Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Dr. Lázaro E. Leyva García Médico adjunto Servicio de Urgencias Master en Farmacia Clínica

Es un fenómeno creciente caracterizado por una refractariedad ¿Qué es? Es un fenómeno creciente caracterizado por una refractariedad parcial o total de los microorganismos al efecto del antibiótico, generado principalmente por el uso indiscriminado e irracional de estos y no sólo por la presión evolutiva que se ejerce en el uso terapéutico.

Implicaciones económicas y sociales: Incremento de morbilidad y mortalidad Aumento de los costos de los tratamientos Largas estancias hospitalarias

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Factores que han contribuido a su aparición: 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.

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI La resistencia puede ser : Adquirida En especies que son sensibles al antibiótico pero ocasionalmente se aíslan variantes que no lo son y crecen en presencia del antibiótico. Natural Grupos bacterianos que carecen del sitio de acción del antibiótico o es inaccesible.

Otras denominaciones de resistencia Seudorresistencia Resistencia relativa Resistencia absoluta

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI ¿Cuándo hablamos de resistencia cruzada? Cuando aparece resistencia simultánea a varios antibióticos: Que tienen estructura similar (resistencia cruzada homóloga) Que tienen un mecanismo de acción parecido (resistencia cruzada heteróloga) Que comparten el mismo sistema de transporte

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Una interrogante necesaria: ¿Cuál ha sido la principal causa de este problema? EL ABUSO DE LOS ANTIBIÓTICOS EN LA PRÁCTICA MÉDICA

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Origen de la resistencia La resistencia implica necesariamente un cambio genético. Gen de resistencia Es aquel que posee la nueva capacidad de conferir resistencia a un antibiótico a la bacteria que lo posee. Mecanismos que explican la aparición de un gen de resistencia: Mutación de un gen bacteriano con actividad diferente.(Ej. gen mutado productor de cloranfenicol acetil transferasa, mutación en el gen que codifica a la proteína “blanco”) Bacterias productoras de antibióticos. ( Ej. Streptomyces)

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI El uso de los antibióticos no ha determinado la aparición de mutantes resistentes, pero sí los selecciona y favorece su éxito evolutivo .

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI La mutación puede ser: Monofásica: Es una mutación de una sola fase, solo con una mutación aparece el fenotipo resistente. Ocasiona un alto grado de resistencia. Ej. Mutación ribosómica (resistencia a la estreptomicina) Escalonada: La aparición de mutantes resistentes necesitan de varias fases o pasos. Ej. Resistencia de neumococos a β-lactámicos.

Localización de los genes de resistencia: Cromosoma bacteriano: Ej.Resistencia al Ac.Nalidíxico, rifampicina, todos en Mycobacterium tuberculosis. Elementos extracromosómicos autónomos: Plásmidos. Los plásmidos son un mecanismo general de transferencia genética cuya existencia se demostró en bacterias de la era preantibiótica, que los albergaban como las bacterias actuales.

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI ¿Cómo los genes de resistencia han “desembarcado” en plásmidos desde su posición cromósomica original? Trasposones

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Trasposón: Elemento genético (secuencias de DNA) presente en la mayoría de las bacterias, capaz de moverse de una porción a otra del cromosoma, de un cromosoma a un plásmido o de un plásmido a otro dentro de la misma bacteria. Diseminación de los genes de resistencia desde una posición cromosómica inicial hasta las numerosas localizaciones hoy encontradas. Trasposones + Plásmidos f

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Mecanismos moleculares de resistencia Inactivación del antibiótico Alteración del sitio blanco del antibiótico Barreras de permeabilidad

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Inactivación del antibiótico: Se produce mediante la producción de enzimas que lo hidrolizan. ¿Cómo se puede producir la inactivación? Producción de ß-lactamasas Modificación enzimática: a) Enzimas modificadoras de aminoglucósidos(acetil transferasa, fosfatidil transferasa y adenil transferasa. b) Eritromicina esterasas cataliza la hidrólisis del anillo de lactona. c) Cloranfenicol acetil transferasa cataliza los dos grupos hidroxilo.

