martes, 3 de mayo de 2011

Mecanismo de resistencia bacteriana



 Los mecanismos pueden ser in­trínsecos o adaptativos. Los primeros pueden capacitar a la bacteria para que produzca enzimas que destruyan al fármaco antibacteriano, expresar sistemas efflux de excreción que eviten que el fármaco alcance su blanco intracelular, modificar el sitio blanco del antimicrobiano o generar una vía metabólica alterna que evite la acción del fármaco. Entre los mecanismos adaptativos, encontramos las adaptacio­nes fenotípicas, sea por el estado metabólico de la bacteria, o por ser secundaria a su capacidad de producir biopelículas.

 Las bacterias pueden ser resistentes intrínsecamen­te a uno o más agentes antimicrobianos, pueden adquirir la resistencia por mutaciones de novo o por genes de resistencia de otros organismos, así como por adaptaciones metabólicas al fármaco.
Resistencia intrínseca
La adquisición de material genético por las bacterias susceptibles a antimicrobianos de bacterias con re­sistencia ocurre a través de conjugación, transforma­ción o transducción con transposones que a menu­do facilitan la incorporación de genes de resistencia múltiple al genoma o plásmido. El uso de agentes antimicrobianos también crea una presión selectiva para el surgimiento de cepas resistentes S. aureus es un ejemplo claro de esta situación. En la era previa a los antibióticos, la mortalidad de pacien­tes era del 80% al 70%, y para la década de 1940, con la llegada de la penicilina, el pronóstico de los pacientes con infecciones estafilocócicas era muy alentador.
La resistencia a la penicilina está mediada por el gen blaZ, cuyo producto es la β-lactamasa, que hidroliza el anillo β-lactámico de la penicilina y lo inactiva (Figura 1)
En este contexto surge la meticilina, la primera peni­cilina semisintética resistente a la β-lactamasa, pero rápidamente se reportaron cepas resistentes a la meticilina (MRSA). El gen mecA es el responsable de la resistencia a la meticilina, que forma parte de un elemento genético móvil encontrado en todas las cepas resistentes a la meticilina. Con este mismo comportamiento, se generaron cepas resistentes a las quinolonas, aminoglucósidos y cefalosporinas, con la identificación de los genes responsables en cada ca­so.Con la llegada de la vancomicina, las cepas MRSA se trataban con éxito y el uso de este fármaco se incre­mentó para tratar  infecciones estafilocócicas resisten­tes a la meticilina
Los microorga­nismos P. aeruginosa, M. tuberculosis, S. pneumoniae, S. epidermidis, E. coli y K. neumoniae de igual manera, a lo largo de la historia, han mostrado adaptaciones a muchos de los antibióticos actualmente disponibles y se han identificado los genes responsables en cada adaptación. En estos casos, podemos mencionar al grupo de genes Bla, que produce las resistencias a beta-lactámicos de espectro ampliado y cefalospori­nas, los erm A, B y C para macrólidos, mecA meti­cilina, etc. Todos estos microorganismos causan más del 60% de las infecciones hospitalarias y un porcentaje considerable de las comunitarias.
Multirresistencia (MR) mediada por bombas de excreción efflux
Otro mecanismo de resistencia importante es evitar que el antibiótico se incorpore a la célula bacteriana y lo exporte activamente al medio extracelular, sin permitir el alcance de la molécula diana por el fárma­co (bombeo de excreción efflux [BE]).
Los genes y proteínas de las BE están presentes en todos los organismos. En las bacterias, los genes que codifican las bombas efflux se localizan en el cromosoma o los plásmidos.
Existen cinco superfamilias de proteínas de BE:
  1. Fa­milia de casete de unión al ATP (ABC, por sus siglas en inglés,   ATP binding       cassette);
  2. Superfamilia del facilitador mayor (MFS, major facilitator superfamily);
  3. Familia de extrusión de multifármacos y tóxicos (MATE, multidrug and toxic-compound extrusion);
  4. Familia de resistencia pequeña a multifármacos (SMR, small multidrug resistance)
  5. Familia de re­sistencia a división por nodulación (RND, resistance nodulation division) (Figuras 2 y 3).





