Bacteria Staphilococcus aureus

Resistencia del Staphilococcus aureus a los antibióticos −lactámicos
dependiente de la zona geográfica.
ASIGNATURA:
PROCESOS CELULARES FUNDAMENTALES
México D.F. a 31 de marzo del 2003
«Nos hallamos literalmente en una carrera contra reloj para reducir la incidencia de las enfermedades
infecciosas en todo el mundo, antes de que sean las enfermedades las que neutralicen a los medicamentos.»
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente disponemos de medicamentos eficaces para curar casi todas las enfermedades infecciosas
importantes Pero corremos el riesgo de perder esos valiosos medicamentos y la oportunidad de llegar a
controlar muchas enfermedades infecciosas como consecuencia del aumento de la resistencia microbiana.
Casi todas las enfermedades infecciosas más importantes están convirtiéndose lenta pero indudablemente en
resistentes a los actuales medicamentos. En muchos casos, el uso mal planificado o peligroso de
medicamentos ha hecho que el mundo los perdiera con la misma rapidez con que los científicos los
descubrían.
En todo el mundo, nada menos que un 60% de las infecciones nosocomiales son causadas por microbios
farmacorresistentes.
Las consecuencias económicas de la resistencia a los antimicrobianos pueden ser impresionantes
«El mundo dispone quizá de uno o dos decenios tan solo para hacer un uso óptimo de muchos de los
medicamentos que hoy pueden utilizarse para detener el progreso de las enfermedades
infecciosas»(Heymann).
JUSTIFICACIÓN
Seleccionamos al S.A. ya que es una bacteria muy importante y patógena para el ser humano; además, de que
la muestra que se utiliza para cultivarla es de fácil obtención.
Una de las familias de bactericidas más comerciales y ampliados por las personas son los antibióticos
beta−lactámicos y queremos trabajar con esa familia porque son antibióticos que no lesionan el ADN
bacteriano pero si inducen la síntesis de la mutasa ADN polimerasa−4.*
Por otra parte, para realizar este trabajo se requiere la colaboración de los alumnos del grupo BB17B turno
mixto, de la UAM−X a quienes se les tomaran exudados faríngeos.
*Scientific American, diciembre 2002
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OBJETIVOS
Determinar la prevalencia del S.aureus en el grupo BB17B.
Encontrar en las muestras de recolección, estafilococos de diferentes zonas geográficas para poder llevar a
cabo la comparación de la resistencia a los antibióticos.
Comprobar si la resistencia del S. aureus es la misma en cualquier parte de la republica o depende de la zona
geográfica de su desarrollo.
Determinar cual es la causa de fármaco resistencia del S.A. en los estados de, Puebla, Hidalgo, D.F., Edo. de
México, Morelos en base a la procedencia de los alumnos del grupo BB17B.
INTRODUCCIÓN
El Staphilococcus aureus es una bacteria Gram Positiva redondeada, que aparece como elemento aislado,
formando parejas tétradas o agrupaciones irregulares arracimadas.
Pertenece a la familia Micrococaceae, dentro del género, se reconocen al menos 20 especies diferentes, siendo
el SA la que con mas frecuencia produce infecciones en el hombre.
Este microorganismo coloniza con frecuencia la piel y membranas mucosas sin causar infección. No invade la
piel sana, pero mínimas roturas de la barrera cutáneo−mucosa le permiten penetrar en los tejidos y causar una
gran variedad de infecciones y cuadros clínicos debidos a la producción de toxinas .
Consideramos a la resistencia microbiana como la pérdida de la sensibilidad de un microorganismo a un
antimicrobiano al que originalmente era susceptible. Este hecho involucra necesariamente la aparición de un
cambio permanente en el material genético del microorganismo, que se transmite a sus descendientes, los que
por este motivo resultan también insensibles al antimicrobiano en cuestión. La resistencia microbiana
constituye un problema de grandes implicancias clínicas, pues obliga al desarrollo y utilización de nuevos
agentes antimicrobianos, siempre más costosos y muchas veces más tóxicos que los empleados habitualmente
en el tratamiento de las infecciones; además ha obligado a abandonar y eliminar del arsenal terapéutico a
muchas drogas que inicialmente fueron muy útiles.
CONTENIDO
CAPITULO I
GENERO STAPHILOCOCCUS
Staphilococcus aureus
Fisiología
Toxinas
Composición antigénica
Patología
2
Patogenia
Identificación en el laboratorio
Epidemiología
Prevención
Tratamiento
Datos clínicos
CAPITULO II
Antecedentes históricos de los antibióticos.
¿qué son los antibióticos?
Tipos de antibióticos
Beta lactámicos
Resistencia bacteriana
HIPÓTESIS
RESULTADOS
CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFIA
ESTAFILOCOCOS
Los estafilococos están entre las primeras bacterias que se reconocieron como patógenas, y se descubrieron
por primera vez a principios de la década de1880. Se encuentran ampliamente distribuidos por la naturaleza, y
a menudo forman parte de la flora bacteriana de la piel y el tracto respiratorio superior; muchas de las especies
que se encuentran en el hombre son comensales. La especie predominante patógena párale hombre es el
staphylococcus aureus, constituye la causa más común de las infecciones supurativas para el hombre.
El género Staphilococcus se clasifica dentro de la familia Micrococcaceae, junto con Micrococcus y
Planococcus. Los miembros de estos dos últimos géneros no son patógenos para el hombre, pero Micrococcus
tiene importancia para el microbiólogo clínico, puesto que los micrococos son similares a los estafilococos.
Durante varias décadas la taxonomía del género Staphylococcus, fue controvertida, ya que los puntos de vista
de los microbiólogos clínicos y los que estudian la sistemática bacteriana son divergentes. Se han registrado al
menos trece especies. Su identificación se basa en caracteres bioquímicos, en la composición de la pared
celular, en la homología de proteínas, en la relación entre sus DNA y en cuáles son sus huéspedes naturales.
DESCRIPCION DEL GENERO
Los estafilococos son células esféricas, gram positivas, cuyo diámetro varía de0.5 a 1.5 um; en frotis teñidos
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aparecen en grupos irregulares en forma de racimos. Crecen mejor en condiciones aerobias, pero son
anaerobios facultativos; la temperatura de crecimiento es de 30° a 37° C; no son móviles y no forman esporas.
Las especies Staphylococcus capitis, S.warneri, S: cohnii, S. xylosus y S: sciuri se encuentran como
comensales en el hombre, pero rara vez son causa de una enfermedad. El resto de las especies sólo se
encuentra en animales.
Los estafilococos exhiben una constancia notable en cuanto a la forma y tamaño, tienen cerca de 1 um de
diámetro y su forma es más próxima a la de una esfera. Entre sus características morfológicas tiene como
tendencia a aparecer en forma de masas de células arracimadas, un agrupamiento celular que surge de la
geometría en la división celular. Normalmente las células se dividen en tres planos perpendiculares, que
producirán paquetes regulares, las células hijas son desplazadas por la acción de enzimas de separación, para
dar lugar a los grupos irregulares típicos. En frotis normal también se encuentran células aisladas, en parejas y
tétradas.
Los estafilococos se tiñen fácilmente con colorantes básicos y son fuertemente gram positivos. La mayoría de
las cepas no son capsuladas, el S. aureus forma cápsulas; morfológicamente puede ser evidente, o bien
detectarse mediante métodos inmunológicos.
En medios de agar el crecimiento es abundante; las colonias son desde translúcidas a opacas, con algunas
variaciones en el perfil y en el margen de la colonia; estas variaciones son útiles para la diferenciación.
