BLEE

UNIVERSIDAD SAN PEDRO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE
TECNOLOGÍA MÉDICA ESPECIALIDAD DE
LABORATORIO CLINICO Y ANATOMIA PATOLOGICA
TEMA:
ENTEROBACTERIAS BLEE
JURADO EVALUADOR:
- LIC. SILVIA CABELLO MARQUEZADO.
- LIC. FERNANDO CARDENAS MEDICA.
- LIC. DIANA INFANTE SOSA.
AUTOR:
HERRERA DE LOS SANTOS JILARIN.
HUACHO – PERU
2018
RESUMEN
La resistencia bacteriana es un problema antiguo, pero de gran actualidad, ya que en un marco
de “austeridad” en cuanto al número de nuevas moléculas de antibiótico disponibles en el
mercado, la presencia de microorganismos multirresistentes es cada vez más frecuente. E. coli
es el microorganismo más frecuentemente implicado en bacteriemias nosocomiales y
comunitarias, y el aislamiento de cepas productoras de BLEE se sitúa en torno al 10% en
nuestro país. Las infecciones por E. coli con BLEE han experimentado importantes cambios
epidemiológicos en los últimos tiempos y actualmente la atención se centra en el aumento de
infecciones y colonizaciones en pacientes procedentes de la comunidad, sobre todo en relación
con instituciones sanitarias, y la mayor incidencia de las CTX-M frente a otros tipos de BLEE.
El papel de estas enzimas como factor de virulencia que aumente por sí mismo la mortalidad en
los pacientes con bacteriemia por E. coli no queda claro. La principal repercusión clínica de las
BLEE parece ser la mayor frecuencia con la que estos pacientes con infecciones graves reciben
un tratamiento empírico inadecuado, de ahí la importancia de identificar qué factores predicen la
presencia de una cepa con BLEE para poder ofrecer un tratamiento adecuado lo antes posible.
En cuanto a las medidas de control de la diseminación de BLEE, la eficacia del aislamiento de
contacto y la actuación frente a pacientes colonizados por E. coli con BLEE no están claras,
pero es incuestionable la necesidad de implementar un uso correcto y responsable de los
antibióticos para evitar la expansión de cepas resistentes.
INTRODUCCION
Las enterobacterias son el grupo más extenso y heterogéneo de bacterias gramnegativas con
importancia clínica. Son organismos ubicuos que yacen en el suelo, el agua, y la vegetación; son
el componente mayor de la flora normal intestinal, pero son poco frecuentes en otros sitios del
organismo; algunos organismos se asocian siempre con enfermedad mientras que otros como
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae y Proteus mirabilis forman parte de la flora comensal y
pueden causar infecciones oportunistas en determinadas circunstancias. El género Escherichia
puede infectar sistema nervioso central, tracto respiratorio bajo, torrente sanguíneo, tracto
gastrointestinal y tracto urinario; mientras que el género Klebsiella puede infectar tracto
respiratorio bajo, torrente sanguíneo y tracto urinario. Escherichia coli y Klebsiella sp son
importantes como causa de infección intrahospitalaria y adquirida en la comunidad. La
colonización del tracto gastrointestinal y/o de la orofaringe en pacientes hospitalizados es un
mecanismo de infección por enterobacterias; también se transmiten a través de las manos del
personal de salud y superficies húmedas. La producción de betalactamasas es el principal
mecanismo de resistencia de las bacterias gram negativas frente a antibióticos betalactámicos,
con grados distintos de resistencia. Las "nuevas betalactamasas" comprenden los grupos las
betalactamasas de espectro extendido (BLEE), a enzimas betalactamasas cromosómicas AmpC
y carbapenemasas. Las betalactamasas de espectro extendido (BLEE) confieren resistencia
bacteriana a un amplio espectro de betalactámicos de uso común; entre ellos están todas las
penicilinas (aminopenicilinas, carboxipenicilinas y ureidopenicilinas), todas las cefalosporinas
incluyendo 3° y 4° generación, y los monobactams (aztreonam), con excepción de cefamicinas
(cefoxitina). Los 9 únicos ß-lactámicos que mantienen actividad contra las BLEE son los
carbapenems (imipenem, meropenem). Algunos casos tienen sensibilidad a las combinaciones
de ß-lactámicos con inhibidores de ß-lactamasas (ácido clavulánico, tazobactam y el sulbactam).
Desde los inicios (hace dos décadas) Escherichia coli y Klebsiella sp han presentado la mayor
producción de BLEE a nivel mundial; éstas se encuentran muy asociadas al ámbito hospitalario
y a infecciones adquiridas en la comunidad. La resistencia bacteriana tiene varias causas entre
las que destaca el uso de antibióticos según la presión selectiva que éstos ejerzan sobre cepas
resistentes (naturales ó adquiridas). Las causas de la resistencia antibiótica se hallan muy ligadas
a las infecciones intrahospitalarias, en pacientes críticos con compromiso de la inmunidad, con
exposición a cirugías durante la hospitalización y con exposición a métodos invasivos
diagnósticos terapéuticos. Otra causa es un débil sistema de control de las infecciones
intrahospitalarias. Se ha encontrado resistencia por BLEE asociada a los siguientes factores de
riesgo: estancia hospitalaria prolongada, estancia en UCI, incremento del grado de severidad de
enfermedad, uso de dispositivos invasivos diagnósticos o terapéuticos (catéter venoso central,
catéter arterial, catéter urinario, soporte ventilatorio), ó procedimientos invasivos (tubo de
gastrostomía, bolsa de yeyunostomía, hemodiálisis, cirugía abdominal de emergencia),
colonización intestinal y uso previo de antibióticos oxymino ß lactámicos u otro antibiótico.
