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Una aproximación a la
           utilidad de la Ciencia



¿Sabías que el descubrimiento de la penicilina
ha permitido salvar millones de vidas?

     M. Concepción Serrano López-Terradas
    Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I
           Universidad Complutense de Madrid




                                    www.bbm1.ucm.es/divul/divul.html
                                    www.bbm1.ucm.es/divul/divul.html
FLEMING Y LA PENICILINA




   ¿Reunidos por casualidad?
LA ÉPOCA
      (finales del siglo XIX – principios del siglo XX)
LOUIS PASTEUR                                 ROBERT KOCH




                     EDWARD JENNER
LOS PROTAGONISTAS
 “Las malas”: Las BACTERIAS
LOS PROTAGONISTAS
        “Las malas”: Las BACTERIAS
MORFOLOGÍA BACTERIANA
                                FOTOSINTÉTICAS


                               DESCOMPONEDORAS


                                     SIMBIONTES


                                METANOGÉNICAS


                                DEGRADADORAS
                            PRODUCTOS INDUSTRIALES


                                     PATÓGENAS
LOS PROTAGONISTAS
                 “El bueno”: ALEXANDER FLEMING
          1881                                   1895


ESCOCIA                                            LONDRES




                   1901




                     SAINT MARY’S HOSPITAL
LOS PROTAGONISTAS
                   “El bueno”: ALEXANDER FLEMING

Deportista
                                                            Mente abierta
   Observador

                                                     Capacidad de trabajo
       Tranquilo

             Modesto                           Destreza intelectual

                Intuitivo                    Grandeza humana


                    Le gustaba pasar desapercibido

     Sólo tomaba decisiones cuando estaba completamente seguro
LOS PROTAGONISTAS
                      “El jefe”: ALMROTH WRIGHT


Personalidad fuerte
                                                    Destacada cultura



    Gran inteligencia                             Sociable



                Activo                         Viejo león

      Buscaba siempre estimular las propias defensas del cuerpo
         Apoyó y defendió firmemente las teorías de Fleming
PRIMERA CASUALIDAD
      Entrada en el Departamento de Inoculación




Voluntarios Escoceses de Londres
SEGUNDA CASUALIDAD
    Trabajo en el Hospital Militar de Boulogne (Francia)

Primera Guerra Mundial (1914-1918)
                                              Clostridium


     Sepsis y Gangrena gaseosa


 Estudio de las heridas anfructuosas



        ESCUELA FISIOLÓGICA
              Curar las infecciones estimulando las propias defensas
        ESCUELA ANTISÉPTICA
              Empleo de agentes químicos frente a los microbios
TERCERA CASUALIDAD
                 Descubrimiento de la LISOZIMA

                       Cultivo de fluidos nasales



        Inhibición del crecimiento bacteriano alrededor del “moco”



                            LISOZIMA

           Enzima antibacteriana

     Presente en tejidos y secreciones

Poco o nula actividad sobre patógenos graves
CUARTA CASUALIDAD
             Descubrimiento de la PENICILINA




PENICILINA



                                         Penicillium notatum
 Definida inicialmente como “antiséptico natural de efectos lentos”
CUARTA CASUALIDAD
                 Descubrimiento de la PENICILINA
            LONDRES                            OXFORD
        FLEMING Y WRIGHT                FLOREY              CHAIN
      RIDDLEY Y CRADDOCK
RAISTRICK, CLUTTERBUCK Y LOVELL
              HOLT


    Estudios de eficacia y dosis

    Primeros ensayos clínicos
                                    Segunda Guerra Mundial (1939-1945)
    Problemas con la purificación
                                       Purificación de la PENICILINA

      DESCUBRIMIENTO                 1940 The Lancet:
          DE LAS                     “La penicilina como agente terapéutico”
        SULFAMIDAS
                                       HEATLEY       ESTADOS UNIDOS
                                        1943 Comité de la Penicilina
LA FAMA




1943   Suministro regular de penicilina a heridos de guerra y enfermos de gonorrea
EL PREMIO NOBEL
                  FLEMING              FLOREY               CHAIN




       PREMIO NOBEL DE MEDICINA Y FISIOLOGÍA EN 1945




                 “Todos sabemos que la casualidad, la fortuna o el destino, como cada cual desee
llamarlo, ha jugado un papel destacado en muchos de los grandes descubrimientos científicos. Esto
 es especialmente acertado en el caso de la Biología, puesto que trata de los mecanismos de la vida,
          sobre la que existen multitud de lagunas en nuestro conocimiento.” A. Fleming
LA ERA DE LOS ANTIBIÓTICOS
LOS ANTIBIÓTICOS
                              ¿Qué son?

