BACTERIAS Y ANTIBIÓTICOS.¿QUE SON?
Dr: Rafael Tobías Blanco Vilariño.
Médico Microbiólogo Clínico.
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En 1866 un discípulo de Darwin, un joven zoologista alemán llamado Haeckel, crea el tercer reino del mundo vivo que denominó de los Protistes, donde pertenecen las bacterias como células primitivas o Procarióticas, muy diferentes a las células que configuran a los seres vivos superiores, conocidas como células Eucarióticas; las que poseen un Núcleo con membrana nuclear, nucléolo y jugo nuclear y su ADN está constituido por 46 cromosomas, que conforman unos 23 pares; de los cuales 22 pares son Autosómicos, de los que dependen todas nuestras característica fenotípicas, que permiten la diferenciación entre los hermanos y sus semejantes y un par que es el Sexual, el que nos da el Sexo: XX en la hembra y XY en el varón; lo cual establece por si solo una gran diferencia con el Nucleoide bacteriano, que está constituido por un solo Cromosoma lineal de ADN o genoma bacteriano, sin membrana nuclear, nucléolo ni jugo nuclear; donde están codificadas todas las características de cada especie bacteriana, este cromosoma lineal está unido por sus extremos por lo que es circular y forma un ovillo arrollado sobre si mismo; la bacteria como célula primitiva o protiste inferior, con un tamaño que oscila entre las 0,5 a 7 Micras, contiene además de su ADN-n o( nuclear) en su citoplasma, a tres variedades de ARN, conocidos como ARN-m o mensajero, ARN-t o de transferencia y al ARN-r o Ribosomal.
-Pared Bacteriana: Estructuralmente es un mucopeptido formado por la unión en cadena de moléculas de N-acetilglucosamina(NAG) con ácido acetilmurámico(AAM), unidos entre si por puentes polipeptidicos; los cuales son rotos por los antibióticos betalactámicos en su acción bactericida. Esas uniones polipeptídicas son las que le confiere una gran rigidez a la pared, que amen de darle la morfología a las bacterias: cocos, bacilos espirilos, vibrio etc, les permite resistir a una presión atmosférica intra-citoplásmica de 2 a 5 atmósferas, impidiendo el estallido o lisis de las bacterias; de igual forma posee poder Antigénico con propiedades inmunogénicas, que es también usado para preparar vacunas; es la Endotoxina de los Gram negativos y permite la coloración de Gram. De igual forma, aprovecho la oportunidad para recordar que esa configuración molecular de la pared bacteriana, no existe en nuestras células eucarióticas, por ello no es afectada por antibióticos betalactámicos: Penicilinas y Cefalosporinas.
-Membrana Citoplasmática: posee enzimas llamadas Permeasas, que permiten la entrada de nutrientes y la salida de sustancias tóxicas como la exotoxina tetánica, la penicilinasa etc.
–Citoplasma: contiene ADN-n, ARN-t, ARN-m, Ribosomas, Vacuolas, reservas nutricionales, plásmidos(*) como el Factor Sexual (F) que divide a las bacterias en masculinas o (F+) y femeninas o (F-); si este Factor (F+) se logra conjugar con un plasmado intracitoplasmático responsable de la Resistencia múltiple a los antibióticos, se le denomina Factor “RTF” o Factor de Resistencia Múltiple; el cual juega un importante papel en la resistencia intra-hospitalaria, condicionando el cierre de salas quirúrgicas, obstétricas, retenes infantiles etc. Pero no contiene mitocondrias, que son propias de las células eucarióticas que constituyen nuestro soma.
(*) son moléculas de ADN extra cromosómico auto replicables, pueden codificar síntesis de toxinas como la diftérica o resistencia a los antibióticos etc. Transferibles por la Conjugación sexual.
Metabolismo Endocelular: el ADN-n por medio de una ARN-sintetasa produce el ARNm, quien codifica el mensaje que el lleva a la fracción 30 S del ribosoma, quien copia el mensaje y lo pasa a la unidad 50 S o unidad de síntesis del Ribosoma, encargado de activar al ARNt, quien le transfiere los aminoácidos indicados por el ARNm y sintetizar así el producto ordenado por el núcleo (:ver figura): Síntesis de pared, de enzimas como la penicilinaza, cefalosporinasa, hialuronidasa, Antibióticos, exotoxinas como la tetánica, la botulínica y de la gangrena gaseosa; la tetánica nos condiciona una contracción espástica muscular muy dolorosa; que se inicia por los maseteros, dándole
Metabolismo Endocelular bacteriano
NO HAY ENEMIGO PEQUEÑO.
al paciente el aspecto de poseer una sonrisa llamada “Sardónica” nombre que proviene de la planta herbácea que se da en las regiones fangosas, llamada “Sardonia”(Ranunculus sceleratus); cuyo jugo, que es muy tóxico, cuando es colocado sobre los músculos faciales, les produce una contracción que imita a una sonrisa falsa, que se hace fingiendo agrado y que no nace de una alegría interior; de ahí la denominación de Risa Sardónica.