ANTECEDENTES
Durante los últimos años se ha observado una alta frecuencia de bacterias productoras de BLEE
en los reportes de los cultivos de pacientes hospitalizados con infección intrahospitalaria o
adquirida en la comunidad. En nuestro país el Instituto Nacional de Salud presenta reportes
sobre infecciones intrahospitalarias asociadas a resistencia antibiótica, pero no hay información
específica sobre cepas productoras de BLEE. Un reporte realizado el año 2008 por la Oficina de
Epidemiología y Salud Ambiental sobre causas de infección intrahospitalaria destaca al uso de
la sonda urinaria y soporte respiratorio. Según el "Informe de la resistencia antimicrobiana en
bacterias de origen hospitalario en Lima - 2008" elaborado por INS-MINSA de Perú en base a
datos de 5 hospitales limeños, se reportaron frecuencias para Escherichia coli de 22% y
Klebsiella pneumoniae de 9,9%. Se ha descrito clásicamente que las enterobacterias son
productoras de la mayoría de enzimas BLEE reportadas desde los inicios hasta la fecha. La
primera BLEE fue descrita en una cepa de Klebsiella ozaenae en Alemania en 1983. Desde
entonces se ha publicado una gran cantidad de brotes epidémicos de enterobacterias con BLEE.
Durante los 80 y principios de los 90, la inmensa mayoría de las BLEE encontradas eran TEM o
SHV. Estas enzimas han sufrido en un corto tiempo una gran diversificación evolutiva
esencialmente por presión selectiva de antibióticos. En 1989 se describió un nuevo tipo de
BLEE, las cefotaximasas o CTX-M, de forma simultánea en una cepa de E. coli en Alemania y
una cepa de Salmonella en Argentina. Las BLEE más frecuentes en Latinoamérica y resto del
mundo son Klebsiella pneumoniae, y Escherichia coli. Hay reportes sobre Klebsiella oxytoca
como la tercera bacteria más frecuente asociada a BLEE en países no pertenecientes a
Latinoamérica. Otros organismos son Citrobacter sp., Enterobacter sp., Proteus sp., Salmonella
sp., Serratia sp., Morganella morganni, Serratia marcescens, Shiguella dysenteriae, Burkholderia
cepacia, Carnocytophaga ochracea; y organismos no entéricos como Acinetobacter baumannii y
Pseudomona aeruginosa. En los últimos años se han visto cambios en la epidemiología de las
BLEE. La especie Klebsiella pneumoniae que en décadas anteriores era la más asociada con las
BLEE está siendo desplazada actualmente, aunque con menor carácter epidémico, por la especie
Escherichia coli. Es cada vez más frecuente el aislamiento de E. coli con BLEE, fuera del
ámbito hospitalario, particularmente como causa de infección urinaria en atención primaria. Un
estudio sobre cepas de K. pneumoniae aisladas entre 1997-1999 reportó un alto porcentaje para
Latinoamérica con 45,4% frente a 22,6% en Europa con y 7,6% en USA; y para E. coli un 8,5%
en Latinoamérica. Se han identificado a las clínicas y asilos como reservorios potenciales de E.
coli y K. pneumoniae.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
La consecuencia más importante de la resistencia bacteriana es el fracaso de la terapia
antimicrobiana que incrementará las probabilidades de mayor comorbi-mortalidad, mayores
costos debido al tratamiento alternativo y el incremento de la estancia hospitalaria, que termina
afectando la calidad de vida del paciente y de toda la comunidad. Por ello la resistencia
bacteriana en infecciones de origen intrahospitalario ó adquiridas en la comunidad constituye un
severo problema médico. Es interesante conocer si las evidencias halladas en otros países sobre
los factores de riesgo de bacterias productoras de BLEE explican también la patogenia de
nuestro medio. Los resultados hallados pueden favorecer la adopción de prácticas preventivas al
conocerse los factores asociados. Una terapéutica correcta puede controlar progresivamente la
resistencia bacteriana, sobre todo intrahospitalaria, y con ello en un futuro se podría aspirar a la
erradicación de cepas emergentes productoras de BLEE.
DESARROLLO
Las Enterobacterias son una familia heterogénea y amplia de bacilos gram negativos que residen
en el colon del hombre sin causar enfermedad aunque con frecuencia son causantes de un
número considerable de infecciones, tanto en pacientes con inmunidad conservada como en
inmunodeprimidos ya que en el paciente hospitalizado las enterobacterias colonizan el tubo
digestivo, la orofaringe, el aparato genitourinario y la piel
mientras que en el ambiente
hospitalario pueden aislarse del agua, catéteres, sondas, sueros, antisépticos, equipos de
respiración mecánica, etc., nichos ambientales con los que pueden entrar en contacto los
pacientes hospitalizados y debido a su ubicuidad dentro y fuera del cuerpo a menudo causan
infecciones oportunistas, siendo causa frecuente de infecciones nosocomiales.
Como grupo, las Enterobacterias son las responsables de una tercera parte de los aislamientos en
las bacteriemias, de dos tercios de los aislamientos en gastroenteritis, y de tres cuartas partes de
los aislamientos en infecciones del tracto urinario.