Algunos estafilococos producen pigmentos carotenoides, formando colonias de color amarillo−dorado,
amarillo−limón o cremoso. La pigmentación se das más a menudo en S. aureus, siendo más o menos
constante en los aislados primarios.
Cuando se cultivan en placas de agar sangre , la mayoría de las colonias de S. aureus y S. haemolyticus
aparecen rodeadas por una zona de ððhemólisis; otras especies son típicamente no hemolíticas.
FISIOLOGÍA
Los estafilococos son relativamente mas resistentes al calor y a ciertos desinfectantes que las formas
vegetativas de la mayoría de las bacterias patógenas. Mientras que otras bacterias se destruyen en 30 minutos
a 60 grados centígrados . los estafilococos necesitan temperaturas mas grandes y tiempos mas largos. La
resistencia al calor esta acompañada por crecimiento máximo mas elevado, a diferencia de muchas bacterias
crecen a 45
Grados. La resistencia a la desecación también es notable; los estafilococos pueden permanecer infecciosos en
el medio ambiente durante largos periodos.
La mayoría de las cepas crecen en presencia de un 10 % de CLNa , algunas crecen incluso en una
concentración del 15 %. Esto tiene que alguna importancia en la observación de alimentos con sal, por que los
estafilococos pueden crecer y formar enterotoxinas en alimentos que contienen cantidades de sal que en otras
circunstancias serian suficientes para actuar como conservante. Frecuentemente la tolerancia a la sal
proporciona la base para utilizar medios selectivos apropiado para esta bacteria.
Una característica común en todas las bacterias gram positivas es que estas también son sensibles a la acción
bacteriostática de los colorantes trifenil−metano y son susceptibles a los antibióticos eficaces contra bacterias
gram positivas , incluyendo la penicilina y muchos de los antibióticos del amplio espectro. Sin embargo son
propensas a desarrollar cierta resistencia microbiana a las drogas .
TOXINAS
Desde hace mucho tiempo se sabia que los filtrados libres de células procedentes de cultivos de estafilococos
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son tóxicos y se inoculan por vía parenteral, y que las toxinas extracelulares se producen en cantidades
considerables. Estos filtrados son necrotizantes y letales cuando se administran a animales de
experimentación.
Estas toxicidad, definida por enfermedad, se ha sometido a investigación, y se a han aislado y caracterizado
muchos de los principios tóxicos. Entre los más importantes están las citotoxinas, incluyendo hemolisina y
leucocidinas; las enterotoxinas; las exfoliatinas; las exotoxinas pirógenas; y las actividades enzimáticas que
son, entre otras, la coagulasa, la hialuronidasas y las quinasas.
CITOTOXINAS
• Hemolisinas: el principio hemolítico es soluble y se hace presente en los filtrados de cultivo; está
constituido por varias proteínas diferentes denominadas hemolisinas o estafilolisinas. Casi todas las
cepas de S. aureus producen −hemolisinas. La producción de hemolisinas correlaciona bien con la
formación de coagulasa, ya que solamente algunas de las cepas coagulasa negativas son hemolíticas
• Leucocidina: aunque algunas de las estafilolisinas son toxicas para los leucocitos, solo una toxina
estafilococica actua exclusivamente sobre los leucocitos: la leucocididna del Panton−Valentine. La
leucocidina consta de dos componentes, F y S, los cuales se pueden separar por cromatografía de
intercambio de iones y tienen un peso molecular de 32000 y 38000 respectivamente.
Los leucocitos tratados con leucocidina sufren alteraciones en su permeabilidad a los cationes, lo que conduce
a una gran variedad de efectos secundarios. La célula pierde motilidad y se hincha adoptando una forma
esférica, con gránulos distribuidos en torno a la periferia celular; con el tiempo, la célula se destruye.
ENTEROTOXINAS
Las enterotoxinas son proteínas relativamente termoestables producidas casi exclusivamente por cepas
coagulasa positiva de S. aureus, pero no por todas las cepas que pertenecen a este grupo; se estima que la
mayoría son capaces de sintetizar enterotoxinas.
Hay cinco tipos inmunológicos bien caracterizados, de A a E, cuyo peso molecular varia desde 28000 a 3500
daltons. Se a descrito un sexto tipo denominado enterotoxina F. La susceptibilidad a la enterotoxina ingerida
se limita al hombre y a los monos. En el hombre, a las dos o tres oras ingeridas se produce angustia
gastrointestinal aguda caracterizada por vómitos súbitos y diarrea; los síntomas cesan en pocas horas y no hay
efectos secundarios. La dosis de toxina eficaz para el hombre parece ser de 1 a 4 g.
EXFOLIATINAS
Aunque la relación entre los estafilococos y la dermatitis se conoce desde principios del siglo hasta 1971 no se
identifico la toxina responsable; ahora se le conoce como exfoliatina o toxina exfoliativa.
Las exfoliatinas se producen en caldos de cultivo con S. aureus, y pueden obtenerse a partir de los
sobrenadantes libres de células. La toxina o cepas de staphilococos que los originan, provoca una exfoliación
generalizada de la epidermis cuando se inyecta en ratones recién nacidos; una técnica que se emplea para
analizar su actividad biológica.
Se conoce dos tipos de toxinas: A y B. En el hombre la exfoliatina ocasiona el síndrome de la piel escaldada,
perturbando las fuerzas de adhesión que existen entre las células del estratum granulosum para dar origen a la
bulla característica
EXOTOXINAS PIRÓGENAS
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EN 1979 Schlievert y sus colegas descubrieron una toxina aislada de S. aureus que es similar en muchos
aspectos a las exotoxinas pirógenas de los estreptococos. Esta toxina proteica es pirógena, mitogénica para los
linfocitos e incrementa la susceptibilidad a ciertos efectos de las endotoxinas, como shock letal y miocárdico y
daños en el hígado. Posteriormente se descubrieron otras dos toxinas pirógenas y ahora estas toxinas se
denominan exotoxinas pirógenas A, B y C estas producen un exantema escarlatiforme aumentando la
hipersensibilidad.
Se ha sugerido que las toxinas pueden estar relacionados con el síndrome escarlatiniforme provocado por los
estafilococos, con la enfermedad de Kawasaki y con el síndrome del Shock tóxico.
ENZIMAS ESTAFILOCOCICAS
Los estafilococos sintetizan varios factores enzimáticamente activos que actúan sobre sustratos asociados al
huésped y a menudo producen efectos deletéreos. Los factores mas importantes son las coagulasa, la
hialuronidasa y la estafiloquinasa.
• Coagulasa: las coagulasas estafilococicas exhiben un alto grado de correlación con la virulencia,
ayudan en la protección contra la destrucción intra leucocitica inhibiendo la fagocitosis y antagonisan
la actividad bactericida del suero normal.
La coagulas estafilococica existe en dos formas: una libre y la otra unida a la célula. La coagulas libre, es una
proteína y se han identificado cuatro tipos antigénicos.
En la coagulación del plasma, la coagulas reacciona con un factor de plasma similar a la protrombina para
formar un complejo constituido por coagulasa y un factor que reacciona con ella; y el complejo representa una
actividad enzimática semejante a la de la trombina y desdobla al fibrinógeno produciendo de este modo un
coagulo de fibrina.
La coagulas unida a la célula, o factor aglutinante no se libera de la superficie celular de modo que cuando
estas células se mezclan con el plasma lo agrupan o aglutinan en virtud de la precipitación de fibrina en la
superficie celular.