En el botulismo se produce todo lo contrario; es decir una parálisis totalmente atónica o flácida; de allí su uso médico para condicionar relajación de los músculos faciales, que hacen desaparecer las famosas” patas de Gallo” y las Arrugas frontales etc.
¿QUE SON LOS ANTIBIÓTICOS?
Los Antibióticos: Son sustancias producidas naturalmente por algunas bacterias y hongos, con la finalidad de que otros microbios no le ocupen su hábitat y le consuman sus nutrientes; ese efecto de antibiosis o de antivida, fue el origen de la palabra antibióticos. Fueron descubierto por azar el año 1928, por el microbiólogo Inglés Alexander Fleming, cuando en su laboratorio microbiológico en el Saint Mary´s Hospital, observó como en una placa de agar donde él estaba cultivando un St aureus, se había contaminado accidentalmente con un hongo y observó, que en todo su alrededor, había un halo totalmente claro, donde no había crecido su St aureus; hongo que al estudiarlo, resulto ser un Penicillum, por lo que al producto que el elaboraba con efecto de antibiosis se le llamó Penicilina. Su primer uso fue en un policía de Oxford, afecto de un cuadro infeccioso por St aureus y al ser tratado con la penicilina, presentó una mejoría espectacular, pero con tan mala suerte, de que la cantidad de penicilina que ellos habían logrado obtener se les agotó y al suspenderla, el paciente se volvió a agravar y murió.
Para ese entonces, ya Inglaterra estaba involucrada en la segunda guerra mundial y no podía invertir para continuar los estudios de la penicilina con el objeto de lograr producirla pura y en cantidad industrial; motivo por lo que dichas investigaciones se continuaron en EEUU con la colaboración de los microbiólogos Florey y Chain. Logrando así obtenerla en cantidad industrial, por lo que su uso fue en escala militar, para tratar las tropas con heridas infectadas y por enfermedades venéreas de la época, como la sífilis y la gonorrea con resultados obviamente espectaculares; ello fue motivo para que estos tres científicos recibieran el Premio Nóbel de medicina en 1945; a partir de entonces se sucedió una verdadera cacería de microbios que fueran productores de otros antimicrobianos y así se descubrió la Estreptomicina, Kanamicina, Eritromicina, Tetraciclina, Cloranfenicol etc.
Es prudente aclarar, el que hoy día existen muchos productos creados por el hombre en el laboratorio, con efectos similares a los antibióticos; pero por ser sintéticos, se les denomina Quimioterápicos antimicrobianos, para diferenciarlos de los quimioterápicos usados contra el cáncer, y otras enfermedades malignas. Entre los quimioterápicos antibacterianos contamos con las Sulfas, Quinolonas, Nitrofuranos, Metronidazol , PAS, INH, Hidracida etc.
¿Qué es una Unidad de penicilina? Es la actividad antibacteriana específica, contenida en 0,6Microgramos de Penicilina G Sódica.
MECANISMO DE ACCION DE LOS ANTIBIOTICOS:
1–Sobre la Pared bacteriana: los betalactámicos condicionan una ruptura del puente polipeptídico, impidiendo su solidez y resistencia a la presión intracitoplasmática de 2 a 5 atmósfera que poseen las bacterias, debilidad estructural que condiciona su muerte por estallido o lisis, de allí su denominación como antibióticos con efecto bactericida o bacteriolíticos; a este grupo pertenecen las penicilinas y las cefalosporinas.(ver pared).
2-Sobre la Membrana Citoplasmática: A este nivel actúan la Polimixina, Bacitracina, y la Colimicina, alterando la acción de las Enzimas Permeasas, que son las que permiten
la entrada de los nutrientes al citoplasma y la salida de los productos tóxicos bacterianos, de esta forma a la bacteria se le escapan hacia el exterior los nutrientes de reserva que posee en su citoplasma, lo cual le condicionara la muerte por inanición.