Habitualmente colonizan las diferentes mucosas, especialmente las del tracto gastrointestinal y
urinario, por lo que las infecciones suceden a partir de estas localizaciones.
Diferentes factores han contribuido al incremento de las infecciones por enterobacterias en
nuestros hospitales.
Entre los factores de riesgo que se estima pueden tener influencia en la
colonización y/o infección se encuentran: la edad y la gravedad del paciente; la duración de la
hospitalización y de la estancia en la UCI, el uso cada vez mayor de técnicas diagnósticas y
terapéuticas agresivas (catéteres intravasculares, urinarios, de gastrostomía o yeyunostomía,
endoscopias, la intubación orotraqueal y la ventilación mecánica; la hemodiálisis y en general
cualquier prueba o tratamiento invasivos), la nutrición parenteral total; el desarrollo de úlceras
por presión; la malnutrición; la procedencia de una residencia asistida; el empleo de potentes
inmunosupresores, las estancias hospitalarias prolongadas, ciertas enfermedades predisponentes
como enfermedades hematológicas, neoplasias, cirrosis, insuficiencia renal crónica, diabetes y
en los neonatos, el haber nacido con bajo peso.
Se caracterizan, desde el punto de vista microbiológico por ser bacterias no esporuladas con
crecimiento en aerobiosis y anaerobiosis ósea, son anaerobios facultativos; que reducen los
nitratos a nitritos salvo algunas excepciones; que fermentan la glucosa con o sin formación de
gas; muestran negatividad a la prueba de la oxidasa; no aumenta su crecimiento en un medio
hipertónico y pueden ser móviles, dependiendo de la presencia o no de flagelos perítricos, o
inmóviles. Son organismos gram negativos que poseen una membrana interna (citoplasmática),
una cubierta de peptidoglicano que la rodea, y una compleja membrana externa (pared celular)
que comprende la cápsula y que contiene lipopolisacáridos y porinas (canales para la
penetración de antibióticos y nutrientes). Poseen además una serie de factores de virulencia que
son esenciales para la producción de los diferentes síndromes clínicos.
Como la casi totalidad de las bacterias gram negativas disponen en su superficie de centenares
de fimbrias, organelas indispensables para poder adherirse a las superficies mucosas y para la
colonización bacteriana. Otro factor de virulencia en las enterobacterias es su capacidad de
producir toxinas, que es una característica propia de las cepas patógenas de este grupo, dentro
de ellas está la hemolisina que potencia la acción de las fimbrias, una amplia variedad de
citotoxinas (entre ellas la toxina enteropatogénica) y de enterotoxinas causantes de los diferentes
síndromes diarreicos.
Las enterobacterias tienen la capacidad de adquirir rápidamente resistencia a los antibióticos.
Dicha resistencia puede estar mediada por plásmidos o ser cromosómica. La mayoría de las
enterobacterias
poseen plásmidos, que son unidades de ADN extracromosómico que se
autorreplican y que transportan su propia estructura de replicación, los plásmidos R tienen un
papel fundamental en la resistencia antibiótica de las enterobacterias y aunque la
multirresistencia antibiótica de estos microorganismos es con frecuencia mediada por
plásmidos, ciertas especies de Citrobacter, Enterobacter, Proteus indol-positivo, Providencia o
Serratia poseen un gen cromosómico que codifica una Betalactamasa de Amplio Espectro,
inducida por la presencia de algunos betalactámicos.
En los últimos años un porcentaje cada vez mayor de estas bacterias, especialmente Klebsiella
spp. y Enterobacter spp. se han hecho resistentes incluso a las cefalosporinas de tercera
generación debido al desarrollo de Betalactamasas de Espectro Ampliado. Por otro lado, el
desarrollo de resistencia a quinolonas es cada vez más preocupante y está relacionado con el
consumo indiscriminado de estos antibióticos en el ámbito extrahospitalario.
Aunque la resistencia a los betalactámicos está definida por distintos mecanismos (producción
de enzimas, alteraciones de la permeabilidad, alteración de la diana y, presumiblemente,
expresión de bombas de eliminación activa), el principal mecanismo de resistencia a
betalactámicos en Enterobacterias es el enzimático, por producción de las betalactamasas
aunque debe considerarse también que en algunos casos la resistencia obedece a la asociación
de distintos mecanismos de resistencia. Un ejemplo de esta última situación lo constituyen las
cepas de Enterobacter, Escherichia Coli y Klebsiella Pneumoniae con sensibilidad disminuida o
resistencia a carbapenemasas. En estos casos se observa una disminución de la permeabilidad
asociada a una hiperproducción de la betalactamasa cromosómica en el primero y a una
betalactamasa plasmídica de clase C en los otros dos.Por supuesto, la adquisición de
multirresistencia puede llevar a la ineficacia de la mayoría de los antimicrobianos utilizados en
la práctica clínica.
La familia Enterobacteriaceae consta de varios géneros: Escherichia, Shigella, Klebsiella,
Enterobacter, Hafnia, Serratia, Proteus, Morganella, Providencia, Salmonella, Yersinia,
Edwardsiella, Citrobacter.
Foco de origen de la bacteriemia Bacterias gramnegativos más frecuentes
Vías urinarias
Escherichia Coli, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Proteus
Tubo digestivo
Escherichia Coli, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Salmonella
Vías biliares
Escherichia Coli, Klebsiella, Enterobacter, Serratia
Aparato genital femenino
Escherichia Coli
Aparato circulatorio
Serratia, Erwinia, Enterobacter Cloacae
Piel y tejidos blandos
Serratia
Aparato respiratorio
Klebsiella, Enterobacter, Serratia
Las formas clínicas dependen del contexto epidemiológico en que se produce cada infección.
