ANTIMICROBIANOS

Antibiótico/Antimicrobiano

Antibiótico: sustancia química producida por

un microorganismo que mata o inhibe el

crecimiento de otro microorganismo

Agente quimioterápico: sustancia química que mata o inhibe

el crecimiento de otro microorganismo y se obtiene por

síntesis química

Agente Antimicrobiano: sustancia química que

mata o inhibe el crecimiento de un

microorganismo

CARACTERÍSITICAS DE UN ANTIMICROBIANO

ESPECIFICIDAD

ELEVADA POTENCIA BIOLÓGICA

(CIM )

TOXICIDAD SELECTIVA

Definición

Fleming y la penicilina

GRUPOS DE MICROORGANISMOS PRODUCTORES DE

ANTIBIOTICOS

Hongos filamentosos:

Penicillium (penicilina)

Aspegillus

Cephalosporium (cefalosporina)

Actinomicetos, familia Streptomycetaceae.

Streptomyces (tetraciclina, eritromicina, estreptomicina)

Nocardia

Micromonospora

Familia Bacillaceae. Ej.

Bacillus (bacitracina, gramicidina y polimixina)

Bacterias no actinomicetos 950

Actinomicetos 4600

Hongos 1600

CLASIFICACIÓN

POR SU ORIGEN

BIOLÓGICOS producidos por microorganismos

Bacterias (polimixinas)

Actinomicetos (estreptomicina, tetraciclina)

Hongos (penicilina)

SINTÉTICOS SINTESIS QUÍMICA Nitrofuranos sulfamidas

SEMISINTÉTICOS NUCLEO BÁSICO BIOLÓGICO Y RADICALES

POR SINTESIS

Por el espectro de acción

AMPLIO ESPECTRO. Cloranfenicol y tetraciclinas

ESPECTRO INTERMEDIO Penicilinas y macrólidos

CORTO ESPECTRO polimixinas

Forma en que actúan

Bacteriostáticos

Bactericidas

Bacteriolíticos

APLICACIONES

1) Como agentes quimio-terapéuticos.

2) Como antitumorales.

3) Antibióticos utilizados en patología

de plantas.

4) Antibióticos usados para aumentar el

crecimiento de los animales en veterinaria.

5) Antibióticos usados como herramientas

en bioquímica y en biología molecular.

MECANISMO DE ACCIÓN

INHIBICIÓN DE LA SINTESIS DE LA PARED

CELULAR

ALTERACIÓN DE LA PERMEABILIDAD DE LA

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

INHIBICIÓN DE LA SINTESIS DE PROTEÍNAS

ALTERACIÓN DE LA FUNCIÓN Y SINTESIS DE ACIDOS NUCLEICOS

BLOQUEO DE LA SINTESIS DE PRECURSORES

MECANISMO DE ACCIÓN DE AGENTES

ANTIMICROBIANOS

Blanco Antibiótico Bases moleculares de toxicidad

selectiva

Pared celular (síntesis β-lactámico El péptidoglican es un componente

esencial de la pared bacteriana

Vancomicina está ausente en la células de los

mamíferos

Función del ribosoma Aminoglicósidos Selectivo para la subunidad 30 S

(síntesis proteica) Tetraciclinas Captación activa en bacterias y

exclusión de las células

de mamíferos

Cloranfenicol Selectivo para la subunidad 50S

Función del cromosoma Quinolona DNA girasa propia de la bacteria

Metabolismo del folato Sulfonamida Dihidropteroato sintetasa propia de la

bacteria

Membrana citoplasmática Polienos Mayor afinidad por el ergosterol que

por el colesterol

Bases moleculares de la toxicidad selectiva

ANTIMICROBIANOS QUE INHIBEN LA PARED

CELULAR

Los aminoazúcares son de dos tipos

N-acetilglucosamina (NAG) y su pariente

Ácido N-acetilmuramico (NAM).

topoisomerasa

DNA bacteriano

fluorquinolona (ciprofloxacina,

norfoloxacina)

Inhibición competitiva

Inhibición no competitiva

Sinergismo

5 sulfametoxasol + 1

trimetoprin = contrimoxasol

(Bactrin)

Inhibición competitiva

Sulfonamidas (drogas sulfas) inhiben la

formación de ácido fólico

Amplio espectro

RESISTENCIA

ANTIMOCROBIANA

Pérdida relativa o completa del

efecto del antimicrobiano sobre

un microorganismo previamente

sensible

Incremento de la CIM

Resistencia antimicrobiana

Una población de resistentes naturales está siempre

presentes (mutantes resistentes) en todas las poblaciones

bacterianas (frecuencia de mutación ) El número de mutantes

resistentes aumenta con el inóculo

Bajo la presión del antibiótico la subpoblación sensible es

inhibida y las mutantes resistentes pueden sobrevivir y

transformarse en la población dominante (selección)

bacterias resistentes

bacterias sensibles

resistant bacteria

susceptible bacteria

Los antibióticos seleccionan la bacteria resistente

Uso de antimicrobianos en la comunidad Europea

(excluidas las ventas de mostrador)

