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Antimicrobianos
Agentes físicos, asepsia y esterilidad
Dr. Walter Manucha
Conceptos generales…
Esterilización: “es el proceso mediante el cual células vivas, esporas
viables y virus son destruidos o removidos de un objeto o hábitat”. Un
objeto estéril es aquel que está libre de microorganismos vivos, esporas o
cualquier agente infeccioso.
Desinfección: “es el proceso de eliminar, inhibir o remover
microorganismos que puedan causar enfermedad”.
Desinfectante: “agente, generalmente químico, utilizado para llevar a
cabo la desinfección”, normalmente se utilizan sobre objetos
inanimados.
Antiséptico: “agente químico utilizado sobre tejido vivo”
Un desinfectante no necesariamente esteriliza un objeto, ya que pueden
permanecer algunos microorganismos o esporas.
Sanitización: “es el proceso de reducir la población de
microorganismos a niveles considerados seguros por los estándares de
salud pública”.
Agentes antimicrobianos…
Agentes Físicos (esterilizantes)
Calor: causa la denaturación de las proteínas y ácidos nucleicos,
destruye las membranas. Calor húmedo (20 min a 121ºC) y Calor seco
(2 horas a 180ºC)
Radiaciones: producen daño al DNA.
Horno
Autoclave
Agentes antimicrobianos…
Agentes Químicos (desinfectantes)
Alcoholes, fenoles, sales de metales pesados: denaturan las proteínas.
Agentes oxidantes: oxidan los grupos –SH de las proteínas.
Agentes alquilantes: sustituyen los átomos de H por radicales alquilo.
Detergentes: se insertan en la membrana celular e interfieren con sus
funciones.
Agentes Quimioterapéuticos
Actividad de los antimicrobianos…
La actividad de los antimicrobianos se puede ver afectada por....
1. Tamaño de la población:
... un mayor número de microorganismos demoran más en morir que
un número menor de ellos.
2. Composición de la población:
... la efectividad de un agente varía de acuerdo de acuerdo a la
naturaleza del organismo; los microorganismos varían mucho en sensibilidad.
(bacteria, levadura, espora, etc.)
3. Concentración o intensidad del agente antimicrobiano:
... generalmente un agente más concentrado o más intenso elimina más
rápido a los microorganismos. (no siempre...etanol 70% más efectivo que
etanol 95%)
Actividad de los antimicrobianos…
La actividad de los antimicrobianos se puede ver afectada por....
4. Duración de la exposición:
... mientras más tiempo este el microorganismo expuesto al agente,
mayor será el número de organismos eliminados.
5. Temperatura:
... un aumento de la temperatura en que se aplica el agente aumenta la
efectividad de éste.
6. Medioambiente local:
... el medioambiente que rodea al microorganismo lo puede proteger
de la acción del agente antimicrobiano. (la materia orgánica de la comida
protege a las bacterias de la esterilización por calor)
(todo el material quirúrgico debe ser lavado antes de esterilizar)
Generalidades sobre antimicrobianos…
“Sustancia o Agente capaz de actuar sobre los
microorganismos, ya sea inhibiendo su crecimiento o
causando su muerte”
ANTIMICROBIANOS
(a) Bacteriostáticos…
Inhiben el crecimiento del microorganismo
(b) Bactericidas…
Matan a los microorganismos sin necesidad de
destruirlos o lisarlos
(c) Bacteriolíticos…
Matan a los microorganismos por lisis
Requerimientos para un Antimicrobiano (Quimioterápico)…
1.- Especificidad:
Se refiere al espectro de la actividad antimicrobiana, definida
por su capacidad de unión a un sitio específico de la bacteria.
2.- Eficacia “in vivo”:
Debe ser bacteriostático o bactericida in vivo, es decir, su
acción no debe ser revertida en el interior del organismo.
3.- Toxicidad selectiva:
Debe ser tóxico para el microorganismo, pero ser inocuo para
el hospedero. Esto es indispensable para la utilización del
antimicrobiano en clínica.
