Resistencia bacteriana a fármacos

                    Dr. Marco Velasco
Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, UNAM




                       MV. FM-UNAM.
OBJETIVO
• Conocer los mecanismos y las consecuencias de
  la resistencia bacteriana.
  –   Mutaciones
  –   Transmisión de información genética horizontal
  –   Presión selectiva
  –   Cambios biológicos involucrados en la resistencia
  –   Alternativas para vencer la resistencia

                        MV. FM-UNAM.
Las mutaciones generan resistencia
 • Cambios en el genoma debidos a factores ambientales
   y la estabilidad genómica.



Tasa de mutación
“normal” = 1x10 -8




                      Galan JC et al. Infectio 2006; 10(1): 22-29
Las mutaciones generan resistencia
• Las mutaciones producen cambios en la estructura de
  la molécula blanco (ver más adelante).
• Transferencia vertical a la descendencia y posible
  transferencia horizontal.
• Importante para algunas bacterias (Mycobacterium
  tuberculosis, H. pylori).
• Rifampicina, ácido fusídico, estreptomicina
  fluoroquinolonas y oxazolidinonas


                      MV. FM-UNAM.
Transferencia horizontal:
       TRANSFORMACION.
• Incorporación de ADN exógeno o extraño.
  – Unión de un DNA exógeno a la superficie celular.
  – Penetración del DNA: competencia
  – Recombinación con el genoma residente:
    secuencias homólogas
  • Mecanismo importante de intercambio
    genético para ciertas especies (Streptococcus
    pneumoniae, Streptococcus Sanguis, Bacillus
    subtilis, Haemophilus influenzae y Neisseria
    gonorrhoeae)     MV. FM-UNAM.
Transferencia horizontal:
           CONJUGACIÓN.
• Transferencia de material genético de una
  célula donadora a otra receptora mediante
  contacto físico entre dos células vivas
  – F-. Incapaces de llevar a cabo la conjugación
  – F+. Portadoras de un factor sexual o factor F. Es
    portador de todos los genes para su propia
    transferencia.
  • Mediada por plásmidos.
  • Hfr (High frequency of recombination): el plásmido se
    integra en el interior del cromosoma bacteriano
                         MV. FM-UNAM.
MV. FM-UNAM.
Transferencia horizontal:
              TRANSDUCCION.
• Transferencia de genes bacterianos
  mediada por virus bacterianos o fagos
• Implica dos mecanismos diferentes

                                                     T r a n s d u c c iò n


      T r a n s d u c c iò n G e n e r a liz a d a                            T r a n s d u c c iò n E s p e c ia liz a d a


   P e r m it e la t r a n s fe r e n c ia d e c a s i             O p e r a s o lo s o b r e g e n e s d e t e r m in a d o s
         c u a lq u ie r g e n b a c t e r ia n o                           c o n u n a e fic ie n c ia e le v a d a


                                                MV. FM-UNAM.
Si el fragmento de DNA que queda envuelto en la cápside es
totalmente bacteriano se denomina transducción generalizada.
Si sólo se encapsula parte del genoma bacteriano pero se conserva
el genoma viral se habla de transducción especializada.
                          MV. FM-UNAM.
Resistencia
cambios genéticos
        +                           cambios biológicos
 presión selectiva




                     MV. FM-UNAM.
Estructura de los aminoglucósidos




                     Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88
Los aminnoglucósidos inhiben
    la síntesis de proteínas
                         Aminoglucósidos




          MV. FM-UNAM.       Adaptado de: Rang HP. Farmacología.
                             6a Ed. Churchill Livingston
Sitio A del RNA ribosomal 16S de Escherichia coli.