La coagulas no es muy toxica si se inocula por vía parenteral, pero en dosis suficientes origina una caída
rápida en el fibrinógeno y una coagulación extravascular extensa especialmente en los pulmones, para
producir una muerte rápida en los animales de experimentación.
• Hialuronidasa: el ácido hialurónico, la sustancia fundamental de los tejidos, es despolimerizado por
hialuronidasa una enzima producida por la mayoría de las cepas de S. aureus. La hialuronidasa
estafilococica es antigénicamente homogénea aunque se observan múltiples formas moleculares
(isoenzimas) La hialuronidasa incrementa el poder de invasión de los estafilococos.
• Estafiloquinasa: un gran número de estafilococos son capaces de disolver coágulos de fibrina
mediante una equinasa bacteriana. A diferencia de la estreptoquinasa, la quinasa estafilocócica actúa
en el plasma de animales, incluyendo perros cobayos y conejos.
COMPOSIÓN ANTIGÉNICA
La composición antigénica de Staphylococcus es compleja y heterogénea. Los antígenos estafilococos
incluyen una gran variedad de proteínas, ácidos teicoicos y polisacáridos que pueden ponerse de manifiesto
por aglutinación, precipitación o hemoaglutinación pasiva. Las cepas que se han encontrado en el hombre,
especialmente la del S. aureus, han sido estudiados intensamente y se han propuesto esquemas para la
serotipificación, pero las dificultades técnicas han impedido su uso práctico. El ácido teicoico de la pared
celular, uno de los principales aglutinógenos de los estafilococos, intensifica la activación de complemento
6
por estos organismos, y también es responsable de la adherencia de S. aureus a las células epiteliales nasales.
Se cree que una proteína de la pared celular encontrada en casi todas las cepas de S. aureus y a la que se
denomina proteína A, juega un papel importante en la relación huésped−parásito. La proteína A tiene la
capacidad poco habitual de unirse a la región Fc de la inmunoglobulina G, una reacción que plantea muchas
implicaciones en relación con las defensas del huésped. Puesto que la fagocitosis mediada por anticuerpos
depende del receptor de Fc, se cree que la proteína A impide la opsonizacion. además esta proteína inhibe la
activación de la vía alternativa del complemento, probablemente cubriendo los sitios de la pared celular de
peptidoglucano que activan el complemento: esto produce una disminución de la fagocitosis de los
estafilococos ricos en proteína A.
Relativamente pocas cepas de S. aureus producen cápsulas de polisacáridos. Estas son antigénicas y
pertenecen a varios tipos serologicos: asimismo, en la cápsula de una única cepa puede haber múltiples
antigenos. A veces la cápsula es visible microscópicamente, su presencia puede ponerse de manifiesto con
métodos serológicos. Las cepas capsuladas se fagocitan mal y son más virulentas. recientemente se han
establecido los mecanismos de la inhibición de la fagocitosis. Tanto las cepas capsuladas como las no
capsuladas activan complemento mediante el peptidoglucano de la pared celular. El componente C3 resultante
se asocia con la pared celular, pero el polisacárido de las bacterias capsuladas lo cubre y no esta al alcance de
los receptores del leucocito, de este modo, estas bacterias no son fagocitadas de modo eficaz.
PATOGENIA
Los estafilococos dan lugar a inflamaciones, necrosis y formación de abscesos con pus por la acción de sus
componentes estructurales y la capacidad de producir toxinas y su severidad depende de las características del
hospedero.
El S. aureus normalmente está en contacto con el huésped y sólo produce enfermedad cuando existe un
rompimiento del equilibrio en el hospedero o por la invasión de una cepa extraña. El S aureus produce dos
tipos de enfermedades, la de choque toxico y la invasiva.
La enfermedad invasiva tiene como características la formación de abscesos superficiales purulentos; esto no
se observa en personas con buena salud; se presenta en personas debilitadas por otra enfermedad como:
desnutrición, procedimientos quirúrgicos y diabetes.
En las infecciones respiratorias agudas existe un problema importante que es el manejo inadecuado que se
hace de ellas, especialmente por el uso indiscriminado de antibióticos prescritos por el personal de salud o por
la autoprescripción. En pacientes que presentan cuadros de faringitis estreptocócica, se ha planteado que
bacterias aerobias y anaerobias productoras de beta lactamosas son las que evitan la radicación del
estreptococo.
PATOLOGÍA
El S. aureus provoca enfermedad a través de las toxinas o por invasión y destrucción de los tejidos. Las
manifestaciones clínicas se deben a las toxinas, mientras que otras enfermedades son consecuencia de la
proliferación del microorganismo con formación de abscesos y destrucción hística. Algunas veces, los
estefilococos se diseminan por una lesión localizada y entran al torrente sanguíneo desde un sitio infectado y
se establecen en diferentes tejidos internos distantes , como riñones, cerebro o pulmones.
Secuencia de infección por S. aureus
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SITIO DE INFECCIÓN LOCALIZADA INFECCIONES CONTIGUAS
1) Piel Carbuncos, abscesos subcu−
táneos, osteomelitis, artritis
(lesión aguda de la piel).
2) Ojo Infecciones orbitales graves.
3) Nariz y garganta Puede extenderse Sinusitis, abscesos en amíg−
por contigüidad dalas o retrofaríngeos otitis
media (rara), mastoiditis,
bronquitis, neumonía estafi−
locócica primaria, parotiditis.
4) Gastrointestinal Enterocolitis
5) Uretra Puede progresar Cistitis, pielonefritis ascen−
a bacteriemia dentes (rara), prostatitis,
abscesos prostáticos.
6) Vagina Cervicitis, salpingitis,
abscesos pélvicos
Fuente desconocida Bacteriémia puede Continuación por un cuerpo
ser sintomática o extraño
asintomática o causar
la muerte
Sitios infectados por Introducción directa en la
Metástasis corriente sanguínea o sistema
1. Huesos y conexiones cardiovascular, por ejemplo.
2. Pulmones−neumonía Pueden abarcar catéter intravenoso, válvulas
Sec. Por S. aureus sitios metastásicos artificiales del corazón, inyección
3. Piel y musculos−abscesos de narcóticos contaminados
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4. Corazón
5. Roñon−abscesos
6. S. coagulasa negativos − abscesos Los sitios metastásicos pueden
7. Otros pasar a ser focos importantes
para continuar la bacteriémia.
IDENTIFICACIÓN EN EL LABORATORIO
El diagnóstico de laboratorio consiste en el hallazgo en el material clínico de los cocos Gram−positivos
agrupados en racimos o en forma aislada; las muestras clínicas se inoculan sobre medios de cultivo, como
agar sangre para observar la ð hemólisis, se puede aislar el S. aureus en medios selectivos que contienen
concentraciones elevadas de cloruro de sodio como el agar S−110 (que inhibe a la mayoría de los restantes
microorganismos), el agar sal manitol ( que es fermentado por S aureus, pero no por demás estafilococos).
Los medios selectivos antes mencionados son muy útiles, pero se necesita hacer la prueba de la coagulasa para
la identificación confirmatoria la cual debe ser positiva.
El aislamiento de S. aureus a partir del exudado faríngeo no tiene importancia diagnóstica, ya que se considera
parte de la flora normal de la faringe y nasofaringe, por lo que no tiene significado clínico.
La separación de los tres géneros que parasitan al hombre se hace por medio de la sensibilidad o resistencia a
la lisostafina, eritromicina, bacitracina y furazolidona.
