background image

Sunday 1 / 3 / 2015

 

©Ali Kareem 2014-2015

 

Name

:

______________________________                                                                

Class

:

_______________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مكتب اشور لالستنساخ

 

ANTI-MICROBIAL DRUGS

     

Lecture 9 

 

Total lectures NO. 41 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi

 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

 (2) Cephalosporins 

     They're  β-lactam  antibiotics  that  are  closely  related  both  structurally  & 
functionally to penicillins. Most cephalosporins are produced semi-synthetically by 
the  chemical  attachment  of  side  chains  to  7-aminocephalosporanic  acid. 
Cephalosporins have the same mode of action as penicillins & they are affected by 
the same resistance mechanisms. However, they tend to be more resistant than the 
penicillins to β-lactamases. 
 

Antibacterial spectrum: 

Cephalosporins have been classified as 1

st

, 2

nd

, 3

rd

 or 4

th

 generation, based largely 

on  this  bacterial  susceptibility  patterns  &  resistance  to  β-lactamases.  They're 
ineffective  against  MRSA,  listeria  monocytogenes,  Clostridium  difficile  &  the 
enterococci. 
 

1.  First generation:  
This group includes cephalexin, cefazolin, cephalothin & cefadroxil. These drugs 
are  very  active  against  gram  +ve  cocci,  including  staphylococci,  streptococci  & 
pneumococci.  They're  resistant  to  the  staphylococcal  penicillinase.  Anaerobic 
streptococci are usually sensitive. They also have activity against gram  –ve rods, 
mainly Proteus mirabilis, E.coli & Klebsiella pneumoniae (the acronym PEcK has 
been suggested). Cefazolin finds application as a single prophylaxis dose prior to 
surgery because of its 1.8hr half-life and its activity against penicillinase producing 
S.aureus.Cefazolin  is  effective  for  most  surgical  procedures,including  orthopedic 
surgery because of its ability to penetrate  bone. 
 

2.  Second generation: 
Members  of  this  group  include  cefaclor,  cefoxitin,  cefuroxime,  cefamandole  & 
cefotetan.  The  2

nd

  generation  cephalosporins  display  greater  activity  against  3 

additional  grams  –ve  organisms:  H.influenzae,  enterobacter  aerogenes  &  some 
Neisseria  species  (HENPEcK),  whereas  activity  against  gram  +ve  organisms  is 
weaker. 
 
 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

 

The exception to this generalization is cefoxitin which has little activity against 

H.influenzae  yet  is  effective  against  the  anaerobe  Bacteroides  fragilis.  Thus 
cefoxitin  is  useful  in  patients  with  intra-abdominal  sepsis  &  pelvic  inflammatory 
disease. Cefuroxime has a longer half-life & crosses the blood brain barrier. It can 
be used for community acquired pneumonia. 
 
3.  Third generation: 

 

These cephalosporins have assumed an important role in the treatment of 

infectious  diseases.  3

rd

  generation  agents  include  cefotaxime,  ceftriaxone, 

ceftazidime,  cefoperazone,  ceftizoxime  &  cefixime.  The  major  features  of  these 
drugs are their gram  –ve coverage & the ability of some to cross the blood brain 
barrier. Although inferior to 1

st

 generation cephalosporins in regard to their activity 

against gram +ve cocci, the 3

rd

 generation cephalosporins have enhanced activity 

against gram  –ve bacilli, including  those mentioned above, as well as most other 
enteric organisms plus serratia. 
 

 

Ceftazidime  has  activity  against  pseudomonas  aeruginosa.  Ceftriaxone  or 

cefotaxime  have  become  agents  of  choice  in  the  treatment  of  meningitis. 
Ceftriaxone has the largest half-life of any cephalosporin (6-8hrs), which permits 
once a day dosing. It is effective against penicillin resistant Neisseria gonorrhoeae. 
The  drug  is  excreted  in  bile  &is  frequently  employed  in  patients  with  renal 
insufficiency. It has a good penetration into bone. Cefixime is administered orally 
once daily. 
 

4. 