                           Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88

                           MV. FM-UNAM.
CMI (μg/ml)
                    Geneticina    Tobramicina

Sitio A silvestre       5                                                            2.5
Mutante A14208G         5                                                            160




                                  Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88
Estructura de los aminoglucósidos




                     Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88
Resistencia
cambios genéticos
        +                           cambios biológicos
 presión selectiva




                     MV. FM-UNAM.
La amoxicilina es              Las bombas de eflujo
 hidrolizada por la            impiden la interacción
  beta-lactamasa                 del fármaco con su
                                 blanco intracelular




Beta-lactamasa   FARMACO
                 INACTIVO


                        MV. FM-UNAM.
Mecanismo de reistencia                 Fármacos             bacterias                           Mecanismo genetico

Inactivación enzimática de la           penicilinas.         Gram         positivas        y      plásmidos R.
droga:                                  Cefalosporinas,      extracelulares,      y     son      mutaciones
Inactivación de la droga                monobactams.         sintetizadas    en     grandes      cromosómicas.
                                        carbapenemes         cantidades     y     en     las
debida a ß-lactamasas                                        bacterias Gram negativas,
que dividen el anillo ß-
lactámico por medio delas
PBP, generalmente a
causa de
Inhibidores de ácidos                   Quinolonas           infecciones      urinarias      y   mutaciones
                                                             prostatitis, infecciones óseas      cromosómicas,
nucleicos                               Ansamicinas
                                                             y    de    tejidos      blandos,
La resistencia a estos                  sulfinamidas         infecciones      estafilocócicas
antimicrobianos se debe a
                                                             graves, en el tratamiento de
alteraciones en la subunidad A de la
                                                             diarreas     producidas      por
DNAgirasa, producto de y a
                                                             Escherichia coli, Shigella,
alteraciones en la permeabilidad
                                                             Salmonella                      y
celular que provocan inadecuadas
                                                             Campylobacter, infecciones
concentraciones del antimicrobiano
                                                             respiratorias                 no
dentro de la célula.
                                                             neumocócicas       y     en    la
                                                             profilaxis     de     pacientes
                                                             neutropénicos.



Inhibidores de la síntesis              Tetraciclinas        Gram positivos y Gram                plásmidos y
                                        aminoglicosidos,     negativos, enterobacterias y        transposones.
de proteínas
                                        anfeniocles,         se utilizan para el                 mutaciones en el
El mecanismo más importante se
                                         lincosamidas        tratamiento de infecciones          cromosoma.
debe a la disminución en la
                                        macròlidos           producidas por Brucella,
acumulación celular de la droga.
                                                             Mycoplasma, Rickettsia y
Esto se produce por una alteración
                                                             Chlamydia
en el sistema de transporte que
limita la captación de Tetraciclina o
a una vía de eliminación por
bombeo del antimicrobiano,
dependiente de energía, hacia el
exterior de la célula. El otro
mecanismo se evidencia por una
disminución de la afinidad del
ribosoma por el complejo a causa
de mutaciones en el cromosoma.




                                                   MV. FM-UNAM.
BIBLIOGRAFÍA
• Jawets, Melnick, Adelberg. Microbiologìa Mèdica.
  Manual Moderno.17a. Mèxico 2002.
• Joklik WK,Willet HP, Amos B. Zinsser.
  Microbiologìa.Mèdica Panamericana.20a. Mèxico 1994.
• Murray P, Kobayashi G, Pfaller M, Rosenthal
  K.Microbiologìa Mèdica.Harcourt Brace.2a. Mèxico 1997

• http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/16mutacion.ht



                       MV. FM-UNAM.