Antecedentes históricos…
Paul Ehrlich (1908):
Creó el primer compuesto químico
sintético (Salvarsan) que podía curar
una infección, la sífilis (Treponema
pallidum).
Estructura química del Salvarsan
(“La bala mágica”)
POSTULADOS DE EHRLICH:
1. Ser fuertemente activos frente a
microorganismos y parásitos
2. Ser fácilmente absorbibles por el cuerpo
3. Ser activo en presencia de tejidos o fluidos
corporales
4. Bajo grado de toxicidad y, por tanto, un
alto índice terapéutico
5. No permitir el desarrollo de resistencia en
los microorganismos
Antecedentes históricos. Descubrimiento de los antibióticos…
Alexander Fleming (1928):
Observó que el hongo Penicillium notatum
impedía el crecimiento de Staphylococcus
aureus
Florey y Chain (1939): aislaron Penicilina G
Penicillium notatum
Antecedentes históricos. Descubrimiento de los antibióticos…
Foto original tomada por Fleming
Foto actual
El hongo Penicillium notatum impide el
crecimiento de Staphylococcus aureus...
Antibióticos…
Antimicrobiano:
Sustancia capaz de actuar sobre los microorganismos, inhibiendo su
crecimiento o destruyéndolos.
Antibiótico:
Sustancia producida por el metabolismo de organismos vivos,
principalmente hongos microscópicos y bacterias, que posee la
propiedad de inhibir el crecimiento o destruir microorganismos.
Según su origen, los antibióticos pueden ser:
Biológicos (naturales): sintetizados por organismos vivos, ej.
Penicilina, Cloranfenicol.
Semisintéticos: obtenidos por modificación química de
antibióticos naturales, ej. Ampicilina.
Sintéticos: generados mediante síntesis química, ej. Sulfas.
Evaluación de la susceptibilidad a un antibiótico…
En el laboratorio se puede estudiar la susceptibilidad a
antimicrobianos que presentan bacterias aisladas desde una
muestra biológica...
La susceptibilidad a antimicrobianos, junto con la identidad
de la bacteria aislada y ciertos factores del hospedero
constituyen las bases para la elección de una terapia
antimicrobiana adecuada…
Pruebas de susceptibilidad antimicrobiana in vitro:
Test por dilución
Test por difusión
Se realizan según ciertas normas previamente estandarizadas (NCCLS)
Definiciones…
Concentración inhibitoria mínima (CIM)
Corresponde a la menor concentración de
antimicrobiano que inhibe el crecimiento bacteriano
luego de 18 a 24 horas de incubación.
Concentración bactericida mínima (CBM )
Corresponde a la menor concentración capaz de matar
un 99,9% la población bacteriana.
Antibiograma por dilución…
Técnica de referencia en la mayoría de los estudios clínicos de
susceptibilidad a antimicrobianos.
Entrega un resultado cuantitativo, ya que permite determinar la
concentración inhibitoria mínima (CIM).
Se puede realizar en medio líquido (dilución en caldo) o en medio
sólido (dilución en agar).
Método complejo y de alto costo.
Lectura del CIM
Dilución seriada en caldo
CIM
Antibiograma por difusión…
“(Técnica de Kirby-Bauer)”
Es el método más usado…
Es práctico y sencillo de realizar e
implementar…
Permite analizar un gran número
de antibióticos al mismo tiempo y
bajo las mismas condiciones…
Entrega un resultado cualitativo…
(bacteria sensible o resistente)
Antibiograma por difusión…
“(Técnica de Kirby-Bauer)”
Análisis de
varios antibióticos en
un mismo ensayo
Resistente
(No hay halo de
inhibición)
Sensible
(Presencia de halos de
inhibición)
Factores que afectan la actividad antibacteriana “in vitro”…
pH del medio de cultivo: algunos antibióticos son activos a
pH ácido (nitrofurantoína) y otros lo son a pH alcalino
(aminoglucósidos).
Componentes del medio de cultivo: pueden antagonizar al
antibiótico (extracto de levadura antagoniza a sulfonamidas).