Resistencia bacteriana: Un reto en el siglo XXI Barreras de permeabilidad Componentes básicos Características físicoquímicas del antibiótico Estructura de la membrana externa Las porinas

Entrada disminuida: Permeabilidad de la membrana externa: membrana lipídica en los Gram negativos. Permeabilidad de la membrana interna: modificación energética que compromete el transportador aniónico que lleva el antibiótico hacia el interior de la bacteria. Porinas: Pueden modificarse por mutación y generar una disminución del paso del antibiótico, Ej. E. coli, Serratia marcescens y Pseudomona aeruginosa contra aminoglucósidos y carbapenems.

Eflujo activo Obedece a la presencia de proteínas de membrana especializadas. Se altera la producción de energía disminuyendo la entrada del antibiótico y se promueve la extracción activa del mismo.

Alteración del sitio blanco: Se modifican algunos sitios específicos de la anatomía celular como pared celular, subunidad 30s, 50s ribosomales, etc. Ejemplos en la clínica: a) Modificación de enzimas catalizadoras en la producción de proteoglicanos celulares resistencia a ß- lactámicos. b) Modificaciones de la dihidropteorato sintetasa y dihidrofolato reductasa resistencia a sulfonamidas y trimetoprim.

d) Metilación ARN ribosomal de la subunidad 50S c) Cambios en un aminoácido de la subunidad 13 de la RNA polimerasa resistencia a la Rifampicina. (Ej. Enterobacterias, Staphylococcus, N. meningitidis y H. influenzae.) d) Metilación ARN ribosomal de la subunidad 50S resistencia de S. aureus, Bacteroides fragilis y Clostridium perfringens a tetraciclinas, cloramfenicol y macrólidos. e) Mutación del péptido S12 de la subunidad 30S resistencia (ribosomal) a gentamicina, tobramicina y amikacina.

Mecanismos de resistencia a los principales grupos de antibióticos Mecanismos de resistencia a ß-lactámicos: Alteraciones del transporte: Recordemos que: Los ß- lactámicos deben alcanzar sus puntos de fijación (PFP) en la cara externa de la membrana citoplasmática. Bacterias Gram + : membranas citoplasmáticas fácilmente accesibles a moléculas polares. Bacterias Gram - : existe una membrana externa que sirve como barrera y la membrana citoplasmática se alcanza por difusión a través de las porinas (OmpC).

Esquema de la estructura de la pared celular en bacterias gramnegativas y grampositivas

Mutantes que no produzcan la porina OmpC son resistentes a penicilinas Los mutantes pueden ser resistentes en forma cruzada a cloranfenicol, quinolonas y tetraciclinas. Forma de resistencia frecuente en: Salmonella. Enterobacter. Pseudomonas.

Alteración de los sitios de acción: Recordemos que: El sitio de acción de los ß-lactámicos es un grupo de proteínas con actividad en la biosíntesis de mureína (PFP). Producción de PFP con afinidad disminuida por los ß-lactámicos. Resistencia del S. aureus a meticilina. Enterococos a muchos ß-lactámicos. Neumococos mutantes a ß- lactámicos.

Meticilina * PFP 2 Meticilina ** PFP 2a Lisis de la bacteria Sobrevive la bacteria Esta es producto de un gen mecA presente sólo en el cromosoma del S. aureus resistente a la Meticilina. * PFP de alta afinidad por la Meticilina. ** PFP de muy baja afinidad por la Meticilina

Producción de ß-lactamasas: Enterococos PFP5 (muy baja afinidad) Ej. Cefalosporinas Neumococos PFP 1a, 2b y 2x alteradas, con afinidad disminuida Constituye el mecanismo más importante de resistencia a los ß-lactámicos Producción de ß-lactamasas:

¿Cómo se producen estas enzimas en las distintas clases bacterianas? Presencia de antibióticos (Acción inductiva) Bacterias Gram + Síntesis y secreción al exterior de las enzimas Resistencia con efecto poblacional Destoxificación del medio externo

¿Cómo se producen estas enzimas en las distintas clases bacterianas? Síntesis de ß-lactamasas en forma constitutiva Bacterias Gram - Secreción al periplasma Inactivación del antibiótico a su paso al periplasma Solución temporal Desarrollo de análogos sintéticos de las penicilinas con capacidad de inhibir la actividad de las ß-lactamasas. Ej. ácido clavulánico, sulbactam y tazobactam.