Fuera de las UCI y en los casos esporádicos tanto intra como extrahospitalarios, producen
fundamentalmente infecciones urinarias y de las heridas quirúrgicas.
Las manifestaciones producidas por la bacteriemia debida a estos microorganismos son muy
similares entre unos y otros. La bacteriemia puede ser transitorias y acontecer tras diferentes
manipulaciones (por ejemplo de las vías urinarias) o por factores locales predisponentes (por
ejemplo diverticulitis, enfermedad prostática) la cual puede confundirse con un síndrome gripal
y puede no tener mayor trascendencia o ser más prolongada dando lugar incluso a una sepsis por
gram negativos con un cuadro clínico mucho más grave acompañándose de fiebre que puede
llegar a 41 °C (que puede faltar en los ancianos y en los pacientes urémicos o tratados con
glucocorticoides), cefalea, malestar general, artromialgias, náuseas y vómitos. En ocasiones las
primeras manifestaciones de la bacteriemia o sepsis por enterobacterias pueden consistir en
ansiedad, taquipnea y taquicardia. En los ancianos no es raro que la bacteriemia por gram
negativos se manifieste sobre todo por confusión mental, estupor, delirio o agitación.
Posteriormente es posible que se presenten signos de hipoperfusión de otros órganos, oliguria y
finalmente hipotensión, shock séptico y falla multiorganica. En contraste con el plazo
relativamente largo de varios días que precede al shock de otras infecciones, el de la sepsis por
gram negativos suele presentarse al cabo de sólo 4-10 h de las manifestaciones iniciales.
En la bacteriemia por enterobacterias puede producirse tanto leucocitosis como leucopenia, que
casi siempre cursa con trombopenia. La aparición de shock conduce a la insuficiencia renal por
necrosis tubular. Los estudios de hemoquímica traducirán afectación en cada órgano
disfuncional o en falla, como aumento de bilirrubina sérica y de las enzimas hepáticas,
trastornos hidroelectroliticos y del equilibrio acido/ base, evidencia de injuria pulmonar en la
gasometría, entre otras.
En todos los pacientes con sospecha de infección bacteriémica por bacilos gram negativos y
especialmente en aquellos con enfermedades predisponentes (enfermedad hematológica,
postoperatorio de cirugía abdominal, pacientes con catéteres intravenosos) hay que extraer
precozmente hemocultivos.
En el contexto clínico de una infección grave, el aislamiento de estas bacterias en muestras
válidas (sangre, esputo, orina) suele ser suficiente para hacer el diagnóstico etiológico. Más
problemático resulta el aislamiento de un microorganismo BLEE (+) en una herida, por ejemplo
en una úlcera por presión, sin que haya signos aparentes de infección intra o perilesional y
donde puede ser un mero contaminante.
Nos vamos a referir aquí a las Enterobacterias más frecuentes en nuestra práctica clínica:
Echerichia Coli, Klebsiella, Enterobacter, Serratia y Citrobacter cuya presencia conlleva a una
elevada morbimortalidad en nuestros pacientes.

Infecciones por Escherichia Coli:
La Echerichia Coli es un comensal normal del tubo digestivo pero puede causar infecciones en
determinadas circunstancias.
La puerta de entrada más común es la urinaria, pero no es la única que permite el acceso de este
germen a la circulación. En presencia de hepatopatía crónica se producen una serie de
anastomosis portosistémicas que permiten su acceso a la circulación general sin pasar por el
filtro hepático, lo que puede originar una bacteriemia y facilita el desarrollo de peritonitis
espontánea del cirrótico aunque la quimioprofilaxis diaria con fluorquinolonas, después de un
primer episodio, reduce de forma sustancial las frecuentes recidivas de esta infección en la
cirrosis hepática, otra vía es alcanzar el pulmón desde la faringe, mediante microaspiraciones de
secreciones. En los últimos años, Echerichia Coli está considerada como la causa más frecuente
de gastroenteritis bacteriana asociada con los viajes a países de riesgo (diarrea del viajero).
Es el agente causal más frecuente de las infecciones desarrolladas durante la estancia
hospitalaria de los enfermos. La forma habitual de contagio es la fecal, aunque en infecciones
hospitalarias puede existir una transmisión a través de los fómites. Los portadores sintomáticos
o asintomáticos, madres y personal de las guarderías, son los que transmiten la enfermedad en la
mayoría de los casos de diarreas infantiles en estos centros.
Las infecciones más frecuentes debidas a Echerichia Coli son las urinarias, que se produce por
el paso del microorganismo a la zona periuretral y con posterioridad a la vejiga a través de la
uretra, aunque son muchos los síndromes clínicos que pueden estar causados por ella.
La Echerichia Coli es una de las etiologías más frecuentes de las infecciones de la vía biliar,
ocasionando episodios de colecistitis, colangitis o incluso abscesos hepáticos múltiples por
colonización ascendente. La existencia de litiasis en el árbol biliar o las manipulaciones previas
del mismo, por endoscopia o cirugía, son los factores de riesgo más importantes para el
desarrollo de las infecciones a dicho nivel. Puede producir abscesos en cualquier localización.