EPIDEMIOLOGIA
Existen un gran número de portadores asintomáticos de S. aureus que lo albergan en cavidad nasofaríngea y
cutánea y que constituyen un problema en la transmición de la enfermedad. El S. aureus empieza colonizar al
cuerpo en la etapa neonatal del hombre y lo acompaña durante toda su vida, formando parte de la flora normal
del organismo. La colonización de los neonatos por el S. aureos empieza por el muñón umbilical, superficie
cutánea y área perineal. La colonización en niños mayores y adultos es más frecuente en la parte anterior de la
nasofaringe, fosas nasales, membranas de las mucosas y ocasionalmente en el intestino.
El S. aureus es muy resistente, sobre vive mucho tiempo en el aire y sobre objetos inanimados y superficies
secas, pero la transmisión de persona a persona es la más importante, sobre todo en los hospitales.
El problema principal consiste en como separar un sitio colonizado, como las mucosas, de una infección
sistémica.
PREVENCIÓN
El uso correcto de cubrebocas en intervenciones quirúrgicas y curaciones, las medidas generales de asepsia y
antisepsia y el manejo adecuado de algodones, gasas y vendas contaminadas, evita que se inicien focos de
infección intrahospitalaria.
En pacientes en riesgo debe evitarse el contacto con individuos que presenten lesiones abiertas.
Son muy útiles las cortinas de luz ultravioleta en los sitios donde hay que poner un especial cuidado en evitar
la contaminación, como son las salas de operaciones, cuneros, sala de prematuros.
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TRATAMIENTO
Se duda en dar un tratamiento contra S: aureus a casos de infecciones respiratorias agudas cuando su
aislamiento procede de las vías respiratorias altas. En las cepas sensibles a la penicilina, la oxacilina y la
meticilina, son las drogas de elección; cuando los pacientes son alérgicos a la penicilina se utilizan derivados
de las cefalosporinas, que pueden ser utilizadas combinándose con aminoglucósidos como la gentamicina.
DATOS CLINICOS
CASOS DE INFECCIONES RESPIRATORIAS AGUDAS
POR GRUPO DE EDAD
2001
grupos de edad
Estado 15 − 19 20 − 24
Distrito Federal 126958 162228
Hidalgo 38557 34501
México 137909 163754
Morelos 27451 31443
Puebla 57511 57985
CASOS DE NEUMONÍAS Y BRONCO NEUMONÍAS
POR GRUPO DE EDAD
2001
GRUPOS DE EDAD
Estado
Distrito Federal
Hidalgo
México
Morelos
Puebla
15 −19
298
93
223
96
275
20 −24
79
79
241
99
240
ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LOS ANTIBIÓTICOS.
Algunos remedios contenian químicos antimicrobianos y eran eficaces, en general su aplicación se limitaba a
algunas enfermedades. Es probable que el más conocido de estos remedios sea la corteza de chinchona, que
contenía quinina y era masticada por las personas que sufrían paludismo.
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La primera sustancia antibacteriana que se empleo en forma generalizada en las culturas occidentales fue el
mercurio, cuya aplicación era para la sífilis. No obstante el tratamiento con mercurio no siempre era eficaz,
era un fármaco de espectro restringido, ya que solo resultaba útil contra las bactérias que ocasionaban la sífilis
y era tóxico tanto para las bacteria como para las personas.
Alexander Fleming descubrió la penicilina en 1929. Pero el principal descubrimiento importante en el
desarrollo moderno de los antibióticos se produjo a comienzos del decenio de 1930, cundo Gerhard Domagk,
descubrió la primera sulfonamida, que llamó pronfosil.
En la actualidad se cuenta con una cantidad increíble de antibióticos. Las compañías farmacéuticas continúan
sus esfuerzos para crear antibióticos con mayor eficacia, espectro de actividad más amplio y nivel de
toxicidad más bajo. La competencia da lugar no sólo al descubrimiento de nuevos fármacos, sino también a la
proliferación de antibióticas duplicados.
Qué son los Antibióticos?.
Son sustancias químicas producidas por ciertos microorganismos, que inhiben el crecimiento o matan otros
microorganismos. Los antibióticos constituyen una clase especial de agentes quimioterapeuticos que se
distinguen d e los análogos de los factores de crecimiento porque son productos naturales.
Los antibióticos constituyen una de las más importantes clases de sustancias producidas en los procesos
microbianos a gran escala.
Algunos antibióticos pueden hacerse más efectivos mediante modificaciones químicas; son los llamados
antibióticos semisintéticos. Las bactérias Gram positivas son generalmente más sensibles a los antibióticos
que las bactérias Gram negativas. Un antibiótico que actúa tanto en bacterias Gram positivas como Gram
negativas, se dice que es un antibiótico de amplio espectro. Un antibiótico de amplio espectro encuentra un
uso médico más extenso que un antibiótico de corto espectro, el cual sólo actúa sobre un único grupo de
microorganismos.
Los antibióticos y otros agentes quimioterapéuticos pueden agruparse basándose en su estructura química o en
su modo de acción.
TIPOS DE ANTIBIÓTICOS.
Un antibiótico es bacteriostático o bactericida según la cantidad de fármaco que alcanza el sitio blanco. Un
antibiótico bactericida mata a la bacteria, ,mientras los bacteriostáticos sólo detienen su crecimiento y esto le
sirve al sistema inmune para que le de tiempo y oportunidad para eliminar al agente infeccioso.
Hay cuatro tipos principales de antibióticos y cada uno de ellos ataca un blanco distinto: 1)los que afectan la
cubierta celular, 2)los que inhiben la síntesis proteica, 3)los que afectan la síntesis y la estructura de los ácidos
nucleicos y 4) los antimetabolitos. En general los que pertenecen a la primera y a la tercera categoría son
bactericidas y los de la sugunda son bacteriostáticos o bactericidas, mientras que los de la cuarta categoría son
bacteriostáticos.
ANTIBIOTICOS QUE AFECTAN LA CUBIERTA CELULAR.
Agentes que inhiben la síntesis de la pared celular.
Beta Lactámicos:
Penicilinas naturales
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1) penicilina G
2) Penicilina V
Penicilinas semisintéticas y análogos de las mismas.
1) Penicilinas resistentes a la penicilinasa (cloxacilina, dicloxacilina, meticilina, nafcilina y oxacilina).
2) Penicilinas de amplio espectro (andinocilina, amoxicilina, ampicilina y bacampicilina).
3) Penicilinas antiseudomónicas (azlocilina, carbenicilina, piperacilina, mezlocilina y ticarcilina).
4) Análogos (ácido clavulánico, sulbactam y tazobactam).
Otros antibióticos similares a las penicilinas.
1) carbapenemas (imipenem y meropenem).
2) Monobactemas (aztreonam).
Cefalosporinas, cefamicinas y antibióticos relacionados.
1) Cefalosporinas de primera generación (cefadroxil, cefazolina, cefprocil, cefalexina, cefalotina, cefapirina y
cefradina).
2) Cefalosporinas de segunda generación (cefaclor, cefamandol, cefonicid, ceforanida y ceforoxima).
3) Cefalosporinas de tercera generación (cefixcima, cefoperazona, cefotaxima, cefpodoxima, ceftazidima,
ceftizoxima y ceftriaxona).
4 Cefalosporinas de cuarta generación (cefepima y cefpiroma).
5 Cefamicinas (cefmetazol, cefotetan y cefoxitina).
6 (Antibióticos relacionados (loracarbef y moxalactama).
Antibióticos glucopeptídicos.(teicoplanina y vancomicina).
Bacitracina
Cicloserina
Agentes que perturban la integridad de la membrana celular.
Polimixina B
Polimixina E
ANTIBIÓTICOS QUE INHIBEN LA SÍNTESIS PROTEICA.