Mecanismos de resistencia a los aminoglucósidos: Alteraciones en los puntos de unión en el ribosoma bacteriano. Ej. Resistencia a la estreptomicina. Reducción e el acceso de los aminoglucósidos al citoplasma bacteriano (resistencia cruzada). Ej. Observado en bacilos Gram - y estafilococos. Síntesis de enzimas bacterianas capaces de modificar la estructura química de los diferentes aminoglucósidos. (Más importante desde el punto de vista clínico.)

Consecuencias de la modificación enzimática: Bloqueo del paso del antibiótico a través de la membrana. Formación de un compuesto inactivo incapaz de alterar las funciones de los ribosomas.

Tipos de enzimas inactivadoras: Acetiltransferasas Acetilación de un grupo amino Adeniltransferasas Fosfotransferasas Adenilación y fosforilación de un grupo hidroxilo

Mecanismos de resistencia a los macrólidos: Resistencia intrínseca de bacterias gramnegativas (enterobacterias): Dificultad del antibiótico para atravesar la membrana externa de la pared por ser una base débil. Mutación cromosómica provocando alteraciones en el sitio de fijación de la subunidad 50 S. Ej. S. pyogenes, E. coli, Bacillus subtilis Alteración en el ARN ribosómico de la subunidad 50 S: Son mediadas por la transferencia de plásmidos que contienen el gen de una ARN-metilasa metilación de la adenina.

Inactivación enzimática por esterasas y fosforilasas bacterianas. Ej. E. coli (esterasa que hidroliza el anillo lactónico en macrólidos de 14 átomos) CMI de 4.000µg/ml. Las resistencias a los macrólidos pueden ser cruzadas entre los diferentes componentes del grupo, aunque, puede variar en dependencia de la cantidad de átomos presentes en la molécula.

Mecanismos de resistencia a las quinolonas: Resistencia de tipo cromosómico: a) Impermeabilidad de la pared celular b) Mutación de la enzima sobre la que actúan Resistencia por plásmidos (rara): a) Modificación enzimática de la subunidad A de la girasa. b) Impermeabilidad originada por modificación de polisacáridos de la pared celular alterándose consigo las porinas. Ej. Klebsiella, Enterobacter, Serratia y Pseudomonas.

Alarmante Con la comercialización y el uso probablemente abusivo de las modernas fluorquinolonas se ha observado un notable incremento de las resistencias, especialmente en bacilos gramnegativos. Esta situación obliga a considerar de forma muy rigurosa las indicaciones de estos quimioterápicos.

Mecanismos de resistencia a las sulfamidas: Mutaciones cromosómicas espontáneas: a) Superproducción de PABA ( S. aurueus, N. gonorrhoeae). b) Cambio estructural de la tetrahidropteroico sintetasa. ( E. coli). Transferencias de plásmidos (factor R): a) Disminución de la permeabilidad celular a las sulfamidas. b) Producción de enzimas resistentes a su acción.

Mecanismos de resistencia al Trimetoprim: Cambios en la permeabilidad celular.* Disminución de la capacidad de fijación fármaco-bacteria.* Superproducción a alteración de la enzima dihidrofolato reductasa.** * Obedecen a mutaciones cromosómicas ** Alteración enzimática codificada por un plásmido (factor R) *

La resistencia de microorganismos a los antibióticos es un problema progresivo con tendencia a empeorar si no se toman medidas al respecto.

Uso de antibiótico Cepas resistentes Nuevas cepas resistentes Nuevos antibióticos

Sugerencia Al construir una pared no debemos fijarnos sólo como queda el ladrillo que nos toca colocar, sino en como se ve la pared en su totalidad. F I N