Mecanismos de resistencia a la terapéutica antifúngica

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Mecanismos de resistencia a la terapéutica antifúngica
José Pontón y Guillermo Quindós
Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología. Facultad de Medicina y Odontología. Universidad del
País Vasco. Bilbao. Vizcaya. España.
La resistencia a los antifúngicos presenta implicaciones importantes
en la morbilidad y la mortalidad de las micosis; las consecuencias clínicas de esta resistencia se observan en los fallos en el tratamiento y
en los cambios en la prevalencia de las especies fúngicas. Desaparecidas en gran medida las resistencias al fluconazol asociadas con el
tratamiento y la profilaxis de la candidiasis orofaríngea en pacientes
infectados por el VIH, los estudios recientes con aislamientos de hemocultivos sugieren que la resistencia a los antifúngicos no supone
un problema terapéutico significativo. Sin embargo, los hongos son
organismos que presentan una gran plasticidad ante los cambios ambientales y se han descrito mecanismos de resistencia a los principales grupos de antifúngicos. Por analogía con lo observado con los antibacterianos, el uso más frecuente de antifúngicos podría producir
un aumento en la resistencia microbiana a estos fármacos.
Palabras clave: Antifúngicos. Resistencia. Mecanismos. Azoles.
Polienos. Equinocandinas.
Mechanisms of resistance to antifungal therapy
Resistance to antifungal agents has important implications in morbidity and mortality associated with mycoses. The clinical consequences of this resistance can been observed in treatment failure and
changes in the prevalence of fungal species. Resistances to fluconazole associated with the treatment and prophylaxis of oropharyngeal
candidiasis in patients with HIV infection have largely disappeared,
and recent studies with isolates from blood cultures suggest that resistance to antifungal agents does not constitute a significant therapeutic problem. However, fungi are organisms that present great plasticity with regard to environmental changes, and mechanisms of
resistance to the main groups of antifungal agents have been described. Through analogy with what has been observed with antibacterial
agents, more frequent use of antifungal agents could increase microbial resistance to these drugs.
Key words: Antifungal agents. Resistance. Mechanisms. Azoles.
Polyenes. Echinocandins.
En las últimas décadas se ha observado un aumento en la
incidencia de las micosis, que se asocia con altas tasas de
morbilidad y mortalidad, especialmente en pacientes inmunodeficientes1,2. A modo de ejemplo y teniendo en cuenta
únicamente las micosis más frecuentes en nuestro medio,
se ha descrito una mortalidad del 49% en pacientes con
candidiasis sistémica y ésta asciende al 50-100% en enferFinanciación del proyecto PI030662/2003: Fondo de Investigación Sanitaria,
y proyectos G03/075, subproyecto «Infección y trasplante. Infección fúngica
invasora en el trasplante de órgano sólido y de progenitores hematopoyéticos
(RESITRA)» y C03/10, subproyecto «Utilidad de la serología anti-Candida y
de la detección de galactomanano en el diagnóstico y la definición de grupos
de riesgo de infecciones invasoras por Candida y/o Aspergillus en pacientes
con neoplasias hematológicas» del Fondo de Investigación Sanitaria (Redes
Temáticas de Investigación Cooperativa), Ministerio de Sanidad y Consumo.
Correspondencia: Dr. J. Pontón.
Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología.
Facultad de Medicina y Odontología. Universidad del País Vasco.
Apartado 699. 48080 Bilbao. Vizcaya. España.
Correo electrónico: jose.ponton@ehu.es
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mos con aspergilosis invasora3,4. Un variado número de factores son responsables del mal pronóstico que presentan
las micosis invasoras. Entre estos factores destacan la dificultad diagnóstica, la deficiencia inmunológica de gran parte de los pacientes y la alta tasa de fallos terapéuticos.