No son infrecuentes a nivel del tejido celular subcutáneo secundarios a la infección de las
heridas operatorias, a isquemia arterial de las extremidades inferiores o a lesiones repetidas por
inyecciones subcutáneas. Así mismo ocasiona de forma excepcional un gran número de
infecciones como artritis sépticas, endoftalmitis, tiroiditis supurativa, abscesos cerebrales,
endocarditis, osteomielitis, prostatitis, sinusitis y tromboflebitis séptica.
Infecciones producidas por Klebsiella:
El género Klebsiella está formado por un grupo de bacterias con dos especies que producen
enfermedades en el hombre la pneumoniae y la oxytoca las cuales colonizan el tracto
gastrointestinal del hombre y son responsables de infecciones de las vías urinarias, respiratorias
y síndrome de sepsis. La mayoría de estas infecciones son nosocomiales y generalmente se
observan en pacientes debilitados por enfermedades crónicas. La transmisión de paciente a
paciente por medio del contacto con el personal sanitario es el principal mecanismo de
diseminación de estas epidemias.
Los factores de virulencia de Klebsiella son la cápsula, presente en todas sus especies, que es
capaz de evitar la fagocitosis y la migración de los leucocitos al área de la infección y la
endotoxina propia de las bacterias gram negativas y se diferencia de Enterobacter y de Serratia
por ser inmóviles.

Infecciones producidas por Enterobacter:
En el género Enterobacter se incluyen 5 especies causantes de infecciones en humanos,
denominadas Enterobacter aerogenes, Enterobacter Cloacae, Enterobacter Agglomerans
(anteriormente denominada Erwinia Agglomerans), Enterobacter Gergoviae y Enterobacter
Sakazakii. Se encuentran de forma primaria como colonizantes en pacientes hospitalizados, en
especial si previamente han estado tratados con antibióticos. Otros factores de riesgo para su
adquisición son los procedimientos invasivos diagnósticos o terapéuticos y la utilización de
catéteres. Por lo tanto, se consideran patógenos oportunistas que raramente causan infecciones
primarias en el hombre.

Infecciones producidas por Serratia:
Existen un gran número de especies en este género, aunque la gran mayoría de las infecciones
en el hombre están causadas por Serratia Marcescens y de forma infrecuente se diagnostican
infecciones por Serratia Liquifaciens, Serratia Rubidaea y Serratia Odorífera.

Infecciones producidas por Citrobacter
El género Citrobacter tiene tres especies, C. amalonaticus, C. diversus y C. freundii y producen
casi de forma exclusiva infecciones hospitalarias. Las neumonías y las infecciones del tracto
urinario son las localizaciones más frecuentes aunque en neonatos se han relacionado con
meningitis y abscesos cerebrales. Se han descrito casos de endocarditis y bacteriemia
nosocomiales en pacientes con importantes enfermedades de base o en el postoperatorio
inmediato.
La resistencia a diversos antibióticos es habitual en las especies de Citrobacter, por lo que es
usual que la elección del tratamiento se base en los estudios de sensibilidad antimicrobiana.
ANTIBIÓTICOS BETALACTÁMICOS
Los antibióticos betalactámicos constituyen el principal grupo de antibióticos y el más utilizado
para el tratamiento de las infecciones humanas. En 1928 Fleming observó el efecto inhibidor del
Penicillium, un hongo filamentoso, sobre el crecimiento de bacterias en una placa de cultivo,
pero fue en la década de los 40 cuando se consigue la producción industrial de la penicilina
gracias a los estudios de Florey y Chain. (Joklik 1996) Estos antibióticos presentan como
estructura básica el anillo betalactámico, formado por la condensación de alanina y betadimetilcisteína.
Los antibióticos betalactámicos tienen acción bactericida, actúan impidiendo la síntesis de la
pared bacteriana, inhibiendo la síntesis del peptidoglicano, que es el componente que confiere
estabilidad y rigidez a la bacteria, protegiéndola de la rotura osmótica. Estos antibióticos se
unen a lo que se denomina genéricamente como proteínas ligadoras de penicilinas (PBP), cuya
función es catalizar una serie de reacciones de transpeptidación y carboxipeptidación necesarias
para la síntesis del peptidoglicano de la pared bacteriana. Los betalactámicos actúan también
activando una autolisina bacteriana endógena que destruye el peptidoglicano.
ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS INHIBIDORES DE LAS BETALACTAMASAS Dentro
de los inhibidores de las betalactamasas con una estructura betalactámica se encuentran el
sulbactam, el ácido clavulánico y el tazobactam. El sulbactam es una sulfona semisintética del
ácido penicilánico. El tazobactam posee un grupo triazol en posición 3. El ácido clavulánico
tiene un núcleo similar al ácido penicilánico de las penicilinas pero se sustituye el átomo de
azufre por uno de oxígeno y carece de la cadena lateral acilamino en posición 6.
ESPECTRO ANTIBACTERIANO
Los betalactámicos son activos frente a bacterias gram-positivas, gramnegativas y espiroquetas.
El espectro antimicrobiano de la penicilina G va desde los cocos gram-positivos y gramnegativos hasta bacilos gram-positivos, tanto facultativos como anaerobios, y algunos bacilos
gram-negativos. La obtención de derivados semisintéticos del ácido 6-aminopenicilánico
permitió disponer de preparados activos por vía oral, los cuales presentan mayor resistencia a
las betalactamasas y mayor acción sobre bacterias gram-negativas (aminopenicilinas, penicilinas
anti-pseudomonas y penicilinas antiestafilocócicas).