Goossens et al. Lancet 2005; 365: 579-87

S. pneumoniae - resistencia a la penicilina

( I+R )Poland

8.3/9.3

1.9

Portugal

3.5/12.9

4.7

Hungary

11.3/26.8

1.4

Germany

4.7/11.3

0.3

Rep. of

Ireland

2.6/19.7

3.4

The Netherlands

3.4/10.0

0.0

Belgium

5.1/5.1

2.2

Spain

13.4/34.9

17.2

Italy

9.8/15.6

0.8

Switzerland

14.4/18.7

2.0

Greece

8.3/1.7

7.0

Austria

2.5/10.6

0.0

Slovak Rep.

20.4/28.6

0.0

Czech Rep.

1.2/4.4

0.6

France

16.7/47.7

10.2

UK

4.8/11.0

1.0

Low

Intermediate

High

Intermediate / high penicillin resistance

amoxicillin resistancePROTEKT Database

(2002-2003)

Uso de antimicrobianos en la comunidad Europea

Penicilina I+R S. pneumoniae y el consumo de antibióticos

Bronzwaer et al. Emerg Infect Dis 2002; 8:278-282

Pe

n I+

R S

. p

ne

um

on

iae

EARS y IMS base de datos

Streptococcus pneumoniae

Farrell, Cantón, Hryniewicz. 16th ECCMID, 2006

Farrell, Felmingham. J Antimicrob Chemother 2005; 56: 795-7

Reinert. J Chemother 2004;16 (Suppl 6):35-48

0

5

10

15

20

25

30

35

40

99-00 00-01 01-02 02-03 03-04

Years

%

of

resi

sta

nt

iso

late

s

Penicillin Erythromycin Levofloxacin Telithromycin

Tendencias globales de resistencia (42 países, 5

continentes)

PROTEKT Database (1999-2004)

Erythromycin resistance in S. pneumoniae in Spain

total comsumption

twice a day*

once a day

three times per day

Macrolide comsumption

Granizo et al. J Antimicrob Chemother 2000; 46:767-73

*r=0,886 p<0.01

Antibiotic consumption and resistance

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

Year

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Erythromycin-R

Global comsumption

(macrolides)

Macrolides and Streptococcus pyogenes (Finland)

DDD/1000 inhabitants/year % of resistant isolates

Seppälä et al. N Eng J Med 199; 337:441-6

Bergman et al. Clin Infect Dis 2004; 38:1251-6

Uso de antimicrobianos en los hospitales

Higher selection density than in the community

Fewer antimicrobials in the formulary than in the

community

Lower diversification

Cycling strategies

Circulation of multi-drug resistant clones

Maintenance of resistance genes

Infección urinaria en niños: sensibilidad antibiótica intrahospitalaria

Evolución de la producción de

betalactamasas de espectro extendido

(BLEEs) en aislamientos de sangre de

Escherichia coli. (EARSS 2001-2005).

Evolución de la multi-resistencia (resistencia a tres o más familias de

antibióticos) en aislamientos de sangre de Escherichia coli en España.

(EARSS 2001-2005).

Varios Factores que han contribuido a la aparición

de resistencia

La Presión selectiva ejercida al prescribir formal o libremente

medicamentos para uso terapéutico en

humanos o animales.

La utilización generalizada de antimicrobianos en pacientes

inmunocomprometidos y en la unidad de

cuidados intensivos.

El uso de dosis o duración inadecuada de la terapia antimicrobiana.

El desconocimiento de los perfiles de sensibilidad de los diferentes

gérmenes teniendo en cuenta

la flora local de

cada institución o comunidad.

Bases genéticas de la resistencia

Resistencia cromosómica: Alteración

estructural del DNA cromosómico MUTACIÓN

Adquirida

Natural

Bacteria Resistente

Bacteria Resistente

Transferencia genética

Bacteria Sensible

EVENTOS GENÉTICOS DE LA RESISTENCIA

Resistencia epidémica a los antimicrobianos

País Año Bacteria Resistencia

Japón 1950 Shigella dysenteriae Tetraciclina

Estreptomcina

Cloranfenicol

Sulfonamida

Japón 1950 Escherichia coli Tetraciclina

Estreptomicina

Cloranfenicol

Sulfonamida

Inglaterra 1963/1964 Salmonella thyphimurium Tetraciclina

(21% de las cepas) Estreptomicina

Sulfonamida

Inglaterra 1963/1964 Salmonella thyphimurium Tetraciclina

(50-60% de las cepas) Estreptomicina

Sulfonamida

Ampicilina

Neomicina

Kanamicina

Cloranfenicol

Plásmido de resistencia

Mapa genético de plásmido de resistencia R

conjugativo

Familia Enterobacteriaceae

Neisseria gonorrhoeae

Haemophilus influenzae

Grupo vibrio

Pausterella pestis

Bordetella bronchiseptica

Grupo Pseudomonas

Figura 1. Interpretación del ADN plasmídico obtenido. Problemas más frecuentes en la extracción de plásmidos. Línea E. ADN plasmídico puro de excelente calidad. Las líneas 1