3-Sobre el Núcleo bacteriano: a este nivel actúan las Rifampicinasy las Quinolonascomo la Ciprofloxacinas, impidiendo que el ADN nuclear forme al ARN-m y al no haber mensaje el metabolismo endocelular se detiene originando la muerte del microorganismo.
4-Sobre el ARN-m: A este nivel actúan los Aminoglucósidos como la Streptomicina, Kanamicina, Tobramicina,Gentamicina, Dibekacina etc, impidiendo que el mensaje sea copiado por la fracción 30 S del Ribosoma o bien condicionando el que se cometan errores en la copia o transcripción del mensaje; en el primer caso al no llegar el mensaje, obviamente que se detiene el mecanismo biosintético endocelular y en el segundo caso el producto que es sintetizado es el no indicado por el Núcleo y por lo tanto este Neoproducto no puede entrar en el metabolismo celular o bien puede actuar como toxico; en ambos caso se sucederá la muerte del microorganismo.
5-Sobre el ARN-t: A este nivel actúan los antibióticos de Amplio Espectro como las Tetraciclinas, La Eritromicina y el Cloranfenicol; impidiendo que los Aminoácidos contenidos como sustancias de reserva en el citoplasma, sean transportados activamente
por el ARN-t y acoplados en la Unidad 50.S del Ribosoma, impidiendo el que dichos Aminoácidos se acoplen para sintetizar la molécula ordenada por el Núcleo bacteriano; por ello, el metabolismo se detiene y la bacteria queda en éxtasis y no se puede multiplicar de allí el termino de Bacteriostático; si por algún motivo se suspendiera el uso de estos antibióticos antes de tiempo, la bacteria que estaba en éxtasis volverá a reiniciar su metabolismo y se reiniciará en el paciente el proceso infeccioso, proceso que denominamos como recidiva infecciosa.
En este sentido del metabolismo endobacteriano, si desea elaborar una determinada sustancia de las ya enumeradas, el núcleo microbiano elabora un ARN-m o ARN-mensajero, el cual codifica a la sustancia ordenada por el núcleo para luego viajar por el citoplasma, mensaje que es entregado a otra estructura citoplásmica conocida como los Ribosomas, que como una secretaria copia fielmente la información; la cual es pasada a otra subunidad del ribosoma o segunda secretaria, que es la encargada de pedir los aminoácidos ordenados, para poder elaborar el producto solicitado por el núcleo; esos aminoácidos, serán transferido por otro ARN-T o ARN-de transferencia, a la unidad de
síntesis de la cual está dotada el Ribosoma; donde serán alineadas y acopladas , saliendo así el producto final deseado como: penicilinasa, céfalosporinasa, toxina tetánica, botulínica etc.…ver dibujo del Metabolismo endocelular.
LA RESISTENCIA BACTERIANA A LOS ANTIMICROBIANOS :
La resistencia de las bacterias a los antimicrobianos, es hoy día unos de los problemasmas importantes que los médicos debemossaber enfocar y tratar de evitar, al comprender que las causas que lo condicionan se sigan sucediendo con sus devastadoras consecuencias sobre el infectado, quien en nuestro país tiende a la automedicación incontrolada. Siendo una de las causas de cierre de salas clínicas, de pabellones, de salas de terapia intensiva de maternidades, salas pediátricas etc.
La Resistencia posee un origen multifactorial desde el punto de vista de la Microbiología Clínica, que resumiré de la siguiente forma:
1-Resistencia Natural: Es debida a la presencia en su genoma o ADN-nuclear(ADN-n)
de enzimas que son inducibles cuando están en presencia del antibiótico, como lo son las Beta-lactamasas o Penicilinazas, que son elaboradas cuando la bacteria es atacada por las Penicilinas médicamente indicada; de igual forma, existen las Cefalosporinasa extracromosómicas, es decir que son codificadas por Plasmados localizados en el citoplasma fuera del ADN-n. Pero para el año 2000, se identificaros Cefalosporinasas cromosómicas (dentro del ADN), caracterizadas por su amplio espectro; es decir, que pueden inactivar varios tipos de Cefalosporinas, este hallazgo se ha efectuado en bacterias como la E. coli, Aerobacter aerogenes, Serratias y Pseudomonas.
2-Resistencia por Mutación: La cual puede ser espontánea o inducida; afortunadamente la mutación espontánea del genoma (ADN-nuclear) es muy baja; del orden de 1×10-6 (uno por diez a la menos seis) es decir por cada diez millones de una multiplicación bacteriana de una especie, una será un mutante.
