ANTIBIOTICOSBASES MICROBILOGICAS DEL USO DE ANTIMICROBIANOS

Alvaro Quintana

INTRODUCCIONEl tratamiento antibiótico ha jugado un papel muy

importante en el manejo de las enfermedades infecciosasen el siglo 20.

Desde el descubrimiento de la Penicilina en 1920 ysu disponibilidad para el uso clínico en la década del 40muchos nuevos ANTIMICROBIANOS aparecen todoslos años para su uso clínico.

Mientras que este gran número de antibióticospermiten una gran flexibilidad al médico en el uso deestas drogas, también exige un mayor conocimiento yexperiencia para su uso adecuado.

La información que debe manejarse incluye lohabitual para cualquier fármaco más conocimiento sobreel espectro de acción o actividad antibacteriana,penetración tisular, resistencia a mecanismosbacterianos de inactivación antibiótica.

Debemos tener presente que, a diferencia de otrosfármacos, el efecto terapéutico de los antibióticos seejerce sobre una población bacteriana que produce unainfección en un sitio anatómico dado de un paciente y nosobre un receptor celular de este último. La localizaciónde la infección afectará la llegada del antibiótico al focode infeccioso.

Toda esta información es difícil de manejar en elmomento de establecer una indicación frente a unpaciente en particular.

En general, la aparición de nuevos antibióticos parauso clínico, si bien suele solucionar problemasterapéuticos también generan nuevas dificultades comola emergencia de "nuevos mecanismos de resistencia".Así, el uso indiscriminado de "viejos" y "nuevos"antimicrobianos lleva al desarrollo de una presión deselección que resulta en la emergencia de nuevosmecanismos de resistencia. Por ejemplo, el uso durantemás de 3 décadas de la Ampicilina en el tratamiento deuna gran cantidad de infecciones comunes ha llevado aque prácticamente en todo el mundo la incidencia decepas resistentes de Escherichia coli a este antibióticosea del 70% de los aislamientos.

Las bacterias han demostrado tener la informacióngenética necesaria para codificar mecanismos deresistencia a los antibióticos en uso y también para losque no han sido introducidos para su aplicación clínica.

Además, si no los poseen tienen la capacidad deadquirirlos por mutación o a través de los mecanismos detransferencia de material genético. Esta capacidad devariación genética sumada a la presión de selecciónejercida por el uso de antimicrobianos favorece la

aparición de cepas resistentes.Otro factor importante que favorece la diseminación

de la transmisión de estas cepas resistentes, es lacolonización cruzada entre los individuos durante suhospitalización. El personal de salud y todos quienestienen contacto con el paciente son responsables de estatransmisión.

Cuando se administra un antibiótico a un paciente(Ej.: Ampicilina) para el tratamiento de una infección(Ej.: faringitis estreptocóccica) el antibiótico actúa sobreel germen responsable de esa infección (Ej.:Streptococcus pyogenes) y, a la vez, sobre los gérmenesde la flora normal del paciente. El efecto sobre la floranormal se traduce en la selección de cepas resistentes,por ejemplo, Escherichia coli resistente a Ampicilina dela flora fecal. Si este paciente está hospitalizado, alrealizar sobre él cualquier maniobra (Ej.: examen físico),nuestras manos se colonizan con su flora normalincluyendo las cepas resistentes a la Ampicilina. Sitocamos otro paciente sin lavarnos previamente lasmanos este nuevo paciente, aunque esté en otra sala orepartición del hospital, se colonizará con la flora delprimero. Lamentablemente este segundo paciente,aunque nunca antes haya recibido antibióticos, estará encondiciones de sufrir una, por ejemplo, una infecciónurinaria por Escherichia coli resistente a la Ampicilina.

Este fenómeno de colonización cruzada ha llevadoa que los agentes bacterianos productores de infeccionesadquiridas en el hospital se caractericen entre otras cosaspor presentar resistencia a más de un antibiótico enforma asociada.

En este capítulo no trataremos de agotar lainformación sobre cada grupo o antibiótico en particularsino que nos referiremos a los conceptos microbiológicosbásicos para el uso correcto de los antimicrobianos.Estos incluyen los principales grupos de antimicrobianosy su espectro de acción, los mecanismos de acción yresistencia, los métodos de laboratorio para su estudio ysu relación con su acción "IN VIVO".

DEFINICION Y CONCEPTOS GENERALESLos antimicrobianos son sustancias químicas

producidas por microorganismos de diversas especies(bacterias, hongos, actinimicetos) capaces de detener elcrecimiento (efecto bacteriostático) o destruir (efectobactericida) una población bacteriana.

Otras sustancias antibacterianas como las sulfas sonde origen sintético y eran diferenciadas de losantibióticos mediante el nombre de quimioterápicos

DEFINICIONES ANTIBIOTICO: molécula natural (producido por un organismovivo hongo o bacteria), sintética o semisintética capaz de inducir la muerte o la detención del crecimiento de unapoblación bacteriana. Hoy en día no se utilizan en terapéutica moléculas de origen natural por lo cual no se establecemás la diferenciación con quimioterápicos, término usado anteriormente para referirse a las moléculas de origensintético como las sulfas y sus derivados.

CONCENTRACION INHIBITORIA MÍNIMA: Mínima concentración de antibiótico capaz de inhibir elcrecimiento "in vitro" de una población bacteriana previamente estandarizada (concentración conocida de gérmenes).

CONCENTRACION BACTERICIDA MÍNIMA: mínima concentración de un antibiótico capaz de inducir lamuerte in vitro de una población bacteriana previamente estandarizada.

SINERGIA: se refiere a la propiedad de ciertas combinaciones de Antibióticos capaces de producir un efectobactericida superior al ejercido por cada uno de ellos por separado.

ANTAGONISMO: propiedad de ciertas combinaciones de antibióticos de ejercer un efecto bactericida inferior alde cada uno de ellos.

SENSIBILIDAD ANTIBIOTICA: propiedad de una cepa bacteriana de seinhibida en su crecimiento o destruida por la acción de un antibiótico. La definición de una cepa como sensible se

realiza a través de pruebas de laboratorio por lo cual puede no corresponderse con su comportamiento en el sitio deinfección por separado.

RESISTENCIA ANTIBIOTICA: capacidad de una cepa (población bacteriana) bacteriana dada de resistir a laacción de cierto antibiótico. Esta capacidad está mediada por la presencia de un mecanismo de resistencia molecularcomo la hidrólisis enzimática o trastornos de permeabilidad.

MECANISMO DE ACCION: mecanismo mediante el cual un antibiótico es capaz de inhibir el crecimiento odestruir una célula bacteriana. Generalmente estos mecanismos son multifactoriales involucrando mecanismos directosdel antibiótico sobre un sitio de acción, activación de enzimas autolíticas y la acción del medio externo sobre la célulaafectada.

SITIO BLANCO DE ACCION: se denomina así a la estructura molécula de la célula bacteriana sobre la cual unantibiótico ejerce su principal acción. Así, para los antibióticos betalactámicos el sitio blanco de acción son lasproteínas de la membrana celular que intervienen en la síntesis de la pared y se denominan PBP O PROTEINASFIJADORAS DE PENICILINA.

MECANISMO DE RESISTENCIA: mecanismo molecular involucrado en el comportamiento de una poblaciónbacteriana resistente a la acción bactericida o bacteriostática de un antibiótico. Se reconocen tres tipos de mecanismosde resistencia: �

A. Hidrólisis o inactivación enzimática; B. Trastornos de permeabilidad; C. Modificaciones del sitio blanco de acción.

antiinfecciosos. La producción industrial, que hizoposible a partir de los años 1940 el uso terapéutico de laPenicilina, ha evolucionado de manera tal que todos losantibióticos disponibles para uso clínico sean de origensintético o semisintético.

El conocimiento actual sobre los mecanismos deduplicación de la célula bacteriana y sobre losmecanismos de resistencia antibiótica hace esperar quecada vez más los nuevos antimicrobianos sean sustanciaspuramente sintéticas con gran especificidad por un sitiode acción previamente elegido y con una adecuadaresistencia a la inactivación por los mecanismosbacterianos de resistencia antibiótica. De hecho, el usode inhibidores de las beta-lactamasas para recuperar elefecto terapéutico de una Aminopenicilina es un buenejemplo de ello.