Agentes que afectan el fragmento ribosómico 50s
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Cloranfenicol
Macrólidos (acitromicina, claritromicina, diritromicina, eritromicina y troleandomicina).
Lincosamidas (clindamicina y lincomicina).
Agentes que afectan el fragmento ribosómico 30s.
Aminoglucósidos (amikacina, gentamicina, kanamicina, netilmicina, espectinomicina, estreptomicina y
tobramicina).
Tetraciclinas (clortetraciclina, demeclociclina, doxociclina, minociclina, oxitetraciclina y tetraciclina).
Otros agentes que inhiben la síntesis de proteínas.
Mupirocina y otras.
ANTIBIOTICOS QUE AFECTAN LA SINTESIS Y ESTRUCTURA DE ACIDOS NUCLEICOS.
Rifamicinas (rifabutina y rifampicina).
Acido nalidíxico.
Fluoroquinolonas (ciprofloxacina, enoxacina, lomefloxacina, norfloxacina y ofloxacina).
Novobiocina.
Metronidazol
Clofacimina.
ANTIBIOTICOS ANTIMETABOLITOS.
Sulfonamidas (sulfacitina, sulfadiacina, sulfameracina, sulfametacina, sulfametizol, sulfametoxazol,
sulfasalacina y silfisoxazol).
Trimetoprim.
Aminosalicilato sódico.
Dapsona.
Isoniacida.
Etionamida
Etambutol.
ANTIBIOTICOS BETA−LACTÁMICOS
PENICILINAS
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Las penicilinas son los antibióticos más antiguos, y siguen siendo los de primera elección en muchas
infecciones. Actúan rompiendo la pared bacteriana. Existen muchos tipos de penicilina:
1. Penicilina G. Se utiliza por vía intravenosa (penicilina G sódica), intramuscular (penicilina G procaína,
penicilina G benzatina), u oral (penicilina V). Es de primera elección en infecciones como las causadas por
estreptococos o en la sífilis. Muchas bacterias, sin embargo, la inactivan produciendo un enzima
(beta−lactamasa).
2. Penicilinas resistentes a la beta−lactamasa (tipo cloxacilina). Pueden con algunas bacterias que producen
beta−lactamasa, como el estafilococo.
3. Aminopenicilinas (Amoxicilina, ampicilina, etc). Tienen más actividad frente a los microorganismos
llamados `gram−negativos', y si se asocian con sustancias como el ácido clavulánico o el sulbactam, también
pueden con las bacterias que producen beta−lactamasa, como el estafilococo.
4. Penicilinas antipseudomona. (Tipo carbenicilina o piperacilina). Como su nombre indica, pueden actuar
contra Pseudomona (una bacteria peligrosa que causa infecciones muy graves).
CEFALOSPORINAS
Son antibióticos en parte similares a las penicilinas, pero a diferencia de aquéllas (que proceden parcial o
totalmente del hongo Penicillium), las cefalosporinas son totalmente de síntesis química. Las cefalosporinas
se clasifican en "generaciones", según el tipo de bacterias que atacan:
1. Cefalosporinas de 1ª generación: cefadroxilo, cefalexina, cefalotina, cefazolina.
2. Cefalosporinas de 2ª generación: cefaclor, cefuroxima, cefonicid, cefamandol, ...
3. Cefalosporinas de 3ª generación: cefotaxima, ceftriaxona, ceftazidima, cefixima, ...
OTROS ANTIBIOTICOS BETA−LACTAMICOS
Imipenem y aztreonam son los prototipos de nuevos grupos antibióticos beta−lactámicos. El ácido clavulánico
o el sulbactam tienen muy poca actividad, pero inhiben la beta−lactamasa que producen muchas bacterias, por
lo que se asocian con otras penicilinas para aumentar su actividad.
RESISTENCIA BACTERIANA
La síntesis de quimioterápicos artificiales y el descubrimiento y mejora de los antibióticos han supuesto en
este siglo una auténtica revolución médica en el tratamiento de enfermedades infecciosas. Sin embargo, la
extrema versatilidad y adaptabilidad de los microorganismos ha impedido que la victoria humana sobre las
bacterias patógenas haya sido total: muchas bacterias han ido desarrollando en los últimos decenios
mecanismos que las protegen frente a muchos fármacos.
Ya el mismo Paul Ehrlich, al introducir por primera vez la quimioterapia en protozoos, se dio cuenta (1907)
de que algunas cepas desarrollaban resistencia a la droga durante el curso del tratamiento.
Tras el optimismo inicial que acompañó a los éxitos de la introducción de las sulfamidas y penicilinas (años
40 y 50), se constató igualmente un fenómeno de surgimiento de resistencias bacterianas a estas drogas. Si
bien la quimioterapia ha doblegado las grandes epidemias bacterianas del pasado, las enfermedades
infecciosas siguen con nosotros, constituyendo un serio problema.
14
De hecho, desde la introducción de la antibioterapia en todo el mundo, estamos realizando un gigantesco
"experimento" de intervención genética en los seres vivos más abundantes del planeta: las bacterias. Estamos
"sufriendo" la verdad de la supervivencia darwiniana de los más aptos, ya que la presión selectiva que
representa la aplicación a gran escala de los quimioterápicos ha permitido la diseminación de cepas
microbianas con mecanismos de resistencia que, en muchas ocasiones dificultan el adecuado tratamiento
clínico.
Al cabo de 6 años de introducir la penicilina G, la frecuencia de cepas de Staphylococcus aureus resistentes en
los hospitales ingleses pasó de menos del 10% a un 60%. Actualmente el valor ronda el 90%.
Con los nuevos ß−lactámicos también han empezado a surgir cepas bacterianas resistentes, aunque aún con
frecuencia relativamente baja.
Actualmente existen problemas de tratamiento con las enterobacterias, e incluso con el gonococo y el
meningococo, que tradicionalmente habían sido muy sensibles a las penicilinas.
Recientemente se ha dado la voz de alarma por la diseminación de cepas de bacilo tuberculoso resistentes a
los quimioterápicos de elección a los que eran sensibles. La capacidad de las bacterias de desarrollar
resistencias constituye una seria amenaza al futuro uso de los antibióticos, y hace que se tengan que invertir
grandes sumas de dinero y esfuerzos de investigación adicionales para intentar hacer frente al problema.
Algunos autores han comparado este problema con el episodio de Alicia en el País de las Maravillas en el que
la Reina Roja tenía que correr cada vez más deprisa para quedarse en el mismo sitio.
Sin embargo, algunos quimioterápicos de última generación han vuelto a levantar esperanzas: las
fluoroquinolonas están manteniendo e incluso incrementando su efectividad. Por otro lado, hay que pensar en
un dato de tipo evolutivo: la mayor parte de las especies bacterianas han sido seleccionadas de modo natural
con fenotipos sensibles a antibióticos; los cambios genéticos mutacionales que las convierten en resistentes
puede que disminuyan su adaptación a otros factores ecológicos, de modo que probablemente la presión de los
antibióticos en realidad conduzca en muchos casos a un equilibrio entre cepas sensibles y cepas resistentes.
De hecho se ha comprobado un descenso en la frecuencia de cepas resistentes a los antibióticos que se
introdujeron hace más tiempo, lo que quizá indique que para ellos se está alcanzando dicho equilibrio.