El desarrollo de resistencias a los antifúngicos es un hecho
inevitable, dada la gran capacidad de adaptación a los cambios ambientales que presentan los hongos. El conocimiento de la resistencia a los antifúngicos es esencial para el desarrollo de estrategias profilácticas y terapéuticas eficaces
que eviten los problemas que están apareciendo en la actualidad con las micosis por hongos resistentes. En la resistencia del hongo al antifúngico desempeñan un papel muy
importante factores del hongo como la resistencia innata o
primaria (presente antes de la exposición al antifúngico) y la
adquirida (desarrollada tras el contacto con el antifúngico),
la especie fúngica, el tamaño de la población fúngica, el
cambio fenotípico y la capacidad para formar biopelículas
(fig. 1). Sin embargo, desde el punto de vista clínico es necesario considerar, no sólo la resistencia in vitro sino también la resistencia clínica, ya que el tratamiento depende no
sólo de la concentración mínima inhibitoria (CMI) del antifúngico sino de otros factores como la penetración y distribución del fármaco, su naturaleza fungistática o fungicida,
su mecanismo de acción y la interacción con otros fármacos, así como del estado del sistema inmunitario del paciente, del lugar de la infección y del potencial incumplimiento
terapéutico (fig. 1)5.
El desarrollo de moléculas con actividad antifúngica se ha
producido mucho más lentamente que el de antibacterianos, y aunque el número de antifúngicos ha ido aumentando en las últimas décadas (fig. 2), la mayoría pertenece a
un grupo limitado de familias que comparten mecanismos
de acción y, por tanto, de resistencia6
Resistencia a los antifúngicos en las micosis superficiales
La resistencia a los antifúngicos en pacientes con micosis
superficiales es actualmente un fenómeno infrecuente, pero
tuvo una gran importancia hace una década en pacientes
con sida y candidiasis superficiales tratados profilácticamente con azoles7. La candidiasis orofaríngea, con una
complicación esofágica habitual, era la infección oportunista
más frecuente en las personas infectadas por el VIH y afectaba a la práctica totalidad de los pacientes8. El fluconazol
fue el fármaco de elección para el tratamiento y profilaxis de
la candidiasis orofaríngea, y se describió hasta un 41% de
resistencias al fluconazol en los aislamientos clínicos de estos pacientes7. Dado que algunas especies del género Candida, como C. krusei y C. glabrata, son menos sensibles al
fluconazol que C. albicans, se observó un aumento de la incidencia de especies de Candida diferentes de C. albicans
en muestras orofaríngeas de pacientes colonizados y con
candidiasis orofaríngea tratados con fluconazol9. La introducción de la terapia antirretoviral de alta actividad ha pro-
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PONTÓN J, ET AL. MECANISMOS DE RESISTENCIA TERAPÉUTICA ANTIFÚNGICA
Hongo
Resistencia innata y adquirida al antifúngico
Especie
Tamaño de la población fúngica
Cambio fenotípico
Biopelículas
Fallo
terapéutico
Paciente
Estado del sistema inmunitario
Lugar de la infección
Presencia de cuerpos extraños
Incumplimiento terapéutico
Antifúngico
Dosis inapropiada
Acción fungiestática
Absorción, distribución y metabolismo pobres
Interacciones con otros fármacos
Fig. 1. El fracaso terapéutico en las
micosis
de un gran número de pacientes también ha aumentado las
resistencias a este antifúngico y el aislamiento de especies
diferentes de C. albicans12. Sin embargo, el aislamiento de
C. krusei, especie resistente al fluconazol, en hemocultivos
continúa siendo infrecuente.
La resistencia a los polienos ha surgido en paralelo al aumento de infecciones fúngicas causadas por hongos emergentes
como Trichosporon asahii, Candida lusitaniae, Candida guillermondii, Aspergillus terreus, Fusarium, Scopulariopsis y
Scedosporium13. Muchos de estos hongos presentan una resistencia primaria a la amfotericina B y pueden causar infecciones sistémicas que presentan una alta mortalidad5.
