Clase 9

Antibióticos

Resistencia a los antibióticos

ANTIBIÓTICOS

Definiciones:

1. Antagonismo de criaturas vivas. Vuillemin, 1889.

2. Sustancias producidas por microorganismos con acción antagonística sobre el crecimiento o vida de otros, en altas diluciones. S.A.Waksman, 1942.

Antibióticos

• son de bajo PM

• inhiben o matan bacterias

• la mayoría producidos por m.o. como

Actinomycetes (Streptomyces) y hongos

• su acción debe ser exclusivamente sobre

bacterias, sin ser tóxicos para células animales

Se une a la subunidad de la RNA polimerasaSe une a subunidad

ribosomal 30S

Kanamicina, un aminoglicósido, inhibe la sínt. de proteínas, se une a la subunidad ribosomal 30S

(enzima codificada en plasmidios y que le da resistencia a la bacteria

Eritromicina: inhibe la sínt.de proteínas en la subunidad 50S

Inhibe la síntesis de proteínas, interfiere en lasubunidad 30S

Modos de acción de los antibióticos

1. inhibición de la síntesis de pared celular

2. ruptura de la función de la membrana celular

3. inhibición de la síntesis proteica

4. inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos

5. acción como antimetabolito

Inhibición de la síntesis de la pared

• Los hongos, bacterias y células vegetales tienen una pared, mientras las demás células eucariontes no. Por lo tanto, es una inhibición selectiva.

• Las bacterias G+ son más sensibles, porque la presión osmótica interna es muy alta

• Ejemplos de antibióticos: – penicilina, bacitracina, cefalosporina

• son activos con bacterias en crecimiento, pues bacterias viejas no sintetizan pared

Penicilina G Penicilina V

Ampicilina

Amoxicilina

Ruptura de la función de la membrana celular

• Hay diferencias entre la membrana de bacterias y hongos, con respecto a la membrana de células animales

• Polimixinas: actúan como detergentes y disuelven la membrana por unión a fosfolípidos. Efectivo contra G-

• Anfotericina B: antibiótico polieno, se une a esteroles específicos presentes en la membrana de hongos. No actúa sobre bacterias.

Inhibición de la síntesis proteica

• Existen diferencias entre los ribosomas

bacterianos y animales

• Ej. Aminoglicósidos como la estreptomicina:

tienen aminoácidos y uniones glicosídicas.

Interfiere con la incorporación del aa correcto.

Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos

• Existen diferencias entre las enzimas

que sintetizan los ácidos nucleicos.

• Ej. Familia de las rifampicinas, se unen

a la RNApol e inhibe la transcripción

Antimetabolitos

• Actúan de dos formas:– por inhibición competitiva de enzimas– por incorporación incorrecta en moléculas

importantes como los ácidos nucleicos

• son moléculas similares a las normales• ejemplo: sulfas y ácido p-aminosalicílico,

inhiben la síntesis del ác. p-aminobenzoico, necesario para la síntesis del ácido fólico, que a su vez es necesario para la síntesis de ácidos nucleicos

• las células animales no son capaces de sintetizar el ác. fólico, lo obtienen de la dieta

Análogos de purinas, pirimidinasy aminoácidos son tóxicos paratodas las células. Se usan para virus porque los incorporan más rápido.

Espectro de acción de actividad de los antibióticos

Espectro de actividad

• Amplio espectro: – agentes que afectan a bacterias G+ y G-– útiles cuando se trata de un paciente muy enfermo

por un m.o. no identificado y se debe tratar inmediatamente

• Espectro restrictivo: – solo afectan a un pequeño grupo o a un grupo

taxonómico– si se conoce el m.o. y su susceptibilidad a los

antibióticos, se elige uno de espectro restrictivo

Antibiótico en clínica

• los de amplio espectro son usados cuando no se sabe bien qué m.o. causa la enfermedad.– problema: mata población bacteriana llamada flora

normal residente

• los de espectro restringido se usan cuando se sospecha fuertemente en el agente etiológico de la enfermedad y se conoce su susceptibilidad a los antibióticos

Antibiótico en clínica

• En individuos sanos se usa mejor antibióticos

bacteriostáticos, para que el sistema inmune se

deshaga del m.o.