Los antibióticos se diferencian de los desinfectantes yantisépticos por el hecho de que estos en función de sutoxicidad se usan sobre superficies inanimadas (los

desinfectantes), o sobre la piel (los antisépticos). Losantibióticos, en cambio, por sus característicasfarmacocinéticas incluyendo su baja toxicidad puedenadministrarse por vía oral o por vía parenteral(endovenosa o intramuscular).Los antibióticos se diferencian de otros fármacos debidoa que no actúan sobre el individuo a quien le esadministrado sino sobre una población bacteriana queestá produciendo una infección. Esta poblaciónbacteriana se caracteriza por tener muchas variables quepueden afectar la acción del antibiótico como ser la o las especies bacterianas involucradas. Estas variablesincluyen su estado metabólico -pueden estar en activareplicación o con una baja actividad metabólica-; el sitiode la infección; parasitismo intracelular, etc. Sinembargo, cuando usamos un antibiótico para tratar unpaciente infectado debemos pensar no sólo en laactividad que dicho antibiótico ejerce sobre la poblaciónbacteriana infectante sino también en factores quedependen del huésped (ej.: estado del sistema inmune).Es así que con frecuencia vemos como pacientes

neutropénicos con infecciones severas no responden altratamiento antibiótico a pesar de que el antimicrobianousado muestra una excelente actividad en el laboratoriosobre el agente infeccioso responsable.

CLASIFICACIÓNLos antibióticos pueden clasificarse de acuerdo a

muchos criterios, el más usado es su estructuramolecular, como se muestra en el cuadro 1.

Cuadro 1: Familias de antibióticos según estructuraquímica

BETA-LACTÁMICOS: Penicilina y derivados,cefalosporinas, cefamicinas, carbapenem,monobactámicos, inhibidores de las betalactamasas.

AMINOACICLITOLES: espectinomicina,gentamicina, amicacina, neomicina, kanamicina,etc.TETRACICLINAS: oxitetraciclina, doxiciclina

MACRÓLIDOS: eritromicina/nuevosmacrólidos: claritromicina, roxytromicina,azitromicina (azálido)

SULFONAMIDAS: sulfametoxazole,sulfisoxazole

QUINOLONAS: ácido nalidíxico,pipemídico/quinolonas fluoradas: pefloxacina,ciprofloxacina, norfloxacina, sparfloxacina.

DERIVADOS NITROIMIDAZÓLICOS:metronidazole, tinidazole, ornidazole

POLIMIXINAS: polimixina B y E

NITROFURANTOÍNA

RIFAMPICINA

Sin embargo hay una serie de otros criterios usadoscon frecuencia que es importante aclarar:

A. Tipo de acción antibacterianaSegún la acción pueden diferenciarse en

antibióticos BACTERICIDAS YBACTERIOSTÁTICOS. Un antibiótico bactericidaes aquel capaz de producir la muerte bacteriana,mientras que el bacteriostático solamente logra ladetección del crecimiento bacteriano.

El antibiótico bacteriostático en realidad puedealcanzar un efecto bactericida si se alcanza laconcentración adecuada, pero esta concentración nopuede alcanzarse en un individuo sin presentar efectossecundarios o debido a la cantidad de antibiótico quedebería administrarse no es posible alcanzarla.

De otra manera el efecto bactericida de unantibiótico bacteriostático es dependiente de la dosis.En forma característica, la Concentración BactericidaMínima (CBM) de un antibiótico bacteriostático estáalejada de la CIM, mientras que en antibióticobactericida la CBM es igual o muy cercana a la CIM(ver métodos de estudio de la sensibilidad antibiótica).

B. Espectro de acciónSegún el número de especies bacterianas sobre las

cuales un antibiótico tiene efecto se clasifican enantibióticos de amplio espectro o de espectroreducido. Los antibióticos de amplio espectro tienenacción sobre una gran cantidad de gérmenes Grampositivos y negativos como las cefalosporinas,aminoglucósidos y quinolonas.

Otros de espectro reducido actúan sobre un grupomás limitado de especias bacteriana como laVancomicina y la Eritromicina que actúan sólo sobrelos Gram positivos.

C. Mecanismo de acción antibióticaLos antibióticos pueden clasificarse de acuerdo al

sitio blanco de acción que tienen y el tipo de efectometabólico que producen en la célula bacteriana. Asílas penicilinas y otros betalactámicos (ver másadelante) inhiben la síntesis de la pared actuando sobrelas PBP de la membrana celular. Los aminoglucósidos,macrólidos y el Cloramfenicol inhiben la síntesisproteica actuando sobre el ribosoma bacteriano. Otros,como las quinolonas, actúan inhibiendo la duplicacióndel DNA. (Figura 1).

PRINCIPALES GRUPOSA continuación nos referiremos a algunos aspectos

de los principales grupos, los cuales son usados conmás frecuencia en el tratamiento de infecciones en elpaciente ambulatorio.

Será tarea del estudiante profundizar en losaspectos farmacocinéticos de éstos y otros grupos enlos textos de farmacología.

Antibióticos BetalactámicosBajo esta denominación agrupamos a un conjunto

de antibióticos de origen natural o semisintético que secaracterizan por presentar en su estructura un anillobetalactámico (fig. 2).

Este anillo tiene la propiedad de presentar afinidadpor las enzimas que catalizan la síntesis de unaestructura que es única de la célula bacteriana: lapared celular. Esta propiedad le confiere a estosantibiótico una baja toxicidad, con un alto índiceterapéutico.

Se distinguen 4 grupos diferentes: las penicilinas,las cefalosporinas, los monobactámicos y loscarbapenem.

PENICILINASLas penicilinas son un grupo de antibióticos de

origen natural y semisintéticos que contienen el núcleode ácido 6-aminopenicilánico que consiste en unaanillo beta-lactámico unido a un anillo tiazolidínico.Los compuestos de origen natural son producidos pordiferentes especies de Penicillum spp. Las penicilinasdifieren unas de otras por sustituciones en la posición 6del anillo donde cambios en la cadena lateral puedeninducir modificaciones en la actividad antibacteriana yen las propiedades farmacocinéticas.

Mecanismo de acciónSu mecanismo de acción se caracteriza por su

capacidad de inhibir la síntesis del peptidoglican de lapared bacteriana.

Este efecto se obtiene mediante la unión del anilloBETALACTÁMICO a unas enzimas bacterianas(transpeptidasas) localizadas en la membrana celular.Estas enzimas se denominan PBP (del inglés"penicillin binding protein) o Proteínas fijadoras dePenicilina, y son el sitio blanco de acción para laspenicilinas y para todos los antibióticos betalactámicos

incluyendo las cefalosporinas. La acción de las PBP esla transpeptidación de los puentes peptídicos que unenlas cadenas de n-acetilglucosamina y ac. N-acetilmurámico del peptidoglican.

Son antibióticos bactericidas y su efecto final es elresultado de tres factores:

a. la inhibición de la síntesis de la pared,b. la activación de enzimas bacterianas

autolíticas capaces de destruir la pared bacteriana yasintetizada y,

c. la acción del medio externo a la célulabacteriana sobre una célula con su pared bacterianaalterada por los dos mecanismos anteriores (fig. 3).

FarmacologíaDe acuerdo a su origen y espectro de acción pueden

clasificarse en:1- Penicilinas naturales incluye Penicilina G y

fenoximetil Penicilina o Penicilina V.La absorción oral varía sensiblemente entre los

diferentes compuestos. La Penicilina G no resiste laacidez gástrica y sólo puede administrarse por víaparenteral. La Penicilina V derivada de la primerapuede administrarse por vía oral. Las penicilinas sedistribuyen bien por los diferentes compartimientoscorporales incluyendo pulmón, riñón, hígado, músculo,hueso. No penetran bien en el líquido cefalorraquídeo oen el parénquima prostático, líquido ocular si no existeinflamación. Se eliminan por el riñón sinmetabolización previa. Su espectro de acción estálimitado a los gérmenes Gram positivos (cuadro 2).

