Resistencia antibitica21Captulo

Mtra. Alma Laura Baires Vrguez 21 Introduccin | 159 Mecanismos de resistencia | 159 Clasificacin de las -lactamasas | 162

Recomendaciones en el manejo de antibiticos | 163 Bibliografa | 163

INTRODUCCINLa microbiologa es la rama de la biologa que estudia a los microorga-nismos en funcin de su capacidad para reproducirse, crecer y causar enfermedad. No obstante, existen otros aspectos microbianos que no estn directamente relacionados con la capacidad patgena de los mi-croorganismos, entre ellos se puede mencionar la aplicacin de diver-sos procesos metablicos microbianos en el mbito industrial; as, los microorganismos pueden ser empleados para la fabricacin de quesos, leche, yogurt, vinos, cerveza, pan y antibiticos.

Una caracterstica importante de los microorganismos es su impac-to en la salud humana, ya que un gran nmero de enfermedades son de origen bacteriano y por lo tanto de corte infeccioso; en este sentido, la medicina da con da intenta comprender el mecanismo de accin de los microorganismos, para prevenir, curar y en algunos casos erradicar las enfermedades infecciosas.

Los microorganismos a lo largo de la lnea evolutiva, han alcanza-do cierto grado de diversidad microbiana que puede ser apreciada en caractersticas propias tales como: tamao celular, motilidad, estrate-gias metablicas, morfologa y adaptacin a ambientes extremos, entre otros. De igual forma, los microorganismos han desarrollado rasgos especficos que les han permitido evadir el efecto de los frmacos.

La resistencia antibitica es un fenmeno creciente con implica-ciones econmicas y sociales, que podemos observar a diario en los reportes estadsticos de morbilidad y mortalidad de enfermedades

infecciosas, as como en las largas estancias hospitalarias. Este fen-meno se debe en gran medida al uso indiscriminado de desinfectantes y antispticos, al empleo de antibiticos en agricultura y en acuacultura, y al uso cada vez mayor de artculos de limpieza en los hogares, que contienen sustancias cuyo comportamiento qumico es muy similar al de los antibiticos.

Entre los factores ms importantes que han propiciado la resistencia a los frmacos, se encuentran la presin selectiva de los microorganis-mos y el uso inadecuado tanto de la dosis, como en la duracin de la terapia antimicrobiana.

MECANISMOS DE RESISTENCIALa resistencia de un microorganismo frente a determinado frmaco puede ser de dos tipos:

A. Resistencia intrnsecaB. Resistencia adquirida

La resistencia intrnseca es una propiedad natural de cada grupo bacteriano; un ejemplo de esto es la resistencia propia de todas las bacterias gram negativas frente a la vancomicina, condicin que es invariable para este tipo de bacterias. Otro ejemplo de este tipo de resistencia nos lo ofrecen los micoplasmas, bacterias que carecen de pared celular y por lo tanto, no son sensibles a la accin de los -lactmicos, antimicrobianos cuyo blanco es la sntesis de esta es-tructura de las bacterias.

Pared celular

Cpsula

Ribosomas

Flagelo

Pili Cromosomabacteriano

Grnulo de inclusin

CitoplasmaMembrana citoplsmica

Figura 21.1 Morfologa bacteriana. Cortesa del Diseador Josu Corts Esquivel.

Farmacologa y Teraputica en Odontologa. Espinosa. 2012 Editorial Mdica Panamericana

Parte III Frmacos para la profilaxis y el tratamiento de las infecciones en odontologa.

160

La resistencia adquirida es variable y puede estar presente en una cepa bacteriana de una especie determinada. Un ejemplo de este tipo de resistencia es la expresada por algunas cepas de estafilococos frente a la meticilina. Este tipo de resistencia es el ms estudiado en el labora-torio debido a su fuerte implicacin en el fracaso teraputico.

La resistencia adquirida es un rasgo que est en funcin directa de la variabilidad gentica bacteriana. Por lo tanto, puede deberse a mutaciones de genes cromosmicos existentes, a la adquisicin de ma-terial gentico externo y a mutaciones del material gentico externo o adquirido.