BASES GENÉTICAS DE LA RESISTENCIA
Una de las aplicaciones prácticas más interesantes de los avances realizados en las últimas décadas en el
campo de la Genética Bacteriana ha sido comprender los mecanismos genético−moleculares de la resistencia
a antibióticos, lo que está permitiendo un "ataque" más racional a este problema clínico. Una cepa bacteriana
puede volverse resistente a un antibiótico por dos tipos principales de mecanismos:
• mutación en un gen cromosómico;
• introducción de un plásmido R de resistencia. Este segundo mecanismo supone el problema más serio, ya
que:
• está muy extendido;
• puede conferir resistencia a varios antibióticos a la vez;
• a diferencia del mecanismo mutacional, no suele suponer una desventaja adaptativa (no disminuye la tasa
de crecimiento de la bacteria ni le hace perder sus propiedades de virulencia).
SELECCION DE MUTANTES RESISTENTES
Como veremos en la sección de Genética las mutaciones génicas se dice que son espontáneas cuando ocurren
15
sin intervención de procedimientos mutagénicos experimentales. Las mutaciones bacterianas espontáneas son
aleatorias, y afectan a un gen cualquiera con frecuencias dentro del rango de 10−−5 a 10−−10 por célula y
división.
En los años 50 se observó el siguiente fenómeno: cuando un cultivo bacteriano de una cepa sensible a un
antibiótico se pone en contacto con ese antibiótico, al cabo del tiempo se comprueba que todo el cultivo
consta de bacterias resistentes. ¿Acaso las bacterias son organismos "lamarckianos" en los que el antibiótico
provoca al cambio de carácter heredable? A través de experimentos que veremos oportunamente quedó
demostrado que lo único que hace el antibiótico es seleccionar los mutantes resistentes espontáneos que
surgen en la población independientemente de la presencia del agente selectivo.
Esta es precisamente la base genética del surgimiento de ciertas cepas patógenas resistentes a antibióticos: el
fármaco inhibe o mata las bacterias silvestres sensibles, pero no afecta a los pocos individuos que por
mutación espontánea hayan adquirido un alelo resistente; estos individuos se multiplican, de modo que al final
son los más prevalentes.
El conocimiento de la frecuencia de aparición de mutación a resistencia a un quimioterápico o antibiótico en
una determinada especie bacteriana, así como el sitio de acción de dicho fármaco, son factores importantes
para una aproximación racional a la quimioterapia.
Así por ejemplo, el bacilo tuberculoso produce frecuentemente lesiones en el pulmón, donde se concentran
enormes cantidades de la bacteria. Aquí, la quimioterapia con un solo agente no da éxito, ya que aunque ese
agente mate a casi todos los individuos de esta especie bacteriana, no afectará a la pequeña subpoblación que
posea el alelo resistente; estos pocos individuos sobrevivirían a este tratamiento, y recolonizarían el resto del
pulmón, por lo que la infección persistiría. Así pues, en este tipo de casos hay que tratar con varios
quimioterápicos simultáneamente (la probabilidad de resistencias múltiples basadas en mutaciones
espontáneas equivale al producto de las probabilidades individuales).
RESISTENCIA POR INTERCAMBIO GENÉTICO
La principal amenaza al éxito de la quimioterapia está representada por la transmisión genética de plásmidos
de resistencia a antibióticos (plásmidos R).
Veamos un poco de historia: en los años 50, poco después de la introducción de los primeros antibióticos, se
detectó en Japón un espectacular aumento de pacientes de disentería bacilar resistentes al tratamiento con
varios de estos antibióticos. Las cepas de Shigella dysenteriae aisladas de estos pacientes poseían el fenotipo
SuR, StrR, CmR, TetR. Se comprobó que los genes correspondientes a esas resistencias formaban parte de un
gran plásmido. Los plásmidos de este tipo se denominan plásmidos R. Pero aún más: los mismos pacientes
tenían en sus intestinos cepas de Escherichia coli (que como sabemos ya, es un simple comensal que forma
parte de nuestra flora endógena) que eran igualmente resistentes a esos antibióticos. Ello sugería que este tipo
de plásmidos se podía transferir de unas especies a otras. La explicación estribaba en un fenómeno de
intercambio dependiente de contactos célula−célula, llamado conjugación.
En resumidas cuentas, se descubrió que existen plásmidos R capaces de diseminarse por conjugación no sólo
entre células de la misma especie, sino entre especies distintas, incluyendo bacterias patógenas.
Al poco tiempo comenzaron a aparecer en Occidente cepas patógenas resistentes a uno o varios antibióticos.
Actualmente las cepas con resistencias múltiples codificadas por plásmidos son muy abundantes en todo el
mundo, lo que complica (y a veces desaconseja) la quimioterapia.
Existen plásmidos R de distintos grupos de incompatibilidad. Son abundantes en Pseudomonas y en
Enterobacterias, desde donde pueden ser transferidos a una amplia gama de bacterias Gram−negativas
16
(plásmidos promiscuos). Daremos detalles de cómo están organizados y cómo se transmiten por conjugación
los plásmidos R.
Aparte de los plásmidos R conjugativos existen otros no conjugativos, que sin embargo pueden ser
transferidos entre distintas bacterias por otros medios:
los plásmidos no conjugativos movilizables pueden ser transferidos por otro plásmido conjugativo compatible
residente en la misma célula
por transducción
por transformación
Ventajas adaptativas de los plásmidos R:
• Los plásmidos R han evolucionado en respuesta a presiones selectivas ambientales (antibióticos usados por
los humanos o inhibidores presentes en los medios naturales de las bacterias).
• Son capaces de conferir varias resistencias simultáneamente a las bacterias que los adquieran.
• Tienen capacidad de diseminarse epidémicamente de modo "horizontal" (es decir, entre células distintas de
la misma especie o −en el caso de los promiscuos− distintas especies).
• Están constituidos por "módulos" móviles, de modo que tienen flexibilidad para aquirir nuevos módulos a
partir de otras especies.
• Economía: cuando no existe presión selectiva, pueden perderse de la mayor parte de las bacterias de una
determinada población (curación espontánea), pero su modo de transmisión "epidémica" los capacita para
diseminarse rápidamente a la mayoría de la población cuando la ocasión lo requiere (cuando vuelve la
presión selectiva).
• No tienen apenas efectos negativos sobre los demás caracteres de la bacteria (incluyendo, en las patógenas,
su poder virulento).
• Muchos de ellos responden a mayores concentraciones del antibiótico aumentando su número de copias
(amplificación del número de copias en los plásmidos de control relajado: repasar.
Otro ejemplo de esta facultad de diseminación y evolución lo tenemos en que los hospitales hacen uso
frecuente de detergentes catiónicos como desinfectantes ha crecido la proporción de cepas de Staphylococcus
resistentes a dichos agentes.
Como se puede comprender, el estudio epidemiológico de los plásmidos R reviste actualmente un gran interés
de cara a la salud pública. Este tipo de estudios recurre principalmente a dos tipos de enfoques:
Por detección de grupos de incompatibilidad (algo complejo);
Por análisis de restricción y comparación de mapas físicos (más fácil y rápido).
MECANISMOS BIOQUIMICOS IMPLICADOS EN LA RESISTENCIA A ANTIBIOTICOS
Los principales mecanismos se pueden agrupar de la siguiente manera:
• Disminución de la permeabilidad hacia el antibiótico.
• Inactivación enzimática del antibiótico
• Modificación química de la diana sobre la que actúa el antibiótico
• Síntesis de una enzima resistente.
DISMINUCION DE LA PERMEABILIDAD CELULAR HACIA EL ANTIBIOTICO
17
Modificación de una barrera preexistente
Como ya sabemos, la membrana externa de Gram−negativas supone una barrera natural que hace que muchas
bacterias de este grupo sean insensibles a varios antibióticos (p. ej., la vancomicina y la bacitracina no pueden
atravesar las porinas).