Resistencia antimicrobiana

  • 1.
    Resistencia bacteriana afármacos Dr. Marco Velasco Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, UNAM MV. FM-UNAM.
  • 2.
    OBJETIVO • Conocer losmecanismos y las consecuencias de la resistencia bacteriana. – Mutaciones – Transmisión de información genética horizontal – Presión selectiva – Cambios biológicos involucrados en la resistencia – Alternativas para vencer la resistencia MV. FM-UNAM.
  • 3.
    Las mutaciones generanresistencia • Cambios en el genoma debidos a factores ambientales y la estabilidad genómica. Tasa de mutación “normal” = 1x10 -8 Galan JC et al. Infectio 2006; 10(1): 22-29
  • 4.
    Las mutaciones generanresistencia • Las mutaciones producen cambios en la estructura de la molécula blanco (ver más adelante). • Transferencia vertical a la descendencia y posible transferencia horizontal. • Importante para algunas bacterias (Mycobacterium tuberculosis, H. pylori). • Rifampicina, ácido fusídico, estreptomicina fluoroquinolonas y oxazolidinonas MV. FM-UNAM.
  • 5.
    Transferencia horizontal: TRANSFORMACION. • Incorporación de ADN exógeno o extraño. – Unión de un DNA exógeno a la superficie celular. – Penetración del DNA: competencia – Recombinación con el genoma residente: secuencias homólogas • Mecanismo importante de intercambio genético para ciertas especies (Streptococcus pneumoniae, Streptococcus Sanguis, Bacillus subtilis, Haemophilus influenzae y Neisseria gonorrhoeae) MV. FM-UNAM.
  • 6.
    Transferencia horizontal: CONJUGACIÓN. • Transferencia de material genético de una célula donadora a otra receptora mediante contacto físico entre dos células vivas – F-. Incapaces de llevar a cabo la conjugación – F+. Portadoras de un factor sexual o factor F. Es portador de todos los genes para su propia transferencia. • Mediada por plásmidos. • Hfr (High frequency of recombination): el plásmido se integra en el interior del cromosoma bacteriano MV. FM-UNAM.
  • 7.
  • 8.
    Transferencia horizontal: TRANSDUCCION. • Transferencia de genes bacterianos mediada por virus bacterianos o fagos • Implica dos mecanismos diferentes T r a n s d u c c iò n T r a n s d u c c iò n G e n e r a liz a d a T r a n s d u c c iò n E s p e c ia liz a d a P e r m it e la t r a n s fe r e n c ia d e c a s i O p e r a s o lo s o b r e g e n e s d e t e r m in a d o s c u a lq u ie r g e n b a c t e r ia n o c o n u n a e fic ie n c ia e le v a d a MV. FM-UNAM.
  • 9.
    Si el fragmentode DNA que queda envuelto en la cápside es totalmente bacteriano se denomina transducción generalizada. Si sólo se encapsula parte del genoma bacteriano pero se conserva el genoma viral se habla de transducción especializada. MV. FM-UNAM.
  • 10.
    Resistencia cambios genéticos + cambios biológicos presión selectiva MV. FM-UNAM.
  • 11.
    Estructura de losaminoglucósidos Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88
  • 12.
    Los aminnoglucósidos inhiben la síntesis de proteínas Aminoglucósidos MV. FM-UNAM. Adaptado de: Rang HP. Farmacología. 6a Ed. Churchill Livingston
  • 13.
    Sitio A delRNA ribosomal 16S de Escherichia coli. Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88 MV. FM-UNAM.
  • 14.
    CMI (μg/ml) Geneticina Tobramicina Sitio A silvestre 5 2.5 Mutante A14208G 5 160 Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88
  • 15.
    Estructura de losaminoglucósidos Vicens Q et al. J Mol Biol 2003; 326(4): 1175-88
  • 16.
    Resistencia cambios genéticos + cambios biológicos presión selectiva MV. FM-UNAM.
  • 17.
    La amoxicilina es Las bombas de eflujo hidrolizada por la impiden la interacción beta-lactamasa del fármaco con su blanco intracelular Beta-lactamasa FARMACO INACTIVO MV. FM-UNAM.
  • 18.
    Mecanismo de reistencia Fármacos bacterias Mecanismo genetico Inactivación enzimática de la penicilinas. Gram positivas y plásmidos R. droga: Cefalosporinas, extracelulares, y son mutaciones Inactivación de la droga monobactams. sintetizadas en grandes cromosómicas. carbapenemes cantidades y en las debida a ß-lactamasas bacterias Gram negativas, que dividen el anillo ß- lactámico por medio delas PBP, generalmente a causa de Inhibidores de ácidos Quinolonas infecciones urinarias y mutaciones prostatitis, infecciones óseas cromosómicas, nucleicos Ansamicinas y de tejidos blandos, La resistencia a estos sulfinamidas infecciones estafilocócicas antimicrobianos se debe a graves, en el tratamiento de alteraciones en la subunidad A de la diarreas producidas por DNAgirasa, producto de y a Escherichia coli, Shigella, alteraciones en la permeabilidad Salmonella y celular que provocan inadecuadas Campylobacter, infecciones concentraciones del antimicrobiano respiratorias no dentro de la célula. neumocócicas y en la profilaxis de pacientes neutropénicos. Inhibidores de la síntesis Tetraciclinas Gram positivos y Gram plásmidos y aminoglicosidos, negativos, enterobacterias y transposones. de proteínas anfeniocles, se utilizan para el mutaciones en el El mecanismo más importante se lincosamidas tratamiento de infecciones cromosoma. debe a la disminución en la macròlidos producidas por Brucella, acumulación celular de la droga. Mycoplasma, Rickettsia y Esto se produce por una alteración Chlamydia en el sistema de transporte que limita la captación de Tetraciclina o a una vía de eliminación por bombeo del antimicrobiano, dependiente de energía, hacia el exterior de la célula. El otro mecanismo se evidencia por una disminución de la afinidad del ribosoma por el complejo a causa de mutaciones en el cromosoma. MV. FM-UNAM.
  • 19.
    BIBLIOGRAFÍA • Jawets, Melnick,Adelberg. Microbiologìa Mèdica. Manual Moderno.17a. Mèxico 2002. • Joklik WK,Willet HP, Amos B. Zinsser. Microbiologìa.Mèdica Panamericana.20a. Mèxico 1994. • Murray P, Kobayashi G, Pfaller M, Rosenthal K.Microbiologìa Mèdica.Harcourt Brace.2a. Mèxico 1997 • http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/16mutacion.ht MV. FM-UNAM.