N.° acumulado de antifúngicos
40
35
30
Total
Tópicos
Sistémicos
25
20
15
10
5
Mecanismos de acción y resistencia
0
1900
Griseofulvina
1920
1940
1960
1980
2000
Años
Fig. 2. Evolución del número de antifúngicos.
ducido una disminución en la frecuencia de las candidiasis
y de la resistencia al fluconazol en los pacientes infectados
por el VIH10.
La candidiasis vulvovaginal es una presentación frecuente
en mujeres en edad reproductora que suele tratarse con
azoles. A pesar de la frecuencia en su presentación y del
amplio uso de antifúngicos azólicos, no se ha observado un
aumento en la resistencia a estos antifúngicos11. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las vulvovaginitis recurrentes son un problema médico importante y que las infecciones producidas por C. glabrata y otras especies diferentes
de C. albicans menos sensibles al fluconazol están aumentando en frecuencia.
Resistencia a los antifúngicos en las micosis sistémicas
Dado que la candidiasis sistémica es la micosis invasora
más importante, la profilaxis y el tratamiento con fluconazol
Fue el primer fármaco con actividad específica para los
hongos. Su espectro de acción se reduce casi exclusivamente a los dermatófitos. Su mecanismo de acción no se
conoce con exactitud pero se cree que interfiere con el ensamblaje de los microtúbulos14.
Flucitosina
La flucitosina o 5-fluorocitosina es un antifúngico que inhibe
la síntesis de ácidos nucleicos en la célula fúngica. Para
ejercer su acción, este antifúngico debe ser tomado por la
célula fúngica para convertirlo en 5-fluorouracilo, que se incorpora al ARN y afecta a la timidilato sintasa. Su espectro
de acción se reduce a los géneros Candida y Cryptococcus,
levaduras que poseen la citosina permeasa necesaria para
internalizar el fármaco, y la uracil fosforribosil transferasa
para convertir el 5-fluorouracilo en un sustrato apropiado
para la síntesis de los ácidos nucleicos.
La resistencia a este antifúngico se creía bastante común,
pero estudios recientes obtenidos con la metodología propuesta por el National Committee for Clinical Laboratory
Standards (NCCLS) de EE.UU. han observado que el 8% de
los aislamientos de Candida procedentes de hemocultivos
obtenidos en hospitales estadounidenses son resistentes a
la flucitosina, mientras que el porcentaje observado en EuMed Clin (Barc). 2006;126(Supl 1):56-60
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PONTÓN J, ET AL. MECANISMOS DE RESISTENCIA TERAPÉUTICA ANTIFÚNGICA
TABLA 1
Dianas y mecanismos de resistencia de los principales grupos de antifúngicos
Antifúngico
Flucitosina
Polienos
Amfotericina B
Nistatina
Azoles
Fluconazol
Itraconazol
Voriconazol
Alilaminas
Terbinafina
Morfolinas
Amorolfina
Equinocandinas
Caspofungina
Diana
Mecanismo de resistencia
Timidilato sintasa
Fallo en la transformación de la flucitosina en metabolitos activos
Ergosterol
Sustitución del ergosterol por otros esteroles
Disminución del contenido en ergosterol
Aumento en la actividad catalasa
Citocromo P-450 (ERG11
o CYP51)
Mutaciones que modifican la diana
Sobreexpresión del gen ERG11
Sobreexpresión de bombas de achique
Interferencia con la acción sobre la 14-alfa-demetilasa
Alteraciones en otras enzimas de la biosíntesis del ergosterol
Disminución de la permeabilidad de la membrana plasmática al fármaco
Escualeno epoxidasa (ERG1)
Mutaciones en ERG1
Sobreexpresión de CDR1, CDR2 y CaMDR1
D14 reductasa (ERG24)
D8-D7 isomerasa (ERG2)
Sobreexpresión de ERG24
Sobreexpresión de CDR1, CDR2
β-1,3 glucano sintasa (FKS1)
Mutaciones en FKS1
Entre paréntesis se muestra el gen que codifica la diana.