• En individuos inmunodeprimidos se usan

antibióticos bactericidas

• el antibiótico debe llegar al lugar de la infección

Tipos de efectos laterales

1. toxicidad2. alergia3. alteración de la flora natural

• Ej. de alergia: productos de la hidrólisis de la penicilina se unen a proteínas de los fluidos corporales siendo reconocida por el sistema inmune como extraña. Puede llegar a un shock anafiláctico

• Alteración de la flora normal: especialmente los antibióticos de amplio espectro. Si se mata la flora normal, pueden invadir los sitios desocupados otros m.o., produciendo una SUPERINFECCIÓN, de difícil tratamiento (resistentes).

• Es más común en hospitalizados que son más susceptibles y están en un ambiente con patógenos más resistentes.

Resistencia de los microorganismos a los antibióticos

• resistencia significa que un m.o. previamente

susceptible a un antibiótico ya no lo es.

• un factor importante es que muchos antibióticos

son bacteriostáticos o inhibidores del

crecimiento y no bactericidas

Producción y uso de antibióticos anualmente en el mundo. Cada año se producen más de 500 toneladas.

¿Cómo se adquiere la resistencia?

• por cambios genéticos

– se producen por selección natural, sobreviven aquellas resistentes si se trata con antibiótico

– los antibióticos no inducen mutaciones– cambios en el cromosoma: una resistencia– adquisición de plasmidios (factor R), transposones: más

de una resistencia

• por mecanismos no-genéticos

– el m.o. permanece en un sitio no accesible para el agente antimicrobiano. Es una evasión, la progenie es atacada si sale de ese sitio

– algunas bacterias cambian a la forma L (lisa) en que carecen de pared

La resistencia puede ser adquirida a través del intercambio genético, el cual puede ser por tres vías:

TransducciónTransformación Conjugación

Mutaciones en el DNA bacteriano

Plasmidios de resistencia a antibióticos

• Son importantes en clínicaLa penicilina fue introducida para su uso médico al inicio de los años 1940

1946 - 14% de Staphylococcus aureus fue resistente a la penicilina1947 - 38% PenR1969 - 59% PenR1970's – casi el 100% de S. aureus fue PenR

•

Mecanismos de resistencia

• Alteración de receptores: – se altera el blanco, por ej. en los ribosomas que no

unen al agente. – resistencia a estreptomicina, aminoglicósidos y

eritromicina

• Alteración de la permeabilidad de la membrana celular– cambian las proteínas de la membrana por

mutaciones– se altera el transporte de poros y no entra el agente– resistencia a tetraciclinas, polimixinas,

aminoglicósidos

Mecanismos de resistencia

• Desarrollo de enzimas que pueden destruir o inactivar el agente -lactamasa: rompen el anillo -lactámico en penicilina y

cefalosporinas– también hay enzimas que destruyen aminoglicósidos y

cloranfenicol

• Alteración de una enzima de manera que una reacción inhibida pueda ocurrir– desarrollo de una enzima con mayor afinidad por PABA

que por sulfonamida– Alteración de una vía metabólica por una vía

alternativa

Resultados y Discusión:

Figura1.- Expresión fenotípica de resistencia a meticilina (derecha) y a vancomicina (izquierda).

Diseño computarizado de drogas

• Lo tradicional:– se busca sitios únicos en el metabolismo y

biosíntesis o estructuras muy distintas– las drogas se aíslan de fuentes naturales y se

prueba su actividad antimicrobiana

• Lo actual:– mediante tecnología de gráficas estructurales se

buscan drogas que interactúen con estas estructuras

– se prueban esas drogas en forma virtual– así se diseñó la droga saquinavir, un inhibidor de

proteasa que enlentece el crecimiento del virus HIV

La proteasa procesa precursores, etapa necesaria en la maduración delas proteínas virales. Los inhibidores son análogos a los péptidos.

Drogas de 1ª, 2ª, 3ª línea

• Cuando una bacteria se hace resistente a una droga, se debe encontrar otra.

