UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREALFACULTAD DE TECNOLOGÍA MÉDICA

ESCUELA PROFESIONAL DE LABORATORIO Y ANATOMÍA PATOLÓGICA

ESPECIALIDAD DE LABORATORIO Y ANATOMÍA PATOLÓGICA

“MECANISMOS DE RESISTENCIA DE LOS HONGOS A LOS ANTIFÚNGICOS”

FERREYRA HURTADO, CHRISTIAN YSAAC2009

“MECANISMOS DE RESISTENCIA DE LOS HONGOS A LOS

ANTIFÚNGICOS”

Hongos: Generalidades:

Organismos unicelulares o pluricelulares que se alimentan mediante la absorción directa de nutrientes.

Constituyen los descomponedores de la biósfera.

Pueden crecer sobre pan, fruta, vegetales, carne y otros productos.

Algunos producen toxinas altamente venenosas.

• Hongos superiores.

Hongos: Muchos hongos son valiosos desde el

punto de vista comercial. Por ejemplo algunas levaduras, que son

útiles para producir sustancias como el etanol y el dióxido de carbono.

Otros son de interés como fuentes de antibióticos Ej. la penicilina.

Por otro lado, están los hongos patógenos, quienes constituyen enfermedades de las plantas.

Hongos:

Clasificación: Zygomycota

Ascomycota Basidiomycota.

Hongos superiores

Hongos Inferiores

- Poseen zygosporas como esporas de reproducción sexual.

-Ascomycota: producen ascosporas, dentro de una estructuraespecial denominada ascos.

- Basiomycota: producen basidiosporas en un basidio.

Ascosporas de Tuber melanosporum.

Basidiosporas de Panaeolus caliginosus.

Zigospora de Rhizopus spp.

Hongos: Nutrición:

Los hongos dependen de materia orgánica elaborada para poder sobrevivir, Esta la pueden obtener de tres formas:

Viven sobre materia orgánica en descomposición (hongos saprofitos).

Se alojan sobre algún ser vivo que los hospede (hongos parásitos).

Viven en simbiosis con alguna especie vegetal (micorrizas).

hongos saprofitos.

hongos parásitos.

Micorrizas.

Hongos:

Reproducción: Puede ser sexual o asexual. También se los divide de acuerdo a la

producción de esporas en: Eucárpicos (una parte del talo formará

estructuras cerradas que contendrán esporas).

Holocárpicos (todo el talo del hongo se transforma en una estructura que desarrollará esporas )

Hongos: Reproducción asexual:

Es la más importante para la propagación de la especie ya que da origen a un número mucho mayor de individuos.

Generalmente se produce entre los meses de primavera y verano.

Los hongos que la presentan tienen menor capacidad de adaptación que aquellos que presentan la reproducción sexual.

Esporas asexuales no flageladas, producidas en unas hifas especializadas denominadas conidióforos (Figura B), por gemación o por fragmentación. En este último caso también se denominan artrósporas (Figura A y C).

Hongos:

Reproducción sexual: Se forman estructuras reproductivas

muy resistentes y de alta capacidad adaptativa para su germinación.

Involucra la unión de dos núcleos compatibles. El proceso consta de las siguientes fases:

Hongos: (reproducción sexual)

Plasmogamia Cariogamia Meiosis Copulación Planogamética Espermatización Somatogamia

Antifúngicos: Las micosis de piel y mucosas constituyen

un problema sanitario de alcance mayor en todas las edades, y se calcula que generan del 5% al 10% de las consultas dermatológicas.

Los antimicóticos constituyen una amplia variedad con diferentes estructuras químicas y mecanismos de acción.

La clasificación se realiza según la estructura en: Polienos, azoles, alilaminas entre otros.

• Historia de los antifúngicos.

Clasificación de los antifúngicos

Clasificación según su mecanismo de acción: estos pueden ser:

Acción del antifúngico sobre la membrana celular del hongo.

Antifúngicos que actúan sobre la pared celular del hongo.

Antifúngicos que actúan sobre el núcleo de la célula fúngica.

Agentes misceláneos

• Mecanismo de acción de diferentes fármacos antifúngicos.

Acción antifúngica: Acción del antifúngico sobre la

membrana celular del hongo: Estos tipos de fármacos tendrán su

acción hacia estructuras propias de la membrana como el ergosterol o hacia componentes importantes para la síntesis del mismo.