Un solo organismo puede expresar más de una fami­lia de BE. En el caso de P. aeruginosa y E. coli, pue­den expresar más de un tipo de BE de la familia RND, las cuales se expresan por bacterias Gram negativas y se relacionan con multirresistencias clínicamente significativas

En bacterias Gram negativas, TolC puede funcionar como el canal proteico para las diferentes BE miem­bros de la familia RND, también pueden interactuar con transportadores MFS y la superfamilia ABC.13
Algunos agentes antibacterianos no son útiles para el tratamiento de infecciones por algunas bacterias Gram negativas, pues éstas tienen resistencia intrín­seca a estos agentes. Tal resistencia se atribuyó al principio a la deficiente permeabilidad de la membra­na bacteriana a la droga, lo cual ya se ha reportado e indica que la resistencia intrínseca de P. aeruginosa a varios antibióticos se debe a BE.12
La BE es el mecanismo de sospecha de la resistencia antimicrobiana cuando se incrementa la concentra­ción mínima inhibitoria (CMI) de tres o más antibió­ticos para una bacteria en particular, en comparación con la CMI de estos antibióticos frente a la cepa na­tiva. La CMI de estos agentes antimicrobianos para BE mutante puede ser de dos a ocho veces más alta que la CMI de estos agentes para la cepa susceptible. Cuando el CMI se incrementa más de 100 veces, por lo general se asocia con cualquier expresión de enzi­mas que inactive agentes antimicrobianos

Resistencia adaptativa a antibióticos
Indiferencia al fármaco
Las bacterias que no se están dividiendo no son elimi­nadas por los fármacos. Este fenómeno, que Walsh McDermott denominó “indiferencia al fármaco”, no se limita a la familia de antibióticos β-lactámicos.38-40 Las bacterias que no se dividen, y/o no tienen suficientes nutrientes para un metabolismo activo, son parcial o completamente resistentes a antibióticos bactericidas.
Este efecto resistente no-replicante, en subpobla­ciones genéticamente susceptibles de bacterias a tratamiento con antibióticos, es particularmente bien conocido para el tratamiento de infecciones con Mycobacterium tuberculosis
Persistencia
Es conocido que los antibióticos bactericidas no eli­minan todas las bacterias aun en crecimiento activo.45 Conforme pasa el tiempo, el rango de eliminación declina en fracción sustancial de la población bacte­riana que sobrevive al encuentro con ese fármaco. Este fenómeno se denomina persistencia bacteriana, resistencia adaptativa o tolerancia fenotípica.
La razón por la cual la subpoblación persistente puede sobrevivir a la exposición de antibióticos parece la mis­ma condición que la población a la cual le es indiferente el fármaco: las células bacterianas no estaban en repli­cación al momento de su exposición al fármaco.
Se han propuesto varios mecanismos para explicar por qué deja de replicarse un subconjunto de bac­terias (SOS systems) y así adopta el fenotipo de resistencia.48 Otro mecanismo sería que, durante el curso de crecimiento, las poblaciones bacterianas incluyesen células en proceso de reparación de su ADN y no se estuviesen dividiendo, lo que generaría un fenotipo resistente
Biopelículas
Aunque los genes de resistencia y sus productos son los principales mecanismos de resistencia a antibióticos existen otros menos explorados, como el relacionado con la producción de biopelículas. Las biopelículas son agregados adherentes que se for­man en superficies bióticas o abióticas.50 Se ha de­mostrado que las cepas que producen biopelículas son significativamente más resistentes a antibióticos y agresores antimicrobianos, incluso con respuesta del hospedero
Esta forma de crecimiento bacteriano contiene célu­las genéticamente sensibles, refractarias a muchos antibióticos, pero no a todos.53,54 Se han propuesto tres mecanismos por los cuales las biopelículas con­tribuyen a la resistencia.
Primero, se postulado que las células bacterianas en­cajadas en matrices de polisacáridos que constituyen la biopelícula son menos accesibles a la difusión del antibiótico.55 La segunda razón es que se trata de una forma de indiferencia el fármaco a causa de los nutrien­tes y otros limitantes, pues muchas células bacterianas dentro de la biopelícula no se replican ni metabolizan lo suficiente para que el antibiótico funcione de manera eficaz.56,57 La tercera hipótesis, y actualmente la más apoyada, es que las bacterias dentro de las biopelículas se diferencian a estados refractarios a los antibióticos; es decir, una combinación de indiferencia y persisten­cia, factores ya comentados.58
Esto debe considerarse en el tratamiento. Por ejem­plo, P. aeruginosa produce biopelículas donde los an­tibióticos, como las fluoroquinolonas, penetran más fácil en comparación con los aminoglucósidos, pues éstos se unen a polímeros como el alginato,59 ade­más de considerar interacciones muy importantes, como la de los aminoglucósidos como inductores de la formación de biopelículas en cepas de P. aerugino­sa y E. coli, lo que exacerba la resistencia.

