background image

Antibiotics 3                                                                                                                    pharmacology 

Chloramphenicol 
  
It is poorly soluble in water. Chloramphenicol succinate, which is used for parenteral 
administration, is highly water-soluble.  
  
Mechanism of Action & Antimicrobial Activity 
Chloramphenicol is a potent inhibitor of microbial protein synthesis. It binds reversibly to the 
50S subunit of the bacterial ribosome and inhibits peptide bond formation. 
Chloramphenicol is a bacteriostatic broad-spectrum antibiotic that is active against both 
aerobic and anaerobic gram-positive and gram negative 
organisms.  
It is active also against 

Rickettsiae 

but not 

Chlamydiae 

.  

 

H influenzae, Neisseria meningitidis 

, and some strains of bacteroides are highly susceptible, 

and for these organisms, chloramphenicol may be bactericidal. 
Low-level resistance to chloramphenicol may emerge from 
  
large populations of chloramphenicol-susceptible cells by selection of mutants that are less 
permeable to the drug. Clinically significant resistance is due to production of chloramphenicol 
acetyltransferase, a plasmid-encoded enzyme that inactivates the drug. 

Pharmacokinetics 
After oral administration, crystalline chloramphenicol is rapidly and completely absorbed.  
Chloramphenicol palmitate is a pro drug that is hydrolyzed in the intestine to yield free 
chloramphenicol. 
The parenteral formulation is a pro drug, chloramphenicol succinate, which hydrolyzes to yield 
free chloramphenicol, giving blood levels somewhat lower than those achieved with orally 
administered drug.  
Chloramphenicol is widely distributed to virtually all tissues and body fluids, including the 
central nervous system and cerebrospinal fluid, such that the concentration of 
chloramphenicol in brain tissue may be equal to that in serum.  
The drug penetrates cell membranes readily. 
Most of the drug is inactivated either by conjugation with glucuronic acid (principally in the 
liver) or by reduction to inactive aryl amines. Active chloramphenicol (about 10% of the total 
dose administered) and its inactive degradation products (about 90% of the total) are 
eliminated in the urine.  
A small amount of active drug is excreted into bile and feces.  
The systemic dosage of chloramphenicol need not be altered in renal insufficiency, but it must 


background image

be reduced markedly in hepatic failure. Newborns less than a week old and premature infants 
also clear chloramphenicol less well, and the dosage should be reduced to 25 mg/kg/d. 

Clinical Uses 
Because of potential toxicity, bacterial resistance, and the availability of many other effective 
alternatives, chloramphenicol is rarely used now. It may be considered for treatment of 
serious rickettsial infections such as typhus and Rocky Mountain spotted fever. It is an 
alternative to a β-lactam antibiotic for treatment of bacterial meningitis occurring in patients 
who have major hypersensitivity reactions to penicillin.  
The dosage is 50–100 mg/kg/d in four divided doses. 
Chloramphenicol is used topically in the treatment of eye infections because of its broad 
spectrum and its penetration of ocular tissues and the aqueous humor. It is ineffective for 
chlamydial infections. 

Adverse Reactions 
Adults occasionally develop gastrointestinal disturbances, including nausea, vomiting, and 
diarrhea. This is rare in children.  
Oral or vaginal candidiasis may occur as a result of alteration of normal microbial flora. 
Chloramphenicol  causes  immune suppression and  aplastic anemia, a rare consequence (1 in 
24,000 to 40,000 courses of therapy). 
Chloramphenicol administration by any route, rarly caused idiosyncratic reaction unrelated to 
dose, although it occurs more frequently with prolonged use. It tends to be irreversible and 
can be fatal. 
Newborn infants lack an effective glucuronic acid conjugation mechanism for the degradation 
and detoxification of chloramphenicol. Consequently, when infants are given dosages above 
50 mg/kg/d, the drug may accumulate, resulting in the gray baby syndrome , with vomiting, 
flaccidity, hypothermia, gray color, shock, 
and vascular collapse. To avoid this toxic effect, chloramphenicol should be used with caution 
in infants and the dosage limited to 50 mg/kg/d (or less during the first week of life) in full-
term infants  more than 1 week old and 25 mg/kg/d in premature infants. 