                 AGENTE ANTIMICROBIANO
 Compuesto químico, natural o sintético, que mata o inhibe el crecimiento
                         de los microorganismos


BACTERIOSTÁTICO                BACTERICIDA            BACTERIOLÍTICO


                  AGENTE QUIMIOTERAPÉUTICO
        Agente antimicrobiano que puede ser utilizado por vía interna


         AGENTES SINTÉTICOS                    ANTIBIÓTICOS

 Amplio espectro
SELECTIVIDAD          TOXICIDAD SELECTIVA                      EFICACIA
 Espectro reducido
LOS ANTIBIÓTICOS
            ¿Qué son?

                        Placa de agar




Cultivo bacteriano

                             Halo de inhibición
                        del crecimiento bacteriano




   Penicilina
LOS ANTIBIÓTICOS
             Cuantificación de la actividad antimicrobiana
Concentración Mínima Inhibitoria (CMI): Mínima cantidad de un agente antimicrobiano
              necesaria para inhibir el crecimiento de un microorganismo

                                Dilución en tubo

                    Difusión en agar – ANTIBIOGRAMAS-
LOS ANTIBIÓTICOS
               Principales grupos de antibióticos

                                      CIPROFLOXACINO
 BACITRACINA   ACTINOMICINA
                                  QUINOLONAS*             CEFALOTINA
      POLIPÉPTIDOS                                     CEFALOSPORINAS
         POLIMIXINA B          AMPICILINA                      CEFACLOR

    TETRACICLINAS
                                  PENICILINAS
                                                            ERITROMICINA
      TETRACICLINAS           AMOXICILINA PENICILINA
                                                     MACRÓLIDOS

                RIFAMPICINA                       AZITROMICINA
VANCOMICINA

     OTROS ANTIBIÓTICOS                                NEOMICINA
                                            GENTAMICINA
                        CLORANFENICOL
      ESPECTINOMICINA                         AMINOGLUCÓSIDOS
                                               ESTREPTOMICINA
LOS ANTIBIÓTICOS
               Principales grupos de antibióticos


   Producción mundial anual
   y consumo de antibióticos



                                     CEFALOSPORINAS    PENICILINA
                                     MACRÓLIDOS
                                     QUINOLONAS
                                     PENICILINAS
                                     AMINOGLUCÓSIDOS
                                     TETRACICLINAS
                                     OTROS




Cada año se manufacturan más de 500 toneladas
        de agentes quimioterapéuticos                    ESTREPTOMICINA
LOS ANTIBIÓTICOS
                        Algo más de historia
1648                                                      1944
                         Bacterias




                                     1908


                                               WAKSMAN
       LEEUWENHOEK                               Estreptomicina



Agentes quimioterapéuticos
                                EHRLICH
LOS ANTIBIÓTICOS
                              Mecanismos de acción

                                   ELONGACIÓN RNA
SÍNTESIS PARED CELULAR          Actinomicina (polipéptido)         DNA GIRASA
         Penicilinas                                                Quinolonas
      Cefalosporinas
  Bacitracina (polipéptido)                                      RNA POLIMERASA
                                                                   Rifampicina


                                                                    SÍNTESIS PROTEÍNAS
 METABOLISMO                                                           (Inhibidores 50S)
 ÁCIDO FÓLICO                                                      Eritromicina (macrólido)
  Sulfamidas                                                             Cloranfenicol
                                                                  SÍNTESIS PROTEÍNAS
                                                                     (Inhibidores 30S)
                                                                        Tetraciclinas
                                                             Estreptomicina (aminoglucósido)
                                                              Kanamicina (aminoglucósido)
ESTRUCTURA MEMBRANA PLASMÁTICA                                          Gentamicina
           Polimixinas                                              SÍNTESIS PROTEÍNAS
                                                                           (tRNA)
                                                                         Puromicina
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BACTERIANA



