14. Acción de los agentes químicos sobre los microorganismos

Desinfectantes, antisépticos, quimioterápicos y antibióticos

Conceptos generales

Agentes químicos para el control de los microorganismos según sus efectos:

– Microbicidas– Microbiostáticos

Tipos generales de agentes químicos– Esterilizantes– Desinfectantes (germicidas)– Antisépticos– Quimioterápicos

Factores que afectan la potencia de un desinfectante

Concentración del agente y tiempo de actuación

pH Temperatura Naturaleza y población de microorganismos Presencia de materiales extraños

Algunos ejemplos de desinfectantes y antisépticos (I)

Para esterilizar superficies inertes de laboratorios e industrias alimentarias:– Detergentes de sales cuaternarias de amonio (ej.:

cloruro de benzalconio)– Formaldehído en solución (3-8%)

Esterilización “en frío” (ej., en hospitales):– Óxido de etileno o formalehido (gases)– Peróxido de hidrógeno– Ácido peracético

Algunos ejemplos de desinfectantes y antisépticos (II)

Los halógenos son oxidantes muy potentes y muy usados:

– Yodo: el mejor desinfectante para la piel– Cloro

Cloro gaseoso (Cl2) a 1-3 ppm: cloración de aguas potables y piscinas

Soluciones de hipocloritos: a 200 ppm como líquidos (lejías) o en polvo: desinfección de maquinaria, superficies

Ácidos orgánicos como conservantes alimentarios:– Ácido sórbico– Ácido benzoico

Quimioterápicos

Definición: antimicrobianos con toxicidad suficientemente baja como para poder ser administrados a un organismo superior en el que alcanza concentraciones eficaces en sus tejidos

Un poco de historia:– Ehrlich (1900-1915) : balas mágicas. Concepto de quimioterapia– Domagck (1932-1935): primer quimioterápico de síntesis

(sulfamidas). Woods (1940): descubre mecanismo de acción– Fleming (1929) descubre la acción de la penicilina (primer

antibiótico = quimioterápico natural). Chain y Florey (1940) descubren su mecanismo de acción

– Waksman (1944) descubre la estreptomicina

Retrato robot de un quimioterápico ideal (cualidades deseables)

Toxicidad selectiva (“bala mágica”) Microbicida (pero existen microbiostáticos) Que los microorganismos no desarrollen

resistencias De amplio espectro No alergénico ni con efectos secundarios Que permanezca activo en plasma y tejidos

durante el tiempo necesario. Soluble en agua

Porcentajes de producción de diferentes familias de quimioterápicos

Quimioterápicos de síntesis (I): sulfamidas

Acción bacteriostática Mecanismo de acción: análogos estructurales del para-

aminobenzoico (PABA), compitiendo por el acceso al enzima que cataliza la síntesis del dihidropteroico dentro de la ruta que produce el tetrahidrofólico (THF)

Los microorganismos son sensibles porque sus necesidades de THF las satisfacen con PABA, mientras que los mamíferos son resistentes porque carecen de la ruta y se aprovisionan de fólico con la dieta

Quimioterápicos de síntesis (II)

Sulfonas– ¿inhibidor competitivo del PABA?– En tratamiento de la lepra (Mycobacterium leprae)

Isoniazida (INH)– Análogo estructural de nicotinamida y piridoxal– Bactericida a bajas concentraciones frente al bacilo de la

tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis)– Mecanismo

Como antimetabolito de nicotinamida y piridoxal Desorganiza los ácidos micólicos de la pared celular

Quimioterápicos de síntesis (III): quinolonas

Mecanismo:– Se unen a las subunidades de tipo A de las ADN-

girasas eubacterianas acumulación de roturas en las dos cadenas del ADN muerte de la bacteria

Quinolonas de primera generación: – ácido nalidíxico. Se concentra en tracto urinario

Quinolonas de segunda generación: fluoroquinolonas– Ej.: ciprofloxacino, muy usado. Amplio espectro

Ciprofloxacino, una fluoroquinolona muy usada

Antibióticos

Quimioterápicos de bajo p.m. producidos normalmente por ciertos microorganismos (bacterias, hongos)