 Fourth generation: cefepime is classified as a 4

th

 generation cephalosporin & 

must  be  administered  parenterally.  Cefepime  has  a  wide  antibacterial  spectrum, 
being  active  against  streptococci  &  staphylococci.  Cefepime  is  also  effective 
against  aerobic  gram  –ve  organisms,  such  as  enterobacter,  P.mirabilis,  E.coli, 
K.pneumoniae and P.aeruginosa 
 
 
 
 
 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

Resistance:

  Mechanisms  of  bacterial  resistance  to  the  cephalosporins  are 

essentially  the  same  as  those  described  for  the  penicillins.  Although  they're  not 
susceptible to hydrolysis by the staphylococcal penicillinas; cephalosporins maybe 
susceptible to extended-spectrum β-lactamases. 
 

Pharmacokinetics: 

1. Administration:  most  of  the  cephalosporins  must  be  administered  I.V  or  I.M 
because of their poor oral absorption. Cephalexin, cefadroxil, cefaclor, & cefixime 
are administered orally. 
2. Distribution:  Adequate  therapeutic  levels  in  the  CSF,  regardless  of 
inflammation  are  achieved  only  with  3

rd

  generation  cephalosporins.For 

example,ceftriaxone  or  cefotaxime  are  effective  in  the  treatment  of  neonatal  and 
childhood  meningitis  caused  by  H.influenzae.  All  cephalosporins  cross  the 
placenta. 
3. Fate:  elimination  of  cephalosporins  occurs  through  tubular  secretion  &/or 
glomerular  filtration.  Therefore  doses  must  be  adjusted  in  cases  of  severe  renal 
failure. Ceftriaxone is excreted through the bile into the feces. 
 

Adverse effect: 

1. Allergic  manifestation:  the  cephalosporins  should  be  avoided  or  used  with 
caution  in  individuals  who  are  allergic  to  penicillins  (5-15%  show  cross 
sensitivity). In contrast, the incidence of allergic reactions to cephalosporin is 1-2% 
in patients without history of an allergy to penicillins. 
 
2. Disulfiram-like effect: when cefamandole, cefotetan or cefoperazone is ingested 
with  alcohol,  a  disulfiram-like  effect  is  seen. This  occurs  because  they  block  the 
second  step  in  alcohol  oxidation,  which  results  in  the  accumulation  of 
acetaldehyde.The toxicity is due to the presence of the methyl thio tetrazol (MTT) 
group. 
3. Bleeding:  bleeding  also  associated  with  agents  that  contain  the  MTT  group 
because of anti-vitamin K effects. 
 
 
 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

 (3) Carbapenems: 

Carbapenems  are  synthetic  β-lactam  antibiotics.  Imipenem  ,  meropenem  and 
ertapenem  are  the  only  drugs  of  this  group  currently  available.  Imipenem  is 
compounded  with  cilastatin  to  protect  it  from  metabolism  by  renal 
dehydropeptidase. 
 

Antibacterial spectrum:  

Imipenem/cilastatin & meropenem are the broadest- spectrum β-lactam antibiotics 
preparations  currently  available.  Imipenem  resists  hydrolysis  by  most  β-
lactamases,  but  not  the  metallo-  β-lactamases.  The  drug  plays  a  role  in  empiric 
therapy,  because  it  is  active  against  penicillinase-producing  gram  +ve  &  -ve 
organisms,  anaerobes  &  P.  aeruginosa.  Meropenem  has  antibacterial  activity 
similar to that of imipenem.Ertapenem is not an alternative for P.aeruginosa. 
 

Pharmacokinetics:  

 Imipenem & meropenem are administered I.V & penetrate well into body tissue 
& fluids, including the CSF when the meninges are inflamed. They're excreted by 
glomerular filtration.  
 
  Imipenem undergoes cleavage by a dehydropeptidase found in the brush border 
of  the  proximal  renal  tubule.  This  enzyme  forms  an  inactive  metabolite  that  is 
potentially  nephrotoxic.  Compounding  the  imipenem  with  cilastatin  protects  the 
parent drug & thus prevents the formation of the toxic metabolite. This allows the 
drug to be used in the treatment of UTIs.Meropenem doesn't undergo metabolism. 
 

Adverse  effects:

  imipenem/cilastatin  can  cause  vomiting  &  diarrhea. 

Eosinophilia  &  neutropenia  are  less  common.  High  levels  of  imipenem  may 
provoke seizures. 
 