Para una mejor comprensin de estos trminos, se muestra en la Fi-gura 1.1, un esquema descriptivo de la morfologa bsica de una bacte-ria. Estructuralmente, una bacteria puede poseer organelos obligados y organelos facultativos; esto depende del tipo del gnero bacteriano y especie.

La estructura de una bacteria est dada por la informacin gentica que posee; as, podemos decir que un bacilo tiene forma de bastn porque contiene informacin gentica que codifica para esta caracte-rstica. De igual forma, una bacteria puede evadir el efecto de un an-tibitico debido a la informacin gentica que le es caracterstica. La informacin gentica de una bacteria est incluida en dos organelos, uno de ellos obligado, el cromosoma y el otro facultativo denominado plsmido (Cuadro 21.1).

Salvo algunas excepciones, las bacterias poseen nicamente un cromosoma constituido por ADN bicatenario circular que carece de envoltura, por lo que se encuentra disperso en el citoplasma; tambin pueden tener plsmidos, que son organelos facultativos constituidos por ADN circular bicatenario extracromosmico de replicacin aut-noma (Figura 21.2).

Debido a que las bacterias se reproducen de forma asexual median-te un fenmeno simple denominado fisin binaria o transversa, pueden transferir la informacin gentica contenida en el cromosoma de for-ma vertical, de una generacin a otra, por lo tanto, son consideradas clones; sin embargo, pueden evolucionar mediante seleccin natural a travs de mutaciones y recombinacin gentica.

La resistencia antibitica en las bacterias puede tener su origen en una mutacin o en los mecanismos de transferencia. Las mutaciones en las bacterias son espontneas y aleatorias y pueden afectar cualquier gen, tanto de origen cromosmico como plasmdico, en un rango de frecuencia que oscila entre 10-5 a 10-10 por bacteria y por divisin. En las bacterias, las mutaciones pueden presentarse en ausencia o presen-cia de antibiticos. La nica responsabilidad atribuible al medicamen-to, es la seleccin de los microorganismos mutantes.

Los mecanismos de resistencia transferible se producen cuando un microorganismo recibe informacin gentica de otro microorganismo vivo o muerto. Este material gentico, que contiene informacin para resistir el efecto de una droga determinada, puede transferirse median-te los siguientes procesos:

Conjugacin: mecanismo de recombinacin gentica bacteriana que requiere de contacto fsico entre dos bacterias, una de ellas, posee-dora de un pili sexual, a travs del cual se transfieren plsmidos que codifican para resistir el efecto de uno o varios antibiticos. Un ejem-plo clsico de este fenmeno, es el evento clnico que se registr en Guatemala en 1968, donde Shigella dysenteriae, bacteria que produce cuadros diarricos, caus la muerte a 12,500 personas porque se volvi portadora de un plsmido adquirido por conjugacin, que contena re-sistencia antibitica a cuatro medicamentos (Figura 21.3).

Transformacin: fenmeno de recombinacin gentica bacteria-na que consiste en la incorporacin de fragmentos de ADN, proce-dentes de una bacteria que previamente sufri lisis. En 1928, Frede-rick Griffith describi este fenmeno en los neumococos. Existen dos

variedades de estas bacterias, una que posee en su superficie una es-tructura llamada cpsula de cepa lisa, y otra que carece de ella, a la que se llama cepa rugosa. El experimento de Griffith consisti en emplear ratones de laboratorio a los cuales primeramente les inocul la cepa rugosa; el resultado de esta primera fase de experimentacin fue que a pesar de recibir el neumococo, el ratn sobrevivi. En una segunda etapa, Griffith inocul la cepa lisa al ratn, y ste no sobrevivi. En una

Cuadro 21.1 Estructura bacteriana

ORGANELOS OBLIGADOS ORGANELOS FACULTATIVOS

Pared celularCromosoma

CitoplasmaMembrana citoplsmica

Ribosomas

CpsulaPili

FimbriasFlagelo

Grnulos de inclusinGlucoclixPlsmidos

Endosporas

Figura 21.3 Conjugacin bacteriana mediada por pili sexual. Cortesa de la Diseadora Fabiola Baires.