3-Resistencia por Trasferencia de Genes: Fenómeno genético que se puede suceder por: Transformación, Transducción Fágica o por Conjugación Sexual.
4-Los Transposones: son secuencias de ADN (genes) móviles, por lo que pueden cambiar de localización en el “Genoma” pero sin jamás aparecer en el estado libre en el citoplasma y no se pueden replicar, como si lo hacen los Plasmidos.Pero estos transposones pueden codificar resistencia a los antimicrobianos.
Transformación: Proceso en el cual un fragmento del ADN-n de una bacteria, llamado exogenote, es absorbido por una bacteria receptriz, el cual se acoplara a su ADN-n, dándole así a esta bacteria receptriz un nuevo carácter genético estable; este proceso está limitado a algunas especies bacterianas como : estreptococos, Neumococos, Neisserias y Haemophyllus. Juega un gran papel en las resistencias bacterianas Intrahospitalarias.
Transducción bacteriofágica: Se fundamenta en la transferencia de resistencia a uno o varios antibióticos de una bacteria a otra cuando una de ellas ha sido infectada por un virus, que solamente ataca a las bacterias y de allí su denominación de Bacteriófago; logrando así, este virus bacteriano introducir su ADN en el ADN-n del genoma bacteriano donde se queda temperando o vacacionando, por lo que se le suele denominar como bacteriófago temperado o profago; donde se mantendrá vacacionando hasta que por múltiples causas se reactive y se multiplique en miles de bacteriófagos hijos los que al producir una plétora intracelular, esta ha de morir por lisis o estallido, que es lo que conocemos como bacteriofagia; pudiendo estos bacteriófagos hijos arrastrar un fragmento del ADN-n de la bacteria que parasitaron y, si desafortunadamente en ese fragmento están codificado la resistencia a uno o varios antibióticos, a las nuevas bacterias que ellos parasiten y temperen le transferirán esa resistencia, de allí el nombre de Transducción fágica; la cual juega un importante papel en microbiología clínica a nivel hospitalario. Ver figura 1 Y 2.
Figura Nº 1
Figura nº 2
Transducción por Bacteriofago
Conjugación Sexual: Se puede suceder entre la misma especie bacteriana o entre interespecies como la E.coli,Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae y Pseudomonas. Este proceso es debido a la presencia en una de las bacterias de un factor extra cromosómico o fuera del ADN-n, estando en su citoplasma por lo que se le llama plásmido, conocido como Factor sexual (F+) por Fertilidad, y la bacteria que lo porta posee anexo a su pared unas organelas, suerte de órgano sexual llamadas Pili, bacteria esta que es considerada como la masculina, mientras que la bacteria que no lo posee se le denomina Femenina y se identifica como (F-); cuando por azar se aproximan una F+ con una F-, la masculina le pega a su pared el Pili como órgano sexual, por medio del cual crea un puente intercitoplasmático, a través del cual la masculina le transfiere a la femenina parte de una copia o réplica de su genoma; adquiriendo así la bacteria F- los caracteres de la F+, donde pueden ir la resistencia a los antibióticos. Pero desafortunadamente para la medicina, sabemos que el factor sexual F+, se puede fusionar con otro plásmido intracitoplasmático que codifica resistencia a múltiples antibióticos; dando así origen al Factor de Resistencia Múltiple, el cual se conoce con las siglas “FTR” por Factor de Resistencia Múltiple; el cual puede ser transferido por Conjugación sexual, transformando así a la bacteria Femenina en un nuevo antibiotipo con resistencia múltiple a los antimicrobianos; este factor ha sido y es responsable del cierre de muchas salas hospitalarias, de Retenes infantiles, de salas obstétricas y de pabellones quirúrgicos en muchos Hospitales, debido a la alta tasa de mortalidad en los pacientes que se infectan con esta cepas de alta resistencia.Ver Figura 3
Figura 3
Esquema de la conjugación bacteriana. 1-La célula donante masculina o F+ genera un pilis. 2-El pilis se une a la célula receptora femenina o F- y ambas células se aproximan. 3-El plásmido móvil se desarma y una de las cadenas de ADN es transferida a la célula receptora. 4-Ambas células sintetizan la segunda cadena y regeneran un plásmido completo. Además, ambas células generan nuevos pili y son ahora viables como donantes. Es decir la bacteria femenina también se transformó en masculina, por transferencia del factor sexual F+ amen de poseer ahora los caracteres que les fueron transferidos, como pudieran ser: la resistencia múltiple a antibióticos, mayor virulencia etc
EFECTOS INDESEABLES DE LOS ANTIBIOTICOS .
Ningún antimicrobiano esta exento de poder producirnos efectos indeseables, pero melimitaré a presentar los más frecuentes:
-Ototóxicos, Nefrotóxicos,Hemotóxicos y de Hipersensibilidad.
-Retardo en el crecimiento óseo y manchas dentales.
Disbacteriosis como Diarreas por enteromoniliasis o por el Clostridium difficile.
-Fotosensibilización dérmica.
Hipernatremia o Hiperkalemia por altas dosis de Penicilina Sódica o potásica.
EL FRACASO TERAPEUTICO:
A-De origen bacteriano, por poseer enzimas inductibles como las penicilinazas y cefalosporinasas.
B- Por transferencia del factor “RTF” por conjugación sexual o por Bacteriófagos.
C-Por suspensión precoz del tratamiento.
D-Por una Infección mixta del tipo Gram positivo con Gram negativo o una de los dos con un hongo o cándida.
E-Por un mal diagnóstico Bacteriológico.
ALGO SOBRE LOS VIRUS
Los virus: Fueron descubiertos en Crimea por el Ruso Dimitri Ivanovsky, al aislarlo como responsable de la Enfermedad del tabaco en 1892, posteriormente se aislaron e identificaron los productores de enfermedades en el humano: Poliomielitis, rabia Hepatitis etc. Ellos se pueden definir como una unidad bioquímica infectiva a ADN o ARN; nunca poseen los dos Ácidos nucleicos como las bacterias: los primeros son Deoxivirus y los segundos Ribovirus. Al no tener metabolismo propio son parásitos estrictos, por su morfología se dividen en a simetría cúbica, cilíndrica y bínala; por su diminuto tamaño de 100 a 300Astromg son no visibles al microscopio de luz y por ello son filtrables. Por su tropismo se clasifican en Neurótropos, Dermótropos, Neumótropos, Viscerótropos etc.
Algunos aspectos de los virus a ARN: en su mayoría son virus monocatenarios, es decir que su genoma está formado por una sola cadena de ARN y no como en los de ADN que poseen las dos cadenas arrolladas de Watson-Crick, a esos virus a ARN monocatenarios, se les conoce como Retrovirus, en el sentido de que poseen una enzima llamada Transcriptasa Inversa, que es una ADN-polimerasa, que tiene como función
el sintetizar un ADN bicatenario a partir del ARN monocatenario y de esta forma transmitir la información y poder reproducir el virus a ARN. Es decir: de un virus monocatenario a ARN se sintetiza un ADN bicatenario,para que este inversamente sintetice un ARN monocatenario.
En los Virus a ADN bicatenario, existe una enzima denominada ADN-polimerasa, con la capacidad de de captar en el momento de la multiplicación viral endocelular a cualquier error en la transcripción del mensaje al ARN-mensajero, razón por la que los virus a ADN, poseen poca capacidad mutacional por error de copia y, como esta enzima no existe en los virus a ARN, es lo que permite el que ellos posean una alta capacidad mutacional por error en la transcripción de la información; un ejemplo de ello lo tenemos en los virus productores de la Influenza: H1N1, H2N2, H3N2 , H5N1 capacidad mutacional que ha impedido obtener una vacuna estable..
Transcriptasa Inversa: es una enzima del tipo ADN-polimerasa que permite sintetizar ADN de doble cadena utilizando como molde un ARN-monocatener; esta enzima está presente en los retrovirus al cual pertenecen el VIH y virus carcinogenéticos animales como: el de la leucemia aviaria, leucemia bovina, del tumor mamario de los ratones etc.
Técnica del “PCR” (Polymerasa-Chain-Reaction ):
Es una Reacción en Cadena de Polimerasa que permite obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN; permitiendo así identificar virus, bacterias, identificar cadáveres, plantas etc, usando una ADN-Polimerasa se replica el fragmento de ADN, mediante el uso de un aparato llamado Termociclador.
Uso: 1-para la identificación genotípica de bacterias y virus.
2-Revisar en los bancos de sangre si el donante posee virus de la Hepatitis-B o SIDA.
3-Diagnosticar enfermedades hereditarias.
4-En Agronomía, Paleontología, Antropología y Medicina Criminalística.
Dr.: Rafael Tobías Blanco Vilariño.
Médico Microbiólogo Clínico.(postgrado en el Inst Pasteur de Paris1966-68)
Profesor Titular de Microbiología Médica de la U.C.
Valencia .Venezuela::11-1-2011
rafaeltobiasblancovilarino.com 