bacterias, antibióticos y resistencia antimicrobiana

Hola steemians tenía muchas ganas de hacer este post ya que este tema de bacterias, antibióticos y resistencia antimicrobiana es algo que me apasiona.

Bacterias

A rasgos muy generales se dice que son organismos microscópicos unicelulares que no poseen algunas organeras como la mitocondria o núcleo celular, poseen solo un (1) cromosoma que a diferencia del humano que posee 46, poseen pared celular y su reproducción es netamente asexual, es decir son procariotas.

Treponema pallidum (causante de la sífilis). De Photo Credit:Content Providers(s): CDC/ Dr. David Cox. Dominio público, Enlace

La estructura de las bacterias es sencilla, en su citoplasma se encuentran pequeñas estructuras como los plásmidos que son moléculas de ADN usados en el intercambio de información genética entre bacterias, las vacuolas que contienen diversas sustancias sean nutricias o de desecho, los ribosomas que al igual que en las células animales su función es la elaboración de las proteínas** y por último está el nucleoide que es la molécula de ADN primario.

En la parte externa existen estructuras como el flagelo que es una estructura de naturaleza proteica que le confiere movimiento a la bacteria, puede girar hasta 20.000 RPM.

Fimbrias son estructuras también de naturaleza proteicas que asemejan unos y se encuentran en toda la superficie de algunas bacterias, cuya función es adherirse a superficies o a otras bacterias.

Pili son estructuras similares a las fimbrias pero su función no es de adherencia si no para el intercambio genético entre bacterias.

Estructura típica de una bacteria, imagen realizada por el autor

Es importante tener en cuenta que no todas las bacterias causan enfermedad en el hombre, de hecho de casi 16.000 conocidas solo 500 aproximadamente son causante de enfermedad, y esto se debe a los diferentes grados de virulencia (capacidad de causar enfermedad) que poseen las bacterias.

Factores de virulencia

Es cualquier característica de la bacteria que le permite la supervivencia y que generalmente causa enfermedad, por ejemplo el Corynebacteruym diphteriae tiene que estar infectado por un virus (bacteriófago) para que pueda producir la toxina diftérica y así producir la enfermedad.

Otros factores de virulencia

Las estructuras como flagelos son importantes en la virulencia ya que les permite el movimiento e invasión, existen algunas bacterias conocidas como Espiroquetas que tienen unos flagelos internos que les permite un movimiento particular llamado “tirabuzón” que les permite invadir al humano por la piel, es el caso de la Leptospira spp

Leptospira spp licencia de dominio público, Enlace

Las fimbrias importante factor de virulencia por ejemplo en el caso de Escherichia coli que tiene afinidad por las células del tracto genitourinario causando infecciones urinarias.

De (Image: Manu Forero) - Fimbrias del E.coli, PLoS Biology Vol. 4/9/2006, e314. doi:10.1371/journal.pbio.0040314, CC BY 2.5, Enlace

Sustancias de cubrimiento como glicocalix que es una estructura laxa y flexible, y la capsula que es más dura o rígida, estas capas de recubrimiento protegen a la bacteria del sistema inmunológico del hospedero evitando ser destruidas.

Sustancias de recubrimiento: Capsula y glicocalix. Imagen elaborada por el autor

Algunos factores de virulencia de naturaleza proteica/enzimática. Tabla elaborada por el autor

La importancia de conocer la existencia de diversos mecanismos de virulencia es para entender que una vez instaurada la infección en muchos de los casos el sistema inmunológico por más fuerte que esté será incapaz de eliminar la infección, requiriendo el uso de antibióticos en etapas tempranas.

Clasificación de las bacterias

Actualmente existen diversas formas de clasificar a las bacterias por ejemplo de acuerdo a su forma:

Algunas de las diferentes morfologías de bacterias. Imagen elaborada por el autor

Clasificación por coloración Gram

La coloración de Gram es un tipo de tinción que se usa en microbiología para poder observar las bacterias al microscopio y dependiendo de la estructura de la pared bacteriana estas se colorean o no dando dos clasificaciones las “Grampositivas” y “Gramnegativas”.