Tetracyclines 

All tetracyclines have the basic structure: tetracyclic nucleus to  which a variety of functional 
groups are attached 

 

 

 


background image

Free tetracyclines are crystalline amphoteric substances of low solubility. They are available as 
hydrochlorides, which are more soluble. Such solutions are acid and, with the exception of 
chlortetracycline, fairly stable. Tetracyclines chelate divalent metal ions, which can interfere 
with their absorption and activity. A newly approved tetracycline analog, tigecycline, is a 
glycylcycline and a semisynthetic derivative of minocycline. 

Mechanism of Action & Antimicrobial Activity: 

Tetracyclines are broad-spectrum bacteriostatic antibiotics that inhibit protein synthesis. 
Tetracyclines are active against many gram-positive and gram negative bacteria, including 
certain anaerobes, rickettsiae, chlamydiae, and mycoplasmas. The antibacterial activities of 
most tetracyclines are similar except that tetracycline-resistant strains may be susceptible to 
doxycycline and  minocycline. 

Differences in clinical efficacy for susceptible organisms are minor and attributable largely to 
features of absorption, distribution, and excretion of individual drugs. 

Resistance 

Three mechanisms of resistance to tetracyclines included:  

(1) impaired influx or increased efflux by an active transport protein pump 

(2) ribosome protection due to production of proteins that inibit tetracycline binding to the 
ribosome 

(3) enzymatic inactivation.  

Pharmacokinetics 

Tetracyclines differ in their absorption after oral administration and in their elimination.  

Absorption after oral administration is approximately 30% for chlortetracycline; 60–70% for 
tetracycline, oxytetracycline, demeclocycline, and methacycline; and 95–100%  for doxycycline 
and minocycline.  

Tigecycline is poorly absorbed orally and must be administered intravenously. 

 A portion of an orally administered dose of tetracycline remains in the gut lumen, alters 
intestinal flora, and is excreted in the feces. Absorption occurs mainly in the upper small 
intestine and is impaired by food (except doxycycline and minocycline); by divalent cations (Ca 

2+

 , Mg 

2+

  , Fe 

2+

 ) or Al 

3+

 ; by dairy products and antacids, which contain multivalent cations; 

and by alkaline pH. Specially buffered tetracycline solutions are formulated for intravenous 
administration. 

Tetracyclines are 40–80% bound by serum proteins. 


background image

Oral dosages of 500 mg every 6 hours of tetracycline hydrochloride or oxytetracycline produce 
peak blood levels of 4–6 mcg/mL. 

Intravenously injected tetracyclines give somewhat higher levels, but only temporarily. Peak 
levels of 2–4 mcg/mL are achieved with a 200-mg dose of doxycycline or minocycline.  

Tetracyclines are distributed widely to tissues and body fluids except for cerebrospinal fluid, 
where concentrations are 10–25% of those in serum. Minocycline reaches very high 
concentrations in tears and saliva, which makes it useful for eradication of the meningococcal 
carrier state. 

 Tetracyclines cross the placenta to reach the fetus and are also excreted in milk.  

As a result of chelation  with calcium, tetracyclines  bound to-and damage-growing bones and 
teeth.  

Tetracyclines are excreted mainly in bile and urine. Concentrations in bile exceed those in 
serum tenfold. Some of the drug excreted in bile is reabsorbed from the intestine 
(enterohepatic circulation) and may contribute to maintenance of serum levels. 10-50% of 
various tetracyclines is excreted into the urine, mainly by glomerular filtration. Ten to forty 
percent of the drug is excreted in feces. 

Doxycycline and tigecycline, in contrast to other tetracyclines, are eliminated by nonrenal 
mechanisms, do not accumulate significantly, and require no dosage adjustment in renal 
failure. 

Tetracyclines are classified as short-acting (chlortetracycline, tetracycline, oxytetracycline)  

T 1/2= 6-8h, intermediate-acting (demeclocycline and methacycline) t1/2= 12h, or long-acting 
(doxycycline and minocycline) t1/2= 16-18h. 

 The almost complete absorption and slow excretion of doxycycline and minocycline 

allow for once-daily dosing for certain indications, but by convention these two drugs are 
usually dosed twice daily. 

Clinical Uses 

A tetracycline is  used in the treatment of infections caused by rickettsiae,  

Mycoplasma 

pneumonia 

, chlamydiae, and some spirochetes.  