Modificada de Carrillo-Muñoz et al30.
ropa es del 0,2%15,16. La resistencia a la flucitosina se produce tanto de forma primaria como secundaria por defectos
en las enzimas permeasa, desaminasa y/o fosforibosil transferasa17 (tabla 1) y se presenta especialmente en el serotipo
B de C. albicans18.
Polienos
Los antifúngicos poliénicos comprenden la amfotericina B y
la nistatina. Su mecanismo de acción implica la unión al ergosterol, el esterol principal de la membrana fúngica y la alteración de la permeabilidad de la membrana plasmática.
Estos antifúngicos son activos contra una gran variedad de
hongos y la amfotericina B ha sido durante mucho tiempo el
fármaco de elección para el tratamiento de las micosis sistémicas. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, existe un número importante de hongos emergentes que
presentan una resistencia natural a la amfotericina B.
A pesar de su gran utilización, la resistencia adquirida a los
polienos es muy baja, aunque se ha descrito el aislamiento
de levaduras resistentes en pacientes con cáncer19.
La emergencia de hongos resistentes a los polienos se debe
a la producción de cambios cualitativos y cuantitativos en
los esteroles de la membrana (tabla 1). Así, se ha descrito la
sustitución del ergosterol por otros esteroles en Aspergillus y
Cryptococcus y la disminución del 74-85% del contenido en
ergosterol en C. albicans20. También se ha descrito un aumento en la actividad catalasa que produce una disminución de la sensibilidad al daño oxidativo21.
El mecanismo de acción de las formulaciones lipídicas de la
amfotericina B es idéntico al de la amfotericina B convencional, aunque son mucho menos tóxicas.
Azoles
Los azoles son la familia más amplia de fármacos antifúngicos y comprenden los imidazoles y los triazoles. El espectro
de acción está restringido a la mayoría de las especies de
Candida y Cryptococcus. Sin embargo, C. krusei y C. glabrata presentan una sensibilidad disminuida al fluconazol. Los
nuevos triazoles presentan un espectro de actividad ampliado.
El voriconazol tiene un amplio espectro de actividad que incluye Candida, Cryptococcus neoformans, Fusarium, Blastomyces dermatitidis, Coccidioides immitis, dermatófitos,
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Histoplasma capsulatum, Malassezia, Scedosporium apiospermum (Pseudallescheria boydii), Sporothrix schenckii y
Absidia corymbifera, y es fungicida frente a algunos hongos
filamentosos. El posaconazol tiene un espectro de actividad
antifúngica similar al itraconazol pero es más potente frente
a Aspergillus y Rhizopus, y muestra actividad sobre Coccidioides. El ravuconazol es más activo que el itraconazol y el
fluconazol contra hongos levaduriformes. Es activo contra
Aspergillus, hialohifomicetos, dermatófitos y hongos dematiáceos, pero carece de actividad sobre los zigomicetos,
Sporothrix, Pseudallescheria y Fusarium.
El mecanismo de acción fundamental de los azoles se basa
en la inhibición de la 14-alfa-demetilación del lanosterol en
la ruta biosintética del ergosterol6. La ausencia de ergosterol
y su sustitución por otros esteroles hace que la membrana
plasmática presente alteraciones en su permeabilidad y fluidez. La diana principal de los azoles es el citocromo P-450
lanosterol 14-alfa-demetilasa (Erg11p o Cyp51p, dependiendo de las diferentes nomenclaturas), que cataliza la eliminación del grupo 14-alfa-metil del lanosterol. La enzima
Erg11p contiene protoporfirina ligada a hierro en el centro
activo a la que se unen los azoles por su átomo de nitrógeno
del anillo imidazólico o triazólico. El resto de la molécula del
azol se une a la apoproteína de una forma que depende de
la estructura de cada azol. La conformación exacta del centro activo difiere en las diferentes especies fúngicas, y la
unión de cada azol con cada una de las diversas clases de
enzimas Erg11p determinará su espectro de actividad. La
sustitución del anillo imidazólico por otro triazólico ha permitido aumentar la especificidad de la unión a la enzima
Erg11p y, en el caso del voriconazol, extender su actividad a
Aspergillus y otros hongos filamentosos.