PENICILINAS NATURALES G Y VD. Streptococcus sp.E. Staphylococcus penicilinasa negativosF. Neisseria meningitidisG. Cocos anaerbiosH. Clostridium perfringensEspiroquetas

PENICILINAS RESISTENTES A PENICILINASAS! Staphylococcus productor de penicilinasaMenos activas que penicilina sobre el resto de las

especiesCuadro 2: Penicilinas. Espectro de Actividad

2. Penicilinas semisintéticas incluyendo:a. Penicilinas resistentes a las penicilinasas

estafilocóccicasEstas, llamadas también penicilinasantiestafilocóccicas, son activas sobre Staphylococcusspp. resistentes a la Penicilina. El primer compuesto deeste grupo en ser usado fue la Meticilina la cual ha sidoretirada de su uso clínico. La más usada en nuestromedio es la Dicloxacilina.

b. Penicilinas de espectro expandidoLlamadasasí por su acción sobre Gram negativos. Químicamentese distinguen tres grupos con diferente grado deactividad sobre gérmenes Gram negativos.

Se diferencian de la Penicilina G por tener untamaño molecular menor que les permite atravesar másfácilmente los poros de la membrana externa de los

PENICILINAS DE ESPECTRO AMPLIADOAminopenicilinas:! Ampicilina (40% absorción VO)! Amoxicilina (95% absorción VO)

Activas frente:Haemophilus spp (15% aislamientos resistentes)N. gonorrhoeae (50% aislamientos resistentes)E. coli (60% aislamientos resistentes)P. mirabilisSalmonella spShigella spEnterococcus spStreptococcus

Carboxipenicilinas:! Carbenicilina! Ticarcilina Activas sobre Pseudomonas sp Menor actividad sobre Streptococcus y Enterococcus sp

Ureidopenicilinas:! Piperacilina

Mayor actividad sobre Enterococcus sp y Pseudomonas

Gram negativos. Este es un paso esencial parapoder alcanzarla membrana celular donde se encuentrael sitio blanco de acción: las PBP.

La más usada como la Ampicilina ha visto limitadasu acción como consecuencia de el aumento de laincidencia de gérmenes resistentes a este antibiótico(cuadro 3).

c. Penicilinas asociadas a inhibidores de lasbetalactamasas

Los llamados inhibidores de las betalactamasas sonmoléculas que contienen en su estructura un anillobetalactámico.

No tienen casi ninguna acción antibiótica, peropresentan una gran afinidad por las betalactamasas.Estas betalactamasas son enzimas producidas por lascélulas de diferentes especies bacterianas que, como sunombre lo indica, son capaces de hidrolizar el anillobetalactámico (ver mecanismos de resistencia). Estosinhibidores son conocidos como inhibidores "suicidas"debido a que una vez que se unen a la enzima ladestruyen pero también son destruidos por esta.

Hay tres en uso clínico, Acido Clavulánico,Cuadro 3: Penicilinas. Espectro de actividad

Sulbactam y Tazobactam. Unidos a penicilinas deespectro expandido recuperan la actividad perdida porésta como consecuencia de la producción de beta-lactamasas. En nuestro medio están disponibles AcidoClavulánico unido a Amoxicilina de administraciónoral, y Sulbactam unido a Ampicilina deadministración oral e intravenoso.

Desde el punto de vista farmacológico compartensus propiedades con el resto de las penicilinas.

CefalosporinasSon productos de origen natural derivados de

productos de la fermentación del Cephalosporiumacremonium. Contienen un núcleo constituido porácido 7-aminocefalosporánico formado por un anillobetalactámico unido a un anilllo de dihidrotiazida.Sustituciones en las posiciones 3 y 7 modifican suactividad antibacteriana y sus propiedadesfarmacológicas. (figura 2).

Mecanismo de acciónComo ya fue señalado al igual que las penicilinas

las cefalosporinas ejercen su efecto bactericida sobrelos gérmenes susceptibles mediante la unión por enlacecovalente a las PBP. Estas PBP difierenestructuralmente, en su densidad y en su grado deafinidad por los diferentes antibióticos betalactámicos.

Así diferentes cefalosporinas presentan afinidad pordiferentes PBP. Este hecho puede determinar entreotras cosas la concentración necesaria del antibiótico

para producir el efecto final bactericida. Como en laspenicilinas a la inhibición de la síntesis de la pared sesuma la activación de enzimas autolíticas de la paredbacteriana.

Las cefalosporinas se dividen habitualmente engeneraciones de acuerdo al año en el que fueronintroducidas para su uso clínico. Esta división seacompaña con diferencias farmacocinéticas y deespectro de acción, aunque han surgido nuevasmoléculas con propiedades similares a las anteriores.Los cuadros 4 y 5 muestran un resumen de loscompuestos disponibles en nuestro medio y su espectrode acción.

Las cefalosporinas llamadas de primerageneración o espectro reducido tienen una buenaactividad sobre Gram positivos y una actividadmodesta sobre Gram negativos. Son activas sobreStaphylococcus sp resistentes o sensibles a Penicilina,pero no son activos sobre estafilococos resistentes aMeticilina y sobre enterococos.

Aislamientos de Enterobacterias de infeccionescomunitarias incluyendo E. coli, Klebsiella sp yProteus sp son sensibles.

Pseudomona, Entrobacter y Serrratia sonresistentes a este grupo de cefalosporinas.

Las cefalosporinas de segunda generación o deespectro expandido, tienen una actividad aumentadasobre enterobacterias ya que son estables a las betalactamasas producidas por estas asi como a lasproducidas por Haemophilus y Branhamellacatarrhalis. Dentro de este mismo grupo se incluyecefoxitín que junto a otros compuestos no disponiblesen nuestro medio se caracterizan por ser las únicascefalosporinas que presentan actividad anaerobicida.

Las cefalosporinas de tercera generaciónconocidas como de amplio espectro incluyen un grupode cefalosporinas desarrolladas a partir de los años 80que se caracterizan por su resistencia a lasbetalactamasas de amplio espectro producidas porenterobacterias como Enterobacter sp, Citrobacter sppy Serratia spp. Esta mejor actividad sobre Gramnegativos se acompaña de una pérdida de actividad,sobre Gram positivos en comparación con lascefalosporinas de primera generación. En cuanto a laactividad sobre Pseudomonas sp dentro de este grupo,Ceftazidime es el compuesto con mayor actividad.Estos compuestos están disponibles sólo enpresentación para uso intravenoso o intramuscular.

Otros compuestos como Cefixime y Cefpodoximeacetil tienen el mismo espectro que las cefalosporinasde 3ª generación pero son de administración oral.

Un grupo de compuestos nuevos llamadoscefalosporinas de 4ª generación como Cefpirome y

Cefepime, son cefalosporinas de expectro ampliadoque son estables a las betalactamasas cromosómicasproducidas por Enterobacter, Citrobacter y Serratiaspp que hidrolizan el resto de las cefalosporinas.

A diferencia de las cefalosporinas de 3ª conservanuna mejor acción sobre gérmenes Gram positivos.

Otros Betalactámicos: CarbapenemSon una clase única de antibióticos betalactámicos

que presentan el mayor espectro de actividad conocidoen antibióticos de este grupo. Imipenem es el primercarbapenem desarrollado para uso clínico. Es underivado semisintético producido por Streptomycesspp. Otros compuestos más modernos miembros deeste grupo son Meropenem y Biapenem.

Su actividad bactericida se extiende sobre cocosGram positivos incluyendo Staphylococcus sppsensibles a la meticilina, Streptococcus pneumoniae yStreptococcus hemolítico del grupo A, B y C. Nopresenta actividad bactericida sobre Enterococcusfecalis y los Staphylcoccus resistentes a la Meticilinatambién son resistentes al Imipenem. Es activo sobre lamayoría de los aislamientos de Enterobacterias, y sobreHaemophylus spp incluyendo las cepas productoras debeta-lactamasas.

Tiene una muy buena actividad anaerobicida sobregérmenes anaerobios con excepción de Clostridiumdifficile.

Su acción es mediada por la unión a las PBP 1 yPBP 2 de Gram positivos y Gram negativos. El tamañoreducido de su molécula le confiere una gran capacidadpara atravesar la membrana externa de los gérmenesGram negativos y alcanzar su sitio blanco de acción.