They are used in combination regimens to treat gastric and duodenal ulcer disease caused by 

Helicobacter pylori 

.  

They may be used in various G+ve and G-ve bacterial infections: vibrio infections.  


background image

Tetracycline in combination with other antibiotics  indicated for plague, tularemia, and 
brucellosis.  

Tetracyclines are sometimes used in the treatment or prophylaxis of protozoal infections. 

Other uses include treatment of acne, exacerbations of bronchitis, community-acquired 
pneumonia, Lyme disease, relapsing fever, leptospirosis, and some nontuberculous 
mycobacterial infections (eg, 

Mycobacterium marinum 

). Tetracyclines formerly were used for 

a variety of common infections, including bacterial gastroenteritis and urinary tract infections.  

However, many strains of bacteria causing these infections are now resistant, and other 
agents have largely supplanted tetracyclines. 

Adverse Reactions 

A. Gastrointestinal Adverse Effects: Nausea, vomiting, and diarrhea are the most common 
reasons for discontinuing tetracycline medication.  

B. Bony Structures and Teeth:  Tetracyclines are readily bound to calcium deposited in newly 
formed bone or teeth in young children. When a tetracycline is given during pregnancy, it can 
be deposited in the fetal teeth, leading to fluorescence, discoloration, and enamel dysplasia; it 
can also be deposited in bone, where it may cause deformity or growth inhibition. Because of 
these effects, tetracyclines are generally avoided in pregnancy. If the drug is given for long 
periods to children younger than 8 years, similar changes can result. 

C. Other Toxicities 

-Tetracyclines can impair hepatic function, especially during pregnancy, in patients with 
preexisting hepatic insufficiency and when high doses are given intravenously.  

-Hepatic necrosis has been reported with daily doses of 4 g or more intravenously. 

-Renal tubular acidosis and other renal injury. Tetracyclines given along with diuretics may 
produce nitrogen retention. Tetracyclines other than doxycycline may accumulate to toxic 
levels in patients with impaired kidney function. 

Intravenous injection can lead to venous thrombosis. 

-Intramuscular injection produces painful local irritation and should be avoided. 

-Systemically administered tetracycline, especially demeclocycline, can induce sensitivity to 
sunlight or ultraviolet light, particularly in fair-skinned persons. 

-Dizziness, vertigo, nausea, and vomiting have been noted particularly with doxycycline at 
doses above 100 mg.  


background image

Macrolides 
 
The macrolides are a group of closely related compounds characterized by a macrocyclic 
lactone ring (usually containing 14 or 16 atoms) to which deoxy sugars are attached. The 
prototype drug, erythromycin was obtained in 1952 from 

Streptomyces erythreus 

 

Clarithromycin and azithromycin are semisynthetic derivatives of erythromycin. 
  

Erythromycin 
Mechanism of Action & Antimicrobial Activity 
Erythromycin and other macrolides may be bacteriostatic  or bactericidal, particularly at 
higher concentrations, for susceptible organisms.  
 Inhibition of protein synthesis occurs via reversibly binding to   50s subunit of the ribosome à 
inhibits translocation during protein synthesis, as a result, peptidyl-tRNA is dissociated from 
the ribosome.  
Erythromycin also inhibits the formation of the 50S ribosomal subunit. 
  
-Erythromycin is active against susceptible strains of gram-positive organisms, especially 
pneumococci, streptococci, staphylococci, and corynebacteria. 

Mycoplasma pneumoniae 

pneumophila 

Chlamydia trachomatis 

Chlamydia psittaci, Chlamydia pneumoniae 

H pylori 

Listeria monocytogenes, 

and certain mycobacteria 

(Mycobacterium kansasii, Mycobacterium 

scrofulaceum) 

are also susceptible.  

-Gram negative organisms such as 

Neisseria 

sp, 

Bordetella pertussis, Bartonella

 

henselae, 

and 

Bartonella quintana 

as well as some 

Rickettsia 

species, 

Treponema pallidum 

, and 

Campylobacter 

species are susceptible. 

 

 

-Haemophilus influenzae 

is somewhat less susceptible. 

  
Resistance to erythromycin is usually plasmid-encoded. Three mechanisms were identified: 
 (1) reduced permeability of the cell membrane or active efflux;  
(2) production (by Enterobacteriaceae) of esterases that hydrolyze macrolides;  
(3) modification of the ribosomal binding site (so-called ribosomal protection) by 
chromosomal mutation. 