                                   INACTIVACIÓN QUÍMICA
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LOS ANTIBIÓTICOS
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INFORMACIÓN                     CROMOSOMA BACTERIANO
     DE            ADN
 RESISTENCIA                    PLÁSMIDOS
                                            factores R


MUTACIONES
                         TRANSFERENCIA HORIZONTAL




USO INADECUADO
LOS ANTIBIÓTICOS
                Nuevos agentes antimicrobianos

                                      CIPROFLOXACINO
 BACITRACINA   ACTINOMICINA
                                  QUINOLONAS              CEFALOTINA
      POLIPÉPTIDOS                                     CEFALOSPORINAS
         POLIMIXINA B          AMPICILINA                      CEFACLOR

    TETRACICLINAS
                                  PENICILINAS
                                                            ERITROMICINA
      TETRACICLINAS           AMOXICILINA PENICILINA
                                                     MACRÓLIDOS

                RIFAMPICINA                       AZITROMICINA
VANCOMICINA

     OTROS ANTIBIÓTICOS                                NEOMICINA
                                            GENTAMICINA
                        CLORANFENICOL
          BÚSQUEDA
      ESPECTINOMICINA     DE NUEVOS ANTIMICROBIANOS
                                    AMINOGLUCÓSIDOS
                                               ESTREPTOMICINA
LOS ANTIBIÓTICOS
                   Nuevos agentes antimicrobianos


COMPUESTOS NATURALES
                                                                 ?
 ANÁLOGOS SINTÉTICOS
                                            NUEVOS ANTIMICROBIANOS
     Fáciles de sintetizar
 Mecanismo de acción predecible     QUÍMICA COMBINATORIA

      Eficacia mejorada                 AUTOMATIZACIÓN

Deben examinarse unos 7 millones de compuestos candidatos para encontrar
                 un único compuesto clínicamente útil
 El descubrimiento y desarrollo de un nuevo medicamento puede tardar de
           10 a 25 años antes de ser aprobado para su uso clínico
LOS ANTIBIÓTICOS
GRACIAS
      POR
VUESTRA ATENCIÓN

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Sabias Que... (Mc Serrano)