Grampositivas: Estas se colorean de violeta o azul, esto se debe a la estructura de la envoltura celular, que está conformada por la membrana celular y la pared y esta ultima tiene una composición de peptidoglucano que le confiere una gran resistencia por lo que retiene la coloración de gram.

Estructura de las bacterias grampositivas, imagen elaborada por el autor

Gramnegativas: Son aquellas que no retienen la coloración azul, manteniendo un color rosa, esto se debe a la característica de la envoltura celular que posee doble membrana y entre ellas se encuentra la pared de peptidoglucano mas delgada por lo que no mantiene la coloración.

Estructura de las bacterias gramnegativas, imagen elaborada por el autor

Algunos géneros de importancia medica, imagen elaborada por el autor

Antibióticos

Son compuestos químicos que matan (bactericida) o bloquean el crecimiento bacteriano (bacteriostático), ya sean elaboradas por el hombre (antibióticos sintéticos) o producidas por otros microorganismos.

Mecanismos de acción de los antimicrobianos

Acción similar a la de los jabones, existen antibióticos con afinidad al agua y otra parte a los lípidos (membrana celular bacteriana) y esta acción altera la permeabilidad de las membranas destruyendo la bacteria, especialmente gramnegativos.
Penetración de los fármacos hidrofílicos a través de poros de agua en la membrana externa de los gramnegativos con blanco intracelulares alterando el metabolismo de la bacteria.
Difusión libre desde la envoltura celular de los grampositivos con unión al peptidoglucano de la pared celular.
Unión del fármaco a la “proteína fijadora de penicilina”, paso importante para la síntesis de la pared bacteriana.
Unión del fármaco a estructuras ribosómicas inhibiendo la síntesis de proteínas.
Interacción del antibiótico con una proteína diana que provoca alteraciones metabólicas, como la interrupción en la síntesis de acido fólico bacteriano, o inhibiendo la replicación del DNA.
Interacción directa de productos intermedios tóxicos con el acido nucleico.

Lugar de accion algunos antibióticos. Imagen elaborada por el autor.

Resistencia bacteriana

La resistencia antimicrobiana es simplemente la capacidad que tienen (y adquieren) algunas bacterias a permanecer vivas frente a los fármacos.

El origen de la resistencia bacteriana se explica por dos formas: mutaciones genéticas espontaneas, con esto se refiere a que las bacterias modifican sus genes para generar mecanismos de resistencia.

Por conjugación bacteriana:

Es el intercambio genético que se encuentra contenido en los plásmidos y que contienen genes para la resistencia a múltiples fármacos y que se transmiten de bacteria a bacteria a través de los pilius.

La adquisición de genes de resistencia puede darse también por un virus, este tomaría el gen de una bacteria y lo transmite a otra, o también las bacterias pueden tomar ADN que contienen genes de resistencia de otras células muertas.

De Adenosine - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Conjugation.svg, CC BY-SA 3.0, Enlace

Mecanismos de resistencia bacteriana

Resistencia intrínseca: incapacidad del antibiótico para atravesar la envoltura celular de los gramnegativos.
Poros de agua mutantes que disminuyen la penetración del antimicrobianos.
Producción de peptidoglucano alterado, volviéndolo insensible a los antibióticos.
Producción de proteína fijadora de penicilina (PBP) insensible (la bacteria cambio su conformación de la proteína para que se sea reconocida).
Inactivación de los antibióticos (los betalactamicos como la penicilina) por enzimas (betalactamasas) que los “digieren” y no pueden cumplir con su función. Dichas enzimas se encuentran alrededor de las bacterias grampositivas o en el espacio periplasmatico en el caso de las gramnegativas.
Expulsión activa del antibiótico por una “bomba” desde el citoplasma o periplasma hacia el exterior de la bacteria.
Disminución de la unión a los ribosomas por alteración en su estructura.
Inactivación del fármaco por modificación química que provoca disminución de la interacción con sus sitios de acción.

Mecanismos de resistencia bacteriana. imagen elaborada por el autor

Como determinar el patrón de resistencia

Se determina con Antibiogramas son pruebas de laboratorio para determinar los patrones de resistencia o sensibilidad de las bacterias a un grupo de antimicrobianos.

Metodo de Kirby Bauer

Sobre una placa de agar (especial para este método) se cultiva una cantidad establecida de bacterias y se le colocan discos de papel impregnados con ciertos antimicrobianos específicos para el tipo de bacteria y luego se miden los halos de inhibición que dependiendo de su tamaño se puede interpretar los resultados como: (R) resistente, (S) sensible e (I) intermedio.

Metodo de Kirby Bauer De NOAA - NOAA, Licencia de dominio público, Enlace

Recomendaciones a la población general:

Solo usar antibióticos cuando sean indicados por un profesional de la salud capacitado.
No exigir antibióticos cuando estos no fueron recomendados (especialmente en enfermedades virales febriles o respiratorias).
Seguir las indicaciones en cuanto a dosis, frecuencia de toma y duración del tratamiento.
Evitar infecciones, manteniendo la higiene, evitando el contacto con enfermos, cumplir con el programa de vacunas y evitar las relaciones sexuales de riesgo.

Recomendaciones para los profesionales en salud

Utilizar los antibióticos de forma correcta: indicar solo cuando sea necesario, utilizar los antimicrobianos de primera línea según las últimas guías, dosis adecuadas durante el tiempo necesario.
Mantenerse actualizado con la epidemiologia de su hospital de trabajo.
Prevenir infecciones en sus pacientes manteniendo el lavado de manos, uso de guantes y la higiene en general.
Notificar cualquier patrón de resistencia inusual a las autoridades en vigilancia epidemiológica.
Informar al paciente como debe usar el antibiótico y como evitar las enfermedades infecciosas.

Bacterias más peligrosas

La Organización mundial de la salud ha publicado cuales son las bacterias con elevados patrones de resistencia causando elevada mortalidad pidiendo que se busquen nuevas opciones terapéuticas.

Tabla elaborada por el autor.

Las tres bacterias mas frecuentes en el hospital donde realizo mis estudios:

Acinetobacter baumannii.

Esta bacteria Gramnegativa resistente a los carbapenenems tiene una gran increíble capacidad para la transmisión de genes de resistencia, lo que le confiere una alta prevalencia en hospitales, afortunadamente normalmente no afecta a individuos sanos si no a pacientes inmunocomprometidos en entornos hospitalarios.

Acinetobacter baumannii. Licencia de dominio público, Enlace

Pseudomonas aeruginosa

Esta bacteria Gramnegativa resistente a los carbapenenems, cuenta con diversos mecanismos de resistencia como producción de biopelicula, que es la producción de una capa protectora para que los antibióticos no lleguen al lugar, tambien poseen bombas que extraen activamente el antimicrobiano de su interior y enzimas que degradan a los antibióticos.

Al igual que A. baumanii en la mayoría de los casos afecta a pacientes inmunocomprometidos, causando diversos cuadros clínicos como neumonías, sepsis, infecciones de heridas, infecciones urinarias, etc.

Pseudomonas aeuriginosa Dominio público, Enlace

Enterococcus faecium

Esta bacteria grampositiva resistente a la vancomicina, normalmente se encuentra en la flora habitual intestinal del humano pero puede causar infecciones severas en inmunosuprimidos, especialmente en neonatos provocando meningitis.

Enterococcus faecium. licencia de dominio público, Enlace

Referencias

-Fauci AS, et al. Harrison’s principles of internal medicine. Vol 2. 19th ed. New York: McGraw Hill; 2015
Informe OMS