lunes, 2 de mayo de 2011

Tipos de resistencia bacteriana

Natural o intrínseca: Es una propiedad específica de las bacterias y su aparición es anterior al uso de los antibióticos, como lo demuestra el aislamiento de bacterias resistentes a los antimicrobianos, de una edad estimada de 2000 años encontradas en las profundidades de los glaciares de las regiones árticas de Canadá. Además, los microorganismos que producen antibióticos son por definición resistentes.
En el caso de la resistencia natural todas las bacterias de la misma especie son resistentes a algunas familias de antibióticos y eso les permiten tener ventajas competitivas con respecto a otras cepas y pueden sobrevivir en caso que se emplee ese antibiótico.

Adquirida: La aparición de la resistencia en una bacteria se produce a través de mutaciones (cambios en la secuencia de bases de cromosoma) y por la trasmisión de material genético extracromosómico procedente de otras bacterias.
En el primer caso, la resistencia se trasmite de forma vertical de generación en generación.
En el segundo, la trasferencia de genes se realiza horizontalmente a través de plásmidos u otro material genético movible como integrones y transposones; esto último no solo permite la trasmisión a otras generaciones, sino también a otras especies bacterianas. De esta forma una bacteria puede adquirir la resistencia a uno o varios antibióticos sin necesidad de haber estado en contacto con estos.


Farmacocinética y Farmacodinamia Antibiótica

Algunos parámetros farmacocinéticos se pueden correlacionar con parámetros farmacodinámicos, a efectos de obtener predictores más robustos de eficacia terapéutica. Un modelo farmacocinético simple, en comparación con un modelo farmacocinético-farmacodinámico simple también, se presenta en la Figura 3. En la Figura 4 se presenta un modelo farmacocinético-farmacodinámico complejo de droga madre-metabolito activo, frente a parásitos susceptibles y resistentes, aplicable a antiparasitarios benzoimidazólicos en tubo digestivo (Errecalde, 2001). En este modelo se puede apreciar lo compleja que puede resultar la modelización farmacocinéticafarmacodinámica.
Tabla 4

Curvas de muerte bacteriana y efectos persistentes de los antibacterianos

Los efectos antibacterianos pueden ser medidos “in vitro” y aún “in vivo” a través de la exposición de cultivos de microorganismos a diferentes concentraciones de antibióticos, tomando muestras a diferentes tiempos durante un período de 24 horas y determinando la cantidad de bacterias en cada muestra (Vogelman & Craig, 1986). Los efectos persistentes, conjuntamente con la capacidad de muerte bacteriana (“killing”), han sido definidos como los mejores parámetros para establecer el óptimo plan de administración de un antimicrobiano (Andes & Craig, 1998). Entre estos parámetros podemos citar el efecto post-antibiótico (PAE), el efecto post-antibiótico sub-CIM (PASME) y el efecto post-antibiótico estimulador de leucocitos (PALE). El PAE es el tiempo necesario para que un cultivo bacteriano que estuvo en contacto con un antibiótico a concentraciones por encima de la CIM y que por lavado o dilución deja de estar en contacto con el antibiótico reinicie el crecimiento. El PAE es un parámetro fundamental, que se incrementa en función de:
·         La magnitud de la concentración de droga a que la bacteria fue sometida (hablamos de drogas concentración-dependientes).
·         Tiempo durante el cual la bacteria estuvo en contacto con el microorganismo a concentraciones por encima de la CIM.
El PASME es mínima cantidad de antibacteriano (por debajo de la CIM) que puede afectar el crecimiento de los microorganismos. Este concepto se comenzó a gestar a partir de la demostración de Lorian (1980), de que concentraciones de antimicrobiano por debajo de la CIM pueden generar cambios estructurales y funcionales en las bacterias. El PALE es un efecto en el cual las bacterias son más susceptibles a la fagocitosis o a la muerte intracelular dentro de leucocitos, cuando se encuentran en la fase post-antibiótica (Odenholt-Tornqvist y cols, 1992).