La resistencia a los azoles puede ocurrir por una variedad
de mecanismos que incluyen mutaciones que modifican la
diana, sobreexpresión del gen ERG11, sobreexpresión de
bombas de achique de la membrana que sacan el antifúngico del interior de la célula fúngica, interferencia con la acción sobre la 14-alfa-demetilasa, alteraciones en otras enzimas de la biosíntesis del ergosterol y la disminución de la
permeabilidad de la membrana plasmática al fármaco22 (tabla 1).
Probablemente uno de los mecanismos más importantes de
resistencia a los azoles sea el fallo en la acumulación intracelular del fármaco mediante la sobreexpresión de los ge-
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PONTÓN J, ET AL. MECANISMOS DE RESISTENCIA TERAPÉUTICA ANTIFÚNGICA
TABLA 2
Puntos de corte para establecer la sensibilidad y
resistencia a algunos antifúngicos según el National
Committee for Clinical Laboratory Standards
CMI (µg/ml)
Antifúngico
Fluconazol
Itraconazol
Flucitosina
Sensible
SDD
Intermedio
Resistente
≤8
≤ 0,125
≤4
16-32
0,25-0,5
–
–
–
8-16
≥ 64
≥1
≤ 32
SDD: sensible dependiendo de la dosis.
TABLA 3
Dosis diarias de fluconazol que son probablemente
eficaces para tratar la infección por Candida
Dosis diaria (mg)
CMI (µg/ml)
100
200
400
800
≤4
≤8
≤ 16
≤ 32
nes que codifican las bombas de achique (CDR, MDR y
FLU1). La expresión heteróloga de los genes CDR1 y CDR2
en Saccharomyces cerevisiae confiere resistencia a varios
azoles (fluconazol, itraconazol y ketoconazol) y a otros antifúngicos e inhibidores metabólicos23. El gen MDR1 no se
expresa durante el crecimiento in vitro de cepas de C. albicans sensibles al fluconazol, pero se encuentra sobreexpresado en muchos aislamientos clínicos resistentes al fluconazol. La delección de los 2 alelos del gen MDR1 en
aislamientos resistentes de C. albicans los convierte en sensibles.
La resistencia suele ir apareciendo gradualmente debido a
la presión continua que el antifúngico ejerce sobre el hongo.
Aunque cada uno de los mecanismos mencionados puede
disminuir la sensibilidad de un aislamiento de C. albicans al
fluconazol, es muy probable que varios mecanismos contribuyan a la resistencia final. En cepas de C. albicans con
alta resistencia a los azoles se ha confirmado la naturaleza
multifactorial de la resistencia en el 75% de los aislamientos. La sobreexpresión de los genes que codifican las bombas se ha demostrado en el 85% de los casos, las mutaciones en el gen ERG11 en el 65% y la sobreexpresión de
ERG11 en el 35%24. La importancia de la resistencia a los
azoles ha sido mínima hasta el momento, con excepción de
las infecciones orofaríngeas en pacientes infectados por el
VIH25,26.
Alilaminas y morfolinas
Son antifúngicos utilizados en el tratamiento de micosis superficiales que presentan un espectro de acción que incluye
fundamentalmente a los dermatófitos y una baja actividad
sobre Candida. También actúan sobre la ruta biosintética
del ergosterol. La terbinafina inhibe la escualeno epoxidasa
(Erg1p), resultando su acción fungicida27 (tabla 1), mientras
que la amorolfina inhibe las enzimas D14 reductasa (Erg24)
y la D8-D7 isomerasa (Erg2p). La resistencia a la terbinafina
es muy infrecuente y se ha relacionado recientemente con
una mutación en el gen ERG128 (tabla 1).