Mientras que las cefalosporinas de primera generación son muy activas frente a los cocos grampositivos, las sucesivas generaciones son más activas frente a los bacilos gram-negativos. Los
carbapenémicos son dentro del los betalactámicos los que presentan mayor espectro. El
aztreonam posee una muy buena actividad frente a bacterias gram-negativas aerobias y
facultativas, pero carece de actividad frente a gram-positivos y anaerobios. Por último, los
inhibidores de las betalactamasas, presentan una elevada afinidad frente a las betalactamasas a
las que se unen de manera irreversible protegiendo de esta manera a los betalactámicos de su
acción. Aisladamente poseen poca actividad antibacteriana, se utilizan asociados a otro
betalactámico, siendo su función fundamental permitir a éste recuperar su actividad sobre
microorganismos que se han hecho resistentes por producción de betalactamasas.
MECANISMOS DE RESISTENCIA BACTERIANA
Las bacterias a lo largo del tiempo han producido una amplia variedad de mecanismos de
resistencia, con el fin de contrarrestar el efecto de los antibióticos. La eficacia de los antibióticos
betalactámicos esta en continuo reto debido a la emergencia de cepas bacterianas resistentes.
Entendemos por resistencia bacteriana la condición microbiológica caracterizada por la
capacidad natural o adquirida por parte de una cepa bacteriana de permanecer refractaria a los
efectos bactericidas o bacteriostáticos de un antibiótico. La resistencia puede estar mediada por
genes cromosómicos o material extracromosómico (DNA plasmídico). La resistencia
cromosómica aparece por mutación, por el contrario los plásmidos y transposones pueden ser
autotransferibles entre bacterias. La transferencia de este material genético se realiza a través de
diversos mecanismos como son la transformación, conjugación y transducción. La resistencia de
los bacilos gram-negativos a los antibióticos betalactámicos puede ser debida a varios
mecanismos, que en ocasiones se asocian:
1. Alteraciones de la permeabilidad: La membrana externa en las bacterias gram-negativas
dificulta el paso de sustancias hidrofílicas, como los antibióticos β-lactámicos, los cuales
necesitan los poros proteicos (porinas) para tal fin. Generalmente por mutaciones que afectan a
las porinas, se produce una disminución de la concentración del antibiótico en el interior de la
célula.
2. Producción de enzimas:
Hidrólisis del antibiótico por las betalactamasas, la producción de betalactamasas es el
mecanismo de resistencia más importante frente a los antibióticos betalactámicos.
Son enzimas de naturaleza proteica cuya síntesis está controlada por un gen, bien cromosómico
o bien transferido por plásmidos. Las betalactamasas se unen al grupo carboxilo y rompen el
enlace amídico del anillo betalactámico lo cual hace que se pierda la capacidad de unión a las
PBP. En las bacterias gram-negativas estas enzimas se encuentran en el espacio periplásmico y
atacan al antibiótico antes de que este alcance su receptor. Su producción puede ser constitutiva
(se producen siempre) o inducible (sólo en presencia de un betalactámico). La producción de
betalactamasas cromosómicas puede ser constitutiva (se producen siempre) o inducible (se
producen sólo en presencia de un betalactámico). Las betalactamasas plasmídicas en los bacilos
gram-negativos son constitutivas y su grado de producción esta en relación con el número de
copias del plásmido.) Las modificaciones en la estructura de la enzima por sustitución de
aminoácidos presenta una fuerte correlación con cambios en su función; asimismo, estudios
cristalográficos demuestran que la estructura de algunas betalactamasas presenta una gran
similitud con las PBP.
3. Alteraciones en el lugar de acción Como los betalactámicos deben unirse a las PBP para
ejercer su acción cualquier alteración a este nivel reduce la afinidad del antibiótico por su diana.
4. Expresión de bombas de eliminación activa: Son bombas de flujo que bombean al
antimicrobiano al exterior. Como ya hemos comentado, el mecanismo de resistencia más
frecuente es la producción de betalactamasas tanto de codificación cromosómica como
plasmídica. Este problema, en un principio, fue solventado clínicamente por la introducción de
nuevos betalactámicos con cadenas laterales que protegiesen el anillo betalactámico:
cefamicinas, cefalosporinas de tercera generación y monobactames por la utilización de
combinaciones de los betalactámicos existentes con lo nuevos inhibidores de betalactamasas.
Pero las bacterias rápidamente adquirieron resistencia a estos antibióticos por los siguientes
mecanismos:
• Algunas especies por hiperproducción de enzimas, cefalosporinasas inducibles de clase C, que
además, pueden dar lugar a mutantes con desrepresión estable de su síntesis.
• Hiperproducción de betalactamasas clásicas.
• Aparición de nuevas betalactamasas, codificadas por plásmidos, mutantes de las tipo TEM y
SHV, ahora capaces de hidrolizar las cefalosporinas de tercera y cuarta generación: BLEE
• Producción de cefamicinasas mediada por plásmidos.
