viernes, 25 de noviembre de 2016

¡Las bacterias contraatacan!


Junto con las medidas de higiene y salubridad públicas, la aparición de los antibióticos supuso un punto de inflexión en el siglo XX. Las muertes por enfermedades infecciosas se han reducido un 90%, aunque siguen constituyendo la primera causa de mortalidad a escala mundial. Dada la confianza que se tiene sobre estos fármacos, su uso se ha expandido mucho y asociado a esto han surgido otra serie de problemas.
Alexander Fleming (1881-1955).
Premio Nobel 1945. Descubridor de la penicilina

 
Por un lado, se ha relacionado con el aumento en la prevalencia de muchas enfermedades complejas, de causa desconocida, como enfermedades autoinmunes, diabetes, autismo, alergias, etc. Los antibióticos que se utilizan en la clínica suelen ser de amplio espectro. Es decir, no solo destruyen patógenos, también afectan a las bacterias que habitan el cuerpo de forma natural, la microbiota. Esta protege al hospedador: ocupando espacio para que los patógenos no se puedan asentar y colaborando en distintas funciones corporales (co-dependencia metabólica, cooperación con el Sistema Inmune, etc.).
Por otro lado, en los últimos tiempos está adquiriendo importancia un fenómeno también relacionado con el uso excesivo de los antibióticos: el auge de la resistencia a estos fármacos. Seguro que alguna vez has oído hablar de ello, ¿pero sabes cómo funciona? ¿Qué podemos hacer para evitarlo?
Se trata de un fenómeno cuya causa última es el funcionamiento mismo de la naturaleza. Los seres vivos tienen la capacidad de adaptarse a su ambiente, incorporando características que supongan una ventaja para sobrevivir. Esto es la famosa selección natural darwiniana. Para nuestro caso, los antibióticos son un arma contra las bacterias (presión selectiva), por lo que estas se adaptan a la nueva situación desarrollando estrategias para combatirlos. En esto consiste la resistencia a antibióticos.

Cultivos bacterianos sobre los que se han puesto pastillas de
antibiótico. Puede observarse como en la primera placa, todas
las bacterias mueren alrededor de la pastilla, son
sensibles al antibiótico.  En cambio, en la segunda placa,
vemos algunas pastillas que no tienen efecto sobre las
bacterias, que deben ser resistentes al antibiótico
.

 

Causas del aumento de bacterias resistentes a antibióticos:
  • Mal uso o abuso de los antibióticos. La dosis terapéutica con la que se recetan los antibióticos es la concentración óptima para la eliminación del patógeno, sin dar tiempo a que se genere resistencia. Si la dosis tomada es menor, la infección no se combate bien, mientras que si la dosis es excesiva se ejerce una presión selectiva suficiente para asegurar la proliferación de bacterias resistentes al antibiótico.
  • Prescripciones erróneas. Se estima que alrededor del 50% de las prescripciones de antibióticos son dados sin evidencia clara de infección bacteriana. Por ejemplo, a pacientes con gripe u otras enfermedades víricas. Frecuentemente, los antibióticos se prescriben sin previa identificación del patógeno, por lo que se dan antibióticos de amplio espectro en lugar de otros más específicos. Así, se favorece la selección de mutantes resistentes a drogas.
  • Medicamentos de baja calidad. En algunos países, la falta de acceso a los antimicrobianos hace que se tomen tratamientos incompletos o medicamentos de baja calidad.
  • La ganadería. En la ganadería se emplean dosis subterapéuticas de antibióticos para fomentar el crecimiento de los animales o prevenir enfermedades, y esto puede favorecer la aparición de microorganismos resistentes que se transmitan al hombre.
  • La debilidad de los sistemas de vigilancia de salud pública. Hay pocas redes institucionales que estén bien establecidas y sirvan de comunicación regular de datos sobre la farmacorresistencia.


Ecología de los antibióticos y resistencia a antibióticos. Los antibióticos son producidos por bacterias y hongos desde hace millones de años. Además, durante los últimos 70 años aproximadamente, hemos producido grandes cantidades. El consumo de antibióticos a nivel mundial se estima entre 100.000 y 200.000 toneladas al año. Por tanto, existe un elevado porcentaje de antibióticos que se liberan de manera directa al medio. La presencia de estos antibióticos actúa de fuerza de selección de bacterias resistentes. 
Andersson & Hughes (2014)
 

