Antisepsia, Antimicrobianos y Resistencia bacteriana M. Paz Microbiología UMG-2011

Objetivos del control de crecimiento bacteriano Protección de la salud Mantenimiento de la calidad Protección del medio ambiente

Clasificación de Agentes para el control microbiano Según su naturaleza: Físicos Químicos Biológicos Según su tipo de acción: Remoción Microbicidas Microbiostáticos

Procesos Decontaminación: destrucción o remoción Esterilización Desinfección Antisepsia Conservación: (inhibición) Agentes físicos y químicos Antibioticoterapia Inhibición o destrucción para eliminar patógeno Agentes biológicos

Procesos de Descontaminación Desinfección: Reducción del número de microorganismos en un ambiente inanimado. Antisepsia: Inhibición o de destrucción de microorganismos en la superficie de tejido vivo tendente a prevenir una infección. Esterilización: Proceso cuyo fin es lograr en un producto o lote “AUSENCIA DE TODA FORMA DE VIDA”. Esterilidad: término absoluto.

Muerte bacteriana

Factores que afectan la actividad de los m.o. Naturaleza de los m.o. Carga microbiana inicial Tiempo de exposición Concentración o dosis del agente Temperatura Matriz Concentraciones de recuperación

Naturaleza de los m.o. Resistencia al calor Priones Endosporas bacterianas Micobacterias Virus sin envoltura lipídica Hongos Bacterias Virus con envoltura lipídica resistencia

Efecto de la temperatura

Agentes físicos Calor Radiaciones Filtración Esterilización Desinfección Radiaciones Filtración

Agentes físicos Calor Radiaciones Filtración Esterilización Desinfección Radiaciones Filtración HÚMEDO Y SECO

Calor Húmedo Esterilización Pasteurización Ebullición UHT Vapor saturado a presiones mayores que la atmosférica Tyndalización (fraccionada por vapor) Pasteurización Ebullición UHT Mecanismos de acción: desnaturalización de proteínas y destrucción de ácidos nucleicos

Pasteurización LTH: low temperature holding 30 minutos a 62.8°C HTST: high temperature short time 15 segundos a 71.6°C Destruye patógenos y reduce microbiota de deterioro Usos: leche, lácteos, jugos de fruta

Ebullición Temperatura: 100°C Tiempo: variable C. botulinum (328 esporas) Muerte térmica en 40 minutos Usos: desinfección de instrumentos, preparación de conservas a pH < 4.5

UHT Ultra High Temperature Proceso continuo Requiere envasado estéril Logra esterilidad comercial

Tyndalización 100°C por 30 minutos en 3 días consecutivos Proceso discontinuo con incubaciones intercaladas Usos: en productos de baja resistencia térmica

Calor Húmedo: autoclave 121°C durante 15 minutos, con cargas iniciales bajas 121°C durante 30 minutos con cargas iniciales altas Indicadores: temperatura y presión Indicador biológico: Geobacillus stearotermophillus (104 esporas)

Calor Húmedo: autoclave

Calor Seco: incineración y mechero

Radiaciones IONIZANTES: NO IONIZANTES Cobalto 60 Cesio 137 UV No esterilizan sólo desinfectan Usos: agua y aire

Filtración Profundidad Tierra de diatomeas Algodón Asbesto Fibra de vidrio Membrana Nylon Celulosa

CADENA DE TRASMISION DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS MO R VT Px H

Terapia antibiótica Identificar el organismo infectante Evaluar la sensibilidad a la droga Sitio “blanco” de la infección Seguridad de la droga/perfil de efectos secundarios Factores del paciente Costo

Clasificación de los Antibióticos Bacteriostáticos Bactericidas

Clasficación de los Antibióticos Estructura química Espectro de actividad Mecanismo de Acción

Mecanismo de Acción

Inhibidores de la síntesis de la pared celular

Antibióticos Beta-Lactámicos Penicilinas Cefalosporinas Carbapenems Monobactams

Penicilinas Derivadas del hongo Penicillium Concentración terapéutica en la mayoría de tejidos Pobre penetración al LCR Excreción renal Efectos secundarios: hipersensibilidad, nefritis, neurotoxicidad, disfunción plaquetaria

Penicilinas Naturales Penicilina G, Penicilina V

Penicilinas Anti-estafilocócicas Meticilina Nafacilina Oxacilina Dicloxacilina

Aminopenicilinas Amoxicilina +/- clavulanato Ampicilina +/- sulbactam

Penicilinas Anti-pseudomonas Carbenicilina Ticarcilina +/- clavulanato Piperacilina +/- tazobactam

Cefalosporinas Estructuralmente similares a las penicilinas Concentración terapéutica en la mayoría de tejidos Los de 3ª y 4ª generación en LCR Excreción renal Efectos secundarios alergias Efecto parecido al disulfiram anti-Vitamina K

Generaciones of Cefalosporinas

Monobactamos Aztreonam Un solo anillo beta lactámico Espectro angosto: aerobios gram-negativo Enterobacteriaceae Pseudomonas administración IV/IM Excreción renal Poca reactividad cruzada con otros beta-lactámicos Efectos adversos: flebitis, rash, pruebas hepáticas elevadas

Carbapenems Meropenem/Imipenem amplio espectro Activos contra SAMR administración IV penetra LCR Metabolismo y excreción renal Efectos adversos: molestias GI, eosinofilia, neutropenia, disminuye el umbral de convulsiones.

Vancomicina Glicopéptido tricíclico Inhibe la síntesis de fosfolípidos y se une a los peptidoglicanos Actividad contra gram-positivos Útil en resistencias a beta lactámicos Se distribuye ampliamente, penetra a LCR Eliminación renal Efectos sec.: flebitis, ototoxicidad, nefrotoxicidad

Inhibidores de la Síntesis de Proteínas Ribosoma Bacteriano 70S 30S 50S

Tetraciclinas Aisladas de Streptomyces aureofaciens Se unen reversiblemente a la subunidad ribosomal 30S Penetra la mucosa sinusal, saliva y lágrimas Metabolizadas en hígado-->excreción en bilis--> reabsorbidas-->eliminadas en orina Efectos adv.: malestar GI, hepatotoxicidad, fotosensibilidad, deposición ósea Contraindicadas en embarazadas y niños menores de 8 años

Tetraciclinas

Aminoglucósidos Derivados de Streptomyces y Micormonospora Se unen irreversiblemente a la subunidad 30S Trasnporte activo dentro la célula bacteriana Penetración tisular variable, niveles no confiables al LCR Se concentra dentro la perilinfa Eliminación renal Nefrotoxicidad, ototoxicidad, neurotoxicidad.

Aminoglucósidos

Macrólidos Estructura: Lactona macrocíclica Unión irreversible a la subunidad 50S Concentración terapéutica en secreciones orofaríngeas y respiratorias No penetran LCR Metabolizados en hígado, excreción fecal y urinaria Efectos adversos: malestar GI, ototoxicidad, hepatotoxicidad

Eritromicina

Macrólidos alternativos Claritromicina Azitromicina

Cloranfenicol Aislado de Streptomyces Unión reversible a la subunidad 50S Amplio espectro Indicado para infecciones anaeróbicas severas o en infecciones graves sin respuesta Amplia distribución, entra en LCR Metabolizado en hígado, eliminado por la orina Toxicidades: anemia reversible, anemia hemolítica, anemia aplástica, síndrome del bebé gris.

