Antimicrobianos: Definición y Clasificación

Un antimicrobiano es una sustancia capaz de actuar sobre los microorganismos (MO), inhibiendo su crecimiento o destruyéndolos. Dentro de esta categoría, encontramos a los antibióticos, sustancias producidas por el metabolismo de seres vivos, como hongos microscópicos y bacterias, que poseen la propiedad de inhibir el crecimiento o destruir otros microorganismos.

Los antibióticos, específicamente, son antimicrobianos que actúan sobre bacterias. Son sustancias químicas.

Clasificación de los Antimicrobianos Según su Origen

• Biológicos (Naturales): Sintetizados por seres vivos. Ejemplos: Penicilina (derivada del hongo Penicillium notatum) y Cloranfenicol (derivado de Streptomyces venezuelae).
• Semisintéticos: Obtenidos a partir de la modificación química de antibióticos naturales. Ejemplo: Ampicilina.
• Sintéticos: Generados mediante síntesis química. Ejemplo: Sulfas.

Los quimioterápicos son de origen sintético y actúan sobre bacterias. Los antifúngicos, como la Griseofulvina, son de origen natural y se utilizan para tratar micosis. La Griseofulvina también proviene de un hongo. La Cefalotina, derivada del hongo Cephalosporium, es otro ejemplo de antimicrobiano.

Muchos antibióticos provienen de bacterias u hongos.

Historia Breve de los Antibióticos

• 1908: Paul Ehrlich crea la primera sulfa, el Salvarsán, para tratar la sífilis.
• 1928: Alexander Fleming descubre accidentalmente la penicilina al observar la inhibición del crecimiento de Staphylococcus aureus en presencia del hongo Penicillium notatum.

Consideraciones Sobre el Uso de Antibióticos

Los antibióticos no solo actúan sobre las bacterias patógenas, sino también sobre la flora normal del cuerpo humano, por lo que su uso debe ser prudente.

Selección de resistencias: Las bacterias han desarrollado resistencia a muchos antibióticos. Por selección natural, las bacterias resistentes van reemplazando a las sensibles.

Efectos colaterales: Por ejemplo, la colitis pseudomembranosa, causada por la alteración de la flora intestinal que permite la colonización por otras bacterias.

El objetivo del tratamiento es conseguir una concentración suficiente de antimicrobiano en el lugar de la infección para inhibir o destruir los microorganismos patógenos (Eagle, 1948).

Mecanismos de Acción de los Antibióticos

Los antibióticos actúan sobre diferentes blancos en las bacterias:

1. Inhibición de la síntesis de la pared celular: Actúan sobre el peptidoglicano. Ejemplos: Penicilinas, Cefalosporinas y Vancomicina. Estos antibióticos poseen un anillo betalactámico que se une a proteínas fijadoras de penicilina.
2. Alteración de la función de la membrana celular: Afectan la barrera de permeabilidad selectiva.
3. Bloqueo de la síntesis de proteínas: Actúan sobre los ribosomas 70S (subunidades 50S y 30S).

• Antibióticos que actúan sobre la subunidad 50S: Macrólidos (ej. Azitromicina, Eritromicina), Cloranfenicol, Clindamicina.
• Antibióticos que actúan sobre la subunidad 30S: Tetraciclinas (ej. Doxiciclina), Gentamicina, Amikacina.

Inhibición de la síntesis de ADN y ARN: Quinolonas (bloquean la ADN girasa), Rifampicina (usada en el tratamiento de la tuberculosis), Actinomicina. Bloqueo de vías metabólicas específicas: Sulfas (bloquean la vía metabólica del ácido fólico).

Clasificación de los Antimicrobianos Según su Efecto

• Bacteriostáticos: Inhiben el crecimiento bacteriano de forma reversible. Al disminuir la concentración del antibiótico, las bacterias pueden volver a multiplicarse.
• Bactericidas: Matan a las bacterias de forma irreversible.

Ejemplos de Bactericidas

• Penicilinas (ej. Amoxicilina): Primera elección en infecciones odontogénicas.
• Cefalosporinas (ej. Cefatoxina): También son betalactámicos.
• Aminoglucósidos (ej. Gentamicina).
• Fluoroquinolonas (ej. Moxifloxacino): Son de tercera generación.
• Nitroimidazoles (ej. Metronidazol): Activos contra bacterias anaerobias estrictas. Se pueden asociar con penicilina.

Ejemplos de Bacteriostáticos

• Tetraciclinas (ej. Doxiciclina): No se utilizan mucho debido a la resistencia bacteriana.
• Macrólidos (ej. Azitromicina): Primera elección en pacientes alérgicos a la penicilina.
• Sulfamidas: No se usan mucho en la actualidad, pero son importantes en otros campos.
• Lincosamidas (ej. Clindamicina).
• Cloranfenicol.

Efecto Post-Antibiótico

El efecto post-antibiótico se refiere al tiempo que tardan las bacterias en volver a su crecimiento normal después de la exposición al antibiótico, incluso cuando ya no se está tomando el medicamento. Este efecto suprime el crecimiento bacteriano y puede disminuir la virulencia al interferir con la adherencia, la invasividad y la liberación de toxinas. Además, facilita la fagocitosis (PALE: Post-Antibiotic Leukocyte Enhancement).

Espectro de Acción de los Antibióticos

El espectro de acción de un antibiótico se refiere al rango de actividad de una sustancia contra los microorganismos.

• Amplio espectro: Fármaco antibacteriano que puede inhibir una gran variedad de bacterias Gram positivas y Gram negativas. Ejemplo: Tetraciclinas.
• Bajo espectro: Fármaco antibacteriano activo solo contra determinados gérmenes. Ejemplo: Penicilina (actúa principalmente sobre bacterias Gram positivas y algunas Gram negativas).

El uso inadecuado de antibióticos de amplio espectro puede derivar en un agravamiento de una patología.

Ejemplos:

• Tetraciclinas: Activas contra bacterias Gram positivas, Gram negativas, Chlamydia y Rickettsia.
• Polimixinas: Corto espectro, activas contra algunas bacterias Gram negativas.
• Sulfas: Amplio espectro, actúan sobre una gran cantidad de bacterias y protozoos.

Sulfamidas y la Vía Metabólica del Ácido Fólico

Las sulfamidas fueron los primeros antibióticos de uso masivo. Interfieren con la vía metabólica del ácido fólico, inhibiendo la síntesis de ácidos nucleicos. Las bacterias necesitan sintetizar ácido fólico, mientras que los humanos lo obtienen de la dieta. El PABA (ácido para-aminobenzoico) es un metabolito que se une a una enzima específica para formar ácido dihidrofólico. Las sulfas compiten con el PABA, ya que tienen una estructura similar, impidiendo la formación de ADN y ARN. Las sulfamidas son fármacos bacteriostáticos, por lo que su unión es reversible.

Otros Antibióticos que Alteran la Síntesis de Proteínas

Muchos antibióticos alteran la síntesis de proteínas al bloquear el ribosoma o impedir su formación.

• Aminoglucósidos (Bactericidas): Ejemplo: Gentamicina. No se administran por vía oral debido a su inactivación por el pH ácido, excepto la Kanamicina, que se usa para tratar la colitis membranosa. Alteran la función del ribosoma al interactuar con la subunidad 30S, causando mutaciones en las proteínas.
• Macrólidos (Bacteriostáticos): Ejemplo: Azitromicina. Se usan mucho en odontología. Impiden la síntesis de proteínas al interferir con la subunidad 50S del ribosoma.
• Tetraciclinas: Alteran la función de la subunidad 30S, impidiendo la síntesis proteica. No se usan a nivel oral por resistencia.
• Platensimicina: Nuevo antibiótico que altera la biosíntesis de ácidos grasos. Es muy útil en el caso de bacterias Gram positivas.

Requerimientos para un Antimicrobiano Quimioterápico

• Especificidad: Capacidad de unirse a un sitio activo específico de la bacteria.
• Eficacia in vivo: No deben perder su capacidad de acción frente a las bacterias.
• Toxicidad selectiva: Deben ser tóxicos para las bacterias patógenas, pero no para las células humanas.

Pruebas de Susceptibilidad Antimicrobiana In Vitro

• Test de dilución: Se realizan en caldos de cultivo, partiendo de una concentración determinada y disminuyéndola hasta encontrar la mínima concentración efectiva.
• Test de difusión: Se realizan en agar con discos, siguiendo normas estandarizadas (NCCLS).

Resistente: No hay halo de inhibición.

Sensible: Presenta halo de inhibición.

CIM (Concentración Inhibitoria Mínima): Corresponde a la menor concentración de un antimicrobiano que inhibe el crecimiento bacteriano después de 18 a 24 horas.

CBM (Concentración Bactericida Mínima): Corresponde a la menor concentración capaz de matar el 99,9% de la población bacteriana.

Combinaciones de Antibióticos

Objetivos de las combinaciones de antibióticos:

1. Ampliar el espectro antibacteriano en el tratamiento empírico o en el tratamiento de infecciones mixtas.
2. Prevenir la aparición de organismos resistentes durante el tratamiento.
3. Obtener un efecto bactericida sinérgico.

• Sinergismo antibiótico: La actividad de la combinación de antibióticos es mayor que la de cualquiera de ellos por separado.
• Antagonismo antibiótico: El uso de dos antibióticos produce una actividad menor que la del antibiótico más efectivo.
• Indiferencia: No hay diferencia entre el uso de uno u otro antibiótico, o la combinación de ambos.

En odontología, las caries y la enfermedad periodontal son enfermedades mixtas y no cumplen con los postulados de Koch. La combinación de antibióticos se utiliza para aumentar el espectro y lograr un efecto sinérgico.

Indicaciones de las Asociaciones de Antibióticos

• En espera de resultados en infecciones graves (ej. enfermedades onco-hematológicas).
• Infecciones mixtas no cubiertas por un solo antimicrobiano (ej. infecciones orales e intestinales).
• Reducir la dosis de un antimicrobiano tóxico (ej. tuberculosis).
• Prevenir la aparición de resistencias (ej. VIH).
• Conseguir sinergia con bacterias multirresistentes (ej. infecciones hospitalarias).

Factores que Afectan la Actividad Antibacteriana In Vitro

• pH del medio de cultivo.
• Componentes del medio de cultivo (algunos medicamentos se inactivan).
• Estabilidad del medicamento.
• Tamaño del inóculo (cantidad de bacterias en las placas).
• Tiempo de incubación.

La actividad antimicrobiana in vivo es compleja, ya que hay que considerar la relación con el hospedero.

Bases Genéticas de las Resistencias

• Mutación cromosómica.
• Adquisición de material genético: Plásmidos, transposones, transformación, transducción, conjugación, transposición e integrones.

Mecanismos de Resistencia

1. Disminución de la penetración del antibiótico (ej. cambio en las porinas).
2. Modificación enzimática del antibiótico.
3. Eliminación activa del antibiótico mediante bombas de flujo.
4. Híperproducción de dianas.
5. Nuevas rutas metabólicas.

Importancia de las Resistencias

El uso abusivo de los antimicrobianos ha conducido a:

• Selección de resistencias: Por ejemplo, las penicilinas no pueden entrar a la bacteria si se reduce la permeabilidad de la membrana.
• Aparición de infecciones por bacterias multirresistentes: Las infecciones hospitalarias son muy difíciles de tratar y erradicar.