¿Qué quiere decir que una bacteria es resistente a un tratamiento? Pues para decirlo de forma breve, significa que el antibiótico que estemos utilizando no es efectivo contra la bacteria a tratar (bastante lógico, ¿no?). Sin embargo, más allá de esta afirmación, hay una explicación mucho más compleja: los mecanismos de resistencia de las bacterias contra antibióticos.
Vamos a situarnos. Las bacterias son un tipo de microorganismo que está prácticamente en todas partes: en el suelo hay bacterias, en el aire hay bacterias, en el agua hay bacterias e incluso en nuestra piel y nuestro interior hay bacterias (lo que probablemente ya hayas escuchado como "microbiota"). Teniendo esto en cuenta, podemos llegar a la conclusión de que no todas las bacterias son patógenas (es decir, no todas son dañinas para nuestra salud) y, por tanto, no todas deben eliminarse con antibióticos (una razón de peso por la que hay que controlar el consumo de antibióticos, ya que pueden alterar el equilibrio de nuestras bacterias "buenas").
Si nos adentramos en el mundo de las bacterias podremos encontrar dos macrogrupos principales: bacterias Gram + y Gram -. La principal diferencia entre ambas es la composición y estructura de la pared y membranas que envuelven a las bacterias. Para resumir:
Las bacterias Gram + tiene una pared gruesa (de un material llamado peptidoglucano) y una membrana lipídica por dentro (rodeando por el interior a la bacteria).
Las bacterias Gram - tiene una pared fina (también de peptidoglucano) embebida entre dos membranas lipídicas (una en el exterior y otra en el interior, como en el caso de las Gram +).
Os he dejado unas fotitos abajo para que podáis ilustrar mejor esto que os estoy contando.
Diferencias entre la estructura de pared y membranas de bacterias Gram positivas y Gram negativas (https://www.airtecnics.com/es/tecnologia/tecnologia-oh-contra-bacterias-pruebas)
A la hora de tratar una infección producida por una bacteria lo ideal es conocer si este tipo de bacteria es Gram positiva o Gram negativa, puesto que no todos los antibióticos son efectivos contra ambos tipos o bien. Incluso, es posible que un antibiótico específico para bacterias Gram - no sea efectivo para todas las Gram -. En la razón de esto profundizaremos un poco más adelante.
Antes de empezar con la materia más compleja debemos entender qué es exactamente un antibiótico, puesto que la palabra se utiliza de manera muy ambigua actualmente. Un antibiótico es una sustancia, de origen natural (producido por otras bacterias, hongos o incluso plantas) o sintético, con la capacidad de combatir una infección producida por una BACTERIA. Remarco lo de bacteria porque los antibióticos no se encargan de las enfermedades producidas por hongos ni por virus; para ello están los antifúngicos y los antivirales, respectivamente. Si quisiéramos hablar de una sustancia que combate alguno de estos microorganismos de forma más ambigua nos estaríamos refiriendo a una antimicrobiano. Con esto claro, continuamos.
Los antibióticos, generalmente, son moléculas análogas de una molécula que se puede encontrar en la bacteria y, por tanto, pueden interferir con procesos esenciales para la bacteria. Es decir, los antibióticos son "copias" modificadas de una molécula que normalmente se encuentra en la bacteria y cuya similitud con esta permite que pueda alterar la actividad normal de la célula. Es como si una persona que te cae mal celebra una fiesta a la que no te ha invitado y tú para entrar y fastidiar la fiesta te disfrazas de uno de sus invitados. Pues eso es básicamente lo que hacen los antibióticos, fastidiarle la fiesta a las bacterias.
Para detener el crecimiento de las bacterias, los antibióticos se dirigen a algunos puntos clave en su desarrollo, por ejemplo: interfieren con la síntesis de su pared celular (este mecanismo puede ser diferente en Gram positivas y negativas por las razones que vimos antes), interfieren con la producción de proteínas (este proceso tiene muchos pasos que pueden ser diana de antibióticos), detienen rutas metabólicas esenciales (como, por ejemplo, la de producción del ácido fólico)…
¿Cómo interfiere la molécula de antibiótico en estos procesos? Pues bien, como dijimos, se hace pasar por una molécula natural de la bacteria, puesto que tienen una parte de su estructura muy similar o idéntica; sin embargo, el resto de la estructura del antibiótico es diferente. Entonces, la maquinaria de la célula toma la molécula de antibiótico como si fuera la otra (que sí es de la bacteria) y la incorpora al proceso que esté realizando; pero al no ser totalmente idéntica a la molécula bacteriana, el proceso se detiene o continúa de forma que perjudica a la propia bacteria.