• Producción de betalactamasas resistentes a la acción de los inhibidores: IRT El mecanismo de
resistencia a los inhibidores de betalactamasas y sus combinaciones comerciales (amoxicilina-
clavulánico,
ampicilina-sulbactam,
ticarcilina-clavulánico,
cefoperazona-sulbactam
y
piperacilina-tazobactam) puede ser debido a diferentes mecanismos, como son la producción de
betalactamasas cromosómicas como en el caso de AmpC de Enterobacter, Citrobacter, Serratia,
Morganella y Pseudomonas aeruginosa o metalo betalactamasas de Stenotrophomonas
maltophilia que son resistentes a la acción de los inhibidores. En otros casos la hiperproducción
de betalactamasas como por ejemplo AmpC en E.coli o SHV-1 en K.pneumoniae puede reducir
la acción de los inhibidores (Livermore 1995) La hiperproducción de betalactamasas TEM-1 y
SHV1 puede producir también una disminución de la sensibilidad a la acción de los inhibidores.
Por ultimo, la presencia simultanea de BLEE y betalactamasas de amplio espectro reduce la
susceptibilidad frente a los inhibidores.
Betalactamasas
Las betalactamasas o penicilin amido-beta-lactamhidrolasas han sido definidas por el
Nomenclature Committee of the Internacional Unión of Biochemistry como “enzimas que
hidrolizan amidas, amiditas y otras uniones C-N” . Estas enzimas están ampliamente
distribuidas en bacterias tanto grampositivas como gram-negativas, constituyendo el mecanismo
mas común de resistencia en contra de los antibióticos betalactámicos. Las betalactamasas son
la mayor defensa de las bacterias gram-negativas frente a los antibióticos betalactámicos. Son
enzimas responsables de la mayor parte de los fracasos terapéuticos debido a que hidrolizan el
anillo betalactámico inactivándolo. En las bacterias gram-negativas, las betalactamasas
plasmídicas son constitutivas y su grado de producción está en relación con el número de copias
del plásmido, mientras que las betalactamasas cromosómicas, pueden ser constitutivas o
inducibles.
CLASIFICACIÓN DE LAS BETALACTAMASAS
Tanto la clasificación como la nomenclatura de las betalactamasas constituyen un problema,
debido a que cuando se introducía en la práctica clínica un nuevo antibiótico betalactámico
aparecía, prácticamente al tiempo, una nueva betalactamasa que lo hidrolizaba, de manera que
ha aumentado enormemente su número lo que requería y requiere nuevas clasificaciones y
constantes actualizaciones. Es por ello que hayan sido propuestos numerosos esquemas de
clasificación de estas enzimas. El primero de ellos fue clasificarlas en penicilinasas y
cefalosporinasas que hidrolizan penicilinas y cefalosporinas respectivamente. Más adelante,
estas enzimas han sido clasificadas de acuerdo a su perfil de sustrato, punto isoeléctrico, peso
molecular, reacción con los inhibidores y otros criterios bioquímicos, así como por su origen
cromosómico o plasmídico.
CLASIFICACIÓN MOLECULAR DE AMBLER (Ambler 1980)
En base a su estructura primaria han sido propuestas cuatro clases moleculares (de la A la D) es
la clasificación molecular de Ambler. La clase A (serinpenicilinasas), clase B (metaloenzimas),
clase C (serin-cefalosporinasas) y clase D (serin-oxacilinasas). La clasificación molecular
reconoce tres clases de serinenzimas y una de metaloenzimas.
• Clase A Estas enzimas se encuentran tanto en bacterias gram-positivas como gramnegativas.
Puedes ser de origen cromosómico o plasmídico. Estudios cristalográficos han demostrado que
la estructura de la proteína es homologa. . El peso molecular de estas enzimas es alrededor de
25,000 daltons.
• Clase C
A este grupo pertenece la enzima ampC, la cual es una serin-cefalosporinasa con una estructura
diferente a las serin-penicilinasas y serin-D-alanina carboxipeptidasas. Son proteínas de gran
tamaño, el peso molecular de estas enzimas es alrededor de 39,000 daltons. Estas enzimas
confieren resistencia a las oximinocefaloporinas, 7-αmetoxicefalosporinas y no son afectadas
por los inhibidores. (Gupta 2007) que además de la serina contienen en el centro activo DD–
transpeptidasas/carboxypeptidasas (conocida como penicilin-binding proteins PBPs).
• Clase D
A este grupo pertenecen las serin-oxacilinasas especialmente activas frente a oxacilina. Oullette
y cols demostraron en 1987 la relación entre la betalactamasa OXA-1 y otras secuencias de
betalactamasas. El peso molecular de estas enzimas es alrededor de 30,000 daltons.
• Clase B
Estas enzimas difieren de las otras betalactamasas en que usan el ión zinc, para unir el residuo
histidina o cisteína con el grupo carboxilo de la unión amida de la mayoría de las penicilinas,
cefalosporinas y carbapenemas. La segunda gran familia, la B, es más heterogénea, y en ella se
distinguen tres grupos diferentes de metalo- betalactamasas, B1, B2 y B3. B1 y B3 englobarían
enzimas con amplio espectro de acción que actuarían frente a la mayoría de los betalactámicos
excepto monobactámicos, mientras que B2 son Carbapenemasas las cuales presentan poca
acción frente a penicilinas y cefalosporinas. Mientras que B1 y B3 presentan su máxima
actividad cuando tienen dos átomos de Zn; B2 se inactiva cuando incorpora otro átomo de Zn.
De acuerdo con la revisión de Frére y cols, la clasificación de Ambler está bien establecida y se
puede mantener con unas observaciones. Las betalactamasas se pueden englobar en dos
superfamilias: en la primera estarían incluidas la serin- betalactamasas, a este grupo pertenecen
las clases A, C y D, siendo las clases A, C las más comunes. La otra superfamilia es la clase B
que a su vez tendrá tres subfamilias de metaloenzimas: B1, B2 y B3. En la figura 5 se puede ver
un diagrama de la clasificación de Ambler y el esquema propuesto por Frére.