Equinocandinas
Son lipopéptidos que incluyen la equinocandina B, la aculeacina A, la cilofungina, la anidulafungina, la caspofungina y
la micafungina29,30. De todos ellos, la caspofungina se en-
cuentra ya comercializada en España y la micafungina lo
será en un futuro inmediato. Su mecanismo de acción antifúngica se basa en la producción de daños en la pared celular al unirse a la β-1,3 glucano sintasa (Fks1p) responsable
de la síntesis del β-1,3 glucano, uno de los polisacáridos de
la pared celular. Esta acción resulta fungicida para Candida
y fungistática para Aspergillus. La caspofungina también es
activa contra Pneumocystis jirovecii pero no es activa contra
Cryptococcus, Fusarium, zigomicetos y Scedosporium.
La resistencia a la caspofungina es excepcional y se produce por mutaciones en el gen FSK131 (tabla 1). Como era de
esperar por su mecanismo de acción, no se han observado
resistencias cruzadas con polienos y azoles.
Sordarinas
Inhiben la síntesis de proteínas bloqueando la función del
factor de elongación 2 (EF2) de la célula fúngica. No existe
todavía ningún representante de uso clínico.
Utilidad de los métodos in vitro para predecir
la resistencia a los antifúngicos
El objetivo final de las pruebas de sensibilidad in vitro a los
antifúngicos es predecir la respuesta de los pacientes al tratamiento. Sin embargo, el establecimiento de una correlación entre la sensibilidad in vitro de un hongo a un antifúngico y la eficacia clínica de ese antifúngico para tratar la
micosis es difícil de obtener y no está totalmente resuelto en
la actualidad. En general, para la mayoría de los antimicrobianos el éxito terapéutico disminuye a medida que aumenta la CMI del aislamiento, pero se ha observado que hasta el
50% de los pacientes infectados con un organismo resistente a un antimicrobiano responden clínicamente al tratamiento con ese agente32.
Teniendo en cuenta estas limitaciones, y según los datos
obtenidos en pacientes con candidiasis orofaríngea e infección por el VIH, se han establecido puntos de corte para determinar si un aislamiento es sensible o resistente al fluconazol, el itraconazol y la flucitosina (tabla 2). Así, un
aislamiento que presente una CMI ≤ 8 µg/ml será sensible
al tratamiento con fluconazol mientras que un aislamiento
que presente una CMI ≥ 64 µg/ml será resistente al tratamiento con este antifúngico. La categoría «sensible dependiente de la dosis» se aplica a los aislamientos clínicos que
responden a dosis de antifúngico superiores a las habitualmente empleadas. Los puntos de corte para itraconazol y
flucitosina se presentan en la tabla 2. Basándose en estos
datos, Hospenthal et al33 han propuesto las dosis diarias de
fluconazol que son probablemente más eficaces para tratar
la infección por Candida (tabla 3).
En la actualidad, existe una gran variedad de métodos para
el estudio de la sensibilidad in vitro a los antifúngicos que
presentan buena correlación con los métodos propuestos
por el NCCLS para Candida y C. neoformans (documento
M27-A2) y para hongos filamentosos (documento M38-A).
Estrategias para combatir la resistencia a los antifúngicos
En la actualidad se están desarrollando nuevas estrategias
para combatir la resistencia a los antifúngicos e impedir que
esta resistencia adquiera las dimensiones de la resistencia a
los antibacterianos. Estas estrategias incluyen el diagnóstico
temprano y rápido, la correcta utilización de los antifúngicos
ya existentes, el desarrollo de nuevas moléculas antifúngicas con una mejor farmacocinética y mayor actividad antifúngica, las nuevas presentaciones de algunos antifúngicos,
la combinación de antifúngicos y el aumento de la dosis5,34.
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