Entre la familia de fármacos que cumplen estos requisitos tenemos:

Acción antifúngica:

Polienos: Se unen al ergosterol de membrana

producen una inestabilidad a través de la formación de poros el cual trae consigo la salida de componentes internos de la célula como cationes monovalentes y divalentes así como proteínas y glúcidos importantes para la supervivencia del hongo.

Acción antifúngica: Anfotericina B complejo lipídico

(ABLC): Es una lactona macrocíclica con estructura

poliénica. La meta mayor de desarrollar ABLC ha sido

lograr un compuesto con la más baja toxicidad. La anfotericina B forma complejos con los

ergosteroles, quedando el ergosterol atrapado en ella.

Forma puentes hidrofilicos e interacciones intermoleculares del tipo Van der Waals con el ergosterol.

•Estructura molecular de la Anfotericina B.

Acción antifúngica: Azoles:

Este interrumpe la síntesis del ergosterol de membrana a través de la inactivación de la enzima 14 α – desmetilasa consecuencia de la inhibición de la citócromo p-450-3-A.

Debido a la falta del ergosterol se comienza a acumular esteroles tóxicos, aumenta la permeabilidad de la membrana y se interrumpe el crecimiento fúngico.

• Esquema del mecanismo de acción de los antifúngicos que actúan en la vía de síntesis del ergosterol. Las enzimas diana y los genes implicados están indicados.

Acción antifúngica: Fluconazol:

Antifungico muy usado. Tiene 2 anillos que contienen 3 átomos de

nitrógeno. Es una molécula polar y simétrica lo que

favorece su hidrosolubilidad. Este fármaco puede asociase con sitios

activos de la enzima a través de puente de hidrógeno.

interacción que tiene una fuerza de unas 5 kcal/mol

•Estructura química del Fluconazol.

Acción antifúngica: Ketoconazol:

Tiene 5 estructuras del anillo que contienen 2 átomos de nitrógeno.

Se usa actualmente para el tratamiento de infecciones sistémicas.

Propiedad lipofilica. Se concentra pobremente a nivel del LCR. Se asocia a través de asociaciones Van der

Walls con su enzima diana. El ketoconazol tiene más potencial de

toxicidad por su alta afinidad.

•Estructura química del Ketoconazol.

Acción antifúngica: Itraconazol

Tiene 5 estructuras de anillo que contienen 3 átomos de nitrógeno.

Compuesto lipofílico y de poca afinidad por fluidos acuosos.

Se asocia con sitios activos de la enzima a través de asociaciones Van Der Walls.

Utilizado frecuentemente en tratamiento de levaduras.

Poco útil en el tratamiento de aspergillus y sierto grupo de candidas.

•Estructura química del Itraconazol.

Acción antifúngica:

Alilaminas: Inhiben la escualeno epoxidasa

de está manera se interrumpe la síntesis del ergosterol.

Aumentando las concentraciones del escualeno de membrana y por tanto se interrumpe el desarrollo normal del hongo.

Acción antifúngica: Terbinafina:

Resultó ser un derivado cianil llamado naftifina.

Empleado en el tratamiento de infecciones fúngicas superficiales.

Recien introducido en 1991. Tiene su interacción con la enzima a

través de asociaciones Van der Walls siendo mas sensible y afin que los azoles.

Acción antifúngica:

Antifúngicos que actúan sobre la pared celular del hongo:

La pared celular es la estructura celular que confiere viabilidad y patogenicidad, también sirve como cubierta protectora y provee morfología.

Acción antifúngica:

Lipopéptidos:

Estos tipos de fármacos actúan inactivando la enzima 1,3 -β-glucano sintetasa y por tanto inhibiendo la síntesis de glucano, por tanto la pared pierde funcionabilidad y estabilidad.

Acción antifúngica: Equinocandinas:

Actúa inhibiendo la producción del 1,3 B-glucano, suele combinarse de manera conjunta con azoles y anfotericina B.

Eficaz principalmente en aspergilosis invasivas.

Como representante de esta familia tenemos a la caspofungina, anidulofungina, micafungina .

Acción antifúngica:

Caspofungina: Nueva clase de antifúngicos

denominados equinocandinas. Interfieren en la síntesis de la pared

del hongo. Formación de asociaciones por

puente de hidrógeno entre los OH del fármaco y el grupo carbonilo de la enzima.

•Estructura química de las Caspofunginas.