  • 1. Una aproximación a la utilidad de la Ciencia ¿Sabías que el descubrimiento de la penicilina ha permitido salvar millones de vidas? M. Concepción Serrano López-Terradas Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I Universidad Complutense de Madrid www.bbm1.ucm.es/divul/divul.html www.bbm1.ucm.es/divul/divul.html
  • 2. FLEMING Y LA PENICILINA ¿Reunidos por casualidad?
  • 3. LA ÉPOCA (finales del siglo XIX – principios del siglo XX) LOUIS PASTEUR ROBERT KOCH EDWARD JENNER
  • 4. LOS PROTAGONISTAS “Las malas”: Las BACTERIAS
  • 5. LOS PROTAGONISTAS “Las malas”: Las BACTERIAS MORFOLOGÍA BACTERIANA FOTOSINTÉTICAS DESCOMPONEDORAS SIMBIONTES METANOGÉNICAS DEGRADADORAS PRODUCTOS INDUSTRIALES PATÓGENAS
  • 6. LOS PROTAGONISTAS “El bueno”: ALEXANDER FLEMING 1881 1895 ESCOCIA LONDRES 1901 SAINT MARY’S HOSPITAL
  • 7. LOS PROTAGONISTAS “El bueno”: ALEXANDER FLEMING Deportista Mente abierta Observador Capacidad de trabajo Tranquilo Modesto Destreza intelectual Intuitivo Grandeza humana Le gustaba pasar desapercibido Sólo tomaba decisiones cuando estaba completamente seguro
  • 8. LOS PROTAGONISTAS “El jefe”: ALMROTH WRIGHT Personalidad fuerte Destacada cultura Gran inteligencia Sociable Activo Viejo león Buscaba siempre estimular las propias defensas del cuerpo Apoyó y defendió firmemente las teorías de Fleming
  • 9. PRIMERA CASUALIDAD Entrada en el Departamento de Inoculación Voluntarios Escoceses de Londres
  • 10. SEGUNDA CASUALIDAD Trabajo en el Hospital Militar de Boulogne (Francia) Primera Guerra Mundial (1914-1918) Clostridium Sepsis y Gangrena gaseosa Estudio de las heridas anfructuosas ESCUELA FISIOLÓGICA Curar las infecciones estimulando las propias defensas ESCUELA ANTISÉPTICA Empleo de agentes químicos frente a los microbios
  • 11. TERCERA CASUALIDAD Descubrimiento de la LISOZIMA Cultivo de fluidos nasales Inhibición del crecimiento bacteriano alrededor del “moco” LISOZIMA Enzima antibacteriana Presente en tejidos y secreciones Poco o nula actividad sobre patógenos graves
  • 12. CUARTA CASUALIDAD Descubrimiento de la PENICILINA PENICILINA Penicillium notatum Definida inicialmente como “antiséptico natural de efectos lentos”
  • 13. CUARTA CASUALIDAD Descubrimiento de la PENICILINA LONDRES OXFORD FLEMING Y WRIGHT FLOREY CHAIN RIDDLEY Y CRADDOCK RAISTRICK, CLUTTERBUCK Y LOVELL HOLT Estudios de eficacia y dosis Primeros ensayos clínicos Segunda Guerra Mundial (1939-1945) Problemas con la purificación Purificación de la PENICILINA DESCUBRIMIENTO 1940 The Lancet: DE LAS “La penicilina como agente terapéutico” SULFAMIDAS HEATLEY ESTADOS UNIDOS 1943 Comité de la Penicilina
  • 14. LA FAMA 1943 Suministro regular de penicilina a heridos de guerra y enfermos de gonorrea
  • 15. EL PREMIO NOBEL FLEMING FLOREY CHAIN PREMIO NOBEL DE MEDICINA Y FISIOLOGÍA EN 1945 “Todos sabemos que la casualidad, la fortuna o el destino, como cada cual desee llamarlo, ha jugado un papel destacado en muchos de los grandes descubrimientos científicos. Esto es especialmente acertado en el caso de la Biología, puesto que trata de los mecanismos de la vida, sobre la que existen multitud de lagunas en nuestro conocimiento.” A. Fleming
  • 16. LA ERA DE LOS ANTIBIÓTICOS
  • 17. LOS ANTIBIÓTICOS ¿Qué son? AGENTE ANTIMICROBIANO Compuesto químico, natural o sintético, que mata o inhibe el crecimiento de los microorganismos BACTERIOSTÁTICO BACTERICIDA BACTERIOLÍTICO AGENTE QUIMIOTERAPÉUTICO Agente antimicrobiano que puede ser utilizado por vía interna AGENTES SINTÉTICOS ANTIBIÓTICOS Amplio espectro SELECTIVIDAD TOXICIDAD SELECTIVA EFICACIA Espectro reducido
