BACTERIAS Y ANTIBIÓTICOS.¿QUE SON? TEMA Nº 1
Dr: Rafael Tobías Blanco Vilariño.
Médico Microbiólogo Clínico.
Universidad de Carabobo-Valencia- Venezuela.
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 los Procariótes; cuyo primitivo núcleo es un verdadero 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 ver figura nº 1. 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. Ver Figura Nº 2
-Pared Bacteriana: Estructuralmente es una compleja molécula Lipo-Poli-Sacaridica (LPS), formada por un mucopéptido, producto de 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.
(*)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, botulínica, 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 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.
Figura Nº 2 Metabolismo Endocelular bacteriano
¿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 Rifampicinas y las Quinolonas como 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.
Figura Nº 1(división bacteriana)
División lineal del ADN en dos cadenas
Recordemos que la reproducción bacteriana se sucede de forma logarítmica 20 minutos: 2-4-8-16-32-64….millones, ese período silente de su reproducción en un proceso infeccioso lo denominamos período de Incubación, luego vienen las primeras manifestaciones del proceso infeccioso denominado Prodromos, seguido del período de Estado o cuadro clínico infectológico. Si sobrevivimos viene el período de Convalecencia y el de Curación donde dependiendo del agente infeccioso podremos quedar inmunes o no.
Dr: Rafael Tobías Blanco Vilariño.
Profesor Titular de Microbiología Médica.
Universidad de Carabobo.
Valencia- Venezuela : 12-2-2015
rafaeltobiasblancovilarino.com 