Antibiograma y la resistencia a los antibióticos

1. Universidad de Chile
Facultad de Medicina
Instituto de Ciencias Biomédicas ICBM
Programa de Microbiología y Micología
Cecilia Toro U. PhD
2010
Antecedentes Históricos
“Deben existir sustancias que, administradas
al organismo humano, puedan ir a atacar a
estructuras propias del parásito o
microorganismo, sin afectar los procesos
normales del cuerpo humano”
Creó en 1908 el primer compuesto químico
sintético (606, Salvarsan) que podía curar
una enfermedad, la sífilis (Treponema
pallidum).
Estructura química del Salvarsan
(“La bala mágica”)
clorhidrato de dioxidiaminoarsenobenzol
Paul Ehrlich (1854-1915)
El bacteriólogo británico descubrió el
antibiótico en 1928 al estudiar un cultivo
de bacterias, Staphylococcus aureus,
contaminado accidentalmente con un
hongo, Penicillium notatum.
El médico australiano Howard Walter
Florey y el bioquímico alemán Ernst
Boris Chain promovieron la fabricación y
el empleo médico de la penicilina.
El hongo Penicillium notatum impide el
crecimiento de Staphylococcus
aureus...
Foto original tomada por Fleming Foto actual
Alexander Fleming
(1881-1955) Generalidades sobre
antimicrobianos
• Antimicrobiano:
• Antibiótico:
Sustancia química capaz de actuar sobre los
microorganismos, inhibiendo su crecimiento o
destruyéndolos.
Sustancia química producida por el metabolismo de
organismos vivos, principalmente hongos microscópicos y
bacterias, que posee la propiedad de inhibir el
crecimiento o destruir bacterias.

2. Condiciones que requieren
los antimicrobianos
1. Especificidad: espectro unión a un sitio específico de la bacteria
2. Potencia biológica: concentración del Ab capaz de ejercer una
acción específica
3. Toxicidad selectiva: actividad máxima sobre el microorganismo
sin afectar la célula hospedera
4. Buena distribución tisular: no todos los antibióticos tienen la
misma llegada a todos los sitios de excreción
5. Estables, de bajo costo y fáciles de administrar
Clasificación de los
antibióticos
1. Según su origen
2. Según su actividad sobre los gérmenes
3.- Según su espectro de acción
4. Según su mecanismo de acción
5. Según su estructura química
1. Según su origen
A) Biológico:
penicilina,
polimixina,
cloranfenicol
B) Sintético: compuestos cuyos
núcleos naturales son totalmente
sintetizados en el laboratorio
quinolonas
trimetoprim
sulfas
C) Semisintético:
cefalosporinas,
ampicilina
2.- Según su actividad sobre las bacterias
Bacteriostáticos:
Inhiben el crecimiento del microorganismo
Bactericidas:
Matan a los microorganismos sin necesidad
de destruirlos o lisarlos
Bacteriolíticos:
Matan a los microorganismos por lisis

3. • Espectro reducido:
Son activos selectivamente frente a un grupo determinado de bacterias
Ej: Macrólidos: cocos Gram (+)
Gentamicina: bacilos Gram (-)
• Espectro amplio:
Presentan actividad frente a la mayoría de los grupos bacterianos de
importancia clínica
Ej: Penicilina: cocos Gram (+), cocos Gram (-), bacilos Gram (+)
Ampicilina: cocos Gram (+) y Gram (-), algunos bacilos Gram (-)
3.- Según su espectro de acción 4. Según su mecanismo de acción
A.- Inhiben la síntesis de la pared
bacteriana o la destruyen
B.- Afectan la síntesis o destruyen la
membrana celular
C.- Alteran o inhiben la síntesis de
proteínas
D.- Alteran o inhiben la síntesis de
ácidos nucleicos
E.- Alteran el metabolismo
energético inhibiendo la
síntesis de Acido fólico
β-lactámicos: pseudosustratos que acilan el sitio
activo de las PBP (transpeptidasas/transglicosilasas)
disminuyendo la velocidad de transpeptidación
Vancomicina: se une al sustrato impidiendo la
transpeptidación
A.- Inhiben la síntesis de la pared
bacteriana o la destruyen
Transpeptidación
A.- Inhiben la síntesis de la pared bacteriana o la destruyen
Inhibición NAcMur
D- cicloserina:
inhibe las enzimas alanina ligasa y
alanina racemasa
Inhibición de síntesis de precursores del peptidoglicán
Fosfonomicinas:
análogo estructural del fosfoenolpiruvato
que impide la condensación UDP-NAcGlu y
PEP para formar el UDP-NAcMur
Péptidos de Alanina