  • 18. LOS ANTIBIÓTICOS ¿Qué son? Placa de agar Cultivo bacteriano Halo de inhibición del crecimiento bacteriano Penicilina
  • 19. LOS ANTIBIÓTICOS Cuantificación de la actividad antimicrobiana Concentración Mínima Inhibitoria (CMI): Mínima cantidad de un agente antimicrobiano necesaria para inhibir el crecimiento de un microorganismo Dilución en tubo Difusión en agar – ANTIBIOGRAMAS-
  • 20. LOS ANTIBIÓTICOS Principales grupos de antibióticos CIPROFLOXACINO BACITRACINA ACTINOMICINA QUINOLONAS* CEFALOTINA POLIPÉPTIDOS CEFALOSPORINAS POLIMIXINA B AMPICILINA CEFACLOR TETRACICLINAS PENICILINAS ERITROMICINA TETRACICLINAS AMOXICILINA PENICILINA MACRÓLIDOS RIFAMPICINA AZITROMICINA VANCOMICINA OTROS ANTIBIÓTICOS NEOMICINA GENTAMICINA CLORANFENICOL ESPECTINOMICINA AMINOGLUCÓSIDOS ESTREPTOMICINA
  • 21. LOS ANTIBIÓTICOS Principales grupos de antibióticos Producción mundial anual y consumo de antibióticos CEFALOSPORINAS PENICILINA MACRÓLIDOS QUINOLONAS PENICILINAS AMINOGLUCÓSIDOS TETRACICLINAS OTROS Cada año se manufacturan más de 500 toneladas de agentes quimioterapéuticos ESTREPTOMICINA
  • 22. LOS ANTIBIÓTICOS Algo más de historia 1648 1944 Bacterias 1908 WAKSMAN LEEUWENHOEK Estreptomicina Agentes quimioterapéuticos EHRLICH
  • 23. LOS ANTIBIÓTICOS Mecanismos de acción ELONGACIÓN RNA SÍNTESIS PARED CELULAR Actinomicina (polipéptido) DNA GIRASA Penicilinas Quinolonas Cefalosporinas Bacitracina (polipéptido) RNA POLIMERASA Rifampicina SÍNTESIS PROTEÍNAS METABOLISMO (Inhibidores 50S) ÁCIDO FÓLICO Eritromicina (macrólido) Sulfamidas Cloranfenicol SÍNTESIS PROTEÍNAS (Inhibidores 30S) Tetraciclinas Estreptomicina (aminoglucósido) Kanamicina (aminoglucósido) ESTRUCTURA MEMBRANA PLASMÁTICA Gentamicina Polimixinas SÍNTESIS PROTEÍNAS (tRNA) Puromicina
  • 24. LOS ANTIBIÓTICOS Resistencia a los antibióticos
  • 25. LOS ANTIBIÓTICOS Mecanismos de resistencia a los antibióticos ESTRUCTURA DE LA PARED BACTERIANA Pared de Gram negativos Pared de Gram positivos
  • 26. LOS ANTIBIÓTICOS Mecanismos de resistencia a los antibióticos TRANSLOCASAS DE MEMBRANA PARED BACTERIANA INACTIVACIÓN QUÍMICA DEL FÁRMACO
  • 27. LOS ANTIBIÓTICOS Mecanismos de resistencia a los antibióticos MODIFICACIÓN DE DIANAS EMPLEO DE RUTAS ALTERNATIVAS AUMENTO DEL METABOLITO DIANA
  • 28. LOS ANTIBIÓTICOS ¿Cómo se adquiere la resistencia a los antibióticos? INFORMACIÓN CROMOSOMA BACTERIANO DE ADN RESISTENCIA PLÁSMIDOS factores R MUTACIONES TRANSFERENCIA HORIZONTAL USO INADECUADO
  • 29. LOS ANTIBIÓTICOS Nuevos agentes antimicrobianos CIPROFLOXACINO BACITRACINA ACTINOMICINA QUINOLONAS CEFALOTINA POLIPÉPTIDOS CEFALOSPORINAS POLIMIXINA B AMPICILINA CEFACLOR TETRACICLINAS PENICILINAS ERITROMICINA TETRACICLINAS AMOXICILINA PENICILINA MACRÓLIDOS RIFAMPICINA AZITROMICINA VANCOMICINA OTROS ANTIBIÓTICOS NEOMICINA GENTAMICINA CLORANFENICOL BÚSQUEDA ESPECTINOMICINA DE NUEVOS ANTIMICROBIANOS AMINOGLUCÓSIDOS ESTREPTOMICINA
  • 30. LOS ANTIBIÓTICOS Nuevos agentes antimicrobianos COMPUESTOS NATURALES ? ANÁLOGOS SINTÉTICOS NUEVOS ANTIMICROBIANOS Fáciles de sintetizar Mecanismo de acción predecible QUÍMICA COMBINATORIA Eficacia mejorada AUTOMATIZACIÓN Deben examinarse unos 7 millones de compuestos candidatos para encontrar un único compuesto clínicamente útil El descubrimiento y desarrollo de un nuevo medicamento puede tardar de 10 a 25 años antes de ser aprobado para su uso clínico
  • 32. GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN