycosides) 
is preferred to identify maximum and minimum values. 
Drugs contra-indicated in renal disease. Cephalothin, 
Cephaloridine, nitrofurantoin, tetracycline (except 
doxycycline). 
Dose reduction required in renal failure
Aminoglycoside, amphotericin-B, vancomycin and 
ethambutol. 
Note: penicillin and rifampicin do not require dose 
adjustment in renal disease. 

c)  Hepatic function: Antibiotics that are concentrated or 

eliminated by the liver (for example, erythromycin, and 
tetracycline) are contraindicated in treating patients with 
liver disease. 

d)  Poor perfusion: Decreased circulation to an anatomic 

area as in the lower limbs of the diabetic reduces the 
amount of antibiotic that reaches that site. 

e)  Pregnancy: All antibiotics cross the placenta. adverse 

effects to the fetus are rare, except for tooth dysplasia and 
inhibition of bone growth occur in case of tetracycline. 
Aminoglycosides should be avoided in pregnancy because 
of their ototoxic effect in the fetus. 

f)  Lactation: Drugs administered to a lactating mother may 

enter the nursing infant via the breast milk. Although The 
concentration of an antibiotic in breast milk is usually 
low; the total dose to the infant may be enough to cause 
problems. 

g)  Age: In very young infant, the renal and hepatic 

elimination processes are poorly developed making them 
susceptible to the toxic effects of certain antibiotics such 
as chloromphenicol and the sulfonamides. Young children 
should not be treated with tetracycline which affect bone 
growth or fluoroquinolones which interfere with cartilage 
growth. 
 

 

5)  Safety of the agent: 

many of the antibiotics, such as 

the penicillins, are among the least toxic of all drugs 
because they interfere with a site unique to the growth of 
microorganism. Other antimicrobial agent as with 
chloromphenicol may cause serious toxicity. 

 

6)  Cost of therapy: 

several drugs may show similar 

efficacy in treating an infection, but vary widely in cost. 

 

Relative cost of some drugs used for the treatment of 
peptic ulcers caused by Helicobacter pylori 

Administration of antibiotics 

  Must administer the drug in optimum dose and by the 

most appropriate route. 

  Inadequate dose may lead to the development microbial 

resistance. 

  We have to continue the therapy until apparent cure is 

achieved, for most acute infection, it is usually required 5-
10 days except in some conditions as typhoid fever, T.B, 
brucellosis and infective endocarditis in which relapse 
may occur and we must continue the prescription for 
longer period of time. 

  In certain infection we must do test for cure as in case of 

UTI where microbiological examination must be done 
after withdrawal of the antibiotic.  

Chemotherapeutic Spectra:  

The clinically important bacteria have been organized into 
eight groups based on Gram stain, morphology, and 
biochemical or other characteristics (figure A). Figure 
below illustrates the spectra of bacteria for which a 
particular class of antibiotics is therapeutically effective. 

A.  Narrow-spectrum antibiotics: Chemotherapeutic agents 

acting only on a single or a limited group of microorganisms 
are said to have a narrow spectrum. For example, isoniazid is 
active only against mycobacteria (Figure B).  

B.  Extended-spectrum antibiotics: Extended spectrum is 

the term applied to antibiotics that are effective against 
gram-positive organisms and also against a significant 
number of gram-negative bacteria. For example, 
ampicillin is considered to have an extended spectrum, 


background image

Unit 7: Chemotherapeutic Drugs

 

 

 

195 

because it acts against gram-positive and some gram-
negative bacteria (Figure C). 

C.  Broad-spectrum antibiotics: Drugs such as tetracycline 

and chloramphenicol affect a wide variety of microbial 
species and are referred to as broad-spectrum antibiotics 
(Figure D). 

 

 

A.  Color-coded representation of medically important m.os. 

B.  Isoniazid a narrow-spectrum antimicrobial agent. 
C.  Ampicillin an extended-spectrum antimicrobial agent. 
D.  Tetracycline a broad-spectrum antimicrobial agent.   

 

Combination of antibiotics 

a)  If there is mixed infection.  
b)  To obtain Potentiation or synergism. 
c)  To delay the development of bacterial resistance, 

especially in chronic infection. 

d)  In case of severe infection. 

Chemoprophylaxis 

To prevent infection usually by one organism rather than 
multiple organisms as 

1)  True prevention of infection 

e.g rheumatic fever and recurrent  GITI and UTI.  

2)  Suppression of existing infection before causing the 

disease. e.g T.B and malaria 

3)  Prevention of bacterial endocarditis after dentistry. 
4)  Prevention of excacerbation of chronic infection e.g 

bronchitis and in cystic fibrosis 

5)  Prevention of spread disease as in an epidemic of 

meningitis. 

6)  In surgery, when risk of infection is high. 

Drug resistance: 

Bacteria are said to be resistance if their growth is not 
halted by the maximal level of an antibiotic that is 
tolerated by the host. 

1)  Natural resistance: In which the organisms are 

inherently resistance to an antibiotic during the course of 
therapy. For example gram-negative organisms are 
resistance to vancomycin. 

2)  Spontaneous mutation: Resistance may be cause by a 

change in the affinity of the DNA-dependant RNA 
polymerase for the drug. An example is the emergence of 
rifampin-resistance Mycobacterium tuberculosis when 
rifampin is used as a single antibiotic. 

3)  DNA transfer of drug resistance: Is resistance acquired 

due to DNA transfer from one organism to another, and 
the most important way of transmission is in the form of 
plasmids which will encode for the production of BETA-
lactamase against penicillin. 

  

 

 


background image

Unit 7: Chemotherapeutic Drugs

 

 

 

196 

Some mechanism of resistance to antibiotics 

Complication of antibiotic therapy: 

1)  Hypersensitivity:   hypersensitivity reactions against the 

antibiotic or its metabolites. For example, the penicillins 
can cause serious hypersensitivity problems ranging from 
urticaria to anaphylactic shock. 

2)  Direct toxicity: high serum levels of certain antibiotics 

may cause toxicity by affecting cellular processes in the 
host directly. For example aminoglycosides can cause 
ototoxicity by interfering with membrane function in the 
hair cells of the organ of Corti. 

3)  Superinfections: may be caused by the antibiotic due to 

alteration of the normal microbial flora of the body 
permitting the overgrowth of the opportunistic organisms, 
especially fungi or resistance bacteria. These infections 
are often difficult to treat. 

4)  Masking of infection: some times, an antibiotic given for 

certain disease may mask anathor one, e.g penicillin given 
for gonorrhea may mask the 1

st

 and 2

nd

 stages of syphilis. 

Classification of antibacterial agents:  

Antibacterial agents can be classified in a number of ways 
these include: 
1)  Inhibitors of cell wall synthesis. 
2)  Protein synthesis inhibitors. 
3)  Inhibitors of metabolism. 
4)  Inhibitors of nucleic acid function or synthesis. 
5)  Inhibitors of cell membrane function. 
The following figure shows the classification of some 
antibacterial agents by their sites of action (THFA = 
tetrahydrofolic acid; PABA = para-aminobenzoic acid). 

 

 

 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 96 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل