martes, 24 de noviembre de 2020

INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA



INTRODUCCIÓN

Microbiología viene del griego
Micros: muy pequeño
Bio: vida
Logos: estudio, ciencia
La microbiología se encarga del estudio de los microorganismos como ser:

 

VIRUS

 

Coronavirus

Son partículas infecciosas de menor tamaño, no se los puede visualizar con un microscopio, así que si quieres observarlos tendrás que usar un microscopio electrónico.  
Constituidos por material genético (ADN y ARN), pero no ambos. 

 

BACTERIAS 

 

Bacteria fagocitada por un macrofago

Son microorganismos simples, procariotas, es decir, unos microorganismos unicelulares sencillos, sin membrana nuclear, mitocondrias, aparato de Golgi ni retículo endoplasmático que se reproducen por división asexual. 
Cuentan con 2 formas:
Gram (+), se las puede visualizar utilizando técnicas de tinción, estas se tiñen de lila o morado
Gram (-), estas por otro lado se tiñen de rosado
Las positivas no cuentan con una membrana externa, en cambio las negativas tienen membrana externa que forma una envoltura alrededor de la bacteria, debido a esta resistencia es que la coloración es diferente 

Y así como existen bacterias que se consideran malas para el ser humanas existen bacterias buenas, que llegarían a formar parte de la microbiota.

 

HONGOS 

 

Crecimiento poblacional de una levadura

Son microorganismos eucariotas, complejos, son capaces de reproducirse sexual y asexualmente. Poseen un núcleo bien definido, mitocondrias, aparato de Golgi y retículo endoplasmático.
Existen los unicelulares o levaduras, los filamentosos y hongos dimórficos.
Su parte está formada por quitina y glucano.

 

PARÁSITOS

 

Larvas de nematodos gastrointestinales

Todos los parásitos tienen un ciclo de vida para llegar al ser humano y preservar su especie 

Existen parásitos de distintos tamaños desde una tenia que llega a medir varios metros hasta organismo tan pequeños que no son visibles al ojo humano. Estos pueden producir una infección exogena o endogena.

 



LABORATORIO



A continuación veremos algunas medidas que se deben tomar dentro de un laboratorio, que debemos hacer y que podemos encontrar dentro de un laboratorio.

BIOSEGURIDAD 

 



Es un conjunto de mecanismos y medidas preventivas con el objetivo de proteger la salud del paciente, de la comunidad y del personal de salud. 

NORMAS DE BIOSEGURIDAD

Están destinadas a reducir el riesgo por microorganismos para esto necesitaremos métodos de barrera como:

El uso de:

    • Guantes
    • Pantalón
    • Zapatos
    • Gorro
    • Guantes
    • Gafas protectoras
    • Barbijo

¿Cuales son los riesgos a los que me expongo? 

Existen 3 que pueden ser biológicos, físicos y químicos.

Y tenemos 4 grados:

Grado 1: Producido por microorganismos que tienen poca probabilidad de producirnos enfermedad.

Grado 2: Tiene un riesgo moderado.

Grado 3: Se da por la manipulación del microorganismo el riesgo sera mayor para la persona que lo este manipulando y no para la comunidad.

Grado 4: De la misma forma se da por la manipulación de microorganismos pero es riesgo es elevado tanto para la persona que lo manipula como para la comunidad.

También existen niveles de bioseguridad, y son 4:

NIVEL DE BIOSEGURIDAD 1 

Se usa para la enseñanza, como por ejemplos en los colegios, ya que no representa ninguna amenaza para la salud humana, y no requiere tantas precauciones.

Las recomendaciones que se les da es el lavado de manos al salir del laboratorio, no comer, no beber, no fumar, el uso de bata, barbijo, el uso de pantalón (no rasgado).

 

Laboratorio con nivel de seguridad tipo 1

NIVEL DE BIOSEGURIDAD 2 

Se usa en hospitales para servicios de atención primaria, diagnostico e investigación,  universidades, el riesgo es moderado

Tiene que contar con señales de advertencia(de peligro biológico) y manuales de bioseguridad, ademas que esta prohibido el uso de celulares, alimentos y consumo de los mismos, manejo adecuado de objetos punzocortantes, lavado de manos antes de salir del laboratorio, no usar maquillaje ya que este puede contaminar el área.

 

Laboratorio con nivel de seguridad tipo 2

NIVEL DE BIOSEGURIDAD 3

Es un laboratorio de diagnostico especializado.

Se usa para la investigación, el acceso es limitado y controlado.

Las ventanas deben estar cerradas herméticamente, y este tipo de laboratorio cuenta con una presión de aire negativo, ademas que esta prohibido el uso de celular, consumo de alimentos, bebidas, fumar.

Laboratorio con nivel de seguridad tipo 3

NIVEL DE BIOSEGURIDAD 4 

Se usa para el estudio de microorganismos con el que no se cuente una vacuna(coronavirus, ébola), y se debe tratar todo lo que hay dentro como si fuera infeccioso, debe ser muy limpio y desinfectado.

El personal se debe cambiar de ropa y debe contar con un traje de cuerpo entero y fuente de oxigeno.

Por lo general sus instalaciones se encuentran en zonas totalmente aisladas que tienen un sistema de gestión de desechos, cuentan con ventilación especializados y complejos para prevenir que los agentes que se encuentren en este lugar se liberen en el medio ambiente. 

Laboratorio con nivel de seguridad tipo 4

 

PRINCIPIOS DE BIOSEGURIDAD 



Universalidad.- Tratar todo como infeccioso y tomar medidas de precaución.

 




Uso de barreras.- Evitar el contacto con sangre y líquidos corporales contaminados.





Medios de eliminación de material contaminado.- Procedimientos de asepsia y antisepsia.

 



Si quieres ver mas información sobre las normas de bioseguridad puedes VER ESTE VÍDEO:


 

ELEMENTOS DE LAS RESPUESTAS PROTECTORAS DEL HOSPEDADOR

 

En esta ocasión recordaremos un poco sobre histología si eres estudiante de medicina, y si no aprenderás un poco sobre las respuestas que tiene nuestro cuerpo frente a ciertos microorganismos.


Vivimos en un mundo microbiano y nuestros cuerpos están expuestos constantemente a las bacterias, los hongos, los parásitos y los virus. Las defensas de nuestros cuerpos contra este ataque son similares a una defensa militar. Los mecanismos iniciales de defensa son las barreras, como la piel, el ácido y la bilis del tubo digestivo y el moco que inactivan y evitan la entrada de sustancias extrañas. Si estas barreras están deterioradas o el microbio consigue entrar de otra forma, la milicia local de las respuestas innatas tiene que congregarse rápidamente para el ataque y evitar la expansión de la invasión. 
Al principio se lanzan moléculas tóxicas (defensinas y otros péptidos, el complemento) contras los microbios y después se ingieren y destruyen (neutrófilos y macrófagos) mientras otras moléculas facilitan su ingestión haciéndolas adherentes (complemento, lectinas y anticuerpos). Una vez activadas, estas respuestas envían una alarma (complemento, citocinas y quimiocinas) a otras células y abren el sistema vascular (complemento, citocinas) para proporcionar acceso a la zona. 

Por último, si estos pasos no son eficaces, las respuestas innatas activan una campaña importante dirigida específicamente contra el invasor mediante las respuestas inmunitarias específicas del antígeno (linfocitos B, anticuerpo y linfocitos T) al coste que sea preciso (inmunopatogenia).De igual forma, el conocimiento de las características del enemigo (antígenos) mediante la inmunización hace posible que el cuerpo organice una respuestas más rápida y eficaz (activación de linfocitos B y T memoria) contra el nuevo ataque.
Los diferentes elementos del sistema inmunitario interaccionan y se comunican empleando moléculas solubles e interacciones intercelulares directas. Estas interacciones proporcionan los mecanismos para activar y controlar las respuestas protectoras. Por desgracia, las respuestas protectoras a algunas sustancias infecciosas son insuficientes; en otros casos, la respuesta al ataque es excesiva. En ambos casos, se produce la enfermedad.

ACTIVADORES DE LA RESPUESTA INMUNITARIA


Citocinas

Son proteínas parecidas a las hormonas que estimulan y regulan a las células para activar la respuesta inmunitaria innata.


Interferones

 Son proteínas producidas en respuesta a infecciones víricas y de otro tipo.

Existen 3 tipos:

Alfa

Beta

Gama

Los interferones alfa y beta promueven respuestas antivíricos (virus) y autotumoralaes (células tumorales).

Y los interferones gama se encargan de las respuestas inmunitarias.


Quimiocinas

Son proteínas pequeñas (aproximadamente 8.000 Da)que atraen células especificas para combatir donde hay presencia de microorganismos produciendo inflamación. 

Los neutrófilos, los basófilos, los linfocitos citolíticos naturales (espontáneos), los monocitos y los linfocitos T expresan receptores y pueden activarse mediante quimiocinas específicas. Las quimiocinas y otras proteínas (por ejemplo los productos C3a y C5a de la cascada del complemento) son factores quimiotácticos que establecen una vía química para atraer células fagocíticas e inflamatorias al sitio de la infección. Los desencadenantes que estimulan la producción de estas moléculas y las consecuencias de las interacciones con sus receptores en las células específicas determinan la naturaleza de las respuestas innata e inmunitaria.

Tráfico celular, arquitectura del tejido, reclutamiento celular en una inflamación.


ÓRGANOS RELACIONADOS A LA RESPUESTA INMUNITARIA

TIMO

Timo, vista macroscópica y microscópica

 Es un órgano linfoide primario, tiene función inmunologica, madura linfocitos T, ademas de estar formado por linfocitos T.

Se puede distinguir dos partes: 

    1. Corteza, contiene linfocitos T inmaduros.
    2. Médula, contiene linfocitos T maduros.

GANGLIO LINFÁTICO

Ganglio linfático, vista macroscópica y microscópica


Son órganos que van a filtrar el liquido de espacios intercelulares

Tienen forma ariñonada (2-10 mm aproximadamente).

A nivel celular y en el microscopio podemos visualizar 3 capas:

  1. Corteza, linfocitos B, células dendriticas y macrofagos. 
  2. Paracorteza, linfocitos T y células dendríticas.
  3. Médula, linfocitos T , B y células plasmáticas (encargadas de producir anticuerpos)

 

 BAZO 

Bazo, vista macroscópica y microscópica

 

Órgano grande que actúa como un ganglio linfático.

Filtran antígeno.

Esta formado por 2 tejidos:

    1. Pulpa roja, tiene función hematopoyetica, se encuentran linfocitos y células hematopoyeticas.
    2. Pula blanca, tiene función inmunológica, se encuentran linfocitos T y B,  macrófagos, células dendríticas.

PAI

 PAI (Programa ampliado de inmunización)


BACTERIAS

CLASIFICACIÓN BACTERIANA

    1. MACROSCOPICA
    • Color
    • Tamaño de la colonia
    • Forma (esféricos, cilíndricos, helicoidales, irregulares)
    • Olor (olor desagradable o un olor dulce)
    1. MICROSCOPICA 
    • Tamaño
    • Forma (esféricos, cilíndricos, helicoidales, irregulares)
    • Configuración (puedes ser cocos como el caso de los diplococci y los streptococci)

También pueden diferenciarse por su tinción.

La mayoría se hace con tinción Gram.

Materiales:

    • Mechero
    • portaobjetos
    • Barillas
    • Asa bacteriológica
    • Piseta de agua
    • Gotero
    • Kid de tinción Gram (cristal violeta, lugol, safranina, decolorante)

Procedimiento:

Lo primero es tomar una muestra muy pequeña (debe ser pequeña para poder visualizar en el microscopio) de la colonia con la asa bacteriológica, previa esterilización del asa, colocamos la colonia en un portaobjeto con una gota de agua destilada, y extendemos la muestra dejando que esta sea lo mas delgada posible, la dejamos secar alrededor de 10 a 15 minutos, este procedimiento debe realizarse con todas las medidas de bioseguridad que ya hemos visto anteriormente. Pasado el tiempo de secado debemos fijar la muestra, para esto encendemos el mechero y pasamos la muestra 3 veces y ya esta lista para poder aplicar tinción, la primera que se usa es el cristal violeta se aplica en toda la muestra durante un minuto con un gotero, pasado el minuto se agarra la piseta con el agua destilada y pasamos agua destilada para lavar el portaobjetos, posteriormente se aplica el lugol dejamos actuar por un minuto y lavamos nuevamente, luego se aplica el decolorante, este se aplica durante 30 segundos solamente, pasado este tiempo lavamos la muestra y para terminar aplicamos la safranina en toda la muestra y dejamos actuar durante un minuto y se lava, cuando se haya hecho todo esto no se puede visualizar de forma inmediata sino que se debe esperar alrededor de 15 a 20 minutos.

Si te interesa saber como se hace este procedimiento de tinción Gram, puedes VER ESTE VÍDEO: 


También tenemos otros microrganismos como micobacterias o micoplasmas que no pueden ser visualizados con tinciones, y no se pueden clasificar mediante la tinción de Gram, porque no toman correctamente la tinción, para este caso se usa la tinción se Ziehl- Neelsen, esto se debe a que estas bacterias cuentan con ácidos grasos en su pared celular y los colorantes no cumplen su función.

Podemos clasificar también según la diferencia metabólica, antigénica y genética:

Desde el punto de vista metabólico, las bacterias necesitan un entorno diferente, unas crecen en ambientes aerobios otras en anaerobios, también depende que los requerimientos nutricionales de cada bacteria.

Por otro lado también se pueden clasificar mediante los antígenos característicos de cada bacteria, esto se realiza mediante la detección de antígenos para esto utilizamos pruebas serológicas

Para que podamos tener la certeza de que macroorganismo nos encontramos podemos utilizar un analisi del material genético, este permite saber frente a que microrganismo estamos por ejemplo la PCR.

ESTRUCTURA BACTERIANA 

Las bacterias, van a contar con material genético que es el ADN cromosómico, ARNm, ribosomas proteínas, metabolitos, una de las características del cromosoma bacteriano es que esta formado por una única molécula circular y esta no esta contenida en un núcleo sino en un nucleoide. En la estructura de estas bacterias se encuentran plásmidos que son moléculas extracromosómicas, o cadenas cortas de ADN, no son indispensables para la sobrevivencia de las bacterias, pero le proporciona resistencia frente a antibióticos.

En cuanto a los ribosomas bacterianos están conformado por dos subunidades que son: 30S y 50S (hay algunos fármacos que solo actúan en la subunidad 30S y otros que solo actúan en la subunidad 50S).

Ahora bien que características encontramos en la membrana citoplasmática, va poseer una estructura lipídica de doble capa muy parecida a la de las células eucariotas pero en este caso esta no contiene esteroides, también se visualizan proteínas de transporte que van a permitir la liberación de metabolitos y de sustancias de desecho.


Pared celular

Cuando hablamos de la pared celular de las bacterias, se debe mencionar a los peptidoglicanos o mureína que le proporciona rigidez, que se encuentra en una cantidad mayor en un tipo de bacteria, a continuación veremos cual.

Gram (+)

Posee una capa gruesa de peptidoglicano además de tener una capa porosa para la difusión de distintos metabólicos a la membrana citoplasmática, también se puede observar en la imagen que contiene ácidos teicoico, esta unido al peptidoglicano, le ayuda a la bacteria en la fijación como factor de virulencia.

El peptidoglicano puede degradarse mediante enzimas como la lisozima. La lisozima es una enzima presente en la mucosidad y las lágrimas del ser humano,  es capaz de desdoblar el esqueleto de glucano del peptidoglucano, dando como resultado una estabilidad en la pared de la bacteria y si esto no se revierte la bacteria muere.

También cuenta con acido lipoteicoico esta unido a la membrana  citoplasmática y va ayudar a desencadenar una respuesta inmunitaria.

Gram (-) 

Tienen una pared compleja, son más resistentes, tienen mayor capacidad de adaptación, esta membrana contiene lipopolisacáridos, su función es activar a los linfocitos B . También se puede observar una membrana externa que es exclusiva de las bacterias Gram (-), esta le permite mantener su estructura, debajo encontramos el espacio periplásmico, su función es la degradación y el metabolismo de la bacteria. Se encuentran también  lipoproteínas que se unen al peptidoglicano y a la membrana citoplasmático, y su capa de peptidoglicano es muy delgada. 

Otra característica es que en este tipo de bacterias no posee el acido teicoico y lipoteicoico.

Una característica importante es que contienen porinas, estos suelen modificarse en el diámetro, la cantidad de fármaco no llega a ingresar debido a que estos poros se modifican y no entra lo necesario, y la bacteria se hace resistente.

 Muchas bacterias gramnegativas cuentan con dispositivos de secreción, de varios tipos pero el que más llama atención es el factor de secreción tipo III este actúa como una jeringa, que inyectan proteínas al interior de la célula. 

MECANISMOS DE PATOGENICIDAD BACTERIANA


Las bacterias y microrganismos ven a nuestro cuerpo como un nicho ambiental, este le proporciona calor, humedad y alimento de una manera accesible, todos estos recursos le ayudan a su crecimiento y desarrollo, muchos de estos lo que han hecho es adquirir características genéticas que les permiten invadir, colonizar, adherirse acceder a distintos nutrientes y les ayuda a evitar la respuesta inmunitaria por parte del hospedador.

 

Factores que necesita un nicho ambiental


Producto de este crecimiento bacteriano las bacterias van a producir sustancias, que nos dan problemas y son conocidos como "factor de virulencia" (es la capacidad que tienen las bacterias para producir una enfermedad).

 

Las distintas estructuras de la superficie de las bacterias van a ayudar a al estimulación de la respuesta del hospedador, van a producir interleucinas y esto pueden actuar como protectores, pero a medida van a contribuir a los síntomas de la enfermedad dando como resultado la sepsis que es una infección generalizada, y todas estas condiciones producen la enfermedad, causado por las lesiones de la bacteria y estas secuelas pueden ser producto de la respuesta innata e inmunitaria frente a la inflamación que se produjo cuando el microrganismo ingresa a nuestro cuerpo, sin embargo no todos son malos, por ejemplo en la microbiota normal, que no van a causar una enfermedad sino ayudan a la digestión, producción de vitaminas como la vitamina K, y protege contra macroorganismos patógenos, pero estos pueden alterarse o producir enfermedad cuando una persona ingiere gran cantidad de fármacos que atacan el microorganismo malo y al bueno, y en este caso las malas van a provechar la oportunidad y colonizan. Otro factor es el estrés que contribuye a que las bacterias malas colonicen y se altere la microbiota normal.

Las bacterias pueden ser bacterias virulentas y oportunistas:
Virulentas.- Van a favorecer el crecimiento en el hospedador, a expensas de los tejidos y órganos, los va a alterar.
Oportunistas.- Van a aprovechar una condición preexistente en el paciente por ejemplo un paciente con inmunidad baja, o lesión como es el caso d pacientes quemados estas aprovechan el estado de vulnerabilidad y colonizan, producto de la colonización de estas bacterias hay un daño mayor en la zona afectada, va haber una inflación o una infección, tejido dañado, y en paciente desarrollara una enfermedad, depende de:
  • La cepa bacteriana 
  • La cantidad que se encuentre 
  • El tiempo de exposición ya que habrá mayor probabilidad que estas se diseminen y se multipliquen
Todos estos componentes van a estar contenido en islotes de patogenicidad (es una fracción de ADN genómico de un macroorganismo patógeno que le va facultar generar una enfermedad grave todo esto contenido en un plásmido).

Un macroorganismo causa enfermedad en cuanto entra a nuestro cuerpo y burlen las primeras barreras de inmunidad (secreciones, lagrimas, piel, etc) y entran ya sea por una lesión en la piel, un ejemplo seria el caso de un catéter, en nuestra piel tenemos bacterias, y si no se tiene una buena sepsia o antisepsia, entonces puede ingresar macroorganismos  como el Estafilococos aureus y epidermis.


Hay bacterias que colonizan (capacidad de una bacteria de multiplicarse, crecer) para que esto pase debe tener un punto de entrada, condiciones favorables para su crecimiento (temperatura, nutrición) y mecanismos para que puedan permanecer, como la utilizan de las adhesinas. Por ejemplo la Escherichia Coli que produce una infección en donde el microorganismo se adhiere gracias a las adhesinas liberadas y logra avanzar.

BIOPELICULA

Es una adaptación que tiene la bacteria que le va facilitar colonizar distintas regiones y artículos quirúrgicos como válvulas, estos macroorganismos producen una membrana viscosa que le facilita a la bacteria colonizar y resistir a los agentes de nuestro sistema inmunitario, y resistir a distintos fármacos.


 

ACCIONES PATÓGENAS DE LA BACTERIA

TOXINAS 

 Toxinas diméricas.- Están formadas por dos porciones A y B, la porción A es letal ya que actúa en distintas partes de la célula a la que infecta, pero necesariamente debe unirse a la B par poder internalizarse en la célula y una vez dentro estas toxinas se separan, e inactivan en sistema de elongación tipo  2 del ribosoma, inhibiendo la síntesis de proteína esto en este caso de C. diptheriae.



En el caso de V. Cholerae, esta constituida por dos porciones, 5 porciones  B que forman como una silla para poder entrar a la célula y la porción A es la que le permite el paso, sin esta porción no puede ingresar al interior de la célula, transfiere al interior de la célula a la porción B y causar daño.



SUPERANTIGENO
Son una especie de antígenos que provocan una activación excesiva del sistema inmunitario, lo que provoca la activación de linfocitos T, lo que hace es producir y liberar citocinas.

INMUNOPATOGENIA

Producto de la invasión bacteriana, produce una infección, estas bacterias para su crecimiento y desarrollo producen sustancias y algunas de estas producen desencadenar una respuesta inmunitaria exagerada, dando lugar a un shock anafiláctico. En este caso el medico debe erradicar a la bacteria, o bloquear su proliferación.

 

AGENTES ANTIBACTERIANOS


El primer fármaco de la familia sulfamidas anunciaba una nueva era en la medicina. A la larga se descubrieron compuestos producidos por microorganismos (antibióticos) que inhibían el crecimiento de otros microorganismos. 
Alexander Fleming fue el primero en reconocer que el hongo Penicillium prevenía la multiplicación de estafilococos, preparó un concentrado a partir de un cultivo de este hongo y pudo demostrar la acusada actividad antibacteriana y la ausencia de toxicidad del primer antibiótico, la penicilina.
La estreptomicina y las tetraciclinas fueron desarrolladas en los años 40 y 50 del pasado siglo, seguidos rápidamente por el desarrollo de aminoglucósidos, penicilinas semisintéticas, cefalosporinas, quinolonas y otros antimicrobianos. Todos estos agentes antibacterianos aumentaron en gran medida la gama de enfermedades infecciosas que podían prevenirse o tratarse. 
Actualmente se ha desarrollado resistencia de algunas bacterias ante algunos fármacos. Los fármacos o antibióticos son un arma, aunque importante, frente a las enfermedades infecciosas.

 INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE LA PARED CELULAR

El mecanismo más común de actividad antibiótica es la interferencia en la síntesis de la pared celular bacteriana. La mayoría de los antibióticos activos sobre la pared se clasifican en :

    • Antibióticos b-lactámicos
    • Penicilinas
    • Cefalosporinas
    • Cefamicinas
    • Carbapenems
    • Monobactams
    • Inhibidores de b-lactamasa

Otros antibióticos que interfieren en la construcción de la pared celular bacteriana son la vancomicina, la daptomicina, la bacitracina y los siguientes agentes antimicobacterianos: isoniazida, etambutol, cicloserina y etionamida.

Antibióticos b-lactámicos

El principal componente estructural de la mayoría de las paredes de las células bacterianas es la capa de peptidoglucano. La estructura básica es una cadena de 10 a 65 residuos disacáridos que constan de moléculas en alternancia de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico. A continuación estas cadenas se entrecruzan con puentes peptídicos que crean una malla rígida que recubre la bacteria.

Las bacterias pueden hacerse resistentes a los antibióticos b-lactámicos por tres mecanismos generales: 

  1. Impedir la unión entre los antibióticos y las PBP diana 
  2. La modificación de la unión del antibiótico a la PBP 
  3. la hidrólisis del antibiótico por enzimas bacterianas, b-lactamasas

También puede adquirirse resistencia por modificación de la unión del antibiótico b-lactámico a la PBP. Esta modificación puede estar mediada por:

    • Una hiperproducción de PBP (infrecuente) 
    • La adquisición de una nueva PBP 
    • La modificación de una PBP existente por recombinación (p. ej., resistencia a penicilina en Streptococcus pneumoniae) o una mutación puntual (resistencia a penicilina en Enterococcus faecium)

Por último, las bacterias pueden producir b-lactamasas que inactivan los antibióticos b-lactámicos. Las b-lactamasas pertenecen a la misma familia de serina proteasas que las PBP. Son más de 200 las b-lactamasas diferentes que se han descrito. Algunas son específicas de penicilinas, cefalosporinas o carbapenems, mientras que otras tienen una amplia gama de actividad, que incluyen algunas que son capaces de inactivar la mayoría de los antibióticos b-lactámicos. 

Por medio de un esquema de clasificación, las b-lactamasas han sido separadas en cuatro clases:

Las b-lactamasas de clase A más comunes son SHV-1 y TEM-1, penicilinasas que se encuentran en bacilos gramnegativos comunes, con una mínima actividad frente a cefalosporinas. Por desgracia, sencillas mutaciones puntuales en los genes que codifican estas enzimas han creado b-lactamasas con actividad frente a todas las penicilinas y cefalosporinas. Estas b-lactamasas reciben la denominación de b-lactamasas de espectro extendido (BLEE) y son particularmente problemáticas, porque la mayoría son codificadas en plásmidos que pueden ser transferidos de un microorganismo a otro. 

Las b-lactamasas de clase B son metaloenzimas dependientes de zinc que poseen un amplio espectro de actividad frente a todos los antibióticos b-lactámicos, incluidas las cefamicinas y los carbapenems.

Las b-lactamasas de clase C son principalmente cefalosporinasas que son codificadas en el cromosoma bacteriano. Por lo general, la expresión de estas enzimas está reprimida, aunque este hecho puede verse alterado por exposición a ciertos antibióticos b-lactámicos «inductores» o por mutaciones en los genes que controlan la expresión de las enzimas. La expresión de esta clase de b-lactamasas es particularmente problemática, porque son activas frente a las cefalosporinas de espectro expandido más potentes. 

Las b-lactamasas de clase D son penicilinasas que se encuentran principalmente en bacilos gramnegativos.

Penicilinas

Son derivados del hongo Penicillium chrysogenum. 

Muy eficaces y muy baja toxicidad

Estructura química:

    • Anillo b-lactamico
    • Anillo tiazolidina
    • Anillo  acido 6 amino penicilinico

Pueden causar reacciones alérgicas

La penicilina G es inactivada por el ácido gástrico; por ello, se utiliza principalmente como fármaco intravenoso para el tratamiento de infecciones causadas por el limitado número de microorganismos sensibles. 

La penicilina V es más resistente al ácido y es la forma oral preferida para el tratamiento de las bacterias sensibles. Las penicilinas resistentes a la penicilinasa, como la meticilina y la oxacilina, se emplean para tratar infecciones causadas por estafilococos sensibles.

Lamentablemente, la resistencia a este grupo de antibióticos se ha convertido en algo frecuente tanto en las infecciones adquiridas en el hospital como en las adquiridas en la comunidad causadas por estafilococos. 

La ampicilina fue la primera penicilina de amplio espectro, primera ITU en mujeres gestantes.

Otras penicilinas: 

  • Carbenicilina 
  • Ticarcilina 
  • Piperacilina

Son eficaces frente a una gama más amplia de bacterias gramnegativas.

 Los inhibidores de las b-lactamasas

  • Ácido clavulánico
  • Sulbactam
  • Tazobactam

son relativamente inactivos por sí mismos pero, cuando se combinan con algunas penicilinas:

  • Ampicilina
  • Amoxicilina
  • Ticarcilina
  • Piperacilina

Los inhibidores se unen irreversiblemente a las b-lactamasas bacterianas susceptibles y las inactivan.

Cefalosporinas y cefamicinas

 


Las cefalosporinas son antibióticos b-lactámicos derivados del ácido 7-aminocefalosporánico (el anillo b-lactámico se fusiona con un anillo dihidrotiazínico) que fue aislado originalmente a partir del hongo Cephalosporium.

Las cefamicinas están estrechamente relacionadas con las cefalosporinas, excepto que contienen oxígeno en lugar de azufre en el anillo dihidrotiazínico, lo que las hace más estables a la hidrólisis por las b-lactamasas. Las cefalosporinas y las cefamicinas tienen el mismo mecanismo de acción que las penicilinas; sin embargo, tienen un espectro antibacteriano más amplio, son resistentes a muchas b-lactamasas y tienen propiedades farmacocinéticas mejoradas (p. ej., una mayor semivida). 

 1era GENERACIÓN

La actividad de los antibióticos de primera generación de corto espectro queda restringida principalmente a especies de Escherichia coli, Klebsiella, Proteus mirabilis y cocos grampositivos sensibles a oxacilina. 

2da GENERACIÓN 

Muchos de los antibióticos de segunda generación de espectro expandido poseen una actividad adicional frente a Haemophilus influenzae y especies de Enterobacter, Citrobacter y Serratia, y algunos anaerobios, como Bacteroides fragilis. 

3era GENERACIÓN 

Los antibióticos de tercera generación de amplio espectro y los antibióticos de cuarta generación de espectro extendido son activos frente a la mayoría de las enterobacterias y Pseudomonas aeruginosa. 

4ta GENERACIÓN 

Los antibióticos de espectro extendido ofrecen la ventaja de una mayor estabilidad frente a las b-lactamasas. Lamentablemente, las bacterias gramnegativas han desarrollado rápidamente resistencia a la mayoría de cefalosporinas y de cefamicinas (principalmente como consecuencia de la producción de b-lactamasas), que ha comprometido de modo significativo el empleo de todos estos agentes.

Carbapenems y monobactams

Otras clases de antibióticos b-lactámicos son: 

Carbapenems: son antibióticos de amplio espectro importantes, ampliamente prescritos, que son activos frente a muchos grupos de microorganismos. 

  • Imipenem 
  • Meropenem 
  • Irtapenem 
  • Doripenem 

Monobactams: son antibióticos de corto espectro que son activos sólo frente a bacterias gramnegativas aerobias, no se emplean con frecuencia.

  • Aztreonam

En los últimos años, se ha vuelto problemática la resistencia a los carbapenems mediada por la producción de carbapenemasas, en parte debido a que las pruebas de sensibilidad in vitro no pueden detectar de modo fiable estas bacterias resistentes. 

Glucopéptidos

La vancomicina, es un glucopéptido complejo que desestructura la síntesis de peptidoglucano de la pared celular en las bacterias grampositivas en crecimiento. 

La vancomicina interactúa con los extremos d-alanina-d-alanina de las cadenas laterales del pentapéptido, con lo que interfiere estéricamente en la formación de los puentes entre las cadenas de peptidoglucano. 

Se emplea la vancomicina en el tratamiento de las infecciones causadas por estafilococos resistentes a la oxacilina y otras bacterias grampositivas resistentes a los antibióticos b-lactámicos. La vancomicina es inactiva frente a bacterias gramnegativas, porque la molécula es demasiado grande y no puede pasar a través de los poros de la membrana externa y alcanzar el sitio diana del peptidoglucano. 

Lipopéptidos

La daptomicina, un lipopéptido cíclico de ocurrencia natural producido por Streptomyces roseosporus, se une de modo irreversible a la membrana citoplasmática, lo que da lugar a la despolarización de la membrana y a la desestructuración de los gradientes iónicos, lo que lleva a la muerte celular. Posee una potente actividad frente a bacterias grampositivas, pero las bacterias gramnegativas son resistentes a la daptomicina, porque el fármaco no puede penetrar a través de la pared celular a la membrana citoplasmática. La daptomicina posee una buena actividad frente a cepas multirresistentes de estafilococos, estreptococos y enterococos (incluidas cepas resistentes a vancomicina).

Polipéptidos

La bacitracina, que fue aislada de Bacillus licheniformis, es una mezcla de polipéptidos utilizados en productos de aplicación tópica (p. ej., cremas, pomadas, pulverizaciones) para el tratamiento de infecciones cutáneas causadas por bacterias grampositivas (particularmente las causadas por Staphylococcus y Streptococcus del grupo A). Las bacterias gramnegativas son resistentes a este agente. La bacitracina inhibe la síntesis de la pared celular al interferir en la desfosforilación y en el reciclado del portador lipídico responsable de mover los precursores del peptidoglucano a través de la membrana citoplasmática a la pared celular. Puede dañar también la membrana citoplasmática bacteriana e inhibir la transcripción del ácido ribonucleico (ARN). Lo más probable es que la resistencia al antibiótico esté causada porque el antibiótico no puede penetrar al interior de la célula bacteriana.

Las polimixinas B y E (colistina) son capaces de causar una importante nefrotoxicidad. Por ello, su empleo ha quedado limitado históricamente al tratamiento externo de infecciones localizadas tales como otitis externa, infecciones oculares e infecciones cutáneas causadas por microorganismos sensibles.

Estos antibióticos son muy activos sobre microorganismos gramnegativos, pero no sobre bacterias grampositivas porque éstas carecen de una membrana externa.  

Isoniazida, etionamida, etambutol y cicloserina

  • La isoniazida, es bactericida frente a micobacterias que se replican activamente
  • La etionamida, un derivado de la INH, bloquea también la síntesis del ácido micólico
  • El etambutol, interfiere en la síntesis del arabinogalactano en la pared celular
  • La cicloserina, inhibe dos enzimas, la d-alanina-d-alanina sintetasa y la alanina racemasa, que catalizan la síntesis de la pared celular. 

Son antibióticos activos sobre la pared celular que se utilizan en el tratamiento de las infecciones micobacterianas.

INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

La acción principal de los agentes en la segunda clase más importante de antibióticos es la inhibición de la síntesis de proteínas.

Aminoglucósidos

Los antibióticos aminoglucósidos constan de aminoazúcares unidos por medio de enlaces glucosídicos a un anillo aminociclitol. La estreptomicina, la neomicina, la kanamicina y la tobramicina fueron aisladas originalmente de especies de Streptomyces, y la gentamicina y la sisomicina fueron aisladas de especies de Micromonospora. La amikacina y la netilmicina son derivados sintéticos de la kanamicina y la sisomicina, respectivamente. Estos antibióticos ejercen su acción al pasar a través de la membrana externa bacteriana (en bacterias gramnegativas), la pared celular y la membrana citoplasmática al citoplasma, en donde inhiben la síntesis de proteínas al unirse de modo irreversible a las proteínas ribosómicas 30S. Esta unión a los ribosomas tiene dos efectos: producción de proteínas aberrantes como consecuencia de una lectura errónea del ARN mensajero (ARNm) y la interrupción de la síntesis de proteínas al producir la liberación prematura del ribosoma del ARNm.

Los aminoglucósidos son bactericidas por su capacidad para unirse irreversiblemente a los ribosomas y se utilizan comúnmente para tratar infecciones graves causadas por bacilos gramnegativos (enterobacterias, Pseudomonas, Acinetobacter) y algunos microorganismos grampositivos. La penetración a través de la membrana citoplasmática es un proceso aeróbico que requiere energía; por tanto, los anaerobios son resistentes a los aminoglucósidos y los microorganismos sensibles en un ambiente de anaerobiosis (p. ej., absceso) no responden al tratamiento. Los estreptococos y los enterococos son resistentes a los aminoglucósidos porque los aminoglucósidos no penetran a través de la pared celular de estas bacterias. El tratamiento de las infecciones causadas por estos microorganismos requiere la coadministración de un aminoglucósido con un inhibidor de la síntesis de la pared celular (p. ej., penicilina, ampicilina, vancomicina) que facilite la captación del aminoglucósido.

Los antibióticos de esta clase utilizados con mayor frecuencia son la amikacina, la gentamicina y la tobramicina.

Los tres aminoglucósidos se utilizan para tratar infecciones sistémicas causadas por bacterias gramnegativas sensibles.

La resistencia a la acción antibacteriana de los aminoglucósidos puede desarrollarse de cuatro modos distintos:

  1. Mutación del sitio de unión en el ribosoma
  2. Menor captación del antibiótico al interior de la célula bacteriana,
  3. Mayor expulsión del antibiótico de la célula 
  4. Modificación enzimática del antibiótico

El mecanismo de resistencia más común es la modificación enzimática de los aminoglucósidos.

Tetraciclinas

Las tetraciclinas son antibióticos bacteriostáticos de amplio espectro que inhiben la síntesis proteica en las bacterias al unirse de modo reversible a las subunidades ribosómicas 30S, bloqueando de este modo la unión del aminoacil-ARN de transferencia (ARNt) al complejo ribosoma 30S-ARNm. Las tetraciclinas (es decir, tetraciclina, doxiciclina, minociclina) son eficaces en el tratamiento de las infecciones causadas por especies de Chlamydia, Mycoplasma y Rickettsia y otras bacterias grampositivas y gramnegativas seleccionadas. Todas las tetraciclinas poseen un espectro de actividad similar, y las diferencias principales entre los antibióticos son sus propiedades farmacocinéticas (la doxiciclina y la minociclina se absorben fácilmente y tienen una semivida prolongada). La resistencia a las tetraciclinas puede originarse a partir de una menor penetración del antibiótico en el interior de la célula bacteriana, un eflujo activo del antibiótico fuera de la célula, una alteración del sitio diana ribosómico o una modificación enzimática del antibiótico. Las mutaciones en el gen cromosómico que codifica la proteína porina de la membrana externa, OmpF, pueden llevar a una resistencia de bajo nivel a las tetraciclinas, así como a otros antibióticos (b-lactámicos, quinolonas, cloranfenicol). Los investigadores han identificado una variedad de genes en diferentes bacterias que controlan el eflujo activo de las tetraciclinas fuera de la célula. Es ésta la causa de resistencia más común. La resistencia a las tetraciclinas puede ser consecuencia también de la producción de proteínas similares a factores de elongación que protegen el ribosoma 30S. Cuando así sucede, el antibiótico puede aún unirse al ribosoma, pero no se desestructura la síntesis proteica.

Glicilclinas

La tigeciclina, el primer compuesto representativo de esta nueva clase de antibióticos, es un derivado semisintético de la minociclina. Inhibe la síntesis de proteínas del mismo modo que las tetraciclinas. La tigeciclina tiene una mayor afinidad de unión por el ribosoma y se ve menos afectada por el eflujo o la modificación enzimática. Posee un espectro de actividad amplio frente a bacterias grampositivas, gramnegativas y anaerobias, aunque por lo general Proteus, Morganella, Providencia y P. aeruginosa son resistentes.

Oxazolidinonas

Las oxazolidinonas son una clase de antibióticos de corto espectro, y el linezolid es el agente utilizado en la actualidad.

El linezolid bloquea el comienzo de la síntesis de proteínas al interferir en la formación del complejo de iniciación que consta de ARNt, ARNm y el ribosoma. El fármaco se une a la subunidad ribosómica 50S, que distorsiona el sitio de unión para el ARNt, inhibiendo de este modo la formación del complejo de iniciación 70S. Por este mecanismo único, no se produce resistencia cruzada con otros inhibidores de proteínas. El linezolid posee actividad frente a todos los estafilococos, estreptococos y enterococos incluidas formas resistentes.

Cloranfenicol

El cloranfenicol posee un amplio espectro antibacteriano similar al de la tetraciclina. La razón en relación con este empleo limitado es que aparte de interferir en la síntesis proteica bacteriana, desestructura la síntesis de proteínas en las células de la médula ósea humana y puede producir discrasias sanguíneas, tales como anemia aplásica. El cloranfenicol ejerce su efecto bacteriostático al unirse de modo reversible al complejo peptidil transferasa de la subunidad ribosómica 50S, bloqueando de este modo la elongación peptídica. Con menor frecuencia, las mutaciones cromosómicas alteran las proteínas porinas de la membrana externa, lo que hace que los bacilos gramnegativos sean menos permeables.

Macrólidos

La eritromicina, derivada de Streptomyces erythreus, es el antibiótico macrólido modelo). La estructura básica de esta clase de antibióticos es un anillo lactónico macrocíclico unido a dos azúcares, desosamina y cladinosa.

La modificación de la estructura macrólida llevó al desarrollo de la azitromicina, la claritromicina y la roxitromicina. Los macrólidos ejercen su efecto al unirse de modo reversible al ARN ribosómico (ARNr) 23S de la subunidad ribosómica 50S, que bloquea la elongación polipeptídica. Lo más frecuente es que la resistencia a los macrólidos se origine de la metilación del ARNr 23S, impidiendo la unión por el antibiótico. Otros mecanismos de resistencia incluyen la inactivación de los macrólidos por enzimas (esterasas, fosforilasas, glucosidasa) o mutaciones en el ARNr 23S y en las proteínas ribosómicas. 

Los macrólidos son antibióticos bacteriostáticos con un amplio espectro de actividad. Se han empleado en el tratamiento de infecciones pulmonares causadas por especies de Mycoplasma, Legionella y Chlamydia, así como en el tratamiento de infecciones causadas por especies de Campylobacter y bacterias gram (+) en pacientes alérgicos a la penicilina. La mayoría de las bacterias gram (-)son resistentes a los macrólidos. 

Cetólidos

Los cetólidos son derivados semisintéticos de la eritromicina, modificados para aumentar la estabilidad en medio ácido. Al igual que los macrólidos, la telitromicina se une a la subunidad ribosómica 50S y bloquea la síntesis de proteínas. Las mutaciones en el ARNr 23S o en las proteínas ribosómicas pueden llevar al desarrollo de resistencia. La telitromicina posee una buena actividad frente a los estafilococos (excepto cepas que tienen resistencia constitutiva a la eritromicina), S. pneumoniae, otros patógenos respiratorios (H. influenzae, Moraxella catarrhalis), bacilos gramnegativos y algunos anaerobios. No es activa frente a B. fragilis y la mayoría de los bacilos gramnegativos aerobios (enterobacterias, Pseudomonas, Acinetobacter, Stenotrophomonas). La telitromicina posee una buena actividad frente a patógenos intracelulares (Legionella, Mycoplasma, Chlamydia, Chlamydiophila), Rickettsia, Bartonella, Coxiella, Francisella y M. avium.

Clindamicina

La clindamicina (de la familia de los antibióticos de la lincosamida) es un derivado de la lincomicina, que fue aislada originalmente de Streptomyces lincolnensis. Al igual que el cloranfenicol y los macrólidos, la clindamicina bloquea la elongación proteica al unirse al ribosoma 50S. Inhibe la peptidil transferasa al interferir en la unión del complejo aminoácido-acil-ARNt. La clindamicina es activa frente a los estafilococos y bacilos gramnegativos anaerobios, pero es generalmente inactiva frente a bacterias gramnegativas aerobias. La metilación del ARNr 23S es el origen de la resistencia bacteriana. Dado que tanto la eritromicina como la clindamicina pueden inducir esta resistencia enzimática (también de mediación plasmídica), se observa resistencia cruzada entre estas dos clases de antibióticos.