Pharmacokinetics 
Erythromycin base is destroyed by stomach acid and must be administered with enteric 
coating. Food interferes with absorption. 
Stearates  are fairly acid-resistant and somewhat better absorbed. The erythromycin estolate 
is the best-absorbed oral preparation. 
Absorbed drug is distributed widely except to the brain and cerebrospinal fluid.  


background image

It traverses the placenta and reaches the fetus. 
The serum half-life is approximately 1.5 hours normally and 5 hours in patients with anuria. 
Adjustment for renal failure is not necessary. Erythromycin is not removed by dialysis. 
Large amounts of an administered dose are excreted in the bile and lost in feces, and only 5% 
is excreted in the urine. 

 
Clinical Uses 
-Erythromycin is a drug of choice in corynebacterial infections (diphtheria, corynebacterial 
sepsis, erythrasma);  
-Respiratory, neonatal, ocular, or genital chlamydial infections; and in treatment of 
community-acquired pneumonia because its spectrum of activity includes pneumococcus, 

pneumoniae 

, and 

L pneumophila.

 

 -Erythromycin is also useful as a penicillin substitute in penicillin allergic 
individuals with infections caused by staphylococci , streptococci, or pneumococci. 
 -Emergence of erythromycin resistance in strains of group A streptococci and pneumococci 
(penicillin-non-susceptible pneumococci in particular) has made macrolides less attractive as 
first line agents for treatment of pharyngitis, skin and soft tissue infections, and pneumonia.  
-Erythromycin has been recommended as prophylaxis against endocarditis during dental 
procedures in individuals with valvular heart disease, although clindamycin, 
which is better tolerated, has largely replaced it.  
The oral dosage of erythromycin base, stearate, or estolate is 0.25–0.5 g every 6 hours (for 
children, 40 mg/kg/d). The dosage of erythromycin ethylsuccinate is 0.4–0.6 g every 6 hours. 
Oral erythromycin base (1 g) is sometimes combined with oral neomycin or kanamycin for 
preoperative preparation of the colon. 
The intravenous dosage of erythromycin gluceptate or lactobionate is 0.5–1.0 g every 6 hours 
for adults and 20-40 mg/kg/d for children. The higher dosage is recommended when treating 
pneumonia caused by 

L pneumophila 

Adverse Reactions 
Anorexia, nausea, vomiting, and diarrhea are common. Gastrointestinal 
intolerance, which is due to a direct stimulation of gut motility, is the 
most common reason for discontinuing erythromycin and substituting 
another antibiotic. 
Erythromycins, particularly the estolate, can produce acute  cholestatic hepatitis (fever, 
jaundice, impaired liver function), probably as a hypersensitivity reaction.  
Other allergic reactions include fever, eosinophilia, and rashes. 

 

 


background image

Clarithromycin 
Clarithromycin is derived from erythromycin by addition of a methyl group and has improved 
acid stability and oral absorption compared with erythromycin.  
Clarithromycin and erythromycin are similar with respect to antibacterial activity except that 
clarithromycin is more active against 

Mycobacterium avium

. Clarithromycin also has activity 

against 

H pylori, Mycobacterium leprae 

Toxoplasma gondii, 

and 

H influenzae 

.  

Erythromycin-resistant streptococci and staphylococci are also resistant to clarithromycin. 
The longer half-life of clarithromycin (6 hours) compared with erythromycin permits twice-
daily dosing. 
The recommended dosage is 250–500 mg twice daily or 1000 mg of the extended-release 
formulation once daily.  
Clarithromycin penetrates most tissues well, with concentrations equal to or 
exceeding serum concentrations. 
Clarithromycin is metabolized in the liver. The major metabolite is 14-hydroxyclarithromycin, 
which also has antibacterial activity. 
Portions of active drug and this major metabolite are eliminated in 
the urine, and dosage reduction  is recommended for patients with creatinine clearances less 
than 30 mL/min. 

The advantages of clarithromycin compared with erythromycin are lower incidence of 
gastrointestinal intolerance and less frequent 
dosing. 

