Beta lattamici, vancomicina e ristocetina: meccanismo d’azione, selettività e resistenza

La vancomicina, la ristocetina e i beta-lattamici sono degli antibiotici che agiscono a livello della terza tappa del metabolismo del peptidoglicano, inibendo la formazione dei legami crociati tra i filamenti di peptidoglicano.

Non ricordi le tappe che portano alla biosintesi del peptidoglicano? Ripeti utilizzano i nostri appunti

Transpeptidasi e transglicolasi

Come ben sappiamo nel periplasma ci sono:

  • Transglicosilasi: catalizzano la formazione del legame β 1,4 glicosidico tra il nuovo monomero di glicano pentapeptide e il filamento di glicano nascente.
  • Transpeptidasi: catalizzano la formazione del legame peptidico tra il pentapeptide del nuovo monomero e il tetrapeptide di una catena di glicano adiacente. Il rilascio della D-alanina terminale fornisce l’energia per la condensazione.



Meccanismo d’azione e resistenza alla vancomicina e alla ristocetina

La vancomicina e la ristocetina sono antibiotici glicopeptidici che si legano all’estremità D-alanina-D-alanina del pentapeptide legato al bactoprenolo ed impediscono l’azione della transpeptidasi, sequestrandone il substrato.

I batteri possono presentare dei meccanismi di resistenza contro gli antibiotici glicopeptidici:

  • I batteri portatori dei geni VanA, VanB e VanD, nel corso della biosintesi del peptidoglicano sintetizzano unità di accrescimento in cui il dipeptide terminale D-ala-D-ala viene sostituito da D-ala-D-lattato, cui i glicopeptidi si legano a bassa affinità, non riuscendo a bloccare la via biosintetica.
  • I batteri portatori dei geni VanC e VanE nel corso della biosintesi del peptidoglicano sintetizzano unità di accrescimento il cui dipeptide terminale D-ala-D-ala viene sostituito da D-ala-D-serina, cui i glicopeptidi si legano a bassa affinità, non riuscendo a bloccare la via biosintetica.

Meccanismo d’azione degli antibiotici beta-lattamici

Anche gli antibiotici β-lattamici sono attivi sulla terza tappa del metabolismo del peptidoglicano.

Gli antibiotici β-lattamici sono analoghi strutturali del dipeptide D-alanina-D-alanina e devono la loro azione antibatterica proprio alla capacità di legarsi a questi enzimi inibendo la sintesi del peptidoglicano. Mentre gli altri due riconoscono il dimero, questi antibiotici hanno affinità per le transpeptidasi e non per il substrato.

Nei gram+ l’antibiotico diffonde facilmente nello spazio periplasmatico, nei gram- invece è presente la membrana esterna che non permette la diffusione dell’antibiotico. Affinché l’antibiotico entri nello spazio periplasmatico sono necessari dei canali specifici.



In questa immagine possiamo vedere il differente meccanismo d’azione tra gli antibiotici che agiscono sulla terza tappa della sintesi del peptidoglicano. Nella figura A vediamo la situazione “normale”, in cui le transpeptidasi si legano al substrato. Nella figura B e C vediamo, rispettivamente, il meccanismo d’azione dei beta-lattamici e della ristocetina e vancomicina.

Target degli antibiotici beta-lattamici

Gli antibiotici β-lattamici possono avere target specifici e possono agire sulle:

  • Transpeptidasi di parete: l’inibizione di questi enzimi provoca la lisi perché viene impedita la sintesi di peptidoglicano.
  • Transpeptidasi dei setti:

Gli antibiotici β-lattamici sono accomunati dalla presenza di un anello tetratomico β-lattamico e da un anello pentatomico tiazolidinico. A differente struttura molecolare corrisponde un diverso antibiotico b-lattamico!

Resistenza agli antibiotici beta-lattamici

La resistenza a questi antibiotici può avvenire per:

  • Inattivazione enzimatica: le beta-lattamasi sono enzimi che idrolizzano l’anello lattamico.
  • Modificazione del bersaglio: alcuni batteri sintetizzano transpeptidasi con delle mutazioni.
  • Riduzione della permeabilità dell’antibiotico
  • Aumento permeabilità: se le porine si “allargano” l’antibiotico entra più facilmente ma può anche uscire più facilmente.

L’inattivazione enzimatica è il meccanismo senza dubbio più rilevante. Ci sono tre possibilità di inattivazione dell’antibiotico:

  • Acilasi: rompono legame acilcio
  • B-lattamasi: rompono anello lattamico
  • Esterasi: rompono legame estereo

Le b-lattamasi

Le B-lattamasi sono enzimi batterici (circa 200 tipi diversi) capaci di degradare gli antibiotici B-lattamici. La loro produzione, ampiamente diffusa nel mondo microbico, rappresenta il principale meccanismo con cui i batteri si difendono da questi antibiotici. L’inattivazione ad opera delle lattamasi è dovuta all’idrolisi dell’anello B-lattamico.



Le B-lattamasi sono enzimi che svolgono la loro funzione all’esterno della membrana plasmatica. La produzione di B-lattamasi è in alcuni casi costitutiva mentre in altri risulta indotta in presenza di certi substrati B-lattamici.

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