Imipenem es el único betalactámico que presentanun efecto conocido como "efecto post antibiótico"(descrito por primera vez en los aminoglucósidos).Consiste en la persistencia de un efecto bacteriostáticosobre una población bacteriana luego de una cortaexposición a concentraciones bactericidas delantibiótico. El crecimiento bacteriano se mantienedetenido aún después de que el antibiótico no estápresente en el medio.

Este efecto observado in vitro es variable según laespecie bacteriana estudiada siendo máxima frente aPseudomona spp, y permite aumentar el tiempointerdosis.

Son estables frente a la mayoría de lasbetalactamasas producidas con excepción de un grupode betalactamasas conocidas como metalo-

Cuadro 4: CEFALOSPORINAS. Clasificación.1ª generación (antes 1975) 2ª generación (1979...) 3ª gen. (1980) 4ª gen (1992...)

Parenterales:CEFALOTINACEFRADINACEFALEXINACEFAZOLINA (mayor

vida media)

Vía oral:CEFRADINACEFALEXINACEFADROXIL

CEFOXITIN (cefamicina)CEFUROXIME

CEFUROXIME-AXETIL

CEFTRIAXONACEFOTAXIME

Antipseudomonas:CEFOPERAZONACEFTAZIDIME

CEFPIROME

Cuadro 5: Actividad comparativa in vitro de las cefalosporinas.

Cefalosporina 1ªgen

2ª generación 2ª gen.anaerobicida

3ª generación 3ª generaciónantipseudomonas

4ªgen.

Especies CEFUROXIME CEFOXITIN CEFOTAXIMECEFTRIAXONA

CEFOPERAZONACEFTAZIDIME

Staphylococcus

Streptococcus

Enterococcus

E. coli,Klebsiella spp,Proteus sp

Enterobacter,Serratia

H. influenzae

P. aeruginosa

Bacteroides sp

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betalactamasas producidas por Xantomonamaltophyla y por algunos aislamientos dePseudomona cepacia (ver resistencia antibiótica).

Enzimas hidrolizantes del tipo de las metalo-betalactamasas activas sobre Carbapenem, han sidodetectadas también entre aislamientos clínicos de

Enterobacteriacea como Enterobacter sp yKlebsiella sp.

Si bien son los betalactámicos de más amplioespectro, son capaces de seleccionar cepas resistentes.

La aparición de Pseudomonas spp resistentes a loscarbapenems ha sido detectada en pacientes que han

recibido Imipenem.QuinolonasBajo este nombre se agrupan un grupo de

antimicrobianos que derivan de una molécula básicaformada por una doble estructura de anillo contiene unresiduo N en la posición uno. Diferentes sustituciones,incluyendo la inclusión de residuos de fluor, handerivado desde el Acido Nalidíxico hasta lasquinolonas fluoradas o de "segunda generación".

Las quinolonas actúan inhibiendo la ADN girasa,enzima que cataliza el superenrrollamiento del ADNcromosómico que asegura una adecuada divisióncelular.

El Acido Nalidíxico se concentra en orina hastasiete u 8 veces su concentración plasmática por lo cuales un muy buen antibiótico para el tratamiento de lasinfecciones del tracto urinario por gérmenes sensibles.Su toxicidad y la baja concentración en otros tejidos lohace inadecuado para otras infecciones.

Las nuevas quinolonas disponibles en nuestromedio para uso clínico son la Pefloxacina,Ciprofloxacina, Norfloxacina. Presentan una mejorfarmacocinética que las anteriores ya que tienen menortoxicidad se pueden administrar por vía parenteral y seeliminan por vía urinaria (Norfloxacina) y hepática. Encuanto a su espectro de acción tienen una muy buenaactividad sobre Gram negativos del grupo de lasenterobacterias y sobre Staphylococcus sp. Sinembargo, tienen una baja actividad sobreStreptococcus sp.

Quinolonas más nuevas como Sparfloxacina (en usoclínico) y (Trovafloxacina) en investigación clínicamejoran la actividad sobre Streptococcus spincluyendo S. pneumoniae.

Su baja incidencia de efectos secundarios, suabsorción oral y su buena concentración tisular estánllevando a estos antibióticos a un uso cada vez másfrecuente.

La resistencia adquirida a estos antimicrobianosestá mediada por varios mecanismos incluyendovariación del sitio de acción y trastornos depermeabilidad.

MacrólidosSon antibióticos semisintéticos derivados de la

Eritromicina producida por Streptomices eritreus.Son moléculas grandes con un anillo de 14

Carbonos. La Eritromicina es muy hidrofílica y lábil alpH gástrico. Por esta razón para su administración oralse utilizan sales de Eritromicina como el Estolato.

Derivados más nuevos de la Eritromicina secaracterizan por una mejor absorción oral con menosefectos secundarios.

Otra importante propiedad de los nuevosmacrólidos es la alta concentración intracelular enfunción de su liposolubilidad que favorece su

concentración dentro de la célula. Este hecho leconfiere una marcada acción sobre bacteriasintracelulares como las Chlamydias y sobre losMycoplasmas. Estos últimos, si bien son parásitosextracelulares, tienen una pared celular rica en ácidosgrasos insaturados.

El sitio blanco de acción de los macrólidos es lafracción 50S del ribosoma.

RESISTENCIA ANTIBIOTICALa resistencia antibiótica es una propiedad de las

bacterias de evadir la acción bactericida obacteriostática de los antibióticos.

Podemos hablar de la resistencia antibiótica en tresniveles que incluyen:

1. Los mecanismos de resistencia queintervienen en la relación molécula de antibiótico conla célula bacteriana. Dentro de este capítulo deberemosreferirnos a los métodos usados por la célula bacterianapara resistir a la acción de los antimicrobianos.

2. La resistencia antibiótica de una poblaciónbacteriana.

Es el resultado de la presencia de mecanismosde resistencia en las células bacterianas que forman lapoblación en estudio. Se refiere a la capacidad de uncultivo de una cepa bacteriana de resistir a la acción deuna concentración dada de un antibiótico en el mediode cultivo. En otras palabras, es el tipo decomportamiento que estudiamos en las pruebas delaboratorio para catalogar una cepa bacteriana comosensible o resistente. Estas técnicas de estudiorelacionan el comportamiento que la poblaciónbateriana tiene en el laboratorio con la concentracióndel antibiótico en el sitio de la infección.

3. La resistencia de una población bacterianaque está produciendo una infección a laacción de un antibiótico que le ha sidoadministrado al paciente. Esta resistencia secorrelaciona con la resistencia anterior aunqueen algunos casos pueden no coincidir enfunción de factores externos como, porejemplo, la localización de la infección.

A. Tipos de resistenciaLa resistencia antibiótica puede ser NATURAL

(intrínseca) o ADQUIRIDA. La resistencia natural espropia de cada familia, especie o grupo bacteriano. Porejemplo, todos los gérmenes Gram negativos sonresistentes a la Vancomicina, y esta situación no esvariable.

La resistencia adquirida es variable y es adquiridapor una cepa de una especie bacteriana. Así existencepas de neumococo que han adquirido resistencia a laPenicilina, cepas de Escherichia coli resistencia a laAmpicilina, cepas de estafilococos resistencia a laMeticilina.

Esta resistencia adquirida es la que estudiamos en ellaboratorio e informamos al clínico. La resistenciaadquirida es la que puede llevar a un fracasoterapéutico cuando se utiliza un antibióticosupuestamente activo sobre el germen que produce lainfección.

B. Genética de la resistenciaLas bacterias son capaces de adquirir resistencia

en función de su variabilidad genética.Nuevos mecanismos de resistencia pueden ser

adquiridos mediante mutación o mediante transferenciade material genético entre células bacterianas deespecies relacionadas o diferentes. Estos genes deresistencia pueden estar codificados en el materialgenético cromosómico o extracromosómico(plásmidos).

La resistencia antibiótica cromosómica secaracteriza por ser estable, es decir, que perdura en lacepa bacteriana que la ha adquirido. La frecuencia demutación para un carácter de resistencia suele ser bajodel orden de 10-9, es decir, de una célula bacterianacada 100 millones. Esta baja frecuencia haceindispensable la presencia de el factor de selección (eneste caso el antibiótico) para que se exprese. Cuandouna población bacteriana contiene células mutantesresistentes a un antibiótico, necesita ser expuesta a esteantibiótico para que las células susceptibles seaneliminadas y las resistentes predominen en estapoblación.