4. B.- Afectan la síntesis o destruyen la membrana celular
Mb celular
Ej. Polimixinas
Antifúngicos
Síntesis de Proteínas:
proceso complejo de muchas etapas
proteins
23S rRNA
peptidyl transfer reaction:
P-site tRNA
5S rRNA
A-site tRNA
C.- Alteran o inhiben la síntesis de proteínas
Sitio blanco Antibiótico Acción
Subunidad 30S Tetraciclinas Desestabiliza la unión del aminoacil tRNA
(elongación)
Aminoglicósidos Bloquean los sitios de unión del mRNA,
( iniciación-elongación)
Subunidad 50S Cloranfenicol Inhibe la peptidiltranferasa, elongación
Macrólidos Favorecen la liberación del tRNA, elongación
D.- Inhiben la síntesis de ácidos nucleicos
INHIBICIÓN SÍNTESIS DE DNA:
• Las DNA girasas bacterianas son Topoisomerasas tipo II que
producen sobreenrollamiento negativo de DNA, indispensable para
inicio de la replicación. Además, remueven el sobrenrollamiento
positivo acumulado por delante de la horquilla de replicación
• Las quinolonas estabilizan el complejo DNA girasa / DNA
covalentemente unido a la enzima (ciprofloxacina) y se acumula
DNA doble hebra degradado (dsDNA y ssDNA), moléculas que
activan el sistema SOS
INHIBICIÓN SÍNTESIS
DE RNA:
• Se unen a la subunidad ß de la RNA
polimerasa dependiente de DNA,
bloqueando la síntesis de mRNA
(TRANSCRIPCIÓN)
Rifamicina
Rifampicina

5. E.- Alteran el metabolismo energético inhibiendo
la síntesis de Acido fólico
Ej.
Sulfonamidas,
Trimetoprim
5. Según su estructura química
β-lactámicos
Macrólidos
Aminoglicósidos
Quinolonas
Glicopéptidos
Tetraciclinas
Sitio de acción de los Antimicrobianos
(Resumen)
Mb celular
ASOCIACIÓN ENTRE
ANTIMICROBIANOS
• Acción sinérgica (Penicilina + Gentamicina)
• Acción aditiva (Metronidazol + Gentamicina)
• Acción indiferente (Ceftriaxona + Vancomicina)
• Acción antagónica (Ampicilina + Cloranfenicol)

6. Criterios para seleccionar
un Antimicrobiano
1. Dependientes del microorganismo
2. Dependientes del hospedero
3. Dependientes del antimicrobiano
Es primordial la identificación del microorganismo causal de
la infección a tratar, porque el antimicrobiano debe
cubrirlo. Es por esto que también son necesarios los
estudios de sensibilidad
Edad, patologías asociadas, antecedentes de alergias,
alteraciones genéticas, embarazo o lactancia,
inmunosupresión
Vía de administración, distribución, interacciones
EFECTOS ADVERSOS
• β-lactámicos: hipersensibilidad, gastrointestinales,
nefritis intersticial, disfunción
plaquetaria, convulsiones
• Quinolonas : gastrointestinales, impiden el desarrollo óseo
normal
• Cloranfenicol: gastrointestinales, Sindrome del niño gris,
depleción medular
• Macrólidos : gastrointestinales, hipersensibilidad,
hepatotoxicidad, ototoxicidad
• Tetraciclina: Descoloración permanente de los dientes (de gris
parduzco a amarillento).
En segunda mitad del embarazo, lactancia y niños
menores de 8 años
• Absorción de nutrientes:
Neomicina disminuye la
absorción de grasas y
actividad hepática
• Absorción del antibiótico:
Tetraciclina forma sales
insolubles con
Ca2+(productos lácteos)
Antibióticos y alimentos
¿Hay interferencia
entre la ingesta de
antibióticos y
alimentos específicos?
¿Hay interferencia
entre la ingesta de
antibióticos y
alcohol?
• En general, el alcohol no
interfiere con la acción
específica del antibiótico
• Pero…. Puede alterar la
velocidad de absorción, la
velocidad de degradación, y
puede aumentar los efectos
secundarios que el antibiótico
pueda tener
Universidad de Chile
Facultad de Medicina
Instituto de Ciencias Biomédicas ICBM
Programa de Microbiología y Micología
Cecilia Toro U. PhD
2010