Notas del editor

  • #11 Conjugación: transferencia de plasmidos x pilus Transformación: DNA libre Transducción: viral Multiresistentes: Entrrococcus, Pseudomonas, MRSA
  • #13 The tetracyclines are broad-spectrum antibiotics with a wide range of activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. Pseudomonas aeruginosa is less sensitive but is generally susceptible to tetracycline concentrations that are obtainable in the bladder. The tetracyclines act by blocking the binding of aminoacyl tRNA to the A site on the ribosome. Tetracyclines inhibit protein synthesis on isolated 70S or 80S (eucaryotic) ribosomes, and in both cases, their effect is on the small ribosomal subunit. However, most bacteria possess an active transport system for tetracycline that will allow intracellular accumulation of the antibiotic at concentrations 50 times as great as that in the medium. This greatly enhances its antibacterial effectiveness and accounts for its specificity of action, since an effective concentration cannot be accumulated in animal cells. Streptomycin binds to 30S subunit of the bacterial ribosome, specifically to the S12 protein which is involved in the initiation of protein synthesis. Experimentally, streptomycin has been shown to prevent the initiation of protein synthesis by blocking the binding of initiator N-formylmethionine tRNA to the ribosome. It also prevents the normal dissociation of ribosomes into their subunits, leaving them mainly in their 70S form and preventing the formation of polysomes. This evidently accounts for its antibacterial activity but does not explain its bactericidal effects, which distinguishes streptomycin and other aminoglycosides from most other protein synthesis inhibitors Chloramphenicol is entirely selective for 70S ribosomes and does not affect 80S ribosomes. Its unfortunate toxicity towards the small proportion of patients who receive it is in no way related to its effect on bacterial protein synthesis. However, since mitochondria originated from procaryotic cells and have 70S ribosomes, they are subject to inhibition by some of the protein synthesis inhibitors including chloramphenicol. This likely explains the toxicity of chloramphenicol. The eucaryotic cells most likely to be inhibited by chloramphenicol are those undergoing rapid multiplication, thereby rapidly synthesizing mitochondria. Such cells include the blood forming cells of the bone marrow, the inhibition of which could present as aplastic anemia. The macrolide are active against most Gram-positive bacteria, Neisseria, Legionella and Haemophilus, but not against the Enterobacteriaceae . Macrolides inhibit bacterial protein synthesis by binding to the 50S ribosomal subunit. Binding inhibits elongation of the protein by peptidyl transferase or prevents translocation of the ribosome or both. Macrolides are bacteriostatic for most bacteria but are cidal for a few Gram-positive bacteria
  • #17 Conjugación: transferencia de plasmidos x pilus Transformación: DNA libre Transducción: viral Multiresistentes: Entrrococcus, Pseudomonas, MRSA
  • #18 sulbactam