Mecanismos de resistencia antibiótica

 

INACTIVACION DEL ANTIBIOTICO La inactivación del antibiótico es un mecanismo muy frecuente por el cual las bacterias se muestran resistentes a una gran variedad de antimicrobianos de muy diversa estructura. Este mecanismo resulta un tanto sorprendente puesto que uno se pregunta como una simple mutación en una enzima bacteriana, a menudo una única y esencial enzima, puede hacer que esta catalize una variedad tan grande de sustratos. Beta-lactamasas Desde los pocos años siguientes a la introducción de las penicilinas y cefalosporinas ha habido una guerra constante entre la industria farmaceútica y las bacterias, la primera produciendo nuevas moléculas con mayor actividad frente a los patógenos hospitalarios, las segundas desarrollando resistencias a las nuevas y maravillosas moléculas. En este caso, el papel de las mutaciones es especialmente importante: de los diferentes mecanismos conocidos de inactivación por las b-lactamasas, el más frecuente y elusivo es la inactivación por hidrólisis, debido a que un sólo cambio en una de las bases del gen que codifica la enzima puede cambiar totalmente la especificidad de la enzima hacia el sustrato. Estos cambios ocurren con mayor frecuencia en las Enterobacteriaceae y aunque la mayor parte de las resistencias implican un cambio mutacional, en algún caso el aumento de resistancia se debe a un incremento de la expresión de la beta-lactamasa bien por una mutación del promotor, bien por un cambio de la regulación trascripcional del gen de la beta-lactamasa. Una posible explicación de la rapidez con que las beta-lactamasas se acomodan a los nuevos sustratos es el hecho de que estas enzimas se une a los sustratos por un solo punto y a que no requieren cofactores para su actividad. En la lucha por contrarrestar la actividad destructora de las beta-lactamasas, los químicos médicos han desarrollado inhibidores efectivos de estas enzimas como el ácido clavulánico. Estas sustancias son análogos estructurales de los antibióticos b-lactamicos que se unen de forma irreversible a las beta-lactamasas. Sin embargo, las bacterias han reaccionado pronto a esta estrategia desarrollando beta-lactamasas que son capaces no solo de destruir al antibiótico sino que también son refractarias a la inhibición. De esta manera, las cefalosporinas de tercera generación, las nuevas monobactamas y otros nuevos fármacos apenas son introducidos en la clínica son contrarrestados por una ingeniería genética natural que produce nuevas lactamasas. Para agravar todavía más la situación, las beta-lactamasas no son el único mecanismo de defensa de las bacterias. Una misma especie bacteriana puede disponer de beta-lactamasas pero, adicionalmente puede haber modificado sus proteínas de fijación de las penicilinas (Penicillin-Binding-Proteins, PBPs) con lo que al cambiar la diana el antibiótico es menos efectivo. Aminoglucósidos Lo mismo que en el caso de las penicilinas y las cefalosporinas, la introducción y uso masivo de los antibióticos aminoglucósidos entre 1968 y 1988 condujo a la aparición de cepas multiresistentes resultantes de la selección y diseminación de los determinantes de la resistencia. Pero, mientras que en el caso de los antibióticos beta-lactámicos sólo hay un mecanismo de resistencia (la hidrólisis de anillo de b-lactama) en el caso de los antibióticos aminoglucósidos hay docenas de posibilidades de inactivación. Esto quiere decir que hay implicados al menos 30 genes de resistencia a este tipo de antibióticos. Los genes que codifican las enzimas encargadas de la destrucción de los aminoglucósidos no parecen experimentar fácilmente mutaciones que permitan modificar su actividad en función del sustrato, por lo que parece ser que el mecanismo por el cual la bacteria responde a la intoducción de un nuevo aminoglucósido es la adquisición de un nuevo y diferente gen de resistencia. Por ejemplo, cuando la kanamicina fué sustituída por la gentamicina, pronto se detectó en las cepas resistentes una enzima desactivante previamente desconocida. La comparación de las secuencias de aminoacidos de las diferentes enzimas que desactivan los aminoaglucósidos (fosfotransferasas, acetiltransferasas y adeniltransferasas) muestran muy poca homología entre sí. A diferencia de lo que ocurre en el caso de las beta-lactamasas raras veces la mutación de alguno de los genes que codifican estas enzimas ha permitido a la bacteria adaptar su enzima desactivante a la introducción de un nuevo antibiótico. Algunas bacterias gram-positivas poseen una enzima desactivante bifuncional (una enzima que tiene actividad de acetil- y de fosfotransferasa simultáneamente) presente en muchos estafilococos y enterococos de origen hospitalario que parece haber surgido fortuitamente por fusión de dos genes. Dado que en los últimos años, desde la introducción de nuevos antibióticos beta-lactámicos de amplio espectro, el uso de los antibióticos aminoglucósidos ha disminuído notablemente, no se han realizado muchos esfuerzos para descubrir inhibidores de su desactivación. Cloramfenicol La desactivación del cloramfenicol se lleva a cabo por las cloramfenicol acetiltransferasas (CATs), de las que se conocen varias docenas. Como en el caso de las enzimas desactivantes de los aminoglucósidos, estas enzimas no proceden de mutaciones de un gen, dado que presentan entre sí un pequeño grado de homología, no estando aclarado su origen filogenético. Aunque el cloramfenicol ha caído en desuso en muchos países (debido a la relativamente alta incidencia de anemias aplásticas que ocasiona), se trata de un antibiótico de un espectro muy amplio y barato de producir, que se sigue empleando en muchos países del Tercer Mundo para el tratamiento de infecciones por patógenos gram-negativos. Por lo tanto, sigue habiendo una presión para la selección de mutantes resistentes. Es interesante destacar una de las CAT (tipo 1) que cataliza la acilación del cloramfenicol y al mismo tiempo forma un complejo inactivante con el ácido fusídico, otro antibiótico que actúa, como el cloramfenicol, sobre la síntesis de proteínas. También es curioso que, siendo el cloramfenicol un antibiótico del que se conocen muy bien todos los aspectos bioquímicos y bacteriológicos no se hayan realizado esfuerzos para diseñar homólogos menos toxicos. Desactivación de otros antibióticos La fosfomicina, un antibiótico que interfiere con la síntesis de la pared celular, es desactivada por las bacterias mediante un mecanismo detoxicante muy extendido en las células eucariotas: la formación de aductos de glutation. Se conocen dos glutation-S-transferasas que catalizan la formación de un aducto inactivo fosfomicina-glutation. Los dos genes que codifican estas enzimas ha sido clonados y secuenciados mostrando muy pocas homologías entre sí. La O-fosforilización de la eritromicina y la hidrólisis del anillo de lactona de este tipo de antibióticos son dos de los mecanismos empleados por algunas bacterias gram-positivas para deshacerse de los macrólidos, aunque este mecanismo de resistencia no es el preferido (el preferido es la modificación de su ribosoma para hacerlo refractario a la inhibición de su actividad por el antibiótico, efecto conocido como modificación de la diana)