7. MECANISMOS DE RESISTENCIA
A LOS ANTIBIÓTICOS
1. Disminución de la
permeabilidad de la bacteria
2. Presencia de bombas de eflujo
3. Inactivación enzimática del
antibiótico
4. Mutación o reemplazo del sitio
donde actúa el antibiótico
1. Disminución de
la permeabilidad
de la bacteria
MECANISMOS DE RESISTENCIA
A LOS ANTIBIÓTICOS
2. Presencia de bombas de eflujo 3. Inactivación enzimática del antibiótico
Kanamicina
resistencia a kanamicina
(aminoglicósidos)
adenosil
fosfotransferasa
aph
resistencia a cloranfenicol
cloranfenicol
acetiltransferasa
cat
resistencia a β-lactámicos
β-lactamasa
bla
Fenotipo asociado
Producto génico
Gen

8. 4. Mutación o reemplazo del sitio donde actúa
el antibiótico
- rpsL Resistencia a estreptomicina
- PBP2a Resistencia a β-lactámicos
- dhfr Resistencia a trimetropim
- erm Resistencia a macrólidos: dimetilación de Adenina 2058 en el RNA
23S (región de la peptidiltransferasa) mediante una adenina metiltransferasa
codificada por erm
- gyrA Resistencia a ácido nalidíxico
(fluoroquinolonas)
La resistencia a un antibiótico
puede ser multifactorial
• Producción de β-lactamasas
• Alteración en las PBPs regulares
• Nueva PBP resistente a β-lactámicos
• Cambios en las porinas
• No activación de enzimas autolíticas
Ej.: Resistencia a β-lactámicos
RESISTENCIA BACTERIANA
A LOS ANTIBIÓTICOS
• Dependen del mecanismo y del sitio de acción del
antibiótico
• La mayoría están asociados a la presencia de plasmidios
de resistencia
• En un gran porcentaje, este fenotipo es transferible de
una bacteria a otra, favoreciendo el aumento de la
resistencia en la población bacteriana
BASES GENÉTICAS DE LA
RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS
• Mutaciones
Missense / Nonsense
Inserción / Deleción
Auxotrofías / Prototrofías
Supresiones
• Transferencia horizontal (lateral) de
material genético
Transformación
Transducción
Conjugación

9. • Es el segundo mecanismo principal de
variabilidad genética en todos los seres vivos
• Para que el material genético transferido se
establezca en una población, debe conferir una
ventaja adaptativa al organismo (selección
positiva del nuevo clon...)
• Generalmente, causa cambios en las
propiedades fenotípicas de una bacteria
(adquisición de factores de virulencia,
resistencia a antibióticos, capacidades
metabólicas, etc.)
• Ocurre principalmente por tres mecanismos:
Transformación, Transducción y
Conjugación
“Corresponde al intercambio de material genético entre
organismos de una misma especie, o de especies no
relacionadas filogenéticamente”
Transferencia horizontal de
material genético
FRAGMENTOS DE DNA LIBRES
PLASMIDOS:
Plásmidos R Shigella, E. coli
Plásmidos col Bacteriocina E1
Plásmidos de virulencia Shigella 200 Kb
Yersinia 70 Kb (Yops)
Plásmidos metabólicos P. putida (Tol)
TRANSFORMACIÓN
CONJUGACIÓN
PLÁSMIDOS AUTO-TRANSFERIBLES : Factor F y pKM101
TRANSPOSONES CONJUGATIVOS : Tn916 (E. faecalis)
TRANSDUCCIÓN
FAGOS LÍTICOS:
T4 y T7
FAGOS LISOGÉNICOS:
l, P1 y P4