Clindamicina Derivado semisintético de la Lincomicina Unión irreversible a la subunidad 50S Cubre anaerobios y aerobios gram + Amplio uso para infecciones de cabeza y cuello Penetra en saliva, esputo, líquido pleural y hueso, pero no LCR Metabolizada en hígado-->reabsorbida -->eliminada en orina Efectos adversos: rash, neutropenia/trombocitopenia, colitis pseudomembranosa

Inhibidores del Metabolismo Sulfonamidas Trimetoprim Interfieren con la producción de coenzimas del ácido fólico requeridas para la síntesis de purinas y pirimidinas

Sulfonamidas Derivado del prontosil Antagonista competitivo del PABA Amplia distribución, penetra LCR, cruza placenta Metabolizada en hígado, eliminada en orina Efectos secundarios: rash, angioedema, Síndrome de Stevens-Johnson, kernicterus Evitarlas en embarazo e infantes

Sulfonamidas

Trimetoprim Inhibe la dihidrofolato reductasa 1000x mayor afinidad por la enzima bacteriana que por la humana Espectro y perfil farmacocinético similares a las sulfas Efectos secundarios: deficiencia de folato anemia, leucopenia, granulocitopenia

Co-Trimoxazole (TMP/SMX) Combinación sinergista con acción antibacteriana

Co-Trimoxazole (TMP/SMX)

Inhibidores de Ácidos Nucleicos (Función/Síntesis) Fluoroquinolonas Se unen a la ADN girasa bacteriana (topoisomerasa II) Se concentra en seno y mucosa del oído medio, penetra cartílago y hueso Parcialmente metabolizada en hígado-->excreción renal o GI Efectos colaterales: náusea, mareos, fototoxicidad, nefrotoxicidad Evitar su uso en mujeres embarazadas o lactando Uso en niños --posible efecto en cartílago articular

Fluoroquinolonas

Terapia Antimicobacteriana Dos diferentes poblaciones de micobacterias Tx de primera línea: protocolos de 3-4 drogas por 6 meses a 2 años Tx de segunda línea: reservada para organismos multiresistentes

Agentes de Primera Línea Isoniazida Rifampicina Pirazinamida Etambutol Estreptomicina Isoniazida Droga más potente inhibie formación de ácido micólico externo Amplia distribución y penetra LCR Metabolizada en hígado, excreción urinaria, en saliva y esputo Efectos adversos: hipersensibilidad, neuropatía, hepatotoxicidad

Agentes de primera línea Isoniazida Rifampicina Pirazinamida Etambutol Estreptomicina Rifampicina Derivado de Streptomyces interfiere con la transcripción de ARN Amplia distribución tisular, penetra LCR Metabolizada en hígado Tiñe heces, orina y lágrimas de color naranja-rojizo Efectos colaterales: rash, malestar GI, hepatotoxicidad

Profilaxia Antibiótica La infección de heridas post-op es la segunda infección nosocomial más común. El costo de esta complicación se aproxima a $5 billones anuales. Prolonga estadía hospitalaria por 15 días. Cuesta aprox. $22,000 más para tratar la infección post-operatoria que usar clindamicina como profiláctico en 100 pacientes.

Clasificación de heridas Clase I—Heridas limpias Técnica estricta estéril La cirugía no involucra penetración al tracto aerodigestivo Tasa de infección de 1-5% Antibióticos profilácticos no son costo-efectivos y no están indicados

Clasificación de Heridas Clase II—Heridas limpias - contaminadas El procedimiento quirúrgico involucra la entrada a los tractos aerodigestivos o genitourinario. Contacto con secreciones contaminadas con bacterias Tasa de infección inherente 8-11% Se aumenta el tiempo y complejidad de la cirugía.

Clasificación de Heridas Clase III—Heridas Contaminadas Heridas traumáticas, casos quirúrgicos que involucran salpicadura del tracto GI Tasa de infección inherente: 15-17%

Antibióticos Profilácticos Cubren la microbiota normal involucrada en el campo quirúrgico Administrar 2 horas antes o 3 horas después de que la cirugía fue iniciada. Mantener los niveles sanguíneos del fármaco durante procedimientos muy largos. Continuar profilaxia por un período de 24 horas

Protocolos Profilácticos Efectivos Cefazolin +/- metronidazol Cefoperozone Clindamicina +/- gentamicina o amikacina Amoxicilina/clavulanato Ampicilina/sulbactam Ticarcilina/clavulanato