Acción antifúngica: Antifúngicos que actúan sobre el núcleo

de la célula fúngica:

Antimetabolitos:

Un clásico antimetabolito es la 5`-Fluorocitosina (5-Fc), este fármaco es transportado al citoplasma por la citosina permeasa en donde se convierte en 5-fluorouracilo (5-FU) por la citosina desaminasa.

El 5-FU es fosforilado e incorporado dentro del RNA convirtiéndose en el desoxirribonucleótido, el cual inhibe a la timidilato sintetasa y de está forma impide la síntesis de proteínas de membrana.

También inhibe la síntesis de proteínas del hongo reemplazando el uracil con 5-FU en el ARN fúngico.

•Estructura química de la 5 - fluorocitosina.

Acción antifúngica:

Agentes misceláneos Griseofulvin:

Inhibe la mitosis, al destruir el huso mitótico, necesario para evitar la reproducción fúngica.

•Estructura química de la griseofulvin.

Mecanismo de resistencia Resistencia de los hongos

filamentosos: Se pueden clasificar en 2 tipos

principales: Resistencia microbiológica. Resistencia clínica.

Mecanismo de resistencia

Resistencia microbiológica: Se divide en los siguientes tipos:

Resistencia intrínseca o innata Resistencia primaria Resistencia secundaria o adquirida

Mecanismo de resistencia Resistencia clínica

Se define como crecimiento o falta de inhibición de los microorganismos en el foco de infección y esto por las siguientes causas:

Defectos inmunológicos. Portadores de material prostético (catéteres,

válvulas) Bajos niveles de los fármacos por interacciones

de estos con la bioquímica del cuerpo Resistencia Secundaria o Adquirida

Esta resistencia se podría relacionar al uso desmedido y empírico de los antifúngicos.

Mecanismo de resistencia Antifúngicos disponibles en el

tratamiento de los hongos filamentosos: Polienos Azoles Equinocandinas Alilaminas

Mecanismo de resistencia Principales mecanismos de resistencia de

los Hongos filamentosos :

En términos generales los mecanismos identificados hasta ahora son:

Incapacidad del fármaco para alcanzar la diana; esto debido a barreras de permeabilidad o sistemas de bombeo activo del fármaco al exterior.

Cambios en la interacción fármaco – diana (aumento del número de copias de dianas o cambios de estructura).

Modificación de las enzimas de las vías metabólicas. Modificación en el procesamiento intracelular

(transformación del fármaco).

Mecanismo de resistencia Polienos:

Se ha visto mutaciones de los genes ERG 3 y ERG 11. La mutación del segundo gen se relaciona con la

mutación de la C-5,6 esterol denaturasa implicada con la síntesis del ergosterol.

Se han encontrado mutantes primario a anfotericina B como a A. fumigatus.

Está resistencia se debe principalmente a: Tratamiento corto por la alta toxicidad del

fármaco. Deficiencia del ergosterol en la cepa ello por una

desventaja evolutiva.

Mecanismo de resistencia Azoles:

A) Aumento de la expresión de la bomba de expulsión activa

Relacionado con la disminución de las concentraciones del fármaco por la activación de bombas de expulsión activa.

Mutación del gen ERG11 que afecta la diana de los azoles constituye el segundo mecanismo mas frecuente

• Mecanismos de resistencia de los hongos frente a los azoles.

Azoles: B) Modificación de la diana de los

azoles Otros de los mecanismos de resistencia a

los azoles es la transformación de la enzima 14-α-esterol desmetilasa importe para síntesis del ergosterol.

Debido a esta situación se han visto mutaciones puntuales en los genes CYP51A y CYP51B el cual imposibilitan la función mencionada.

Azoles: C) Aumento del número de copias

de la diana de los azoles (14 α esterol desmetilasa) El aumento en la expresión del gen CYP51

en hongos filamentosos puede originar resistencia a los azoles, a nivel de levaduras la expresión del gen ERG11.

Esto posibilita resistencia debido a la hiper-expresión de la sintesis del ergosterol.

Mecanismo de resistencia Mecanismos de resistencia de los

hongos levaduriformes Los mecanismos de resistencia a estos tipos

de hongos se observa principalmente en pacientes con inmunosupresión (pacientes con HIV) o pacientes que toman fármacos inmunosupresores (transplantados)

La mayoría de las levaduras corresponden a hongos del género candida aunque también se a podido identificar hongos del género cryptococcus según Dominique sanglard (2002).

• Paciente trasplantados y con inmunosupresión son los principales en caer en infecciones por levaduras.