Estabilidad del medicamento: algunos antibióticos se
inactivan a la temperatura de cultivo (clortetraciclina, en
menor grado penicilina)
Tamaño del inóculo: si hay muchas bacterias, la
susceptibilidad es menor y pueden aparecer mutantes
resistentes.
Tiempo de incubación: si es muy breve los m.o. no mueren;
si es muy largo, pueden aparecer mutantes resistentes o
inactivarse el medicamento.
Actividad antimicrobiana “in vivo”…
Es mucho más compleja, ya que hay que considerar la relación con
el huesped…
HUESPED
ANTIBIÓTICO
MICROORGANISMO
Prontosil
Metabolización en
el ratón
Gerhard Domagk (1939)
Sulfanilamida
(sulfa)
Factores que afectan la actividad antibacteriana “in vivo”…
Estado de actividad metabólica de los m.o.: puede ser muy
diferente, generalmente menor, que en el laboratorio.
Distribución del medicamento en los diferentes tejidos y
órganos: es muy variable, ej. algunos medicamentos no
penetran al SNC.
Localización de los microorganismos: pueden ser parásitos
intracelulares, lo que dificulta la acción antimicrobiana.
Sustancias que interfieren con el medicamento: el medicamento
puede ser inactivado por condiciones ambientales dentro del
organismo (ej. pH) o fijado por proteínas sanguíneas o
tisulares.
Antibióticos
Clasificación y mecanismos de acción
Dr. Walter Manucha
CLASIFICACIÓN
•Estructura química
•Reversibilidad de su efecto
•Toxicidad
•Espectro de acción
•Tipo de resistencia seleccionada
•Uso terapéutico
•Mecanismos de acción
Resumen de los sitios blanco de acción para los antimicrobianos…
Antimicrobianos…
Antimicrobiano
“Sustancia capaz de actuar sobre los microorganismos, inhibiendo su
crecimiento o destruyéndolos”
Quimioterapéutico “Sustancia
Antibiótico
producida de manera sintética que posee
la propiedad de inhibir el crecimiento o
destruir microorganismos”.
“Sustancia producida por el
metabolismo de organismos vivos,
principalmente hongos microscópicos
y bacterias, que posee la propiedad de
inhibir el crecimiento o destruir
microorganismos”.
Prontosilo
Penicilina
Quimioterapéuticos…
Interferencia con el metabolismo...
Sulfonamidas y Trimetoprim: interfieren con el metabolismo del ácido fólico, que
es un precursor de la síntesis de purinas, pirimidinas y aminoácidos. Se bloquea la
síntesis de ácidos nucleicos y pared celular.
Se usan generalmente combinados, ya que producen un efecto sinérgico, en
infecciones respiratorias, urinarias y gastroenteritis por Shigella y Salmonella.
Quimioterapéuticos que inhiben la síntesis de DNA:
Quinolonas y Nitroimidazoles
1. Quinolonas, ácido nalidíxico: se unen a la DNA girasa, enzima
que mantiene el estado de sobreenrrollamiento del DNA. La unión
del antibiótico al complejo DNA-girasa inhibe la replicación del
DNA.
Las quinolonas y las nuevas fluoroquinolonas, como ciprofloxacina,
norfloxacina y ofloxacina son antibióticos de amplio espectro y
especialmente utilizados en infecciones urinarias y en infecciones
por Escherichia coli y Salmonella.
2. Nitroimidazoles: el grupo Nitro es reducido por una proteína de
bacterias anaeróbicas. La droga reducida produce ruptura del DNA.
Son activas frente a anaerobios y protozoos.
Clasificación de los antibióticos…
Según su mecanismo de acción...
Que alteran o inhiben la síntesis de la pared celular…
Que afectan la función de la membrana
citoplasmática…
Que inhiben la síntesis de proteínas a nivel del
ribosoma…
Que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos…
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
Inhiben la polimerización del peptidoglicán…
Penicilinas, Cefalosporinas, etc.