Comparación de la estructura molecular de la sulfanilamida (a) y el ácido p-aminobenzoico (b), para la formación del ácido fólico (c). (https://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/14agquimicos.htm)
Un ejemplo muy claro es el que podemos ver en la imagen: la sulfanilamida (a) y el ácido p-aminobenzoico (b) son muy similares. Este último es una molécula que las bacterias necesitan para la síntesis de ácido fólico (c), sin embargo, el (a) es un antibiótico que impide la producción del ácido fólico, porque, a pesar de tener el común el anillo aromático (coloreado en naranja) y el grupo amino (H2N-), el resto de la molécula es diferente y la ausencia de un grupo carboxilo (-COOH) impide la formación del ácido fólico. La maquinaria celular confunde a y b gracias al anillo unido a la parte NH2, pero al incorporar la sulfanilamida a la ruta metabólica esta se detiene porque no puede incorporar el resto de la molécula que forma el ácido fólico.
También hay que decir que un antibiótico no se ocupa de detener todos los procesos que se mencionaron antes; cada uno se encarga de un punto. Las penicilinas (sí, esas que descubrió Fleming por dejarse un hongo olvidado un día en el laboratorio), por ejemplo, se encargan de detener el crecimiento de la pared bacteriana; mientras que las tetracilcinas detienen la producción de proteínas. Digamos que cada sustancia antibiótica tiene una función especializada.
Y precisamente por este motivo, la acción tan especializada de cada antibiótico, a las bacterias no les resulta difícil (a largo plazo, esto no es de un momento a otro) desarrollar resistencias. El desarrollo de resistencia a antibióticos por parte de las bacterias no es algo estudiado por ellas, simplemente se debe a su capacidad de mutación y supervivencia/proliferación. Vamos a explicarlo un poquito mejor.
Durante el desarrollo y proliferación de las bacterias estas deben llevar a cabo procesos como la replicación (en el que se duplica su información genética para poder repartirla cuando la bacteria crezca y se divida) y la transcripción (en la cual, la maquinaria celular de la bacteria "lee" su ADN y lo transforma en otro lenguaje similar, el ARN, que más tarde se utiliza para producir las proteínas), en los que no es difícil que se puedan cometer errores de lectura. Aunque estos errores suelen ser arreglados por la propia maquinaria de la célula, hay ocasiones en las que estos errores perduran (se produce una mutación en el ADN de la bacteria) y dan lugar a la modificación de alguno de los procesos esenciales que antes mencionamos. Cuando el error no es tan grave como para detener a actividad de la bacteria, esta continúa su vida, se replica su ADN (con el error incorporado) y este se transmite a las nuevas generaciones de bacterias.
Volviendo al ejemplo de antes, el de la sulfanilamida y el ácido p-aminobenzoico. Si por casualidad la mutación afectara a la proteína que normalmente toma el áciudo p-aminobenzoico, pero es incapaz de distinguirla de la sulfanilamida, sería posible que como novedad sí se pudiera diferenciar una molécula de la otra. Así, la sulfanilamida, que normalmente detiene la producción de ácido fólico, no sería un inconveniente para el crecimiento de la bacteria. De esta forma, la bacteria habría desarrollado una resistencia.
Esta es una de las muchas formas que las bacterias tienen de desarrollar resistencias a antibióticos, por modificación de la diana del fármaco (se cambia la proteína o el mecanismo en el cual interfiere directamente el antibiótico). Igualmente, las bacterias son capaces de desarrollar otras formas de resistencia, por ejemplo, por inactivación y posterior destrucción del antibiótico o, de manera más radical, impidiendo que el antibiótico quede dentro de la bacteria (se desarrollan unos canales, para expulsar las moléculas de antibiótico al exterior y así minimizar su efecto).
Por tanto, si reflexionamos un poco, podemos deducir que el uso indiscriminado de antibióticos es un peligro (ya todos deberíamos saberlo), puesto que se está sometiendo a las bacterias a una presión selectiva constante, favoreciendo el desarrollo de resistencias por parte de las bacterias. Por ello, recordad que solo hay que tomar antibióticos cuando así os lo indique el médico, ni antes, ni después. Y con esta pequeña conclusión, me despido hasta la próxima entrada. Espero que os haya resultado interesante y que hayáis aprendido algo nuevo. Un saluditoo.
✨ Un pequeño inciso: para esta entrada no he usado tanta bibliografía como para otras entradas, sin embargo, os dejaré algunas referencias de artículos que están relacionados y que os pueden gustar si estáis interesados en este tema. ✨
Bibliografía:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6604941/ (Reygaert W.C. (2018) An overview of the antimicrobial resistance mechanisms of bacteria. AIMS Microbiol. 4(3), 482-501)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005273615003582 (Epand, R.M., Walker C., Epand R. F., & Maagarvey N. A. (2016) Molecular mechanisms of membrane targeting antibiotics. Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes. 1858(5), 980-987)
https://journals.lww.com/joacp/fulltext/2017/33030/Action_and_resistance_mechanisms_of_antibiotics__A.4.aspx/1000 (Kapoor, G.; Saigal, S. & Elongavan, A. (2017) Action and resistance mechanisms od antibiotics: a guide for clinicians. Journal of Anaesthesiology Clinical Pharmacology. 33(3), 300-305)
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