-5 ilustran los resultados atípicos más frecuentes que nos podemos encontrar. Línea 1, Formas CCC (banda inferior) y OC (banda superior) del plásmido multicopia pUC18 con una banda

inferior de ADN plasmídico degradado (inmediatamente debajo de la forma CCC). Estas formas aparecen tras una lisis prolongada y son resistentes a la digestión enzimática. Línea 2,

multímeros de las formas CCC junto con las formas CCC y OC del plásmido pTZ19. Los multímeros se diferencian de la contaminación de ADN cromosómico con una simple digestión

enzimática, éstos junto las formas CCC y OC darán una única banda correspondiente a la forma L del plásmido como se ilustra en el siguiente carril. Línea 3, formas L del plásmido tras

digestión enzimática. Línea 4, contaminación de ADN cromosómico (banda superior) junto a las formas CCC y OC plasmídicas. Se observa cuando las preparaciones han sido tratadas

agresivamente (agitación con vórtex durante los primeros pasos de la extracción). Se identifica fácilmente tras digestión enzimática ya que da lugar a una mancha difusa a lo largo del carril

como se ilustra en la línea 5. Línea 5, ADN plasmídico contaminado con ADN cromosómico tras digestión enzimática. Línea 6, marcador de peso molecular lambda ADN digerido con HindIII.

(Imagen tomada de Qiagen Plasmid Purification Handbook 09/2000)

Perfil genético de plásmidos obtenido por PFGE

Transferencia del gen vanA de

E. faecalis a S. aureus

Plásmidos de resistencia no conjugativos (r )

Características

Son elementos genéticos autorreplicantes

Presentan residencia estable en el huésped

Falta de transferibilidad conjugativa

Poseen espectro de resistencia menor ( rara vez resistencia múltiple)

Son de tamaño menor a R

Transferencia horizontal

Transducción: Plásmidos de

resistencia no conjugativos

Presentes:

Staphilococcus aureus

Streptococcus pyogenes

Bacterias Gram negativas

Resistencia cromosómica (Mutación)

Características

Baja frecuencia 1 x 10 -7 a 1 x 10 -12

Difícil detección

Producen resistencia a una sola droga

Tipo de resistencia:

cambio estructural del receptor

Ej: beta-lactamasa inducible

Mecanismos de resistencia

http://www.scq.ubc.ca/cationic-peptides-a-new-hope/

MECANISMOS BIOQUÍMICOS IMPLICADOS EN LA RESISTENCIA A

ANTIMICROBIANOS

MECANISMOS BIOQUÍMICOS IMPLICADOS EN LA

RESISTENCIA A ANTIMICROBIANOSLos principales mecanismos son:

1.-Inactivación enzimática del antibiótico..Ej; Penicilina

2.-Disminución de la permeabilidad hacia el antibiótico (no acumulación en resistentes).

Tetraciclina

3.-Modificación química de la diana sobre la que actúa el antibiótico. Alteración de la

proteínas P10 ribosomal. Ej: Estreptomicina

4.-Desarrollo de vias metabólicas alternativas. Síntesis de una enzima resistente.

Capacidad para usar ácido fólico preformado no requieren PABA

Producción incrementada de PABA con dezplazamiento competitivo de sulfonamida desde

dihidropteroato sintetasa. Ej:Sulfonamidas

5.- Eliminación de antibiótico mediante Bomba de Eflujo

1.-Producción de enzimas inactivantes que convierten

a la droga activa en Producto inerte

Beta lactamasas Penicilina

Enzimas adelinantes Estreptomicina

Enzimas fosforilantes Estreptomicina

Enzimas acetilantes Kanamicina,

Cloranfenicol

Mecanismo de resistencia de algunas bacterias Gram

positivas, mediante la síntesis de ß- lactamasas

Figura 25. Mecanismo de acción de betalactamasas.

http://www.ub.edu.ar/revistas_digitales/Ciencias/Vol6Numero3/articulos.htm

Mecanismo acción de la cloranfenicol-acil-transferasa

.