Para algunos antibióticos como Rifampicina yquinolonas la tasa de mutación para el factor deresistencia es más bajo del orden de 10-4 por lo cual esmás fácil que esta resistencia se exprese. La bajafrecuencia de mutación hace muy difícil que en unamisma población bacteriana se encuentren resistenciascromosómicas asociadas.

La resistencia cromosómica es más dificil detransferir entre bacterias que la plasmídica, aunque esposible.

La resistencia antibiótica de origen plasmídico secaracteriza por ser fácilmente transferible entre célulasbacterianas de especies relacionadas y aun de especiesno relacionadas desde el punto de vista filogenético.Así ha sido demostrado que la capacidad de resistir a laAmpicilina adquirida por cepas de Haemophylusinfluenzae proviene de bacilos Gram negativos delgrupo de la familia Enterobacteriaceae.

Esta capacidad de transferencia hace que unapoblación bacteriana pueda transformarse en resistentea un antibiótico dado, aun cuando no haya sidosometida previamente a la presencia de este antibiótico.

Bastaría solamente con poner una célula bacterianaque contenga un plásmido con el gen de resistencia encontacto con la población bacteriana. La diseminaciónde este factor se ve de cualquier modo favorecida por

la presencia del antibiótico (factor de selección).Para que un plásmido se transfiera necesita la presenciaen él o en otro plásmido de un factor de conjugaciónllamado clásicamente factor F+ . Habitualmente losplásmidos que codifican factores de resistencia tambiéncodifican factores de resistencia lo que hace másefectiva la transferencia. Además de este factorhabitualmente un plásmido codifica factores deresistencia para más de un antibiótico.

Más aún, como la replicación del ADN plasmídicoes independiente de la duplicación celular, es habitualque se encuentren múltiples copias de estos plásmidosen una misma célula lo que asegura y mejora laactividad de la expresión del mecanismo de resistenciaque codifican.

La resistencia plasmídica puede perderse si el factorde selección no está presente en el medio.

Algunos factores de resistencia están codificados enelementos genéticos transponibles oTRANSPOSONES (véase el cuadro 6).Cuadro 6:

Plásmidos! Plásmidos "F" ( gen tra)! Plásmidos de resistencia o "R"! Plásmidos de virulencia, ej: Y. enterocolítica,

EPEC, ETEC, EHEC! Plásmidos "Col" (codifican colicinas)

Plásmidos degradativosTransposones y secuencias de inserción

! Secuencias de inserción (SI):Tamaño < 1Kb

Codifican recombinación replicativa! Transposón:

Tamaño >10Kb Enmarcados por SI

Codifican resistencia ATB

Los transposones son pequeñas moléculas de ADN,capaces de saltar desde un plásmido e insertarse en elcromosoma bacteriano o en otro plásmido.

Están constituidos por una secuencia central de paresde bases que con frecuencia codifica factores deresistencia, flanqueado en ambos extremos por dossectores de ADN con una secuencia de base repetida queno codifican ningún factor, pero que median latransposición. Estos sectores terminales son llamadossecuencias de inserción.

La resistencia antibiótica codificada en transposones,posee las características de la resistencia cromosómicaen cuanto a su estabilidad, ya que frecuentemente estácodificada en el cromosoma y suma las características dela plasmídica en cuanto es fácilmente transferible. Lostransposones representan, además, una excelenteherramienta para la "construcción" bacteriana de nuevosplásmidos que posean múltiples factores de resistencia.

C. Mecanismos de resistenciaSi tenemos en cuenta la estructura de la pared

bacteriana, para que un antibiótico alcance su sitioblanco de acción deberá ser capaz de atravesar lamembrana externa y el espacio periplásmico. Si su sitiode acción es intracelular, deberá además atravesar lamembrana celular. En el caso de que la bacteriaproduzca enzimas hidrolíticas el antibiótico tendrá quesobrevivir a la acción de estas en el espacio periplásmicode los gérmenes Gram negativos o en el entorno de lacélula bacteriana, cuando éstas están asociadas a la paredbacteriana como en los gérmenes Gram positivos.

Una vez que el antibiótico alcance el sitio deacción, este deberá estar intacto para poder seridentificado por el antibiótico y entonces la acciónbactericida obacteriostática buscada será alcanzada.

Los mecanismos que las bacterias poseen(resistencia natural) o son capaces de adquirir(resistencia adquirida) que impiden de una manera uotra que el antibiótico pueda alcanzar su sitio de accióny ejercer su acción se denominan mecanismos deresistencia. (Cuadro 7).

Se reconocen tres tipos de mecanismos deresistencia: Hidrólisis enzimática Trastornos de permeabilidad Alteraciones del sitio blanco de acción

En general, cualquiera de estos mecanismos puedeser adquirido por mutación cromosómica o mediadospor plásmidos. 1.- Hidrólisis enzimática del antibiótico.Es la más importante desde el punto de vista clínico yaque media la resistencia antibiótica a los antibióticos demayor uso incluyendo los betalactámicos, losaminoglucósidos y los macrólidos.

BETA LACTAMASASLas enzimas capaces de hidrolizar los antibióticosbetalactámicos son denominadas ββββ-lactamasas. Unconocimiento básico sobre las diferentes enzimas debeser manejado por el médico clínico para poder entenderla información suministrada por el laboratorio deMicrobiología. Conocer que tipos de betalactamasaspredominan entre los agentes bacterianos más frecuentemente aislados en un sitio de infección dado,permitirá seleccionar en forma adecuada el antibióticobetalactámico a usar.

Son producidas por los cocos Gram positivos, unagran variedad de bacilos Gram negativos, incluyendobacilos Gram negativos anaerobios. Las betalactamasasson sintetizadas por la célula bacteriana y luegoliberadas al medio o asociadas a la pared en el caso delos gérmenes Gram positivos, o quedan atrapadas en elespacio periplásmico.

Existen muchas clasificaciones de estas enzimas

basadas en su composición química, actividadcuantitativa sobre diferentes antibióticos, y otraspropiedades como su punto isoeléctrico ysusceptibilidad de ser inhibidas por inhibidores de lasbetalactamasas.

Según su origen genético pueden diferenciarse encromosómicas y plasmídicas con propiedadesdiferentes como se puede ver en el cuadro 8. Lasprimeras descritas fueron las penicilinasasestafilocóccicas que median la resistencia a laPenicilina entre los aislamientos de Staphylococcus sp.

Las primeras descritas entre aislamientos de bacilosGram negativos fueron las llamadas de espectroampliado, ya que eran capaces de hidrolizar laPenicilina pero también presentan acción sobre lasPenicilinas de amplio espectro como Ampicilina yderivados (cuadro 8).

La introducción en el uso clínico de nuevosbetalactámicos se ha acompañado siempre de ladescripción de nuevas ß-lactamasas con mayor espectrode actividad. Así a la introducción de lascefalosporinas de tercera generación le ha seguido ladescripción de nuevas betalactamasas de espectroexpandido activas sobre las cefalosporinas de 3ªgeneración. Estas betalactamasas fueron descritas en ladécada del 80 luego de la introducción de lascefalosporinas de tercera generación, y se hanconvertido en un problema epidemiológico en los años90. (Cuadro 9).

Cuadro 9: B- Lactamasas de Espectro Expandido(BLEE)

Especie (país) B-Lactamasa

Año

Klebsiella ozaenae (RFA)K. pneumoniae (Fr)

K. pneumoniae (Fr)E. coli (Fr)E. coli (RFA)K. pneumoniae (Ing)K. pneumoniae (Fr)

K. pneumoniae (Fr)K. pneumoniae (Fr)K. pneumoniae (Fr)K. pneumoniae (Chile)Citrobacter freundii (Fr)

SHV-2CTX-1

(TEM-3)SHV-3TEM-4TEM-6TEM-9CAZ-1

(TEM-5)CAZ-2CAZ-3SHV-4SHV-5TEM-7

19831984

19861986198719871987

19871987198719871988

Cuadro 7: Mecanismos de resistencia adquiridos de los agentes gram negativosMecanismos Cromosómico PlasmídicoAlteraciones del sitio blanco de acción Estreptomicina

RifampicinaQuinolonasBetalactámicosTrimetoprimSulfametoxasole

Trimetoprim (dihidrofolatoreductasa)

Sulfonamida(dihidropteroatoreductasa)

Resistencia de permeabilidad AminoglucósidosBetalactámicosQuinolonasCloramfenicolTrimetoprim

Tetraciclinas

Hidrólisis enzimática Sobreproducción de cefalosporinasasPABA

PenicilinasCefalosporinasAminociclitolesCloramfenicol

Cuadro 8: Resistencia de amplio espectro a antibióticos B-lactámicosATB afectadosMecanismo Especies

Sí No

Inhibición porSBT/CLV

B-lactamasasplasmídicascomunes: TEM-1,SVH-1, PSE-1

Mayoría deenterobacterias, H.influenzae, Neisseriasp

Ampicilina,azlo,carbenicilina,ticarcilina, piperacilina,cefalotina

Cefoxitin, cefotetan,cefalosporinas 3ª gen,carbapenems,monobactam

+++

BLEA: derivadasde TEM y SVH

K. pneumoniae, E.coli, C. freundii,Serratia,Enterobacter

=/+CXM, aztreonam,cefotaxime y CRO,cefoperazona, ceftazidime

Cefotetan, cefoxitin,moxalacatm, imipenem

+++

Producciónconstitutiva de B-lactamasascromosómicas

E. cloacae,C. freundii, P.aeruginosa,S. marcescens

=/+ cefotetan, cefoxitin,moxalactam

Imipenem -/+

BLEA/Amp Ccromosómicas

K. pneumoniae = Imipenem --

B-lactamasascromosómicasactivas sobrecarbapenems

X. maltophilia, B.fragilis, Serratia, E.cloacae

Imipenem Variable +/?

SBT: sulbactamCLV: ácido clavulánicoBLEA_ B-Lactamasas de Espectro Ampliado

Estas enzimas llamadas betalactamasas de espectroexpandido son producidas por bacilos Gram negativosdel grupo de la familia Enterobacteriaceae. Secaracterizan por derivar de las betalactamasas deamplio expectro, son codificadas en plásmidos y seasocian generalmente con resistencia aaminoglucósidos. (Cuadro 10).

La introducción en el uso clínico de Imipenem hapuesto de manifiesto la importancia de un grupo debetalactamasas capaces de hidrolizar a este antibióticoy el resto de los betalactámicos (cuadro 11).

Los bacilos Gram negativos anaerobios comoBacteroides spp y Fusobacterium sp son productoresde betalactamasas cromosómicas capaces de hidrolizara las penicilinas y cefalosporinas. Estas betalactamasastienen la particularidad de ser las únicas de origencromosómico que son fuertemente inhibidas porSulbactam y Acido Clavulánico. (cuadro 12).

Referimos al lector a los capítulos correspondientesa cada grupo de gérmenes a los efectos de considerar laincidencia de este y otros tipos de resistenciaantibiótica entre las diferentes especies.

ENZIMAS MODIFICADORAS DEAMINOGLUCOSIDOS

Los gérmenes anaerobios y anaerobios facultativos

como los streptococos son naturalmente resistentes alos aminoglucósidos. Esto es debido a que el pasaje através de la membrana celular bacteriana para alcanzarel sitio blanco de acción es dependiente de unmecanismo activo que no está presente en estosgérmenes.

Entre las bacterias aerobias la resistencia aaminoglucósidos está mediada principalmente por lahidrólisis enzimática codificada en plásmidos o en elcromosoma bacteriano. Muchas de estas enzimas estáncodificadas en transposones.

Se distinguen tres tipos de acuerdo a lamodificación que introducen en la molécula deaminoglucósido: enzimas acetilantes, fosforilantes ynucleotidante. Estas enzimas suelen actuar en formaasociada y más de una es producida por una cepabacteriana resistente a los aminoglucósidos.

El sitio de acción de los aminoglucósidos esintracelular, fijándose a la subunidad 30s e inducemodificaciones en el sitio de fijación del tRNA. Lainactivación enzimática del aminoglucósido se produceen el proceso de transporte hacia el interior de la célulapara alcanzar el ribosoma. La resistencia a unaminoglucósido en particular es el resultado delbalance entre la captación intracelular deaminoglucósido y su inactivación enzimática.

La resistencia a los aminoglucósidos tiene unaincidencia variable en las diferentes partes del mundo ycentros hospitalarios. Estas diferencias son el resultadode un predominio diferente de las enzimas inactivantescomo consecuencia de una presión selectiva por el usode determinados aminoglucósidos. Este hecho tieneuna especial relevancia en la selección del tipo deaminoglucósido a usar en cada centro hospitalario. Elpredominio de las enzimas que inactivan laEstreptomicina y la Kanamicina ha llevado a desplazarde su uso estos antimicrobianos (además de sutoxicidad). La mayor incidencia de resistencia a losaminoglucósidos se da entre aislamientos de bacilosGram negativos del grupo de las enterobacterias. La

incidencia de resistencia entre aislamientos de estegrupo de agentes de origen hospitalario llega al 30%para Gentamicina y a 15% para Amicacina. Se handescrito picos epidémicos hospitalarios de infeccionesproducidas por enterobacterias resistentes a losaminoglucósidos. Clásicamente estas epidemias seinician con la aparición de una cepa de K. pneumoniaeque posee enzimas adenilantes codificadas en unplásmido y que últimamente está asociado confrecuencia a betalactamasas de espectro expandido quele confieren resistencia a las cefalosporinas de 3ªgeneración.

Recientemente se describe en todo el mundo unaumento de la presencia de enzimas inactivantes deaminoglucósidos entre aislamientos de cocos Grampositivos. Recordemos que la resistencia a meticilinaentre aislamientos de Staphylococcus sp se asocia aresistencia a aminoglucósidos.

ESTEARASAS DE ERITROMICINASi bien la resistencia a Eritomicina está mediada

fundamentalmente por modificación del sitio blanco deacción (subunidad 50 S del ribosoma bacteriano) sehan descrito enzimas producidas por gérmenes Gramnegativos y por Streptococcus sp y Staphylococcus sp.De todas maneras no representan aun un problematerapéutico.

CLORAMFENICOL ACETILTRANSFERASASLa resistencia a Cloramfenicol está primariamente

mediada por hidrólisis enzimática tanto entre Grampositivos como entre Gram negativos. Esta es unaenzima intracelular capaz de hidrolizar elCloramfenicol una vez que este ha ingresado a la célulabacteriana. Estas enzimas están codificadas tanto enplásmidos como en el cromosoma.

2.-Trastornos de permeabilidad

La célula bacteriana puede se capaz de impedir queun antibiótico alcance una concentración adecuada enel sitio de acción evitando su entrada al mediointracelular o promoviendo la salida de este hacia elmedio extracelular mediante un mecanismo activo deeflujo del antibiótico.

A. Permeabilidad de la membrana externaSe ha reconocido que la incapacidad de la

Penicilina de actuar sobre los gérmenes Gramnegativos es consecuencia de la estructura de lamembrana externa de los gérmenes Gram negativosque impide el pasaje de antibiótico hidrofílicos. Lapresencia en esta membrana de proteínas llamadasporinas facilitan el pasaje de las aminopenicilinas deacción sobre Gram negativos.

Alteraciones en el número y en la estructura deestas porinas alteran la permeabilidad de la membranaexterna y evitan el pasaje de estos antibióticoshidrofílicos. Este tipo de alteración media resistencia alos betalactámico y ha sido descrito entre aislamientosde enterobacterias. Sin embargo, es más frecuente enPseudomonas sp donde media resistencia aCarbapenem (Imipenem) y aminoglucósidos durante eltratamiento. Esta resistencia es cromosómica y seadquiere por mutación.

Este tipo de alteración también ha sido implicadoen la resistencia a quinolonas entre aislamientos deenterobacterias.

B. Permeabilidad de la membrana internaLos aminoglucósidos son introducidos en la célula

bacteriana por un mecanismo activo que necesitaenergía, localizado en la membrana celular interna.

Este mecanismo de transporte puede ser alterado enpresencia de los aminoglucósidos apareciendoresistencia durante la terapia o si las condiciones decrecimiento bacteriano se modifican (Ej.:anaerobiosis). Este fenotipo resistente puede revertir aun fenotipo sensible.

Mutantes con alteración permanente de estemecanismo se han descrito entre aislamientos deEscherichia coli.

C. Aumento del eflujo de antibióticosEste mecanismo ha sido descrito como el

responsable de la resistencia a la Tetraciclina entrebacilos Gram negativos y también en cocos Grampositivos del género Straphylococcus. Consiste en unmecanismo de membrana que elimina hacia el medioexterno de la célula bacteriana el antibiótico que hapodido entrar, evitando así que este alcance su sitio deacción. Este tipo de resistencia puede ser tantocromosómica como plasmídica.

Un mecanismo similar ha sido involucrado en laresistencia en Gram positivos a los macrólidos y podríatener importancia en el desarrollo de resistencia a lasnuevas quinolonas.

3.-Alteraciones del sitio blanco de acciónLa alteración del sitio blanco de acción impide que

el antibiótico lo reconozca y por lo tanto no es capazde ejercer su efecto. Veamos algunos ejemplos:

a. Alteraciones en las subunidades 30S y 50Sdel ribosoma bacteriano, median la resistencia a losaminoglucósidos, el Cloramfenicol y los macrólidos(Eritromicina).

b. Cambios en las PBP median resistencia a losantibióticos betalactámicos. Los cambios pueden ser enla afinidad por el antibiótico o por cambios en lacantidad de PBPs producidas por las bacteria.

La resistencia a la Meticilina entre aislamientos deStaphylococcus aureus y la resistencia a Penicilinaentre cepas de Streptococcus neumoniae se relacionancon la producción de una nueva PBP no presente en lascélulas susceptibles y menor afinidad en las existentes.

No es bien conocido el mecanismo que regula laaparición de estas nuevas PBP. En el caso de lameticilino resistencia la aparición de la nueva proteínaestá relacionada a la presencia de genes plasmídicosque regulan la expresión un gen estructural llamadomecA responsable de la estructura de la PBP de bajaafinidad característica en estas cepas de estafilococo.

c. Alteraciones en la DNA-girasa (enzima quecataliza el superenrollamiento del ADN cromosómicoprevio a la división celular) median la resistencia a lasquinolonas .Esta enzima está codificada por dos genesgyrA y gyrB. La mutación de una de ellas es suficientepara la aparición de resistencia. Este mecanismo deresistencia ha sido descrito en aislamientos deEnterobacterias, incluyendo E. coli, y en especies de

Gram positivos como Staphylococcus aureus.4. Otra forma de alteración del sitio de acción es la

utilización de vías metabólicas alternativas comosucede en la resistencia a las sulfonamidas y al

Trimetoprím (fig. 4).Así la resistencia a las sulfonamidas entre

aislamientos de enterobacterias es mediado por lautilización de una dehidroteroapto sintetasa que esresistente a la unión al las sulfas y su subsecuenteinhibición. Esta resistencia es trasmitida entre lasespecies por un plásmido que, en una frecuenciaaproximada del 45%, se asocia con resistencia aAmpicilina.

Otra alternativa es la pérdida de la enzima timidinosintetasa (inhibida por el Trimetoprim) de manera quela bacteriana necesita de una fuente exógena detimidina para la síntesisis del PABA y por lo tanto elefecto inhibitorio del Trimetoprim no es efectivo.

CONTROL DE LA RESISTENCIAANTIBIÓTICA

Aunque la aparición de la resistencia antibióticapuede relacionarse temporalmente con la introducciónen el uso clínico de los diferentes antibióticos, nosiempre es posible establecer una relación decausalidad directa (fig. 5).

Las bacterias han demostrado tener y ser capaces deobtener determinantes de resistencia para todos losantibióticos existentes. Por lo tanto, tarde o temprano,después de la introducción de un antibiótico en el usoclínico, se aíslan cepas resistentes.

Este hecho, sin embargo, puede retrasarse si se realizaun uso adecuado de los antibióticos. Limitar el uso deestos fármacos a los casos en que están indicadosdiminuye la presión de selección sobre los gérmenes.

Por otra parte, un adecuado control de lacolonización cruzada entre pacientes internados evita ladiseminación de cepas multiresistentes dentro delhospital. Esto se logra a través de la aplicación demedidas de control de infecciones hospitalarias comorealizar un adecuado lavado de manos antes y despuésde examinar a un paciente.

Evitar la aparición de resistencia a losantimicrobianos permite reservar los nuevosantibióticos para aquellas situaciones clínicas en lasque son necesarios y reducir los costos asistenciales.

METODOS DE ESTUDIOUna vez que ha sido aislado un agente bacteriano

de una infección es importante estudiar en ellaboratorio su comportamiento frente a los antibióticosque podrían ser útiles para el tratamiento de unainfección.

La información generada por estos estudios tiene

importancia terapéutica, ya que en función de losresultados sabremos cuales son los antimicrobianos alos cuales la cepa bacteriana estudiada es resistente, ypor lo tanto, es de esperarse un fracaso terapéutico.

Tiene además importancia epidemiológica ya queme dará información sobre la aparición de nuevosdeterminantes de resistencia, así como su incidencia ydistribución en la población asistida en la comunidad oen el hospital.

El análisis de los resultados acumulados de losestudios de sensibilidad a los antibióticos de las cepasaisladas de diferentes localizaciones infecciosas,brindará la información necesaria para la selección deun antibiótico en un tratamiento empírico.

Existen tres tipos de pruebas de laboratorio:pruebas o test cuantitativos, test cualitativos, ydemostración directa de la presencia de un mecanismode resistencia (producción de betalactamasas,demostración del gen mecA).

1.-Pruebas cuantitativasPermiten establecer la CONCENTRACION

INHIBITORIA MÍNIMA (CIM) y laCONCENTRACION BACTERICIDA MÍNIMA(CBM) de un antibiótico dado (Ej.: Ampicilina),frente a una cepa bacteriana en estudio (Ej.: E. coli).

Estos valores se determinan mediante la exposiciónde un cultivo de la bacteria en estudio en unaconcentración del orden de 10-5, a concentracionescrecientes del antibiótico en estudio.

Luego de 18 hs de incubación la menorconcentración de antibiótico que ha inhibido elcrecimiento bacteriano (primer tubo sin crecimiento) sedenomina CIM.

Las 3 concentraciones de antibiótico que siguen a laCIM son subcultivados en medios de cultivo que nocontienen antibiótico. Luego de otras 18hs deincubación la menor concentración en la cual no haycrecimiento y, por lo tanto, ha matado a la poblaciónbacteria se denomina CBM.

Una vez que he establecido la CIM y CBM de un

antibiótico para un germen dado necesito catalogar esegermen como sensible o resistente. Esta clasificaciónnos permitirá saber de acuerdo a la CIM si el uso delantibiótico será eficaz para el tratamiento de lainfección.

Punto de quiebreCuando se administra un antibiótico a un individuo

en sus dosis y por las vías habituales (ej.: Ampicilina500 mg por vía endovenosa), alcanzará unadeterminada concentración a nivel plasmático enacuerdo con su farmacocinética.

Arbitrariamente se toma a esta concentraciónplasmática como índice y se establece que paraconsiderar a una cepa bacteriana como sensible, éstadeberá tener una CIM cuatro a 8 veces menor que laconcentración plasmática alcanzada por el antibiótico.

A estas concentraciones de antibiótico se lesdenomina puntos de quiebre. Una cepa bacteriana conuna CIM mayor que el punto de quiebre debeconsiderarse resistente al antibiótico en estudio.

Esta relación de las cualidades de sensible yresistente con la concentración plasmática es lo quepermite establecer una correlación entre las pruebas delaboratorio y la respuesta terapéutica a un antibiótico.Por supuesto que la concentración plasmática nosiempre refleja con exactitud la concentración a niveldel sitio de infección. Para algunos, tejidos como porejemplo, el prostático estas diferencias son muygrandes y esta correlación se pierde.

Las pruebas cuantitativas no se realizan en formarutinaria, pero están indicadas para estandarizar laspruebas cualitativas, o en situaciones clínicas donde esnecesario determinar si el antibiótico logra un efectobactericida como por ejemplo en la endocarditis (focoendovascular).