Profilaxia tópica Enjuagues de Clindamicina o Peridex oral Reduce significativamente los recuentos bacterianos de la cavidad oral. Efecto inmediato y prolongado por aprox 4 horas Reduce la infección post-op de la herida sola y en combinación con terapia antibiótica parenteral

Indicaciones para profilaxia antibiótica en Cirugía de ONG Profilaxia Indicada Cualquier procedimiento de cabeza y cuello clase II Amigdalectomía Procedimientos de la base del cráneo/ Neurootológico Reparación de fractura abierta de mandíbula Profilaxia NO Indicada Procedimientos sinonasales básicos Procedimientos otológicos Reparación de fractura de la parte media de la cara Reparación de fractura cerrada de la mandíbula

RESISTENCIA BACTERIANA Resistencia clínica a los agentes antimicrobianos ocurre cuando la CIM de la droga para una cepa particular excede a aquella que es capaz de alcanzarse in vivo en forma segura. CIM = concentración inhibitoria mínima

Origen de la resistencia Mutación en el gen que determina la sensibilidad/resistencia al agente Adquisición de un DNA extracromosomal (plásmido) conteniendo genes de resistencia. La resistencia que aparece después de la introducción de un agente antimicrobiano en el medio ambiente, resulta normalmente de un proceso de selección. La resistencia se puede desarrollar en un solo paso o puede resultar de la acumulación de mutaciones múltiples.

Tipos de resistencia Resistencia cruzada: Resistencia múltiple: un solo mecanismo confiere resistencia a múltiples agentes antimicrobianos se observa comúnmente en aquellos agentes antimicrobianos relacionados muy cercanamente Resistencia múltiple: implica que están involucrados múltiples mecanismos. se observa con agentes antimicrobianos cuyos mecanismos de acción no están relacionados.

Mecanismos de Resistencia Permeabilidad alterada ante el agente antimicrobiano Inactivación del agente antimicrobiano Alteración del sitio blanco Reemplazo de una ruta sensible

Una permeabilidad alterada puede ser atribuida a la incapacidad del agente antimicrobiano para penetrar en la célula bacteriana o alternativamente para exportar activamente el agente desde el interior de la célula.

La resistencia a menudo es el resultado de la producción de una enzima que es capaz de inactivar el agente antimicrobiano.

La resistencia se puede producir debida a la alteración del sitio blanco que reconoce el agente antimicrobiano.

La resistencia puede resultar de la adquisición de una enzima nueva que reemplace la sensible.

Agente Antimicrobiano (cantidad por disco) Diámetro de la Zona de los estándares de interpretación y correlaciones aproximadas  de las MIC usadas para definir las categorías de interpretación Agente Antimicrobiano (cantidad por disco) y organismo Diámetro de la Zona (miIímetro) para cada categoría de interpretación Correlación aproximada de MIC (micro gm/ml) para: R I MS S Ampicilina (10 microgramos)   Enterobacteriaceae <11 12-13 >14 >32 <8 Staphylococcus spp <28 >29 beta-Lactamasa <0.25 Haemophilus spp <19 >20 >4 <2 Enterococcus <16 >17 >16 Otros estreptococos <21 22-29 >30 <0.12 Cloramfenicol (30 micro gm) <12 13-17 >18 >25 <12.5 Eritromicina (15 micro gm) <13 14-17 >8 Ácido Nalidíxico (30 micro gm) 14-18 >19 Estreptomicina (10 micro gm 12-14 >15 Tetraciclina (30 micro gm) <14 15-18 <4 Trimetoprim (5 micro gm) <10 11-15  R, Resistente; I, intermedio; MS, moderadamente susceptible; S, susceptible. Un resultado de “I” se debe reportar ya que indica que la prueba puede estar equivocada y se han de requerir nuevas pruebas adicionales. Un resultado “MS” deberá reportarse para indicar  el nivel de susceptibilidad que ha de requerir la máxima dosis segura en la terapia. Las cepas en la categoría “MS” son susceptibles y no intermedias.