• Ej.: drogas para tratar la gonorrea antes de 1930 no había. Aparecieron las sulfonamidas, se hizo resistente la bacteria, apareció la penicilina. En 1970 apareció la enzima -lactamasa, se usó entonces la espectinomicina.

INFORMACIÓN ADICIONAL

Antibióticos

Antibióticos según mecanismo de acción

• Síntesis de pared celular:– Penicilinas– Penicilina semisintéticas: nafcilin, oxacilina,

ampicilina, amoxicilina, carbenicilina, ticarcilina– Penicilina G: aplicada directamente al músculo,

venas, oral (algo se hidroliza)– procaína: se co-administra con la penicilina para

retardar su excresión– Uso de penicilinas: infecciones de

estreptococos, meningococos, pneumococos, espiroquetas, clostridia, bacilos G+ aeróbicos, infecciones urinarias

Antibióticos según mecanismo de acción

• Síntesis de pared celular:– Cefalosporinas; las naturales derivan del

hongo Cephalosporium– cefalixina (keflex), cefradina, cefadronil: uso oral– cefalotina (keflin), cefapirina, cefazolina: vía

parenteral, intramuscular, intravenosa– se usan cuando hay alergias– amplio espectro, pocos efectos laterales, se usa

profilácticamente en cirugías– irritación en el lugar de aplicación, inflamación

de la vena; náusea, vómitos, diarreas (si es oral)

• Síntesis de pared celular:– Carbapenemas: estructura con el anillo -

lactámico y otra que previene su degradación en el riñón

– amplio rango– Primaxin: efectivo en el 98% de los m.o.

hospitalarios– Bacitracina: absorción pobre, tóxico para el

riñón; solo se usa en piel y heridas.– Vancomicina: producido por Streptomyces

orientalis; pobre absorción, sólo para infecciones gastrointestinales; produce superinfección, sordera en ancianos

Antibióticos según mecanismo de acción

ESTRUCTURA DE ANTIBIÓTICOS -LACTÁMICOS

• Penicilinas o -lactámicos: – actúan en la fase final de la síntesis del

peptidoglicán, inhiben la transpeptidación– son análogos estructurales de la D-alanil-

D-alanina– se unen a las transpeptidasas en forma

irreversible– algunas penicilinas son menos efectivas

contra G- porque no pueden atravesar la membrana externa

• Bacitracina:– Bloquea el transporte de las subunidades de

peptidoglicán a su posición en la pared celular.

Agentes antimicóti-cos

Evaluación de un agente químico

• COEFICIENTE FENOL:– se usa como estándar y se comparan los demás

agentes con el fenol, bajo las mismas condiciones– se usa Salmonella typhi (patógeno sistema

digestivo)– se usa Staphylococcus aureus (patógeno de

heridas)– coeficiente de fenol = 1; el agente es igual al fenol– se informa el coeficiente separado para cada m.o.

Determinación del coeficiente fenol

• igual volumen del agente químico en diluciones seriadas (1:10) en 8 tubos

• se incuban a 20°C en un baño de agua por 5 min.• se agrega a cada tubo 0,5 mL de un inóculo

estándar a cada tubo• después de 5, 10 y 15 min se transfiere una

cantidad determinada a un medio de cultivo fresco y se incuban

• luego de 48 horas se ve turbidez• se anota la concentración mínima a la que el

agente mató las bacterias a los diferentes tiempos

• si la CMB (conc. mín. bactericida) es en la dilución 1/1000 y la del fenol es 1/100, el coeficiente fenol es 10

• El compuesto es 10 veces más activo que el fenol

Características del agente antimicrobiano ideal

1. Solubilidad en fluidos corporales2. Toxicidad selectiva3. Toxicidad no alterable fácilmente: por

interacciones con alimentos, otras drogas o en condiciones anormales como diabetes o enfermedades renales

4. No-alergénico5. Mantención de concentración terapéutica

constante en fluidos de tejidos y cuerpo6. Resistencia de m.o. difícil de adquirir7. Larga vida en la mantención (refrigeración,

etc.)8. Costo razonable