Microbiologia General Resistencia a Antibióticos FaCENA UNNE Resistencia a Antibióticos Mecanismos de resistencia Prof. Laura Irene Piccoli

Antibiótico MOLECULA NATURAL, SINTETICA O SEMISINTETICA CAPAZ DE INDUCIR LA MUERTE O DETENER EL CRECIMIENTO DE UNA POBLACION BACTERIANA.

...es especie específica y género específica... Resistencia… Resistencia intrínseca i) la bacteria no tiene la molécula/reacción enzimática que es el blanco del antibiótico. ii) el antibiótico no puede ingresar al interior de la bacteria. ...es especie específica y género específica... Resistencia adquirida i) se debe a la adquisición de genes que codifican para resistencia. ii) o a la mutación de algunos genes (generalmente genes de las proteínas blanco). ...es una propiedad específica de cada cepa (no todas las bacterias son transformables)...

Orígenes de la Resistencia Adquirida… “Un antibiótico es un metabolito producido por una bacteria o un hongo que a baja concentración puede inhibir el crecimiento de bacterias...” “La mayoría de los antibióticos utilizados derivan de compuestos producidos por bacterias y hongos del suelo...” “La flora microbiana del suelo desarrolló mecanismos para defenderse de la actividad de los antibióticos, es decir son mecanismos naturales, anteriores al uso clínico de los antibióticos...” “Las bacterias pueden transmitir estos genes de defensa en forma horizontal desde una cepa resistente a un cepa sensible” “Los genes normales de una bacteria pueden mutar, haciendo que los antibióticos no puedan actuar”

Resistencia bacteriana… Depende de... el agente antimicrobiano. la bacteria el sitio donde se localiza la infección Se puede cuantificar como un valor de concentración inhibitoria mínima (CIM). El valor de CIM puede aumentar entre 3 y 100 veces “Cuando la resistencia se adquiere por mutación la CIM aumenta de 3 a 5 veces.” “Cuando la resistencia se aquiere por transferencia horizontal de genes la CIM aumenta por lo general entre 50 y 100 veces”

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química (enzimatica) del antibiótico... 2. Modificación de la molécula blanco... 3. Disminución de la disponibilidad intracelular del antibiótico... 3.1. Se impide la entrada 3.2. Aumenta el eflujo (salida) 4. Establecimiento de una ruta metabólica alternativa...

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... a. Inactivación de los b-lactámicos por b-lactamasas Activa N S H O C 3 R Inactiva

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... a. Inactivación de los b-lactámicos por b-lactamasas b-lactamasas... i.) Existe un gran número de enzimas diferentes… ii.) Se agrupan por familias de acuerdo al gen que las codifica… iii.) Pueden estar codificadas en plasmidios o en el cromosoma… Gram (–) Periplasmáticas Constitutivas Penicilinas = Cefalosporinas Gram (+) Extracelulares Inducibles Más activas contra Penicilinas que Cefalosporinas

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... a. Inactivación de los b-lactámicos por b-lactamasas

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... a. Inactivación de los b-lactámicos por b-lactamasas Ampicilina Inhibidores (competitivos) de b-lactamasas Ac. Clavulánico Sulbactam Tazobactama

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... b. Inactivación de Cloramfenicol (50S) 3 O 2 N C H l AcCoA Cloranfenicol Acetil Transferasa (CAT) Cloranfenicol Acetilado no se une al ribosoma... Existen muchas CAT distintas, probablemente de origen independiente…

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... c. Inactivación de Aminoglicósidos (30S) N H 2 O C Ac Ade P Hay 3 tipos de enzimas modificacdoras de AG... N-acetil transferasas (AcCoA) O-adeniltransferasas (ATP) O-fosfotransferasa (ATP) Ac: acetilación P: fosforilación Ade: adenilación

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico... c. Inactivación de Aminoglicósidos (30S) La modificación química generalmente limita el ingreso del antibiótico. Están en el periplasma en bacterias Gram (-)… La presencia de los grupos OH o NH2 hacen que un determinado aminoglicósido sea susceptible o no a modificación por estas enzimas… Las enzimas modificadoras están codificadas en plasmidios, transposones o integrones…

Mecanismos de Resistencia… 1. Modificación química del antibiótico...

Mecanismos de Resistencia… 2. Modificación de la molécula blanco... b-lactámicos (pared): Cambios (mutaciones) en las PBP (Penicillin Binding Proteins)… disminuye la afinidad. Más común en Gram +. NO b-lactámicos (pared): Involucra varios genes. Cambia la cadena lateral D-ala-D-ala por D-ala-D-hidroxibutirato, o D-ala-D-lactato en la síntesis de PG…. Este cambio es reconocido por las enzimas de síntesis de PG...pero no por la Vancomicina… Ampicilina Vancomicina

Mecanismos de Resistencia… 2. Modificación de la molécula blanco... Macrólidos (30S): Eritromicina: una rRNAmetilasa introduce 2 grupos metilo en 2 adeninas del rRNA de 23S de la subunidad mayor del ribosoma...no hay unión. Rifampicina (síntesis de RNA): Mutación puntual en la subunidad b de la RNA polimerasa… Quinolonas (síntesis de DNA, quimioterápicos): Mutación puntual en la subunidad A de la DNA girasa… Ac. Nalidíxico Eritromicina

Mecanismos de Resistencia… 3. Disminución de la disponibilidad intracelular... Las bacterias pueden... i.) Disminuir la captación por cambios en la permeabilidad. Ej. Modificación química de los aminoglicósidos, alteración de porinas… ii.) Mediante un mecanismo de transporte activo, expulsar al antibiótico. Ej. Tetraciclina...bombas de flujo inducibles...dependientes de energía. Presentes en Gram (+) y Gram (-)…

Mecanismos de Resistencia… 3. Disminución de la disponibilidad intracelular...