Un poco de historia… El periodo 1945-1960 se considera la “era dorada” de los antibióticos, pues fue entonces cuando la mayoría de las tipos fueron descubiertos. Entre estos se incluyen las penicilinas y cefalosporinas de hongos y diferentes antibióticos de la bacteria filamentosa Streptomyces, como la estreptomicina, la eritromicina, la tetraciclina y la vancomicina.
Se dice que una vez que un antibiótico comienza a emplearse masivamente en humanos, sus días están contados. Por ejemplo, para la penicilina la resistencia se empezó a notar dos años después de su introducción en los años 40. En la segundad mitad del siglo XX, se siguió investigando para intentar eludir la resistencia de las bacterias mediante dos vías: la modificación de moléculas a partir de los núcleos esenciales de los antibióticos originales y la síntesis de nuevas moléculas, eficaces contra los patógenos.
Dianas para los principales antibióticos:
Esquema resumiendo las diferentes dianas de los principales antibióticos
 
  • Biosíntesis de la pared celular. Las bacterias poseen una capa de peptidoglicano sobre su membrana celular que les confiere resistencia mecánica y protección. Los antibióticos como la penicilina, la cefalosporina (β-lactámicos) o la vancomicina bloquean este proceso, produciendo la debilitación de la pared bacteriana. 
  • Síntesis de proteínas. Es un proceso clave para la vida, que también realizan nuestras células (eucariotas). Sin embargo, los ribosomas de bacterias son distintos a los nuestros. Por esto, existen muchos inhibidores específicos como algunos tipos de eritromicinas, las tetramicinas, la estreptomicina, entre otros.
  • Replicación y reparación del ADN. El ADN contiene toda la información necesaria para el mantenimiento de un organismo vivo y su reproducción, de modo que antibióticos que interfieren con esto conducen a la muerte celular de las bacterias. 
La resistencia a antibióticos puede surgir en las bacterias de dos formas:
  • Mediante mutación y selección. Las bacterias se multiplican muy rápido y sufren muchas mutaciones en su ADN, que pueden crear genes de resistencia a antibióticos donde antes no los había.
  • Por transferencia génica horizontal (transducción, transformación y conjugación). Las bacterias se reproducen asexualmente, creando clones de sí mismas, pero a veces pueden incorporar material genético ajeno (elementos extracromosomales) que contenga genes de resistencia a antibióticos provenientes de otros organismos.
 
Adquisición de resistencia a antibióticos. Las bacterias pueden adquirir resistencia 
a antibióticos (Ab’) por mutaciones en los genes cromosomales. Pueden adquirir 
material genético foráneo incorporando segmentos de DNA en su cromosoma 
(transformación), por la infección de un bacteriófago (transducción) o por la 
incorporación de transposones o plásmidos durante la conjugación.
Alekshun, Levy, S.B. (2007)
 
En una infección bacteriana que es tratada con antibiótico, seguro que parte de la población de bacterias tiene resistencia a antibióticos. Esto puede combatirse con un tratamiento con dosis efectivas, que acabe con todas las bacterias antes de se puedan multiplicar demasiado.

Existen tres grandes tipos de estrategias de resistencia a antibióticos.
  • Sistemas de bombeo de los antibióticos fuera de la bacteria. Son transportadores de membrana que expulsan compuestos tóxicos, generalmente de forma inespecífica, por lo que generan resistencia a un amplio espectro de antibióticos.
  • Destrucción del antibiótico. Algunas bacterias poseen enzimas capaces de romper o inactivar las moléculas de antibiótico. Por ejemplo, la β-lactamasa que rompe anillos β-lactámicos, componente principal de las penicilinas y las cefalosporinas. Algunas cepas de Staphylococcus aureus resistentes presentan este mecanismo, y son las responsables de la mayoría de infecciones de este tipo que se producen en los hospitales.
 
    Mecanismo de acción de β-lactamasa o penicilinasa
    sobre molécula de penicilina

     
  • Introducción de cambios en las moléculas diana de los antibióticos.  Existen enzimas capaces de modificar otras moléculas importantes para la bacteria sin que se altere su funcionalidad. El objetivo es que estas moléculas no puedan ser reconocidas por antibióticos específicos para ellas, anulando su efecto.

Todos hemos tenido que tomar antibióticos alguna vez. Incluso sabiendo lo potentes que son, a veces lo hacemos con poco cuidado. Con esta entrada pretendemos proporcionar una visión simple de su funcionamiento, así como de los peligros de su mal uso. Así que ya sabéis, ¡haced caso al médico y seguid la prescripción al pie de la letra!
Por otra parte, queremos resaltar que la aparición y proliferación de bacterias resistentes a antibióticos es un gran ejemplo de cómo funciona la selección natural. Los seres vivos estamos sometidos a la evolución y gracias a ella ha surgido toda la diversidad biológica que conocemos.
En este blog, nuestro principal objetivo es acercar la ciencia a todos los curiosos que, como nosotros, sientan constante asombro ante las maravillas de la naturaleza. Por eso, ¡esperamos que os haya gustado esta entrada y nos encantaría conocer vuestra opinión al respecto!


Bibliografía:
  • Microbiota intestinal, sistema inmune y obesidad”. RUIZ ALVAREZ, Vladimir; PUIG PENA, Yamila y RODRIGUEZ ACOSTA, Mireida (2010). Rev Cubana Invest Bioméd [online]. 2010, vol.29, n.3, pp. 364-397. ISSN 1561-3011.
  • Molecular mechanisms of antibacterial multidrug resistance”. Alekshun, M.N., and Levy, S.B. (2007). DOI: 10.1016/j.cell.2007.03.004.
  • Human microbiomes and their roles in dysbiosis, common diseases, and novel therapeutic approaches". Frontiers in Microbiology. Belizário JE, Napolitano M. (2015); DOI: 10.3389/fmicb.2015.01050.
  • Biología de los microorganismos” Madigan, M.T., Martinko, J.M. y Parker, J. (1998) (8ª Ed.) Prentice Hall Iberia, Madrid. Cap. 21, 865-901.
  • Interactions among strategies associated with bacterial infection: pathogenicity, epidemicity, and antibiotic resistance”. Martinez, J. L. and Baquero, F. (2002). Clin. Microbiol. DOI: 10.1128/CMR.15.4.647-679.2002.
  • Molecular mechanisms that confer antibacterial drug resistance”. Walsh, C. (2000) DOI: 10.1038/35021219.

11 comentarios:

  1. Me ha encantado, chicos. Creo que hacéis un gran favor intentando mostrar a la gente los perjuicios de la "automedicación", algo que todos los ciudadanos deberían aprender, por el bien de todos.

    Ánimo y suerte.

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    1. Buenas tardes Alberto. Muchas gracias por tu valoración. Como tú mismo dices, con esta entrada pretendemos concienciar a la sociedad de que si se encuentra mal y tiene los motivos que crea necesarios para ir al médico ¡que no lo dude! El doctor es la persona más indicada para recomendarnos el tratamiento que sea más adecuado para nosotros, y así recuperarnos de manera más eficaz, y sobre todo, ¡con seguridad! Un saludo y gracias de nuevo :D

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  2. Hola chicos. Por fin nos tenemos que dar cuenta que no todas las enfermedades se curan con antibióticos que era la idea y la práctica habitual de más de uno. Ahora bien los nuevos antibióticos que nos mandan muchos con ácido clavulanico a la gran mayoría de personas nos caen fatal con pérdida de toda la flora gástrica y otros efectos secundarios fastidiosos y la verdad llega a pensar una que no están lo suficientemente logrados. Vamos que no dejamos de ser animalillos de laboratorio y eso da un poco de miedo la verdad. Mi conclusión chicos que cuanto menos se tome mejor. Como siempre un placer leeros y un estupendo trabajo.

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    1. ¡Hola Pilar! En efecto no se puede decir que todos los antibióticos sean efectivos al 100%, precisamente como te imaginarás y dado que los seres humanos no somos idénticos, no funcionan del mismo modo a cada paciente, y por ello se dan estos efectos secundarios.
      A pesar de ello, no hay por qué tener miedo, muchos efectos secundarios se dan con muy poca frecuencia, es decir, afectan a una proporción muy ínfima de población, y en el caso de que dichos efectos sean más frecuentes, seguro que los síntomas que producen no son tan graves en la mayoría de los casos, ya que si no, no se comercializaría. También decirte, que aun así, se continúa investigando y diseñando fármacos más efectivos y que no favorezcan resistencia.
      En cuanto al ácido clavulánico que mencionas, es verdad que pueden atacar a la flora intestinal, provocando una reducción de la misma; pero, precisamente, este compuesto es un factor que se aplica junto con muchas penicilinas para que no se genere resistencia y así la infección bacteriana no persista y no se pueda agravar. Además, si te has dado cuenta, muchos doctores siempre recomiendan que cuando se esté tomando antibióticos se suelan consumir productos lácticos (un yogur por ejemplo) y así compensar la pérdida de microbiota. Por tanto, tranquilidad, los avances tratarán de solucionar los problemas que quedan pendientes, además de que la medicina ha evolucionado hacia una atención más personalizada (más específica o dirigida al paciente en concreto).
      Un saludo y muchas gracias por tu comentario :)

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  3. ¡Hola de nuevo chicos!
    Me he dado una grata sorpresa al leer el título de la nueva entrada...resulta que estoy sensible con este tema: he recibido un diagnóstico equivocado que me ha llevado a tomar un antibiótico que no correspondía.
    En fin...que creo que hoy en día se necesita dar a conocer aspectos más profundos de uno de los métodos más comunes de terapia.Está bien que conozcamos la superficie, pero soy una fiel defensora de conocer más profundamente lo que pasa en nuestro organismo; si todos nos informáramos con más detalle de lo que ocurre en el interior de nuestro cuerpo...¡cuántos problemas o sustos nos ahorraríamos!
    Entender lo que pasa es el primer paso para saber cómo actuar.