http://www.ub.edu.ar/revistas_digitales/Ciencias/Vol6Numero3/articulos.htm

Figura 23. Bombas de eflujo redalyc.uaemex.mx/.../863/86350203/86350203.html

Mecanismo de resistencia de tetracicilina

En 50% de la población, mientras mas grande es el índice mejor es el

antimicrobiano

Los procedimientos deben estar perfectamente estandarizados

para asegurar una buena reproducibilidad interlaboratorio

Los resultados de estas pruebas de sensibilidad dependen de:

los reactivos: medio de cultivo

contenido iónico del medio

profundidad y concentración del agar

Condiciones de trabajo tales como: densidad del inóculo,

tiempo

temperatura de incubación

pH

estabilidad de los antimicrobianos, etc

Método de elución en caldo microorganismos anaerobios

PrincipalesTest de Sensibilidad antimicrobiana

para bacterias aerobias y anaerobias facultativas de crecimiento rápido son:

Método de difusión en agar

Método de dilución en caldo

Métodos automatizados

Método de E- test (por epsilómetro)

Test de Sensibilidad antimicrobiana

Difusión en agar – Método de Kirby Bauer

Césped de bacteria

Ubicación de discos en la placa que

contienen diferentes antibióticos con

concentraciones específicas

Incubación y medida del diámetro de la

zona de inhibición del crecimiento

alrededor del disco

Uso de tablas para determinar si el tamaño

de la zona de inhibición indica resistencia o

sensibilidad a ese antibiótico

Ejemplo de tabla de zonas de inhibición

Figura 16. Método de E-test: estima la CIM Fuente:

http://www.seimc.org/documentos/protocolos/microbiologia/cap25.as

p

CIM puede ser estimada a través de la técnica de difusión en disco

Sensibilidad o la resistencia de los halos de inhibición de una prueba

de difusión en agar se compara mediante tablas con la MIC obtenida en caldo

http://www.danival.org/microclin/antibiot/img/atb_tubo_m.gif

3.-Dilución en caldo MIC (CIM)

Métodos automatizados

Antibiograma realizado por método automático

EL FUTURO DE LOS AGENTES

ANTIMICROBIANOSModificación de fármacos existentes

Péptidos antimicrobianos ( de plantas y animales) :

Defensinas

Scualamina ( de tiburón)

Magainina (de sapo)

Protegrina (de cerdos)

Genes antisense DNA complementario que se une a genes de virulencia del patógeno y previenen la transcripción Ej: fornivirsen

EL FUTURO DE LOS AGENTES

ANTIMICROBIANOS

Lipopéptidos cíclicos (2003)

Ej:daptomicina

Interferencia por RNA (RNAi) RNA

interferente pequeño (siRNA) Science

2002 “Gran avance del año”

Terapia fágica

El futuro de los agentes antimicrobianos

Ej: fornivirsen Modificación de fármacos existentes

Péptidos antimicrobianos o péptidos catiónicos: magainina

defensinas alfa y beta

Lipopéptidos cíclicos (2003) Ej:daptomicina

Agentes antisentido ”nubióticos” cadenas sintéticas cortas de DNA Genes

antisense DNA complementario que se une a genes de virulencia del

patógeno y previenen la transcripción Ej: fornivirsen

Interferencia por RNA (RNAi) RNA interferente pequeño (siRNA)

Esteroide de tiburón Escualamina

Inhibición competitiva

Inhibición no competitiva

Sinergismos 5 sulfametoxasol + 1

trimetoprin = contrimoxasol (Bactrin)

A

mutation

selection

A = antibiotic pressure

well-adapted clones

lateral transfer

epidemic & endemic

A

ENDÉMICA Y EPIDÈMICA

A

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

new antimicrobial agent

new resistance mechanisms

new antimicrobial agent

new antimicrobial agent

new resistance mechanisms

new resistance mechanisms

new resistance mechanisms

Antibiotic resistance & development of anti-infectives

El principio de acción y reacción …

Dispersion of resistant bacteria

epidemic & endemic

A

A

mutation

selection

A = antibiotic pressure

fixation of resistant genes and resistant

bacteria in bacterial populations allodemic

lateral transfer

A

mutation

selection

A = antibiotic pressure

epidemic & endemic

A

well-adapted clones

http://jac.oxfordjournals.org/content/62/5/1086/F1.expansion.html

Test de sensibilidad antibiótica

Transferencia horizontal

Conjugación: Plásmidos de resistencia

conjugativos

Figura 5- Distribución de la resistencia a ciprofloxacina en

Escherichia coli aislados de sangre en distintos países

europeos (EARSS, 2004).

Patrones restricción-hibridación asociados a IS6110: Línea 1, cepa control MT1423. Obsérvese como las cepas de las líneas

5, 6, 7 y 8 comparten el mismo patrón constituyendo un cluster. Ello también ocurre con las cepas en las lineas 10 y 11.

5.4. INDICACIONES