Se conocen unos 5.000, pero solo unos 50 se usan en clínica

Gran industria: valor de 3.000 millones de euros cada año

Clasificación de los antibióticos según su mecanismo de acción

Ab que interfieren con la biosíntesis de la pared celular

Ab que actúan sobre la membrana celular Ab que inhiben la síntesis de proteínas Ab que actúan sobre la síntesis de ácidos

nucleicos

Estructura de las penicilinas: observa el núcleo básico de APA, unido al radical acilo (en azul). Cambiando químicamente este radical (R) se obtienen las penicilinas semisintéticas

Antibióticos β-lactámicos (I): penicilinas

Producidos por cepas del hongo Penicillium Penicilina natural (penicilina G o benzil-

penicilina). Radical R=bencilo Penicilinas semisintéticas: sustituyendo R de la

natural por R obtenidos químicamente:– Penicilinas resistentes a pencilinasas y a ácidos– Penicilinas de amplio espectro (ampicilina,

amoxicilina)– Penicilinas anti-Pseudomonas (ej.: carbenicilina)

Mecanismo de acción de las penicilinas y otros β-lactámicos

Bactericidas sobre bacterias en crecimiento en medio hipotónico

Inhiben la transpeptidación (entrecruzamiento) del PG (se unen a las PBPs = autolisinas) – Se acumulan precursores del PG sin entrecruzar– Se activan otras autolisinas que hidrolizan el PG

maduro previo El efecto final en medio hipotónico: la bacteria

sufre lisis osmótica

Antibióticos β-lactámicos (II): cefalosporinas y cefamicinas

Ambas comparten el núcleo de ácido 7-amino-cefalosporánico

Cefalosporinas: producidas por hongos del género Cephalosporium

Cefamicinas: producidas por actinomicetos Existen varias “generaciones”,

mayoritariamente semisintéticas, sustituyendo R1 y R2

Un ejemplo de cefalosporina

Núcleo de 7-amino-cefalosporánico.

(Observa el anillo betalactámico, en

amarillo)

Antibióticos que interfieren en la biosíntesis de proteínas

A nivel del reconocimiento del aa-ARNt hacia el sitio A del ribosoma

Introducción de errores en la lectura del ARNm Inhibición de la reacción de formación del

enlace peptídico Inhibición de la traslocación del peptidil-ARNt

desde el sitio A al sitio P del ribosoma Bloqueo de factores de elongación

Inhibidores de la fase de elongación: tetraciclinas

Bacteriostáticos de amplio espectro: frente a Gram-positivas, Gram-negativas, Ricketsias y Clamidias, e incluso Micoplasmas

Producidas por cepas de Streptomyces Mecanismo: hacen que la unión del aa-ARNt al

sitio A del ribosoma sea inestable impide la elongación. Las bacterias acumulan de forma “suicida” estos antibióticos.

Inductores de errores en la lectura del ARNm: aminoglucosídicos

Bactericidas de amplio espectro Producidos por cepas de Streptomyces y otros

actinomicetos Mecanismo: se unen a los polisomas, provocando

errores en la lectura del ARNm se van acumulando proteínas defectuosas, entre ellas proteínas de membrana anómalas

Hoy se usan poco, pero la estreptomicina fue el primer antibiótico eficaz contra la tuberculosis

Estreptomicina, un aminoglucósido. Observa el anillo aminociclitol (en este caso estreptidina), así como dos azúcares.

Kanamicina, otro aminoglucósido. Observa el grupo amino que es inactivado por algunos plásmidos de resistencia

Inhibidores de la traslocación del ribosoma: macrólidos

Grandes anillos lactona unidos a uno o varios azúcares

Prototipo: eritromicina, de la que se obtienen derivados semisintéticos

Bacteriostáticos eficaces contra infecciones de vías respiratorias, incluyendo legionelosis

Mecanismo: bloquean la traslocación impidiendo que el ARNt descargado salga del sitio P el peptidil-ARNt no puede moverse desde el sitio A al sitio P

Eritromicina, prototipo de macrólido

Inhibidores de la transcripción de eubacterias: rifamicinas

Producidas por Streptomyces mediterranei Buena actividad frente a Gram-positivas y

frente a Mycobacterium tuberculosis Prototipo natural: rifampicina, de la que se

obtienen derivados semisintéticos (rifampina) Mecanismo: se unen a la subunidad ß de la

ARN-polimerasa eubacteriana, inhibiendo el comienzo de la transcripción