Estreptograminas

Las estreptograminas son una clase de péptidos cíclicos producidos por especies de Streptomyces. 

Estos antibióticos se administran en forma de combinación de dos componentes: estreptograminas del grupo A y del grupo B, que actúan sinérgicamente para inhibir la síntesis proteica. 

El antibiótico actualmente disponible de esta clase es la quinupristina-dalfopristina. La dalfopristina se une a la subunidad ribosómica 50S e induce un cambio en la conformación que facilita la unión de la quinupristina. La dalfopristina previene la elongación de la cadena peptídica, y la quinupristina da comienzo a una liberación prematura de las cadenas peptídicas del ribosoma. Este fármaco de combinación es activo frente a estafilococos, estreptococos y E. faecium (pero no E. faecalis). El empleo del antibiótico ha quedado restringido principalmente al tratamiento de infecciones por E. faecium resistente a vancomicina.

INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Quinolonas

Las quinolonas son una de las clases de antibióticos más utilizados. Son agentes quimioterapéuticos sintéticos que inhiben la topoisomerasa de tipo II (girasa) en el ADN bacteriano o la topoisomerasa de tipo IV, que se requieren para la replicación, recombinación y reparación del ADN. La subunidad girasa A del ADN es la principal diana quinolónica en las bacterias gramnegativas, mientras que la topoisomerasa de tipo IV es la principal diana en las bacterias grampositivas. La primera quinolona utilizada en la práctica clínica fue el ácido nalidíxico. Se empleó este fármaco para tratar infecciones del tracto urinario causadas por una variedad de bacterias gram(-), pero se desarrolló con rapidez resistencia a este fármaco, lo que hizo que dejara de utilizarse. Este fármaco ha sido reemplazado en la actualidad por quinolonas más modernas y más activas, como el ciprofloxacino, el levofloxacino y el moxifloxacino. La modificación de los dos anillos del núcleo conduce a las nuevas quinolonas (denominadas fluoroquinolonas). Estos antibióticos poseen una excelente actividad frente a bacterias grampositivas y gramnegativas.

La resistencia a las quinolonas está mediada por mutaciones cromosómicas en los genes estructurales de la ADN girasa y en la topoisomerasa de tipo IV. Otros mecanismos incluyen una menor captación del fármaco causada por mutaciones en los genes reguladores de la permeabilidad bacteriana, y una hiperexpresión de bombas de eflujo que de modo activo eliminan el fármaco. Cada uno de estos mecanismos está principalmente mediado por el cromosoma. 

Rifampicina y rifabutina

La rifampicina, un derivado semisintético de la rifamicina B producida por Streptomyces mediterranei, se une a la ARN polimerasa dependiente del ADN e inhibe la iniciación de la síntesis de ARN. La rifampicina es bactericida para Mycobacterium tuberculosis y es muy activa frente a cocos grampositivos aerobios, incluidos estafilococos y estreptococos.

Dado que la resistencia se puede desarrollar rápidamente, por lo general la rifampicina se combina con uno o más antibióticos eficaces. La resistencia a rifampicina en bacterias grampositivas es consecuencia de una mutación en el gen cromosómico que codifica la subunidad beta de la ARN polimerasa. Las bacterias gramnegativas son resistentes intrínsecamente a la rifampicina, por la menor captación del antibiótico hidrófobo. 

La rifabutina, un derivado de la rifamicina, posee un modo y espectro de actividad similar.

Es particularmente activa frente a M. avium.

Metronidazol

El metronidazol fue originalmente introducido como agente oral para el tratamiento de la vaginitis por Trichomonas. Sin embargo, también se observó que era eficaz en el tratamiento de la amebiasis, la giardiasis y las infecciones bacterianas graves causadas por anaerobios (incluidas las causadas por B. fragilis).

El metronidazol carece de actividad significativa frente a bacterias aerobias o anaerobias facultativas. Las propiedades antimicrobianas del metronidazol se originan de la reducción del grupo nitro por la nitrorreductasa bacteriana, con lo que se producen compuestos citotóxicos que desestructura el ADN del hospedador. La resistencia se origina por una menor captación del antibiótico o por la eliminación de compuestos citotóxicos antes de que puedan actuar con el ADN del hospedador.

Antimetabolitos

Las sulfamidas son antimetabolitos que compiten con el ácido p-aminobenzoico, con lo que se previene la síntesis del ácido fólico requerido por ciertos microorganismos. Dado que los mamíferos no sintetizan ácido fólico (requerido como vitamina), las sulfamidas no interfieren en el metabolismo celular de los mamíferos. 

Las sulfamidas son eficaces frente a una amplia gama de microorganismos gram(+) y gram(-), tales como Nocardia, Chlamydia y algunos protozoos. 

Las sulfamidas de acción corta, como el sulfisoxazol, se encuentran entre los fármacos de elección para el tratamiento de las infecciones agudas del tracto urinario causadas por bacterias sensibles, tales como E. coli. 

La trimetoprima es otro antimetabolito que interfiere con el metabolismo del ácido fólico al inhibir la dihidrofolato reductasa, con lo que se previene la conversión de dihidrofolato a tetrahidrofolato. Esta inhibición bloquea la formación de timidina, algunas purinas, metionina y glicina.

La trimetoprima se combina comúnmente con el sulfametoxazol para producir una combinación sinérgica activa en dos etapas en la síntesis del ácido fólico. La dapsona y el ácido p-aminosalicílico también son antifolatos cuya utilidad ha sido demostrada en el tratamiento de infecciones micobacterianas.

El trimetoprima-sulfametoxazol es eficaz frente a una gran variedad de microorganismos gram(+) y gram(-)y es el fármaco de elección para el tratamiento de las infecciones agudas y crónicas del tracto urinario. 

Otros antibióticos

La clofazimina es un antibiótico lipófilo que se une al ADN micobacteriano. Es muy activo frente a M. tuberculosis. Se usa para el tratamiento de las infecciones por Mycobacterium leprae y algunas infecciones causadas por otras especies micobacterianas.

La pirazinamida (PZA) es activa frente a M. tuberculosis a pH bajo, como el que se encuentra en los fagolisosomas.

La forma activa de este antibiótico es el ácido pirazinoico, producido cuando se hidroliza la PZA en el hígado. Se desconoce el mecanismo por el cual la PZA ejerce su efecto.