Recursos en Bacteriología - Departamento de Microbiología y Parasitología - Universidad Nacional Autónoma de México

TERAPÉUTICA

Dr. José Molina López joseml@unam.mx
Departamento de Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina, UNAM.

DROGAS ANTIBACTERIANAS

Introducción.
Los agentes antimicrobianos pueden interferir diferentes funciones que lleva a cabo la bacteria, tales como la síntesis de sus ácidos nucleicos, de proteínas, o para el procesamiento de aminoácidos o azúcares del medio, necesarios para la biosíntesis de sus paredes o membranas celulares. Las drogas antibacterianas pueden actuar en una o más áreas del funcionamiento del microorganismo y producir dos principales efectos: la muerte de la bacteria, designándose entonces como agentes bactericidas o sólo inhibir el desarrollo y reproducción del germen, llamándose entonces agentes bacteriostáticos.

Clasificación de los antibióticos y mecanismo de acción.
De acuerdo al mecanismo de acción que presentan los antibióticos, se clasifican en siete grandes grupos:

Mecanismo de acción	Ejemplos
Inhibición de la síntesis de la pared celular	Penicilinas, cefalosporinas, vancomicina, bacitracina, oxacilina, nafcilina
Daño a la membrana plasmática	Polimixina, nistatina, anfotericina B
Inhibición de la síntesis de proteínas	Aminoglucósidos, cloranfenicol, eritromicina, tetraciclina
Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos	Rifamicina, actinomicina D, ácido nalidíxico, ciprofloxacina, norfloxacina
Antimetabolitos	Trimetoprim, sulfonamidas
Inhibidores de betalactamasas	Sulbactam, clavulanato, tazobactam
Antifímicos	Etambutol, pirazinamida, isoniazida, estreptomicina, rifampicina

Otra clasificación muy utilizada agrupa a los antibióticos sobre la base de su estructura química y los denomina como familias o clases de antibióticos:

a) Aminoglucósidos
b) Cefalosporinas
c) Cloranfenicol
d) Macrólidos y lincomicinas
e) Quinolonas y fluoroquinolonas
f) Penicilinas o betalactámicos
g) Sulfonamidas
h) Tetraciclinas

Antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular:

Actúan a distintos niveles de la biosíntesis del peptidoglucano, capa esencial para la supervivencia de las bacterias, y el daño se produce por la pérdida de la rigidez de la célula bacteriana que puede causarle la muerte; por lo tanto son considerados como agentes bactericidas. La síntesis del peptidoglucano se lleva a cabo en tres etapas y los distintos antimicrobianos pueden afectar cada una de ellas. Los representantes de este grupo son las penicilinas y cefalosporinas.

Antibióticos de familia de penicilinas	Antibióticos de familia de cefalosporinas
Penicilinas Naturales — Penicilina G (bencil) — Penicilina G procaína — Penicilina G benzatina	Primera generación (espectro estrecho) — Cefadroxil — Cefazolina — Cefalexina — Cefaloridina — Cefalotina — Cefapirina — Cefadrina — Cefminox
Penicilinas orales — Penicilina V — Feniticilina — Propicilina	Segunda generación (espectro aumentado) — Cefaclor — Cefamandol — Defonicid — Ceforanide — Cefuroxima — Loracarbef — Cefotetan — Cefoxitin — Cefprozil — Cefonicida
Semisintéticas • Resistentes a penicilinasa — Meticilina — Nafcilina — Cloxacilina — Dicloxacilina — Oxacilina — Flucloxacilina	Tercera generación (amplio espectro) — Cefdinir — Cefixime — Cefoperazona — Cefotaxima — Ceftazidima — Ceftriaxona — Cefpodoxima — Cefditoren pivoxilo — Ceftibuteno — Tazicef — Cefpiramida — Cefsulodin
Amplio espectro — Ampicilina — Amoxicilina — Bacampicilina — Pivampicilina — Carbenicilina — Ticarcilina — Azlocilina — Mezlocilina — Piperacilina — Apalcilina	Cuarta generación (espectro mejorado) — Cefepime — Cefetecol — Cefquinone — Flomoxef — Cefoselis — Cefozopran — Cefpirome — Ceflaprenam
Aminopenicilinas — Hetacilina — Espicilina — Metampicilina — Talampicilina — Ciclacilina
Amidinopenicilinas — Mecilinam y — Pivmecilinam

Antibióticos que dañan la membrana citoplásmica:

Numerosos agentes catiónicos y aniónicos pueden causar la desorganización de la membrana. Dentro de los antibióticos que actúan a este nivel, está la polimixina B y la colistina (polimixina E), inhibidores de bacterias gramnegativas que tienen lípidos de carga negativa en su superficie. Su acción es desorganizar la permeabilidad de la membrana ocasionando la salida de cationes de la célula bacteriana. Las polimixinas no son de uso sistémico, pues pueden unirse a varios ligandos de células del tejido corporal y son tóxicas para aparato renal y sistema nervioso. Otro antibiótico que actúa en la membrana es la gramicidina, la cual produce desacoplamiento de la fosforilación oxidativa y la formación de poros por donde puede haber pérdida del contenido citoplasmático de la bacteria.

Antibióticos que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos:

Muchos agentes antimicrobianos pueden interferir a diferentes niveles en la síntesis de los ácidos nucleicos. Pueden inhibir la síntesis de nucleótidos o causar una interconversión de nucleótidos, pueden interferir con polimerasas involucradas en la replicación y transcripción del ADN. Un grupo numeroso de agentes interfieren con la síntesis de purinas y pirimidinas dando lugar a interconversión de nucleótidos o actuando como análogos de nucleótidos e incorporarse a la cadena de polinucleótidos.

La rifampicina, un antibiótico, inhibe la actividad de la RNA polimerasa bacteriana dependiente de DNA, uniéndose en forma no covalente pero muy firme a esta enzima. La RNA polimerasa es una enzima cuyas cadenas polipeptídicas se unen a un factor que confiere especificidad para el reconocimiento de los sitios promotores precisos requeridos para iniciar la transcripción del DNA. La rifampicina se une a subunidades de la RNA polimerasa e interfiere específicamente con la iniciación del proceso pero no tiene efecto después de que la polimerización se ha iniciado.

La inhibición de la replicación del DNA puede provocarse por antimicrobianos que inhiben la actividad de la DNA girasa, involucrada en el rompimiento y reunión de tiras de DNA. La girasa está constituida por dos componentes, A y B. El ácido nalidíxico, una quinolona, se une al componente A de la DNA girasa e inhibe su acción. El ácido nalidíxico tiene acción antimicrobiana sólo contra especies gramnegativas, aunque recientemente se ha sintetizado un derivado carboxil fluorinado que inhibe bacterias grampositivas. La subunidad B de la DNA girasa puede ser inhibida por agentes como la novobiocina, un antibiótico de uso restringido debido a su toxicidad.

Antibióticos de la familia de las quinolonas y fluoroquinolonas

Primera generación (espectro estrecho) — Cinoxacina — ácido nalidíxico — ácido oxolínico — ácido pipemidico — ácido piromídico Flumequina

Segunda generación (amplio espectro) — Ciprofloxacina — Enoxacina — Fleroxacina — Levofloxacina — Lomefloxacina — Norfloxacina — Ofloxacina — Perfloxacina — Rufloxacina — Amninofloxacina

Tercera generación (espectro mejorado) — Gatifloxacina — Grepafloxacina — Sparfloxacina — Tosufloxacina — Levofloxacina — Pazufloxacina — Temafloxacina — Balofloxacina — Nadifloxacina

Cuarta generación — Clinafloxacina — Moxifloxacina — Trovafloxacina — Sitafloxacina — Gemifloxacina

Antibióticos que inhiben la función ribosomal:

Los ribosomas 70S bacterianos están constituidos por dos subunidades designadas como subunidad 30S y subunidad 50S. Estas subunidades constituyen el sitio de acción de agentes antimicrobianos, localizándose en ellas proteínas específicas a las cuales se unen las drogas. Los aminoglucósidos (estreptomicina, neomicina, kanamicina, amikacina, tobramicina, gentamicina, espectinomicina, paromomicina), son azúcares complejos obtenidos de varias especies de Streptomyces e interfieren con la función ribosomal bacteriana, específicamente con la subunidad 30S. La espectinomicina se une a proteínas diferentes del ribosoma, no es bactericida y se usa ampliamente en el tratamiento de la gonorrea.

Las tetraciclinas actúan también en la subunidad ribosomal 30S inhibiendo la unión del aminoacil RNAt al ribosoma, sólo que esta unión no es definitiva sino temporal, por lo cual ejerce sólo un efecto bacteriostático. El uso de las tetraciclinas es amplio en la terapéutica de infecciones causadas por bacterias del los géneros Chlamydia y Mycoplasma.

La paromomicina se une también a la subunidad ribosomal 30S y causa bloqueo del RNAt con la consecuente liberación de cadenas incompletas.