Cromosomabacteriano

Plsmido

Figura 21.2 Cromosoma bacteriano y plsmidos. Cortesa del Diseador Josu Corts Esquivel.

Farmacologa y Teraputica en Odontologa. Espinosa. 2012 Editorial Mdica Panamericana

Captulo 21 Resistencia antibitica

161

tercera fase, el investigador inocul al ratn la cepa lisa previamente calentada; con el proceso de calentamiento, la cepa lisa que es mucho ms virulenta que la rugosa, sufri lisis, por lo que el ratn inoculado con esta cepa, sobrevivi; sin embargo, en la ltima etapa del expe-rimento, Griffith inocul un ratn con una combinacin de ambas cepas, una rugosa y otra lisa previamente calentada, que en teora estaba muerta; el resultado final fue la muerte del ratn, debido al fenmeno de transformacin, en el que la cepa rugosa recibi in-formacin gentica de la cepa lisa calentada; al sufrir lisis por efecto de la temperatura, la cepa lisa liber fragmentos de ADN que codi-fican para expresar en el fenotipo bacteriano la cpsula, estructura bacteriana que inhibe la fagocitosis. En consecuencia, la cepa rugosa capt este material gentico, transformndose en una cepa lisa viru-lenta (Figura 21.4).

Transduccin: es la transferencia indirecta de material gentico cromosmico o plasmdico mediada por fagos (virus), que no requiere de contacto fsico entre las bacterias; este fenmeno es muy comn entre bacterias gram positivas. Una vez que el virus infect a la bacte-ria, emplear toda su maquinaria sinttica para ensamblar nuevas par-tculas virales que al emerger de la clula infectada, sern portadoras de material gentico propio de la bacteria. Este material gentico ser insertado en la siguiente bacteria infectada y probablemente, contendr resistencia antibitica a determinado medicamento. Este fenmeno se observa entre bacterias pertenecientes a la misma especie y es muy fre-cuente observarlo en Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes (Figura 21.5).

Transposicin: este fenmeno de recombinacin gentica bacte-riano est caracterizado por la movilizacin de genes tanto cromos-micos como plasmdicos de una regin a otra, mediante movimientos al azar. Coloquialmente, estos genes son conocidos como genes sal-tarines y pueden brincar del cromosoma bacteriano a un plsmido,

del plsmido al cromosoma, de plsmido a plsmido y de una regin especfica a otra dentro del mismo cromosoma (Figura 21.6). Existen dos tipos de transposones: las secuencias de insercin que son bsica-mente fragmentos de ADN pequeos con una extensin no mayor de 2 kilobases; y transposones que son ms grandes que las secuencias de insercin, puesto que presentan ms de 2 kilobases de extensin. Los transposones contienen informacin gentica que codifica para resis-tencia antibitica a uno o ms medicamentos.

Los mecanismos anteriormente descritos, permiten a las bacterias adquirir informacin gentica que en definitiva les permite modificar su estructura y por lo tanto, adaptarse al medio y modular su respuesta frente a los antibiticos.

Bacteria lisadadonadora

Bacteria receptorade ADN xogeno

Bacteriatransformante

Figura 21.4 Transformacin. Cortesa del Diseador Josu Corts Esquivel.

Bacterifago

Cromosomabacteriano

(DNA)

Ciclolisognico

Prfago

Figura 21.5 Transduccin mediada por fagos. Cortesa del Diseador Josu Corts Esquivel.

Elemento transponible

Elemento transponible Elemento transponible

Copia del elementotransponible

Gen F interrumpido y por lo tanto no funcionalTRANSPOSON

OTROS GENES

Figura 21.6 Transposones o genes saltarines. Cortesa del Diseador Josu Corts Esquivel.

Farmacologa y Teraputica en Odontologa. Espinosa. 2012 Editorial Mdica Panamericana

Parte III Frmacos para la profilaxis y el tratamiento de las infecciones en odontologa.