CLASIFICACIÓN DE BUSH, JACOBY Y MEDEIROS
Las betalactamasas se pueden clasificar sobre la base de su espectro de acción y respuesta a los
inhibidores en un gran número de grupos funcionales es la clasificación funcional de Bush,
Jacoby y Medeiros. Esta clasificación es la mas útil pues supone mas ayuda para el medico o
microbiólogo en su diagnostico de laboratorio debido a que considera los inhibidores de
betalactamasas y los sustratos de los betalactámicos. En la tabla 3 se representa un esquema de
esta clasificación.
• Grupo 1
Las enzimas de este grupo se correlacionan con la clase molecular C. Pertenecen a este grupo
cefalosporinasas que no son inhibidas por el ácido clavulánico o sulbactam, pero son inhibidas
por el aztreonam y cloxacilina. Su peso molecular suele ser superior a 30,000 daltons y su punto
isoeléctrico es básico. La mayor parte de ellas son de origen cromosómico e hidrolizan
fundamentalmente a cefaloridina y cefalotina.
• Grupo 2
Son penicilinasas, cefalosporinasas y betalactamasas de amplio espectro que son sensibles a la
acción de los inhibidores de betalactamasa y se correlacionan con las clases A o D de la
clasificación molecular de Ambler. En este grupo se incluyen varios subgrupos debido a la alta
diversidad de sustratos encontrados.
o Grupo 2a Son penicilinasas que se encuentran fundamentalmente en bacterias gram- positivas.
Pertenecen a la clase molecular A.
o Grupo 2b
Estas betalactamasas son de amplio espectro actuando sobre penicilinas y cefalosporinas y son
inhibidas por el ácido clavulánico. Pertenecen a la clase molecular A y son de origen
plasmídico. Las enzimas TEM-1 TEM-2 y SHV-1 pertenecen a este grupo.
o Grupo 2be
A este grupo pertenecen las BLEE, betalactamasas que son capaces de hidrolizar antibióticos βlactamicos de espectro extendido y son fuertemente inhibidas por el ácido clavulánico como por
ejemplo TEM-3, CAZ-1, SHV-2, SHV-3 y betalactamasa cromosómica K1 debido a su acción
sobre el aztreonam. Estructuralmente derivan del grupo 2b y son de espectro extendido.
o Grupo 2br
Dentro de este grupo se encuentran las enzimas mediadas por plásmidos con acción disminuida
frente a amino-, carboxy- y ureido-penicilinas. Derivan de TEM-1 y TEM-2 y son las
denominadas IRT (Inhibitor- resistant TEM). Se encontraron inicialmente en E.coli pero en la
actualidad se han informado casos en otras Enterobacterias
o Grupo 2c
Son carbenicilinasas que presentan mayor acción sobre penicilinas que sobre cefalosporinas, son
sensibles a la acción del ácido clavulánico, con punto isoeléctrico neutro y pertenecen a la clase
molecular A. En este grupo se encuentran las betalactamasas PSE-1, PSE-3, PSE-4, CARB-3 y
CARB-4 presentes en P. aeruginosa, AER-1 en Aeromonas hydrophila, BRO-1 en P. mirabilis y
B. catarrhalis.
o Grupo 2d
Este grupo incluye betalactamasas que hidrolizan cloxacilina y son generalmente inhibidas por
el ácido clavulánico. Son oxacilinasas con punto isoeléctrico que oscila en el rango de 6.1-7.7 y
pertenecen a la clase molecular D. Pertenecen a este grupo OXA-1, OXA-4 y OXA-7 muy
frecuentes en E. coli y PSE-2 en P. aeruginosa. De este grupo se puede separar el siguiente.
o Grupo 2de Pertenecen a este grupo oxacilinasas de espectro extendido de clase D, con
inhibición moderada por el ácido clavulánico. Se han descrito en P.aeruginosa y Acinetobacter
baumannii. (Vila, Navia et al. 1997)
o Grupo 2e Pertenecen a este grupo cefalosporinasas que son inhibidas por bajas
concentraciones de ácido clavulánico lo que las diferencia de las betalactamasas del grupo 1,
como por ejemplo cefalosporinasas inducible en Proteus descritas por Sawai y cols la
cefalosporinasa L2 de P. maltophilia descrita por Saino y cols y la cefalosporinasa FEC-1
descrita en E.coli y Proteus.
o Grupo 2f Son serin-Carbapenemasas que son inhibidas débilmente por el ácido clavulánico
pero no por el EDTA.
• Grupo 3 Son metalo-betalactamasas que hidrolizan penicilinas, cefalosporinas, y
carbapenemes. Son pobremente inhibidas por los inhibidores clásicos excepto EDTA y pcloromercuribenzoato (pCMB). Son las únicas betalactamasas que pertenecen a la clase B. En
este grupo esta incluida la betalactamasa L1 de P. maltophilia con fuerte acción hidrolítica
frente a Imipenem y la betalactamasa II de Bacillus cerus
• Grupo 4 Son penicilinasas que no son inhibidas por el ácido clavulánico. Hasta el momento no
se han podido englobar en ninguna clase molecular. En la tabla 4 podemos ver la interrelación
entre estas dos clasificaciones.
ANEXOS
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