No todas las bacterias Gram−negativas son igualmente impermeables a los mismos antibióticos:
Entre las menos impermeables están Haemophilus y Neisseria, que dejan pasar a numerosos ß−lactámicos.
Las Enterobacterias suelen ser intermedias.
Las bacterias del gén. Pseudomonas son insensibles a la mayoría de antibióticos ß−lactámicos, porque no
pueden pasar a través de la membrana externa. Se han aislado mutantes que se han vuelto resistentes a los
ß−lactámicos de última generación: el cambio ha afectado a una determinada porina que ahora no deja pasar a
estos nuevos antibióticos.
En otros casos, la resistencia se debe a alteraciones en la cápsula: algunos neumococos resistentes a
estreptomicina y eritromicina dependen de este tipo de mecanismo.
Mecanismo de extrusión activa del antibiótico
El ejemplo más típico estriba en la resistencia a las tetraciclinas desarrollada por muchas bacterias. Como
sabemos, el efecto inhibidor de las tetraciclinas depende de la acumulación activa de este tipo de antibióticos
por parte de las bacterias. Pues bien, ciertos plásmidos R poseen transposones (como el Tn10 o el Tn1721)
que codifican un sistema para "bombear" tetraciclina desde el interior bacteriano hacia el exterior, en contra
del gradiente de concentración.
Igualmente se conocen resistencias a sulfamidas dependientes de un mecanismo específico de
impermeabilidad.
Alteración del mecanismo de transporte del antibiótico
Cuando el antibiótico accede al interior bacteriano por algún mecanismo de transporte específico, una
mutación que afecte a dicho sistema de transporte supondrá una mayor resistencia al antibiótico. Por ejemplo,
en E. coli la cicloserina entra aprovechando el sistema de transporte de la valina o la glicocola. Determinados
mutantes incapaces de transportar estos aminoácidos son resistentes a la cicloserina.
INACTIVACION ENZIMATICA DEL ANTIBIOTICO
Este tipo de mecanismo depende en muchos casos de plásmidos R. Los ejemplos típicos son las resistencias a
ß−lactámicos, la resistencia al cloranfenicol y las resistencias a aminoglucósidos.
Resistencia a ß−lactámicos por acción de ß−lactamasas
Como ya sabemos, ciertas bacterias producen penicilinasa (ß−lactamasa), capaz de abrir el anillo
ß−lactámico de la penicilina para dar ácido peniciloico, que carece de actividad antibacteriana. Lo mismo
ocurre con las cefalosporinas, donde la ß−lactamasa (cefalosporinasa) genera un producto inestable inactivo
que se descompone rápidamente. Sin embargo, la naturaleza de la cadena lateral (grupo acilo, R) influye
notablemente en la susceptibilidad de rotura del anillo ß−lactámico por las lactamasas.
ß−lactamasas codificadas por cromosoma y de bajo nivel (ß−lactamasas de tipo TEM).
18
Están muy distribuidas entre bacterias Gram−negativas, y confieren resistencia a cefalosporinas y penicilinas.
La base de la resistencia en muchos casos es la siguiente: cuando se expone la bacteria al ß−lactámico durante
mucho tiempo, pueden seleccionarse determinadas mutaciones en genes cromosómicos que codifican
proteínas parecidas de tipo PBP, de modo que adquieren un fuerte promotor que permite su expresión a alto
nivel. Este tipo de ß−lactamasa es excretada al medio, donde inactiva al antibiótico.
ß−lactamasas de origen plasmídico.
En la Gram−positiva Staphylococcus aureus existen cuatro variantes, responsables del espectacular aumento
de cepas resistentes de esta especie surgidas en los años 50. Se trata de enzimas inducibles: el gen que
codifica la ß−lactamasa se induce por pequeñas cantidades de penicilina o cefalosporina, y se producen
enormes cantidades del antibiótico, que se excreta, de modo que inactiva al ß−lactámico en el entorno de la
bacteria. El gen responsable es portado por plásmidos de tipo R (que llevan genes de resistencia para otros
antibióticos).
En las Gram−negativas se han descubierto unos 20 tipos de ß−lactamasas de codificación plasmídica. Suelen
ser enzimas de síntesis constitutiva que se expresan a bajos niveles, y cuya localización es periplásmica; esta
localización permite que el antibiótico sea inactivado antes de que llegue a la membrana citoplásmica, donde
se localizan las proteínas diana de los ß−lactámicos. Algunas de ellas vienen codificadas por genes
plasmídicos que forman parte de transposones (p. ej., el Tn1 o el Tn4).
Origen de las ß−lactamasas
Aunque la prevalencia de cepas (sobre todo patógenas) resistentes a ß−lactámicos es un fenómeno que se
"disparó" desde los años 50 con el uso masivo de estos antibióticos, está claro que la resistencia debía de
existir previamente al uso humano de los antibióticos. La aplicación clínica a gran escala (incluyendo el
abuso) de las penicilinas y cefalosporinas sólo ha permitido que veamos en acción un caso "acelarado" de
evolución bacteriana, donde las cepas más aptas han sobrevivido y se han multiplicado, y en el que, merced a
los procesos de intercambio genético y a la construcción "modular" (transposones) de muchos plásmidos R,
las entidadess genéticas responsbles se han diseminado de unas especies bacterianas a otras. Se supone que en
la Naturaleza (p. ej., en los suelos), ciertas cepas bacterianas, antes de la aparición de la Quimioterapia,
poseían ya mecanismos para destruir los ß−lactámicos segregados por hongos con los que coexistían.
Profundizando más en el tema, parece que las propias ß−lactamasas proceden evolutivamente (por mutaciones
sucesivas) de alguno de los genes que originalmente codificaban algunas de las "autolisinas" (PBPs) que
intervienen en la maduración del peptidoglucano. Es decir, las ß−lactamasas serían formas modificadas de las
mismas dianas (p. ej., las transpeptidasas) sobre las que actúan los ß−lactámicos.
Como sabemos, los ß−lactámicos forman complejos covalentes estables con algunas de las PBPs
(peniciloil−PBPs), que hacen que estas autolisinas se inactiven. Pues bien, existen indicios de que las
ß−lactamasas serían unas "autolisinas" evolucionadas que en vez de formar complejos estables con los
ß−lactámicos, se habrían especializado en cortar el anillo lactámico (dando peniciloico) a expensas de su
actividad transpeptidasa original.
Resistencia al cloranfenicol
La resistencia al cloranfenicol suele deberse a una enzima inactivante de dicho antibiótico, denominada
cloranfenicol−acetiltransferasa (CAT), que normalmente está codificada por genes plasmídicos. Uno de los
genes de CAT de Gram−negativas más estudiados forma parte del transposón Tn9.
La CAT convierte el cloranfenicol en su derivado 3−acetoxi, usando el acetil−CoA; a continuación una
reacción química (no catalizada por enzima) hace que el grupo acetoxi pase a la posición 1; finalmente ocurre
19
una segunda acetilación catalizada enzimáticamente, que genera el producto final,
1,3−diacetoxi−cloranfenicol. Los derivados mono o diacetilados del cloranfenicol son inactivos como
antibióticos.
Resistencia a ciertos aminoglucósidos
Como ya vimos en el capítulo anterior, los aminoglucósidos son un grupo amplio y abundante de antibióticos,
por lo que no es sorprendente que las bacterias hayan evolucionado distintos mecanismos para inactivarlos; se
pueden agrupar en tres tipos:
• Fosforilación
• Adenilación
• Acetilación
Las fosforilaciones y adenilaciones se dan sobre grupos −OH susceptibles, mientras que las acetilaciones
recaen sobre determinados grupos −NH2.
