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Los antibióticos son una parte muy importante de la medicina y la farmacología actual, ya que son uno de los medicamentos más prescritos a nivel mundial. Su efectividad permite salvar muchas vidas, pero su uso requiere de gran conocimiento y pericia, debido a los posibles efectos adversos. En este artículo veremos una introducción a los antibióticos, sus mecanismos de funcionamiento y las clases que existen.
Introducción a los antibióticos
Las enfermedades infecciosas, especialmente las bacterianas, a lo largo de la historia de la humanidad han sido importante causa de morbilidad y mortalidad. Por esto, siempre la investigación científica en las ciencias médicas y de la salud ha buscado la forma de controlarlas y de disponer de medicamentos para su curación.
El científico alemán Paul Ehrlich, en los primeros años del siglo XX, desarrolló el concepto de “toxicidad selectiva” (actividad selectiva frente a microorganismos, pero no frente a células humanas). Con ello descubrió los primeros agentes quimioterapéuticos (anteriores a los antibióticos), de los cuales el salvarsán, compuesto por arsénico y usado para el tratamiento de la sífilis, fue el más famoso. Este elemento es muy importante para el éxito en la utilización de antimicrobianos (ATB) y guarda relación con los mecanismos de acción de estos fármacos sobre los gérmenes y no sobre el huésped.
A diferencia de las células humanas, todas las bacterias patógenas son eubacterias, es decir, procariotas unicelulares. El tamaño medio de las bacterias patógenas humanas es de alrededor de 1 micra. Bacillus anthracis es la mayor (1-1,3 X 3-10 micras) y las más pequeñas pertenecen al género Mycoplasma (0,1 X 0,2 micras).
Uso de los antibióticos
Los antibióticos han sido considerados tradicionalmente como los compuestos producidos de forma natural por microorganismos o derivados semisintéticos de los mismos, con actividad inhibitoria o bactericida específica frente a las bacterias. En la actualidad, se utiliza con frecuencia el término antibiótico en un sentido más amplio, incluyendo también a los antimicrobianos sintéticos (quimioterápicos) con esta actividad. Ambos se caracterizan por poseer «toxicidad selectiva»: no afectan o son relativamente inocuos para las células del huésped, a diferencia de los desinfectantes y antisépticos, que afectan a ambos.
La toxicidad selectiva se logra gracias a las diferencias existentes entre el huésped y el microorganismo invasor. El mejor ejemplo lo constituye la penicilina, que provoca la lisis bacteriana por inhibición de la síntesis de la pared celular, no existiendo una estructura comparable en las células de los mamíferos.
En el año 1928, Alexander Fleming descubrió la penicilina, pero no fue hasta 1939 cuando los investigadores Howard Florey y Ernst Chain desarrollaron métodos para el análisis y ensayo de la penicilina y para su producción en gran escala a partir de 1940. Los tres investigadores compartieron en 1945 el premio nobel en medicina por estas investigaciones.
El tratamiento antibiótico ha jugado un papel muy importante en el manejo de las enfermedades infecciosas en los siglos XX y XXI. En la actualidad se dispone de un gran número de antibióticos que le permiten una gran flexibilidad al médico en el uso de estas drogas, aunque también exige un mayor conocimiento y experiencia para su uso adecuado. La información que debe manejarse incluye lo habitual para cualquier fármaco, más conocimiento sobre el espectro de acción o actividad antibacteriana, penetración tisular, resistencia a mecanismos bacterianos de inactivación antibiótica.
Clasificación de los antibióticos
Para su estudio, los antibióticos o antimicrobianos se clasifican de diversas maneras. Como resultado de su mecanismo de acción sobre la bacteria, los agentes antibacterianos se comportan de manera diversa según el resultado de su acción:
- Como bactericidas: producen la muerte de los microorganismos responsables del proceso infeccioso. Pertenecen a este grupo los antibióticos betalactámicos, aminoglucósidos, rifampicina, vancomicina, polimixinas, fosfomicina, quinolonas y nitrofurantoínas.
- Como bacteriostáticos: inhiben el crecimiento bacteriano, aunque el microorganismo permanece viable, de forma que, una vez suspendido el antibiótico, puede recuperarse y volver a multiplicarse. La eliminación de las bacterias exige el concurso de las defensas del organismo infectado. Pertenecen a este grupo: tetraciclinas, cloranfenicol, macrólidos, lincosaminas, sulfamidas y trimetoprima.
El hecho de que un agente sea bactericida o bacteriostático depende principalmente de su mecanismo de acción y, por lo tanto, de su estructura. Pero contribuyen también otros factores, tanto por parte del antibiótico como por parte del germen: concentración alcanzada en el sitio de infección, tipo de germen, tamaño del inóculo, tiempo de acción y fase de crecimiento de la bacteria. Por ejemplo, los betalactámicos sólo son bactericidas en la fase de crecimiento activo de la bacteria, mientras que las polimixinas son bactericidas en cualquier fase.
El concepto de bactericida o bacteriostático no es, sin embargo, algo definitivo que caracterice a un determinado antibiótico, puesto que un antibiótico bacteriostático por su mecanismo de acción puede comportarse como bactericida en determinadas condiciones favorables. Esto ocurre, por ejemplo, con los macrólidos.
Resistencia de las bacterias a los antibióticos
La progresiva resistencia a antimicrobianos constituye un problema sanitario de primera magnitud, tanto en bacterias gramnegativas (BGN) como grampositivas (BGP). Las bacterias resistentes a múltiples antibióticos (MDR, multidrug resistant), definidas por la resistencia a ≥1 antibiótico de ≥ 3 familias, son causa de infecciones asociadas a alta mortalidad, estancia hospitalaria prolongada y elevado coste económico.
Esta situación es especialmente preocupante en las bacterias agrupadas dentro del acrónimo “ESKAPE”:
- Enterococcus faecium, resistente a la vancomicina ERV.
- Staphylococcus aureus, resistente a meticilina SARM.
- K. pneumoniae además de E. coli, resistente a b-lactamasas de espectro extendido BLEE y carbapenemasa.
- Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter spp., multirresistentes por su capacidad para “escapar” de la actividad de múltiples antibióticos.
Si se tiene en cuenta la estructura de la pared bacteriana, para que un antibiótico alcance su sitio blanco de acción deberá ser capaz de atravesar la membrana externa y el espacio periplásmico. Si su sitio de acción es intracelular, deberá además atravesar la membrana celular. En el caso de que la bacteria produzca enzimas hidrolíticas, el antibiótico tendrá que sobrevivir a la acción de estas en el espacio periplásmico de los gérmenes Gram negativos o en el entorno de la célula bacteriana, cuando éstas están asociadas a la pared bacteriana como en los gérmenes Gram positivos. Una vez que el antibiótico alcance el sitio de acción, este deberá estar intacto para poder ser identificado por el antibiótico y entonces la acción bactericida o bacteriostática buscada será alcanzada.
Mecanismos de resistencia
Los mecanismos que las bacterias poseen (resistencia natural) o son capaces de adquirir (resistencia adquirida) que impiden de una manera u otra que el antibiótico pueda alcanzar su sitio de acción y cumplir con su mecanismo de acción se denominan mecanismos de resistencia. Se reconocen tres tipos fundamentales de mecanismos de resistencia:
- Hidrólisis enzimática.
- Trastornos de permeabilidad.
- Alteraciones del sitio blanco de acción.
Antibioticoterapia
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