Mecanismo de resistencia Polienos:

Existen especies el cual presentan resistencia intrínseca como C. lusitaniae y otros géneros como el de los Trichosporon.

la principal causa de resistencia es la transformaciones de los lípidos de membrana o presentar otros tipos de esteroles como el 3β-ergosta-7,22 dienol y el 3β-ergosta-8 dienol.

Este tipo de resistencia se esta observando en levaduras del género Candida albicans.

Mecanismo de resistencia

5`-Fluorocitocina (5-FC): Se a observado que la resistencia a

5`-Fluorocitocina es de tipo intrínseca o adquirida

El principal mecanismo de resistencia se centra en la carencia de las enzimas implicadas en la transformación de la 5`-Fluorocitocina a 5-fluorouracilo.

Mecanismo de resistencia Azoles:

La resistencia a esto fármacos se dividen en 3 principalmente:A) Resistencia por alteraciones en el

transporte del fármacoB) Resistencia a los antifúngicos azólicos

relacionados con la alteración de las dianas celulares

C) Mecanismos de resistencia a los azoles relacionados con alteraciones en la vía de la biosíntesis del ergosterol

Mecanismo de resistencia

A) Resistencia por alteraciones en el transporte del fármaco: Presencia de casetes de transporte que

imposibilitan la acumulación del fármaco. Se a demostrado que en las cepas resistentes

hay una sola expresión del gen CDR1 de los transportadores ABC y del gen BEN (MDR1) de los facilitadores principales.

Candida albicans y ya hoy en día en cepas como Candida dubliniensis y Candida glabrata.

Mecanismo de resistencia En Candida albicans existen múltiples

bombas de expulsión y entre las que se a podido clonar tenemos al CDR2 y transportadores ABC.

Los sustratos potenciales para los transportadores CDR1 y CDR2 tenemos fluconazol, itraconazol, ravuconazol y otros como la terbinafina y la amorolfina.

Mecanismo de resistencia

B) Resistencia a los antifúngicos azólicos relacionados con la alteración de las dianas celulares La alteración de afinidad de los

derivados azólicos para el erg11p (mutación del gen ERG 11).

Observado en cepas de Candida albicans y Cryptococcus neoformans.

Mecanismo de resistencia

C) Mecanismos de resistencia a los azoles relacionados con alteraciones en la vía de la biosíntesis del ergosterol Se observo una acumulación de

ergosta –7,22–dienol - 3β– ol. Característica compatible con la ausencia de esterol desaturasa codificada por la ERG3.

CONCLUSIONES1.- El desarrollo de resistencia de los hongos

filamentosos a los antifúngicos es la consecuencia lógica e inevitable del uso de los mismos para tratar las micosis invasoras, aunque la frecuencia y la relevancia clínica de esta observación se desconoce.

2.- Se observa que el principal componente de membrana de los hongos el ergosterol diana principal de muchos antifúngicos sufre variaciones de estructura, concentración y biosíntesis trayendo consigo la adquisición de resistencia adquirida de parte de los hongos tanto levaduriformes como filamentosos.

CONCLUSIONES3.- Los azoles unos de los fármacos mas utilizados en

el tratamiento de micosis invasiva es a la vez unos de los fármacos en las cuales se a descrito muchos casos de resistencia adquirida o secundaria por el uso indebido y empírico de los mismos, principalmente al fluconazol.

4.- Existen numerosa enzimas necesarias para la síntesis del ergosterol entre ellas la 14 - α – desmetilasa que sufren variaciones de estructura y por tanto de funcionabilidad trayendo consigo una disminución de la síntesis del ergosterol y resistencia a antifúngicos que actúan a nivel de membrana.

RECOMENDACIONES1.- Es imprescindible que a nivel del Perú

tomemos conciencia del tratamiento que se realizan a personas con infecciones micóticas ya que esto como se ha observado podría incurrir en la adquisición de resistencia frente a los agentes antifúngicos.

2.- Cabe resaltar que en nuestro país hay carencia de trabajos relacionados con sensibilidad a hongos es por ello trascendental la realización de trabajos de investigación relacionados con el nivel de sensibilidad a los antimicóticos.

RECOMENDACIONES

3.- Partiendo de lo anteriormente dicho es necesario se hagan estudios sobre la investigación en nuestro país sobre los casos de resistencia antifúngica sobre todo en pacientes oncológicos que son los mas susceptibles a este tipo de infecciones.

4.- Para una mejor normativa en el proceso de administración de antifúngico es imprescindible realizar manuales estandarizados acerca del tratamiento antifúngico.

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