10. EL USO DE ANTIBIÓTICOS
SELECCIONA
BACTERIAS RESISTENTES
‹TEST DE DILUCIÓN
‹TEST DE DIFUSIÓN
Pruebas de Susceptibilidad
Antimicrobiana
¿Cómo se mide la susceptibilidad
a un antibiótico en el
laboratorio?
TEST DE DILUCIÓN
Dilución en Caldo
Dilución en Agar
Dilución seriada en caldo Lectura del CIM
Método cuantitativo
CIM: concentración inhibitoria mínima
ANTIBIOGRAMA POR
DIFUSIÓN
(Técnica de Kirby-Bauer)
• Es el método más usado
• Es práctico y sencillo de realizar
• Permite analizar un gran número
de antibióticos al mismo tiempo
• Entrega un resultado cualitativo
sensible
resistente

11. Antibiograma por difusión
(Técnica de Kirby-Bauer)
¿A cuáles de los siguientes antibióticos es
sensible esta cepa?
Procedimiento
• Inocular el microorganismo
• Colocar la tira en la placa
• Incubar la placa 16-18 hrs, 37ºC
• Leer CIM directamente
ANTIBIOGRAMA POR
DIFUSIÓN + DILUCIÓN
(Técnica de E-Test)
• Protocolo similar al
método Kirby - Bauer
• Cuantitativo
(determina CIM)
CIM
Técnica de lectura de CIM mediante E-Test
Antibiograma por difusión + dilución
(Técnica de E-Test)

12. ANÁLISIS DE REGRESIÓN PARA
DETERMINAR LOS PUNTOS DE CORTE
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 reducir en un
99,9% la densidad de población bacteriana
Definiciones
PREGUNTAS IMPORTANTES
FRENTE AL USO DE ANTIBIÓTICOS
¿ Es un cuadro infeccioso?
¿ El agente causal es bacteriano?
¿ Es indispensable el uso de AAM?
¿ O es innecesario?
USO DE ANTIBIÓTICOS
Cuadro característico
Cuadro clínico: Etiología
Estudios epidemiológicos
‹ Condiciones del paciente : RN, Inmunosuprimido, Etc.
‹ Sitio de la infección : Meninges, Endocardio, Etc.
‹ Susceptibilidad probable : Epidemiología de la resistencia
¿USO DE ESQUEMAS?

13. Uso indiscriminado y a veces
innecesario...
¿Qué factores favorecen el aumento en la
aparición de bacterias resistentes a los
antibióticos?
• En clínica
Automedicación y mala
prescripción médica
•En agroindustria:
El uso de antibióticos en la
alimentación de animales de
criadero mejora la producción
(Mayor y mejor crecimiento...)
¿Qué factores
favorecen el aumento
de bacterias
resistentes a los
antibióticos?
•Mecanismos moleculares de
transferencia genética
• Presión de la población
predispuesta al uso de los
antibióticos
• La venta sin restricciones de los
antibióticos
Consecuencias de la
resistencia a los
Antibióticos:
• Infecciones resistentes a los
tratamientos disponibles
• Aumento de los costos de
tratamiento
¿CÓMO EVITAR AUMENTO DE
RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS?
1. Indicar y usar racionalmente los AAM.
- Infección bacteriana
- Estadística bacteriológica
- Vigilancia de resistencia
- Establecer normas
2. Limitar uso profiláctico de AAM.
3. Restringir AAM que seleccionan rápidamente resistencia
4. Educar e informar adecuadamente las limitaciones y uso de AAM.
5. Prohibir el uso de AAM útiles en clínica, en la alimentación de animales.
Educar a la población
En septiembre de 1999, el Ministerio de Salud
de Chile determinó impulsar la medida de
"Uso Racional de Antibióticos" a través de
su dispensación en farmacias
sólo con receta médica (Ordinario 4C/5015
del 30.09.1999).