Inhiben enzimas biosintéticas…
Fosfomicina, Cicloserina
Se combinan con moléculas “carrier”…
Bacitracina
Se combinan con sustratos de la pared…
Vancomicina
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
-lactámicos...Estructura
Penicillium........
Cephalosporium...
Penicilina
Cefalosporina
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
-lactámicos...Mecanismo de acción
PBP (Penicillin Binding Proteins). Transpeptidasas. Inhibición de la reacción de
transpeptidación y del entrecruzamiento del peptidoglicán.
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
-lactámicos... Espectro de acción antibacteriana
Penicilinas naturales: ej. Penicilina G, Penicilina V: espectro
reducido, activas contra Gram positivos. Sensibles pH ácido
Isoxazolil Penicilinas: ej. Meticilina, Cloxacilina,
Flucloxacilina: espectro reducido, activas contra Gram
positivos. Resistentes a - lactamasas.
Aminopenicilinas: ej. Ampicilina, Amoxicilina. Amplio
espectro. Activas contra Gram positivos y Gram negativos.
Más resistentes al pH ácido.
Carboxipenicilinas: ej. Carbenicilina, Ticarcilina. Actividad
anti Pseudomonas
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
-lactámicos... Espectro de acción antibacteriana
Cefalosporinas de 1ª generación: ej. Cefazolina, Cefalexina. Espectro
reducido a Gram positivos.
Cefalosporinas de 2ª generación: ej. Cefuroxima, Cefoxitina. Aumento
de la actividad frente a Gram negativos (Enterobacterias,
Haemophilus) y anaerobios; menor frente a cocos Gram positivos.
Cefalosporinas de 3ª y 4ª generación: ej. Cefotaxima, Cefpiramida
Mayor actividad frente a bacilos Gram negativos, incluso
Pseudomonas y Haemophylus. Penetran bien el SNC.
Monobactamas: ej. Aztreonam. Activos sólo frente a Gram negativos.
Carbapenemas: ej. Imipenem. Amplio espectro. Resistentes a lactamasas al igual que las Monobactamas.
Inhibidores de -lactamasas: Ácido Clavulánico, Sulbactam.
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
-lactámicos... Toxicidad
“La toxicidad selectiva de estos antibióticos se basa en que
las células animales no poseen pared celular, así como
tampoco las enzimas de su biosíntesis.”
Los efectos adversos más relevantes son:
• Alergia
• Diarrea
• Convulsiones, disfunción plaquetaria: a dosis altas.
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
NO -lactámicos... Mecanismo de acción
Que inhiben enzimas biosintéticas
Fosfomicina: bloquea la formación del ácido N-acetilmurámico.
Cicloserina: inhibe la incorporación de D-alanil-D-alanina al PG.
Que se combinan con moléculas “carrier”
Bacitracina: se une al Bactoprenol, molécula lipídica de membrana
que transporta las subunidades de peptidoglicán hacia la cara externa
de la membrana.
Que se combinan con sustratos de la pared
Vancomicina: forma un complejo con los residuos de D-alanina,
impide la transferencia de los precursores desde el carrier lipídico.
vancomicina
Antibióticos que inhiben la síntesis de pared celular…
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Síntesis de proteínas... recordatorio
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Que actúan sobre la subunidad 30S del ribosoma:
Aminoglicósidos: ej. Estreptomicina, Neomicina,
Kanamicina, Gentamicina, Tobramicina, Amikacina
Tetraciclinas: ej. Doxiciclina, Tetraciclina
Que actúan sobre la unidad 50S del ribosoma:
Cloranfenicol
Macrólidos: ej. Eritromicina, Azitromicina, Claritromicina
Lincosamidas: ej. Clindamicina
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Que actúan sobre subunidad 30S...
Aminoglicósidos: Estructura
Son azúcares complejos unidos por enlaces glicosídicos. Los grupos NH y OH
interactúan con proteínas del ribosoma.
La estreptomicina fue
aislada en 1940 de un
Streptomyces.
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Que actúan sobre subunidad 30S...
Aminoglicósidos: Mecanismo de Acción
i) Se une a proteína S12 en la subunidad 30S del ribosoma
ii) Bloquea la formación del complejo de iniciación
iii) Produce lectura errónea del mensaje: proteína defectuosa
iv) El resultado final es la muerte de la bacteria, son bactericidas
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Que actúan sobre subunidad 30S...
Tetraciclinas: Estructura química y Mecanismo de acción
Bloquean la inserción del aminoacil-tRNA…
La unión es transitoria, por lo que su efecto es reversible: son bacteriostáticos.
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Que actúan sobre subunidad 50S...
Cloranfenicol: Estructura química y Mecanismo de acción
Originalmente producido por un Streptomyces, actualmente se
sintetiza químicamente.
Se une a la enzima peptidil transferasa en la subunidad 50S…
Inhibe la formación del enlace peptídico…
Detiene la síntesis de proteínas. Es un agente bacteriostático.
Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas...
Que actúan sobre subunidad 50S...
Macrólidos y Lincosamidas: Estructura y Mecanismo de acción
Inhiben la peptidil transferasa y la translocación…
Se detiene la síntesis de proteínas. Son bacteriostáticos.
Antibióticos que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos…
Que inhiben la síntesis de RNA...
Rifampicina: se une a la RNA polimerasa bloqueando la síntesis del
mRNA.
Es un antibiótico de uso limitado, debido a la aparición de mutantes
resistentes.
Es capaz de penetrar a las células, por esto, es útil en el tratamiento de
la Tuberculosis, en combinación con drogas antituberculosis, como
Isoniazida (inhibe la síntesis de lípidos de Mycobacterium
tuberculosis) y Etambutol.
También se usa en combinación con esta drogas para el tratamiento de
la Lepra.
Terapia antibiótica combinada…
El uso de dos o más antibióticos en una terapia está indicada sólo en
determinadas situaciones. En general, es mejor usar un antibiótico eficaz
que una combinación de drogas, ya que aumenta la probabilidad de efectos
adversos y el costo, sin un efecto terapéutico mayor.
La terapia combinada está indicada en los siguientes casos:
i) Tratamiento rápido en infecciones muy graves, por ej. Septicemia en
pacientes inmunodeprimidos, meningitis en niños.
ii) En infecciones crónicas, para retardar la aparición de mutantes
resistentes, por ej. Tuberculosis.
iii) En infecciones mixtas, por ej. Después de un traumatismo masivo.
iv) Para obtener un efecto sinérgico, por ej. Sulfas + Trimetoprim
Espectro de acción de varios antimicrobianos
Resumen de los sitios blanco de acción para los antimicrobianos…
BASES GENÉTICAS DE LA RESISTENCIA
Mutación cromosómica
A un solo escalón
A múltiples escalones
Adquisición de nuevo material genético
Transformación
Transducción
CONJUGACIÓN
TRANSPOSICIÓN
MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE RESISTENCIA
1. Inactivación
enzimática
2. Alteraciones de la
permeabilidad
3. Alteraciones de la
diana
4. Nuevas vías
metabólicas
CONTROL DE LA RESISTENCIA
1. Control epidemiológico
2. Modificación de antimicrobianos
3. Inhibición de enzimas inactivantes
4. Eliminación de plásmidos de resistencia
CONTROL EPIDEMIOLÓGICO (I)
1. Uso específico y conservador de antimicrobianos
2. Dosis y duración correctas
3. Conocer la sensibilidad del microorganismo
4. Antimicrobianos de corto espectro
5. Uso correcto de combinaciones
CONTROL EPIDEMILÓGICO (II)
6. Uso profiláctico correcto
7. Evitar diseminación de cepas resistentes
8. Lavado de manos
9. Aislamiento de pacientes
10.Monitorización de microorganismos resistentes
11.Restricción de antimicrobianos de uso humano
TIPOS DE RESISTENCIA
•Resistencia natural
•Resistencia adquirida