Mecanismos de Resistencia Membrana Externa a)Reducción de la permeabilidad o reflujo b) Modificación enzimática c) Sitio blanco alterado Membrana interna a b c Citoplasma Mecanismos de Resistencia

Staphylococcus aureus 1944 Primeras cepas resistentes a la Penicilina Enzimático - betalactamasas 1986 Primeras cepas resistentes a la Meticilina (SAMR) Alteración de las PUP Un microorganismo puede crear y usar más de un mecanismo de resistencia 1997 Primeras cepas resistentes a la Vancomicina (SAVR) Alteración de la permeabilidad

Mecanismos de resistencia de las bacterias frente a los aminoglucósidos Disminución del ingreso Cierre de los canales iónicos Modificación del blanco ribosomal Un antimicrobiano puede ser afectado por varios mecanismos de resistencia frente a los aminoglucósidos: La disminución del ingreso es utilizado por el Enterobacter y P. aeruginosa. El S. aureus, P. aeruginosa, enterococos usan la inactivación enzimática. Hidrólisis por estearasas Un antimicrobiano puede ser afectado por más de un mecanismo de resistencia

Estrategias y soluciones

Medidas ecológicas Medidas tecnológicas Utilización prudente de antimicrobianos

Medidas ecológicas 1997 La OMS recomendó prohibir el uso de antimicrobianos como promotores de crecimiento en animales Enterococcus faecium resistente a vancomicina avoparcina

Desarrollo de nuevos antibióticos Medidas tecnológicas Desarrollo de nuevos antibióticos En la última década, la inmensa mayoría son variaciones estructurales o rescate de los ya conocidos De 137 posibles se esperan 19 directamente focalizados a microorganismos multiresistentes

Principios de las asociaciones AMP AMX TIC PIP CLA SUL TAZ Estructura química similar Correspondencia en la Farmacocinética Farmacodinamia equivalente Seguridad y tolerancia

Resistencia a la asociación AMX-CLA E. coli 1987 Martínez y cols 1989 Page J.W.J y cols Otros gram negativos K. pneumoniae 1995 P. mirabilis 1996 Salmonella y Shigela 1996 H. Influenzae 1997 K. oxytoca 1998 Mecanismos Hiperproducción de betalactamasas plasmídicas TEM-1 u OXA -1 Hiperproducción de betalactamasas cromosómicas Alteraciones en la permeabilidad con producción normal de las enzimas Reducción en la afinidad de las betalactamasas a los inhibidores

B E T A L C M S CONSTITUTIVAS INDUCIBLES

La inducción enzimática Elevado Ampicilina Ac. Clavulánico Cefoxitina Imipenem Meropenem Moderado Cefotaxima Cefuroxima Mac Douglas N. y cols Res de Inf y Vac 2001 Giner A. S y cols Farm. Hosp 1996, 20 (4):225 Livermore DM Scand j. Infect dis 1991,78 S 1: 7

Implicaciones terapéuticas Un antimicrobiano con capacidad de inducción alto o medio Puede provocar fracaso del tratamiento aún si el microorganismo es previamente sensible a su acción No se debe indicar antes de cefalosporinas de 3ra G y aztreonam Giner A. S y cols Farm. Hosp 1996, 20 (4):225 Livermore DM Scand j. Infect dis 1991,78 S 1: 7

macrólidos cetólidos lincosamidas cloranfenicol estreptograminas fusidanos oxazolidinonas 50 S aminoglucósidos tetraciclinas aminociclitoles 30 S

Causas más frecuentes de uso no adecuado Poco uso de microbiología diagnóstica No se comentan o discuten los tratamientos Selección y asociaciones discutibles Escasa o nula pesquisa de efectos adversos

Políticas de antibióticos “conjunto de actividades o tareas realizadas por un grupo multidisciplinario de profesionales, con el objetivo de lograr el uso racional de estos medicamentos en una institución y por lo tanto contribuir a reducir la resistencia bacteriana”

Comité de Expertos Decisión colegiada Conocimiento Motivación Experiencia Decisión colegiada