Azithromycin 
Azithromycin,  is derived from erythromycin by addition of a methylated nitrogen 
into the lactone ring.  
Its spectrum of activity, mechanism of action, and clinical uses are similar to those of 
clarithromycin.  
Azithromycin is active against 

M avium 

complex and 

T gondii 

.  

Azithromycin is slightly less active than erythromycin and clarithromycin against 
staphylococci and streptococci and slightly more active against 

H influenzae 

. Azithromycin is 

highly active against 

Chlamydia 

sp. 

  
Azithromycin differs from erythromycin and clarithromycin mainly in pharmacokinetic 
properties, azithromycin penetrates into most tissues 
(except cerebrospinal fluid) and phagocytic cells extremely well, with 
tissue concentrations exceeding serum concentrations by 10- to 
100-fold.  
The drug is slowly released from tissues (tissue half-life of 2–4 days) to produce an elimination 


background image

half-life approaching 3 days.  
These unique properties permit once-daily dosing and shortening of the duration of treatment 
in many cases. For example,  
a single 1-g  dose of azithromycin is as effective as a 7-day course of doxycycline 
for chlamydial cervicitis and urethritis.  
Community-acquired pneumonia 
Azithromycin is rapidly absorbed and well tolerated orally. It should be administered 1 hour 
before or 2 hours after meals. 

Clindamycin 
  
Clindamycin is a chlorine-substituted derivative of lincomycin, an antibiotic that is elaborated 
by 

Streptomyces lincolnensis 

Mechanism of Action & Antibacterial Activity 
Clindamycin: inhibits protein synthesis like erythromycin.    
- Streptococci, staphylococci, and pneumococci are inhibited by clindamycin. 
-Gram-negative aerobic species are intrinsically resistant because of poor permeability of the 
outer membrane. 
-Enterococci and gram negative  aerobic organisms are resistant. 

- Bacteroides 

sp and other anaerobes are susceptible. 

  
Resistance to clindamycin, which onfers cross resistance to macrolides , is due to: 
(1) mutation of the ribosomal receptor site;  
(2) modification of the receptor by a constitutively expressed methylase  
(3) enzymatic inactivation of clindamycin. 

 

Pharmacokinetics 
Absorbed orally, oral dosages of clindamycin, 0.15–0.3 g every 8 hours (10–20 mg/ 
kg/d for children), yield serum levels of 2–3 mcg/mL.  
When administered intravenously, 600 mg of clindamycin every 8 hours  
gives levels of 5–15 mcg/mL.  
The drug is about 90% protein bound. 
Clindamycin penetrates well into most tissues, with brain and cerebrospinal fluid being 
important exceptions. It penetrates well into abscesses and is actively taken up and 
concentrated by phagocytic cells.  
Clindamycin is metabolized by the liver, and both active drug and active metabolites are 
excreted in bile and urine.  


background image

The half-life is about 2.5 hours in normal individuals, increasing to 6 hours in patients with 
anuria. No dosage adjustment is required for renal failure. 

Clinical Uses 
Clindamycin is indicated for the treatment of  
Skin and soft-tissue infections caused by streptococci and staphylococci.  
It is often active against community-acquired strains of methicillin-resistant 

S aureus 

, an increasingly common cause of skin and soft tissue infections. Clindamycin is also 

indicated for treatment of anaerobic infections caused by 

Bacteroides 

sp and other anaerobes 

that often participate in mixed infections. Clindamycin, sometimes in combination with an 
aminoglycoside or cephalosporin, is used to treat penetrating wounds of the abdomen and 
the gut; infections originating 
in the female genital tract, eg, septic abortion, pelvic abscesses, or pelvic inflammatory 
disease; and lung abscesses. 
Clindamycin is now recommended rather than erythromycin for prophylaxis of endocarditis in 
patients with valvular heart disease who are undergoing certain dental procedures.  
Clindamycin plus primaquine is an effective alternative to trimethoprim-sulfamethoxazole for 
moderate to moderately severe 

Pneumocystis jiroveci 

pneumonia in AIDS patients. It is also 

used in combination with pyrimethamine for 
AIDS-related toxoplasmosis of the brain. 
Adverse Effects 
Common adverse effects are diarrhea, nausea, and skin rashes. Impaired liver function (with 
or without jaundice) and neutropenia sometimes occur. Administration of clindamycin is a risk 
factor for diarrhea and colitis due to 

C difficile 

 

 

 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 76 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