La determinación de la CIM puede realizarse por elmétodo de dilución en tubo, microdilución, dilución enagar y elipsograma. Estos diferentes métodos tratan desimplificar la realización del estudio.

Sinergia y antagonismoEs habitual que se utilicen combinaciones de

antibiótico para el tratamiento de ciertas infecciones.Esta estrategia puede tener dos objetivos:

a. Eludir un mecanismo de resistencia.El ejemplo más claro es la utilización de

Trimetoprim asociado a una sulfa. El principio de estacombinación es el hecho ya señalado de la dificultad deencontrar asociados en una misma cepa bacteriana dosmecanismos de resistencia que afecten a un mismopaso metabólico.

b. Alcanzar concentraciones bactericida.En algunas situaciones como en la

endocarditis bacteriana (infección del endocardio)donde el foco infeccioso es endovascular, es esencialalcanzar concentraciones bactericidas del antibiótico

para lograr la erradicación de la infección. En este casose utilizan combinaciones de antibióticos.

Para que una combinación de antibióticos pueda serusada debe presentar un efecto sinérgico. Es decir, quela combinación tenga un efecto mejor que cada uno delas antibióticos de la usados solos.

En algunos casos las combinaciones pueden tenerefectos antagónicos. Es decir, que la combinación tieneuna peor actividad que la de los antibióticos usadossolos.

La propiedad de una combinación de antibióticosde tener un efecto sinérgico o antagónico depende delos antibióticos combinados y de la cepa bacterianasobre la cual actúa.

No pueden realizarse nunca combinaciones deantibióticos sin que éstas hallan demostrado en ellaboratorio tener un efecto sinérgico. Una vez queesto ha sido, demostrado deberá probarse laeficacia clínica de la combinación elegida.

2.-Pruebas cualitativasPrueba de difusión en agar o antibiogramaEsta prueba permite clasificar directamente a una

cepa bacteriana en sensible o resistente. Es la másempleada en el laboratorio de microbiología clínico enfunción de la facilidad de realización y su buenacorrelación con las técnicas cuantitativas.

Se utilizan discos de papel de filtro con elantibiótico a estudiar impregnado (se obtienencomercialmente), que se aplican sobre una placa de unmedio de cultivo estándar (Mulller Hinton agar)previamente inoculada con una suspención de la cepabacteriana en estudio.

El inóculo bacteriano es previamente preparado auna concentración preestablecida de 107 usando unpatrón turbidimétrico.

La placa de agar inoculada con la cepa en estudio, ycon los discos conteniendo los antibióticos ha estudiar seincuba durante 18-24hs a 35ºC. La difusión delantibiótico crea un gradiente de concentración desde elcentro del disco hasta la periferia.

Se produce así un halo de inhibición delcrecimiento bacteriano alrededor del disco. El diámetrodel halo de inhibición es inversamente proporcional ala CIM del antibiótico para la cepa en estudio. Cuantomás grande es el diámetro del halo de inhibición menores la CIM.

De acuerdo a la medida del diámetro del halo deinhibición se puede, entonces, establecer si la cepabacteriana en estudio es sensible o resistente a eseantibiótico.

Los halos de inhibición y su relación con laclasificación en sensible y resistente se establecemediante la realización de una curva de regresión querelaciona las CIM de más de 1000 cepas diferentes conlos halos de inhibición obtenidos en el antibiograma.

(ver figura 5).Determinación de puntos de quiebreOtra técnica cualitativa consiste en inocular una o

más cepas bacterianas en medios de cultivo sólido quecontienen una concentración de un antibiótico igual ael punto de quiebre.

Las cepas que sean capaces de crecer en este medioluego de 18-24hs de incubación deben ser consideradascomo resistentes ya que evidentemente tienen una CIMpor encima del punto de quiebre. Aquellas cepas que,en cambio, no crezcan en dicho medio, serán sensibles,ya que son inhibidas por una concentración delantibiótico igual o menor al punto de quiebre

3.-Pruebas directasPermiten determinar la presencia de un determinado

mecanismo de resistencia en una cepa bacteriana. Lamás utilizada es la determinación de la producción debetalactamasas. Esta técnica tiene particular aplicaciónen gérmenes donde en función de sus exigencias decrecimiento se hace difícil poder usar alguno de losmétodos ya descritos. Ejemplos de esta situación son ladeterminación de la producción de betalactamasas porNeisseria gonorrhoeae, y Haemophylus influenzae.Otra ventaja de estas técnicas es que no necesitan de unperíodo prolongado de incubación y, por lo tanto, seobtiene la información en forma inmediata.

Estas técnicas se basan en la hidrólisis por parte dela betalactamasa de un sustrato cromogénico como laNitrocefina o la detección de la hidrólisis de laPenicilina (formación de Acido Penicilinoico) por unindicador de pH.

Se han desarrollado técnicas para la detección delos genes de resistencia, aplicables aun sobre

poblaciones bacterianas muy pequeñas. Estas, sinembargo, están limitadas para investigación. Esto sedebe a su costo, pero más importante, al hecho de quela presencia de un gen de resistencia determinado noasegura que la cepa bacteriana se comporte comoresistente.

Relación de los resultados de laboratorio yeficacia terapéutica

Por eficacia antibiótica nos referimos al hecho deque un paciente infectado sea capaz de responder ycurar luego de la administración de un antibióticodado.

Los datos obtenidos por las técnicas de estudio desensibilidad pueden no correlacionarse siempre con laeficacia antibiótica. Este hecho es debido a una largaserie de factores, pero los más importantes son:

a. El antibiótico necesita de una respuestainmune adecuada para poder ser eficaz. Pacientesinmunocomprometidos pueden no responder altratamiento, aun cuando el antibiótico usado sea eladecuado de acuerdo a los resultados del antibiograma.

Debe tenerse claro que el tratamiento antibióticonunca logra por sí sólo la erradicación de la infección,sino que necesita de la acción del sistema inmune.

b. La localización de la infección. Unantibiótico puede mostrar una muy buena actividadsobre una cepa bacteriana que produce una infecciónurinaria; sin embargo, si este antibiótico no se eliminapor vía urinaria no podrá ser efectivo.

Muchas veces el proceso inflamatorio en respuestaa la infección lleva a la formación de abscesos. Estosabscesos separan su contenido del sistema vascular porlo cual la concentración antibiótica dentro de ellos essiempre pobre.

Aun si se alcanzan concentraciones terapéuticas, elpH ácido dentro del absceso suele inactivar la mayoríade los antibióticos. Por lo tanto, si no evacuamos elabsceso por un procedimiento quirúrgico, nolograremos erradicar la infección.

Factores que intervienen en el efecto terapéutico deun antibiótico: -Factores bacterianos:

Resistencia antibiótica Estado metabólico Localización de la infección Parásito intra o extracelular -Factores Farmacodinámicos: Dosificación Concentración plasmática Concentración en el sitio de infección Tipo de distribución Concentración intracelular/extracelular -Factores del Huésped: Respuesta inmune Estado de la función renal

Metabolización hepática

Teniendo presente estos factores, los resultadosde los estudios de sensibilidad han mostrado a lo largode los años una buena correlación con la eficaciaterapéutica.

Si el laboratorio informa que una cepa bacteriana esresistente a un antibiótico dado, es muy probable quede usarse ese antibiótico se obtenga un fracasoterapéutico.

Se puede afirmar, aun con más certeza, que de nomediar factores que dependen del huésped (respuestainmune) o de la farmacocinética del antibiótico(concentración en el sitio de infección), si una cepa esinformada como sensible y el antibiótico esadministrado en forma y durante un tiempo adecuado eltratamiento antibiótico será eficaz.

BIBLIOGRAFIA y LECTURAS RECOMENDADASManual of Clinical Microbiology.Murray, P.R. y cols. 6ª edición. American Society forMicrobiology. 1995.Principes and Practice of Infectious Diseases.Mandell, Douglas and Bennett. 4ª edición. 1995Manual of Antibiotics and Infectious Diseases.Conte, J.E. 8ª edición. 1995.Frontiers in antimicrobial chemotherapy.Robert, C. Moellering. Antimicrobial Agents andChemotherapy. 1993Guide to antimicrobial Therapy.Sanford, J.P. 1995.Etiopatogenia Microbiológica. Volumen II.Chans y cols.