Tres clases importantes de drogas actúan en la subunidad ribosomal 50S: cloranfenicol, macrólidos y lincinoides (lincomicina, clindamicina). El cloranfenicol es un agente bacteriostático que actúa contra organismos grampositivos y gramnegativos inhibiendo la formación de uniones peptídicas al bloquear la enzima peptidil transferasa. Los macrólidos (eritromicina, oleandomicina), son compuestos con grandes anillos de lactona y al unirse a la subunidad 50S interfieren con la actividad de la peptidil transferasa, con la translocación o con ambas funciones. El más importante es la eritromicina que actúa sobre bacterias grampositivas y algunas gramnegativas como Haemophilus, Chlamydia y Legionella, inhibe la formación de cadenas nuevas del péptido y es bacteriostático.

Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas

Inhiben la subunidad ribosomal 30s • Familia de Aminoglucósidos — Estreptomicina — Gentamicina — Sisomicina — Netilmicina — Neomicina — Kanamicina — Tobramicina — Paromomicina — Amikacina — Dibekacina — Isepamicina — Espectinomicina

Otro antibiótico de diferente familia que inhibe la subunidad 30s — Tetraciclinas

Inhiben la subunidad ribosomal 50s • Familia de Macrólidos — Eritromicina — Oleandomicina — Espiramicina — Josamicina — Claritromicina — Diritromicina — Azitromicina — Roxitromicina — Tilosina — Miocamicina

Antibióticos de otras familias que inhiben la subunidad 50s — Lincomicina — Clindamicina — Cloranfenicol

Antibióticos del grupo antimetabolitos:

Tanto el trimetoprim como las sulfonamidas interfieren en el metabolismo de los folatos, por bloqueo competitivo en la biosíntesis de los tetrahidrofolatos precursores del ácido fólico. Las sulfonamidas bloquean competitivamente la conversión del pteridina y ácido Para-amino-benzoico (PABA) a ácido de hidrofólico. El trimetoprim tiene una gran afinidad para la enzima dehidrofolato reductasa y al unirse a ella inhibe la síntesis de tetrahidrofolatos necesarios para la síntesis de DNA, RNA y proteínas de la pared celular bacteriana.

Antibióticos inhibidores de betalactamasas:

Las betalactamasas son enzimas producidas por algunas especies bacterianas y son las responsables de la resistencia que presentan dichas bacterias hacia antibióticos que en su estructura química presentan el anillo betalactámico (como penicilinas y cefalosporinas), ya que las betalactamasas rompen ese anillo con lo cual bloquean la actividad antimicrobiana de las esos compuestos. Los antibióticos inhibidores de las betalactamasas son el ácido clavulánico, tazobactam y sulbactam.

Antibióticos antifímicos:

Resistencia a los antimicrobianos e integrones:

Las bacterias pueden ser intrínsecamente resistentes a más de una clase de antimicrobiano o pueden tornarse resistencia por mutación de novo o vía la adquisición de genes de resistencia de otras bacterias. La mayoría de los determinantes de resistencia a antibióticos están codificados en elementos genéticos tales como plásmidos, transposones, integrones y casetes de genes. Los integrones son elementos genéticos capaces de reconocer y capturar casetes de genes que portan determinantes de resistencia a antibióticos. Un integrón incluye un promotor, el gen para la integrasa que cataliza la recombinación y una secuencia de nucleótidos que funciona como sitio de recombinación (attI). Los integrones se encuentran como secuencias lineales de 500 a 1000 pb que forman parte de una gran molécula de DNA como son plásmidos o cromosoma bacteriano. Los casetes de genes contienen solo un gen y una secuencia corta adicional, llamada elemento base 59 (59-pb o attC) que funciona como un sitio de recombinación específico. Generalmente, los genes que portan esos elementos carecen de promotor, y una vez que el casete es integrado y pasa a formar parte del integrón, sus genes pueden ser expresados por el promotor del integrón que está corriente arriba.

Mecanismo de resistencia	Ejemplos
Enzimas que destruyen al antibiótico	Betalactamasas, cefalosporinasas
Alteración del receptor del antibiótico	Proteínas de unión a la penicilina
Inactivación del antibiótico	Acetilación del cloranfenicol
Inactivación del antibiótico	Acetilación de aminoglucósidos
Cambios en la permeabilidad de membrana	Tetraciclina, cloranfenicol
Metilación enzimática del RNA 23S	Eritromicina y lincomicina
Bombas de expulsión	Expulsan al antibiótico al exterior
Bypass	Síntesis de una enzima resistente a la inactivación

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Última revisión 18 agosto 2011