162

Las modificaciones morfolgicas y metablicas bacterianas ms relevantes en el mbito teraputico, son las desarrolladas frente a los -lactmicos, entre stas podemos mencionar:

Cambios en la permeabilidad de la bacteria: la permeabilidad bacteriana est regulada por la membrana citoplsmica; las bacterias gram negativas poseen en su pared una membrana externa que con-tiene porinas (con funcin de transporte de los antibiticos hacia el interior de la bacteria); estas protenas son transformadas en cuanto a su estructura gracias a los mecanismos de intercambio de material gentico anteriormente citados, lo cual se traduce en la imposibilidad de penetracin del antibitico para actuar sobre el blanco o diana de los -lactmicos, es decir, sobre las protenas fijadoras de penicilina, ubicadas en la membrana citoplsmica de la bacteria. Se debe re-cordar que las infecciones de mayor importancia en odontologa son causadas principalmente por bacterias gram negativas, por lo que el efecto teraputico de los -lactmicos en infecciones odontolgicas, puede verse afectado gracias a los mecanismos de resistencia anti-bitica.

Produccin de -lactamasas: el efecto de resistencia a los -lactmicos ms importante es la produccin de -lactamasas, enzi-mas que catalizan la hidrlisis del anillo -lactmico de las penicilinas,

dando lugar a productos inactivos. Los genes que codifican para la produccin de estas enzimas, pueden ser de orgen cromosmico o plasmdico. Existen ms de 80 -lactamasas clasificadas por diversos sistemas. Las bacterias gram positivas producen grandes cantidades de -lactamasas en el citoplasma y las liberan al medio extracelular con efecto de inculo. En contraste, en las bacterias gram negativas las -lactamasas son constitutivas, esto quiere decir que no las liberan al medio como las bacterias gram positivas, sino que forman parte de su estructura, ubicndose en el espacio periplsmico de la bacteria (Figura 21.7). Esto implica que para ejercer su efecto en infecciones producidas por gram negativas, las penicilinas deben penetrar la superficie bacteria-na. Recordemos que estas bacterias poseen una membrana externa su-perficial, con protenas denominadas porinas, mismas que pueden sufrir modificaciones estructurales gracias a los fenmenos de recombinacin gentica y por lo tanto, impedir la entrada del medicamento. Por otro lado, si la penicilina logra penetrar la membrana externa de las bacte-rias gram negativas, puede toparse con las -lactamasas, que como ya se haba mencionado, se encuentran en el espacio periplsmico. Estos dos mecanismos, entre otros, contribuyen al fracaso teraputico de los -lactmicos frente a infecciones causadas por bacterias gram negativas, como es el caso de las infecciones de origen odontognico.

Cuadro 21.2 Clasificacin de las -lactamasas de Bush, Jacoby y Medeiros

GRUPO CLASESUSTRATO SOBRE EL QUE

ACTAACTIVIDAD FRENTE AL CLAVULANATO

EJEMPLOS

1 C Cefalosporina - Cefalosporinasas

2a* A Penicilina + Penicilinasas

2b* A Cefalosporina/penicilina + Penicilinasas, cefalosporinasas

2be* A Cefalosporina/penicilina, monobactamas + Penicilinasas, cefalosporinasas

2br* A Penicilina +/- Penicilinasas

2c* A Penicilina/carbapenemas + Penicilinasas, carbenicilinasas

2d* D Penicilinas/cloxacilina +/- Penicilinasas, oxacilinasas

*Subgrupos establecidos debido a la gran variabilidad en los espectros de hidrlisis

Gramnegativa

Fosfolpidolipopolisacrido Porina

Membrana externa

Membrana citoplsmica

Espacio periplsmico

Protenas fijadoras

Enzimas - lactamasa

Enzimas - lactamasa

Figura 21.7 Esquema de la pared celular de bacterias gram negativas y de -lactamasas ubi-cadas en el espacio periplsmico.Cortesa del Diseador Josu Cor-ts Esquivel.