Mecanismos de Resistencia… 4. Establecimiento de una ruta metabólica alternativa... Es un tipo de resistencia mediada por cambios en la molécula blanco. En este caso cambian varias enzimas de la ruta metabólica haciendo que el antibiótico no pueda actuar. Ej.: Sulfas y Trimetoprim Trimetoprim

Sulfametoxazol Trimetoprim

Mecanismos de Resistencia… Resumen mecanismos de resistencia... “Bombas de expulsión” “Enzimas que degradan el antibiótico” “Enzimas que modifican el antibiótico”

Mecanismos de Resistencia… Resumen transferencia horizontal de resistencia...

Historia de los antibióticos Linea temporal de eventos 1932, Descubrimiento de las Sulfonamides 1952, Descubrimiento de la Erythromycin 1956, Se introduce la Vancomicina Disponible el Linezolid 1900 2000 1928, Descubrimiento de la Penicillina 1940’s:Penicilina comienza a comercializarse, sintesis de cefalosporinas 1962, Surgimiento de las Quinolones 1980’s, Disponibles las Fluoroquinolonas

CLASIFICACION DE LOS ANTIBIOTICOS Según sitio blanco Inhibición de la pared ß-lactámicos Glicopéptidos Fosfomicina Bacitracina Metabolismo del ácido Fólico Trimetoprim Sulfonamidas Replicación del DNA (DNA girasa) Quinolonas Síntesis proteica 50S: Eritromicina Clindamicina 30S: Aminoglucósidos Tetraciclina

Se habla de resistencia en tres niveles: 1-Mecanismo de resistencia: codificado por la célula bacteriana 2-Resistencia poblacional: frecuencia de mutación 3-Resistencia farmacocinetica por que el ATM no alcanza concentraciones útiles en donde se esta produciendo una infección-

Mecanismos de Resistencia Cromosómica: La resistencia a Trimetoprim está dada por mutaciones en el gen dfr que determinan una mayor expresión de la enzima dihidrofolato reductasa o enzimas con menor afinidad por el antibiótico. La resistencia a sulfonamidas consistiría en mutaciones en el gen folP (dihidropteroato sintasa), resultando en una menor afinidad del antibiótico por la enzima mutada. Otros mecanismos incluyen la sobreproducción de PABA y alteraciones en la permeabilidad de la membrana celular. Plasmídica: La resistencia a ambos antibióticos se da por la portación de variantes no alélicas y resistentes a ambas drogas de las enzimas blanco cromosómicas (dihidrofolato reductasa y dihidropteroato sintasa)

Ácido dihidrofólico Trimetoprim

Características Farmacocinéticas: Concentración K= Tasa de destrucción Tiempo Relación Dosis-Antibióticos Antibióticos dosis dependientes ABC/CIM = K0>K1>K2 Relación Pico/CIM

Actividad in vitro Actividad sinérgica con beta lactámicos y glicopéptidos. Efecto Post antibiótico Régimen de dosificación Dosis única Menor incidencia de efectos tóxicos

REPLICATION TOPO IV GYRASE TRANSCRIPTION

Organización Normal del DNA en Procariotas

Acción de las Quinolonas 4 N 1 O 2 3 5 6 7 8

Efecto de las Quinolonas

MECANISMOS DE RESISTENCIA A QUINOLONAS 1. Disminución de la concentracion intracelular -permeabilidad reducida y/o -bombas de expulsión activas 2. Modificación de la diana: Cambios en las topoisomerasas 3. Protección de la diana: Proteínas Qnr 4. Inactivación enzimática Acetilasa AAC 6’ Ib-cr

MECANISMOS DE RESISTENCIA A QUINOLONAS 4. Inactivación enzimática: Acetilasa AAC 6’ Ib-cr Origen plasmídico N-acetilación del grupo amino del radical piperacinil No compromete la actividad frente a aminoglucósidos Afecta a ciprofloxacino y norfloxacino (pero no a otras FQ) Moderado incremento en la CMI Favorece la aparición de mutantes más resistentes

LUEGO DE LA INTRODUCCIÓN DE UN NUEVO ANTIBIOTICO TARDE O TEMPRANO SE DESARROLLA RESISTENCIA AL MISMO

TIPOS DE RESISTENCIA NATURAL: propia del microorganismo. Por ejemplo: resistencia a la vancomicina en bacilos gram negativos ADQUIRIDA: es aquel tipo de resistencia que determinada especie ha adquirido a lo largo del tiempo. Por ejemplo: resistencia a penicilina en S.pneumoniae Esta resistencia puede ser: En un solo paso ( Plasmidica ) En forma gradual ( Cromosomica )

MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE RESISTENCIA Inactivación enzimática Alteraciones de la permeabilidad Alteraciones de la diana Nuevas vías metabólicas