La modificación enzimática de los aminoglucósidos ocurre en el espacio periplásmico o en la membrana
citoplásmica, y produce un doble efecto:
el antibiótico modificado covalentemente ya no puede usar el mecanismo de transporte facilitado a través de
la membrana; por lo tanto, accede en menor cantidad al citoplasma;
el compuesto modificado ya no puede afectar al ribosoma, por lo que no ejecuta acción inhibitoria sobre el
crecimiento de la bacteria.
MODIFICACION QUIMICA DE LA DIANA DEL ANTIBIOTICO
Resistencia a la estreptomicina
Este mecanismo ya fue comentado en el: la mutación cromosómica strA produce una proteína ribosómica S12
alterada que impide la unión de la estreptomicina.
Resistencia a la eritromicina
Ciertos plásmidos de cepas de Staphylococcus aureus y de Streptococcus codifican una metilasa de ARN
inducida por la presencia de eritromicina: esta enzima modifica por metilación un determinado nucleótido del
ARNr 23S de la subunidad grande del ribosoma. Concretamente introduce dos metilos en el N de una
determinada adenina, usando S−adenosilmetionina (SAM) como donador. Esto produce un cambio
conformacional en el ribosoma que disminuye su afinidad hacia la eritromicina y hacia la lincomicina
(resistencia cruzada a los dos antibióticos).
El mecanismo genético subyacente al carácter inducible de la metilasa es muy interesante; en lugar de un
mecanismo a nivel transcripcional, como es habitual en las bacterias, se trata de un mecanismo de regulación
traduccional: en las bacterias en ausencia de eritromicina el ARNm de la enzima posee una estructura
secundaria que evita su traducción por los ribosomas, pero en presencia de eritromicina este ARNm cambia de
conformación y puede ser leído, produciéndose la metilasa que inactivará la diana del antibiótico.
Resistencia a las rifamicinas
20
Como ya sabemos por el cap. 20, las rifamicinas actúan uniéndose a la subunidad ß de la ARN polimerasa
eubacteriana. La resistencia a estos antibióticos depende de una mutación cromosómica que altera dicha
subunidad, haciéndola insensible a estos inhibidores.
Resistencia a las quinolonas, novobiocina y coumermicina
Las mutaciones cromosómicas que interesan a la subunidad A de la ADN−girasa bacteriana producen
resistencia al ácido nalidíxico. Sin embargo, las quinolonas de última generación (fluoroquinolonas como el
ciprofloxacino) no se ven afectadas, quizá debido a la enorme potencia de estos quimioterápicos.
Las mutaciones cromosómicas que afectan a la subunidad B de la girasa rinden resistencia a la novobiocina y
a la coumermicina
SINTESIS DE UNA NUEVA ENZIMA RESISTENTE
Resistencia a sulfamidas
Determinados plásmidos R portan genes de resistencia a sulfamidas (SuR), que codifican una dihidropteroico
sintetasa muy resistente a la acción de estos quimioterápicos, debido a que tienen una afinidad 10 000 veces
menor que la enzima normal codificada por el cromosoma.
Resistencia a trimetoprim
Muchos plásmidos R llevan un gen que codifica una dihidrofolatorreductasa (DHFR) muy resistente al
trimetoprim.
Resistencia a meticilina
En muchos hospitales medran cepas muy peligrosas de Staphylococcus aureus resistentes al ß−lactámico
meticilina. Estas cepas producen una forma especial de proteína PBP2 (la llamada PBP2a) que posee una baja
afinidad por los ß−lactámicos, incluyendo la meticilina. Parece que el gen codificador correspondiente reside
en un transposón.
HIPÓTESIS
La resistencia de los antibióticos beta lactámicos al Staphilococcus aureus depende de la zona geográfica en
donde habita el huésped.
RESULTADOS DE LABORATORIO
MUESTRA
1 Hidalgo
2 Morelos
3 Edo. Méx
4 Puebla
5 Edo. Méx.
6 D. F.
7 D. F.
8 D. F.
9 D. F.
GELOSA SANGRE
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo moderado
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
STA−110*
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo moderado
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
COAGULASA 1
Positivo
Positivo
Negativo
No se trabajo
No se trabajo
No se trabajo
Positivo
Positivo
No se trabajo
21
10 Hidalgo
11 D. F.
12 Edo. Méx.
13 D. F.
14 D. F.
15 Hidalgo
16 D. F.
17 Edo. Méx.
18 D. F.
19 D. F.
20 Edo. Méx.
21 Edo. Méx.
22 D.F.
23 D. F.
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Sin desarrollo
Desarrollo bacteriano
Sin desarrollo
Desarrollo bacteriano
Sin desarrollo
Sin desarrollo
Sin desarrollo
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
Sin desarrollo
Desarrollo bacteriano
Sin desarrollo
Desarrollo bacteriano
Sin desarrollo
Sin desarrollo
Sin desarrollo
Desarrollo bacteriano
Desarrollo bacteriano
No se trabajo
Negativo
Negativo
Negativo
No se trabajo
No se trabajo
Negativo
No se trabajo
No se trabajo
No se trabajo
No se trabajo
No se trabajo
Positivo
No se trabajo
* desarrollo de colonias bacterianas de color gris−amarillo dorado de 1 a 2 mm de diámetro de forma circular
y superficie convexa y consistencia mantequillosa.
Diferenciación microscópica de las bacterias desarrolladas: cocos gram positivos agrupados en forma de
agregados irregulares parecidos a racimos de uvas.
1se seleccionaron solo 11 colonias, debido al poco material proporcionado por el laboratorio escolar.
El criterio para seleccionar estas colonias se baso en el desarrollo que tuvieron estas.
ANTIBIOGRAMA REALIZADOS A DOS COLONIAS BACTERIANAS DE DISTINTO ESTADO.
ANTIBIÓTICOS
Eritromicina
Cefalotina
Cefotaxima
Pefloxacina
Gentamicina
Tetraciclina
Dicloxacilina
Ampicilina
Trimetroprim con sulfametasol
Cefuroxima
Penicilina
Ceftazidima
Colonia 2 Morelos
Sensible
Sensible
Sensible
Sensible
Sensible
Sensible
Sensible
Resistente
Resistente
Resistente
Resistente
Resistente
Colonia 8 Edo. Mex
Resistente
Sensible
Resistente
Sensible
Sensible
Sensible
Sensible
Resistente
Resistente
Sensible
Resistente
Sensible
* para el antibiograma se utilizò el medio de cultivo Mueller Hinton.
CONCLUSION
En base a los resultados obtenidos en el laboratorio, concluimos que la resistencia microbiana es un fenómeno
22
biológico natural, pero se ve amplificado muchas veces debido al mal uso que hace el hombre de los
antimicrobianos y a la indiferencia demostrada a las consecuencias de ese hecho. El efecto de la resistencia
microbiana es que medicamentos que en otro tiempo salvaban vidas pueden acabar teniendo el mismo poder
curativo que un placebo cualquiera.
.
Por otra parte, Independientemente del origen de la farmacorresistencia, la globalización y el aumento del
número de viajeros y de los intercambios comerciales hace inevitable el rápido desplazamiento de esas cepas
de un lugar a otro. Mediante la nueva tecnología de huellas de ADN.
El aumento de la farmacorresistencia podría arrebatarnos la oportunidad de curar muchas enfermedades y
poner freno a las epidemias.
23