La terapia por encima de la concentración inhibitoria mínima (CIM)

La concentración inhibitoria mínima ha sido el indicador más utilizado, en terapia antimicrobiana, durante décadas. Se la define como la concentración más baja de droga que previene el crecimiento visible de microorganismos luego de entre 18 y 24 horas de cultivo. Es intuitivamente fácil de concebir que, si un antibiótico se mantiene en el organismo en concentraciones por encima de la CIM para determinada cepa de un microorganismo, será capaz de inhibir el desarrollo de esa bacteria con comodidad. Este concepto ha iluminado el avance de la ciencia durante mucho tiempo. Aunque últimamente, nuevos conceptos cambian las bases de algunos de los conocimientos que veníamos manejando, la CIM continúa siendo un parámetro fundamental, sin cuyo conocimiento no tendríamos posibilidades de éxito en terapia antibacteriana. Por su parte la concentración bactericida mínima (CBM), representa la mínima concentración de antimicrobiano capaz de matar al 99,9 por ciento de los microorganismos inoculados luego de entre 18 y 24 horas de cultivo. Determinados efectos perjudiciales para las bacterias persisten luego que la exposición del microorganismo al antimicrobiano ha terminado. Se llama a esto “efecto post-antibiótico”. Aunque el efecto post-antibiótico fue observado hace ya muchos años (Eagle y cols, 1950), más recientemente se descubrió que virtualmente todos los antimicrobianos lo producen en mayor o menor medida.

Optimización antibiótica

El buen uso de antimicrobianos reduce los gastos de farmacia de forma segura en los pacientes y es importante para la viabilidad del sistema de salud en los tiempos modernos. Optimizar el uso de antimicrobianos, minimizando la exposición a las drogas, el ajuste de la dosis, la reducción de la terapia redundante, y la terapia de orientación a los patógenos probable es visto como una estrategia para mejorar la seguridad del paciente sin embargo, la función de optimizar el uso de antimicrobianos puede ser más nebulosa, porque los factores que favorecen la resistencia son complejos y numerosos, ya que se extiende más allá del uso de agentes antimicrobianos en los seres humanos.  Como tal, no es de extrañar que estos factores no permiten soluciones rápidas. Los estudios han establecido una fuerte relación entre el uso de antimicrobianos y la resistencia. 
Los datos derivados de diferentes tipos de estudios han aportado pruebas suficientes para establecer relaciones causales. Estos fueron los estudios in vitro en los que la exposición al fármaco seleccionado para la resistencia, los estudios ecológicos para la exposición al fármaco correlacionados con la resistencia, los estudios controlados en los que los pacientes que habían sido tratados con fármacos antimicrobianos fueron más propensos a ser colonizados o infectados con bacterias resistentes, y los estudios prospectivos en los que se asoció el tratamiento farmacológico con el desarrollo de la flora resistente.
Como señaló el Grupo de Trabajo Interagencial para la resistencia a los antimicrobianos ", el uso apropiado de medicamentos antimicrobianos se define como el uso que maximice el impacto terapéutico y minimice la toxicidad y el desarrollo de la resistencia. En la práctica, esto implica la prescripción de la terapia antimicrobiana cuando y sólo cuando sea beneficiosa para el paciente, la terapia de orientación para los agentes patógenos que se desea, y utilizando el medicamento adecuado, la dosis y duración. El uso apropiado de antimicrobianos no debe interpretarse simplemente como un menor uso, ya que estos medicamentos ofrecen valiosos beneficios cuando se usa apropiadamente. Es el uso excesivo y mal uso el que se debe reducir  Por lo tanto, prolongar la vida útil de los agentes antimicrobianos requiere que sean utilizados apropiadamente.