 
 
 
 
 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

(4) Monobactams: 

 

These drugs are with a monocyclic β-lactam ring. Aztreonam, which is the only 

commercially  available  monobactam,  is  resistant  to  the  action  of  β-lactamases. 
Aztreonam is active against gram –ve rods  primarily the enterobacteriaceae . It has 
no activity against gram +ve bacteria or anaerobes.  
This narrow antimicrobial spectrum precludes its use alone in empiric therapy. 

 Aztreonam is administered either I.V or I.M & is excreted in the urine. This drug 

is relatively nontoxic & has a low immunogenic potential. Thus, it may offer a safe 
alternative for treating patients who are allergic to penicillins &/or cephalosporins. 
 

ß-lactamase inhibitors:  

 β-lactamase inhibitors such as clavulanic acid, sulbactam & tazobactam contain 
a  β-lactam  ring,  but  by  themselves  don't  have  significant  antibacterial  activity. 
Instead, they bind to & inactivate β-lactamases, thereby protecting the antibiotics 
that are normally substrates for these enzymes. 
 They're potent inhibitors of many but not all bacterial β-lactamases. Β-lactamase 
inhibitors are most active against β-lactamases produced by staph., H.influenzae, 
gonococci,  salmonella,  shigella,  E.coli  &  K.pneumoniae.  They're  not  good 
inhibitors of β-lactamases produced by pseudomonas & enterobacter. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Antimicrobial spectrum of vancomycin.

 

VANCOMYCIN 

Vancomycin is a tricyclic glycopeptides 
that has become increasingly important. 
Bacitracin is a mixture of glycopeptides 
that also inhibits bacterial cell wall 
synthesis; however, its use is limited to 
topical application because of its potential 
for nephrotoxicity. Vancomycin inhibits 
synthesis of bacterial cell wall 
phospholipids as well as peptidoglycan 
polymerization. 

 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

Antibacterial spectrum: 

 Vancomycin  is  effective  primarily  against  gram  +ve  organisms.  It's  been 
lifesaving  in  the  treatment  of  methicillin-resistant  staph  aureus  (MRSA)  & 
methicillin-resistant staph epidermidis (MRSE) infections, as well as enterococcal 
infections. Vancomycin is used in the treatment of serious infections caused by β-
lactam resistant gram +ve microorganisms & in patients with gram +ve infections 
who have a serious allergy to the β-lactams. 

Oral  vancomycin  is  limited  to  treatment  for  potentially  life  threatening 
antibiotic associated colitis due to C.difficile or staph. Vancomycin is used  in 
individuals with prosthetic heart valves & in patients undergoing implantation 
with prosthetic devices. Vancomycin acts synergistically with aminoglycosides 
& this combination can be used in the treatment of enterococcal endocarditis. 

 

Resistance:

 vancomycin resistance can be caused by plasmid-mediated changes 

in the permeability to the drug or by decreased binding of vancomycin to receptor 
molecules. 
 

Pharmacokinetics:

  Slow  I.V  infusion  is  employed  for  treatment  of  systemic 

infections  or  prophylaxis.  Because  vancomycin  is  not  absorbed  after  oral 
administration, this route is only employed for the treatment of antibiotic induced 
colitis due to c. difficile when metronidazole has proven ineffective. Inflammation 
allows  penetration  into  the  meninges.  However,  it  is  often  necessary  to  combine 
vancomycin with other antibiotics, such as ceftriaxone. Metabolism of the drug is 
minimal & 90-100% is excreted by glomerular filtration. 
 

Adverse  effect:

  Side  effects  are  a  serious  problem  &  include  fever,  chills  & 

phlebitis  at  the  infusion  site. Flushing  (red  man  syndrome)  &  shock  results  from 
histamine  release.  Dose  related  hearing  loss  has  occurred  in  patients  with  renal 
failure.  Ototoxicity  &  nephrotoxicity  are  more  common  when  vancomycin  is 
administered with another drug that can also produce these effects. 
 
 
 
 


background image

Pharmacology 

Anti-Microbial Drugs 3 

 

Dr. Haidar Al-Shakarchi 

Lec. 9 

 

Daptomycin 

Is  a  cyclic  lipopeptide  antibiotic  that  is  an  alternative  to  other  agents  such  as 
linezolid and quinupristin – dalfopristin , for treating infections caused by resistant 
gram  –positive  organisms,  including  MRSA  and  vancomycin  -resistant 
enterococci(VRE) . 
 
 

 

 

 

 

 

 

Done by 

Ali Kareem 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 23 عضواً و 297 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