    Por otra parte, creo que la forma en la que está todo expresado y redactado hace que sea más fácil de entender para lectores que no están tan familiarizados con el tema.
    ¡Gracias por hacer que esto llegue a la gente!

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    1. ¡Hola Leti! Muchas gracias por contarnos tu propia experiencia. No siempre se acierta a la primera con la infección o patología que se tiene, por ello hay que seguir investigando. Esperamos que un nuevo diagnóstico haya revelado con mayor precisión lo que padeces y ¡que te recuperes pronto!
      Por otro lado, agradecerte que nos transmitas tu valoración sobre la entrada, a veces tantos términos tan concretos y complejos (al hablar de tanta molécula y nombres de antibióticos) resultan bastante complicados de transmitir. Por supuesto, estamos de acuerdo contigo en que el ser humano debe tener más conocimiento sobre lo que pasa continuamente en nuestro organismo, sería una forma de prevenir numerosos riesgos, como tú dices. De ahí, que hayamos pensado en realizar esta entrada sobre todo para concienciar a nuestros lectores.
      Un saludo :D

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  4. Esta entrada de blog deberían leerla unos cuantos médicos... que recetan antibióticos cuando uno va con hepatitis vírica y luego le toca quedarse ingresado una semana y con suerte de que solo se tomo una pastilla porque si no le terminan de destrozar el hígado... Como me pasó a mí. Porque ya no solo está el tema de las resistencias, que es sin duda muy importante y nos hace invertir mucho tiempo y dinero en buscar antibióticos de nueva generación continuamente, sino también que, en ocasiones, el antibiótico puede conllevar un empeoramiento del paciente si no está indicado en su situación. En fin, que si los médicos no se conciencian de esto ademas de la población en general, ¡acabará siendo peor el remedio que la enfermedad!

    Muy buena entrada otra vez chicos, las temáticas que tratáis son top!
    Y muy bueno también el Nature de 2014, por cierto.

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    1. Buenas tardes Mirabai. Muchas gracias por tu aportación y que te gusten tanto las entradas que realizamos en el blog, nos alegra saberlo ya que, como hemos dicho otras veces, trasmitir nuestro interés o gusto por estas temáticas y que generen esa misma atracción al público no es tan sencillo.
      Por otro lado, es cierto que a veces se dan preinscripciones erróneas (como mencionamos en nuestra entrada) por no identificar correctamente al patógeno responsable de la infección, y pueden ocasionar un grave daño en el paciente. Sin embargo, últimamente, se está tratando de mejorar el diagnóstico a la hora de determinar la presencia del virus o la bacteria que ocasiona la infección, previniendo estos prejuicios para el organismo; mientras que el problema de la automedicación sigue constituyendo un hábito muy común de la sociedad y puede llegar a ser más dañino ya que se hace sin conciencia de los efectos que pueden tener tanto a corto como largo plazo. Además, esto último es más fácil de prevenir o erradicar, simplemente dando mayor información a la población, y no hay mejor forma que ¡divulgando!
      Esperamos que te resulte útil nuestra opinión y muchas gracias de nuevo. Un saludo :D

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  5. Hola chichos, estupendo artículo, me ha aclarado muchas cosas. Se lo recomendaré a unos cuantos que aun siguen diciendo eso de "vaya médico, no se para que vengo, si no me ha mandado antibiotico..." Y supongo que igual pasará con muchas otras medicinas y me parece muy interesante que todos entendamos de una vez que automedicarnos no es bueno. Un saludo y gracias por vuestro trabajo.

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    1. ¡Hola Rocío! Muchas gracias por tu comentario y sobre todo por decirnos que vas a difundir nuestra entrada a más gente. Es una forma ideal de que la gente se dé cuenta de los riesgos que supone automedicarse o no seguir correctamente las recomendaciones que nos da el doctor.
      Un saludo y gracias de nuevo :)

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  6. Hola chic@s. Una vez más, felicidades por vuestro artículo. Efectivamente todo el mundo debería saber más acerca del uso y no abuso de los antibióticos, porque siendo cierto que sirven para combatir las infecciones de nuestro organismo, no luchan contra los virus, o sea, que tener fiebre, no significa tener que tomar antibiótico. Será el médico quien haga la valoración y la prescripción de medicamentos. Si todos nos concienciamos de esto, es posible, que cada día se consuman menos. Gracias por vuestro trabajo y seguir adelante.

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