Farmacologa y Teraputica en Odontologa. Espinosa. 2012 Editorial Mdica Panamericana

Captulo 21 Resistencia antibitica

163

CLASIFICACIN DE LAS -LACTAMASASSe han propuesto diversos sistemas de clasificacin para estas en-zimas; entre ellos, los ms relevantes son los propuestos por Rich-mond-Sykes, en 1973, que las jerarquiza con base en su capacidad inhibitoria y al espectro de hidrlisis que ejercen sobre las b-lactama-sas: la clasificacin ms reciente es la establecida por Bush, Jacoby y Medeiros en 1995, basada en el espectro de hidrlisis, de inhibicin, en el peso molecular, punto isoelctrico y secuenciacin de nucle-tidos (Cuadro 21.2).

Estudios recientes muestran un aumento significativo en la produc-cin de -lactamasas en microorganismos de los gneros Prevotella, Porphyromonas y Fusobacterium, bacterias que forman parte de la microbiota de infecciones endodnticas y periodontales. La periodon-titis apical crnica supurativa es un ejemplo clsico de infeccin odon-tognica de alta incidencia, donde las -lactamasas juegan un papel preponderante.

RECOMENDACIONES EN EL MANEJO DE LOS ANTIBITICOSExisten diversas tendencias en el uso de antibiticos en odontologa. Los criterios para el empleo de antibiticos se rigen por la presencia de infeccin en los tejidos blandos. Sin embargo, es importante mencio-nar que el antibitico por s solo no resolver la infeccin; sta general-mente es producida por los microorganismos presentes en el conducto radicular, en la lesin periodontal o en una combinacin de ambas, por lo que es indispensable realizar el tratamiento indicado para resolver la infeccin. De esta forma, la prescripcin de antibiticos coadyuvar solamente a la resolucin del caso.

Un parmetro importante en el uso de antibiticos es la dura-cin de la terapia antimicrobiana. Cuando una bacteria es resistente a determinado antibitico, lo ser con dos das de prescripcin o ms; la historia clnica completa del paciente nos permitir cono-cer sus condiciones de salud y antecedentes patolgicos, para la

prescripcin no slo de antibiticos, sino bsicamente de cualquier medicamento.

La profilaxis antimicrobiana es un tema muy controvertido; al-gunos expertos opinan que slo en pacientes inmunocomprometidos se justifica el manejo preventivo con antibiticos. Por ejemplo en pacientes cardipatas, en quienes deben consultarse los protocolos es-tablecidos por la Asociacin Americana del Corazn para cada tipo de enfermedad y trastorno cardaco (de esto depender la prescripcin de antibiticos).

No slo el uso indiscriminado de antibiticos ha ocasionado que las bacterias sufran mutaciones que se traducen en resistencia antibi-tica, sino tambin el empleo de pesticidas en el campo, desinfectantes de superficie, productos de limpieza y enjuagues bucales, entre otros, que contribuyen diariamente para que las bacterias que se desarrollan a velocidades espectaculares, tengan oportunidad de reconocer la es-tructura de estas sustancias y posteriormente logren evadir su efecto.

El odontlogo debe hacer un uso racional y responsable de los anti-biticos para no contribuir en la vertiginosa carrera de las bacterias, en el mbito de la resistencia antibitica.

BIBLIOGRAFABush K, Jacoby G, Medeiros A. A functional classification scheme for

-lactamases and its correlation with molecular structure. Antimicrob Agents Chemother 1995; 39:1211-1233.

Jacoby GA. Extended-spectrum -lactamases and other enzymes providing re-sistance to oxyimino--lactams. Infectious Disease Clinics of North Ame-rica, 1997; (4):875-887.

Jacoby G. -lactamase nomenclatura. Antimicrob Agent Chemother 2006; 50:1123-1129.

Paterson D, Bonomo R. Extended-spectrum -lactamases: a clinical up-date. Clin Microbiol Rev 2005; 18:657-686.

Trieu-Cuot P, Arthur M, Courvalin P. Origin, evolution and dissemination of antibiotic resistance genes. Microbiol Sci 1987; 4:263-266.

Farmacologa y Teraputica en Odontologa. Espinosa. 2012 Editorial Mdica Panamericana

Farmacologa y Teraputica en Odontologa. Espinosa. 2012 Editorial Mdica Panamericana