Tema 43
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1.Conceptos generales2.Bases bioquímicas de la resistencia a los
antimicrobianos• Disminución de la disponibilidad intracelular:
o Impermeabilidad del antimicrobianoo Aumento del eflujo o salida del antimicrobiano
• Modificación de la diana• Inactivación del antimicrobiano• Establecimiento de una ruta metabólica
alternativa3. Bases genéticas de la resistencia a los
antimicrobianos: transmisión de los genes • Mutaciones• Adquisición de genes exógenos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
1.Conceptos generalesResistencia intrínsecai) la bacteria no tiene la molécula/reacción enzimática que es el blanco
del antibiótico.ii) el antibiótico no puede ingresar al interior de la bacteria.
iii) Ej. todas las bacterias gram negativas son resistentes a Vancomicina
Resistencia adquiridai) se debe a la adquisición de genes que codifican para resistencia.ii) o a la mutación de algunos genes (generalmente genes de las proteínas dianas).
CONDUCEN AL FRACASO TERAPÉUTICO
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
La Resistencia a los antimicrobianos• Es un problema en continuo aumento• Puede transmitirse entre poblaciones diferentes
de bacterias• Un tipo de mecanismo de resistencia no es
exclusivo de una sola clase de antimicrobiano• Dos bacterias distintas pueden usar distintos
mecanismos de resistencia al mismo agente• Los mutantes resistentes aparecen
espontáneamente pero son seleccionados posteriormente en presencia del antimicrobiano
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
La superbacteria resistente a los antibióticos
Staphylococcus aureus que ha adquirido nueva resistencias:
S. aureus resistente a la meticilina (MSRA) que desarrolla resistencia a la vancomicina.
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Fecha de aparición año 2002
S. aureus (MSRA)
La superbacteria resistente a los antibióticos
Staphylococcus aureus que ha adquirido nueva resistencias: S. aureus resistente a la meticilina (MSRA) que desarrolla resistencia a la vancomicina.Esta nueva cepa resistente a la vancomicina también se muestra resistente a muchos otros antibióticosCepa aislada de úlcera de pie de un paciente diabético Se aislaron de este paciente enterococos resistentes a la vancomicina (VRE)Estos organismos resistentes son un serio problema para la salud humana
Tratamiento con: Linezolid, Quinupristin/ Dalfopristin , Mupirocina y otros nuevos fármacos antimicrobianos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Mecanismos de resistencia a los antimicrobianos
2. Inactivación del antimicrobianoEj. β-lactamasas: producidas por muchos G+ y G– . Los genes para las β-lactamasas a menudo son plasmídicos y por tanto fácilmente transmisibles a otras bacterias
3. Modificación de la dianaPor mutaciones específicas en genes que codifican las proteinas dianas pueden provocar resistencias sin pérdida de la función
4. Uso de rutas alternativas de síntesis de las dianas
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
1. Falta de acceso a la diana microbianaPor reducción de la permeabilidad (porinas)Mecanismos de salida o eflujo (bombas de resistencia múltiples)
7
XEflujo
Inactivación
Disminución de la permeabilidad
Modificación de la diana
• Estrategias bioquímicas para alcanzar la resistencia
2. Bases bioquímicas de la resistencia a los antimicrobianos
Establecimiento de una ruta metabólica alternativa
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
8
• Estrategias bioquímicas para alcanzar la resistencia
2.1.Disminución de la permeabilidad2.2. Modificación química del fármaco2.3. Modificación de la diana2.4.Desarrollo de ruta alternativa para
aumentar la síntesis de las dianas
2. Bases bioquímicas de la resistencia a los antimicrobianos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Las bacterias pueden...i.) Disminuir la captación por cambios en la permeabilidad. Ej. Modificaciones en las porinasii.) Mediante un mecanismo de transporte activo, expulsar al antibiótico. Ej. Tetraciclina...bombas de eflujo inducibles...dependientes de energía. Presentes en Gram (+) proteína de transmembrana y Gram (-) translocasas de MC y porinas…
2.1. Disminución de la disponibilidad intracelular...
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Bombas de eflujo son inespecíficas
Antiportes/farmaco/proton
N
SNH
OCOOH
CH3
CH3
CO
R
N
SNH
O
COOH
CH3
CH3
CO
R
H
C
Activa
Inactiva
2.2. Modificación química del antibiótico
Inactivación de los β-lactámicos por β-lactamasas
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
β-lactamasas
i.) Existe un gran número de enzimas diferentes…
ii.) Se agrupan por familias de acuerdo al gen que las codifica…
iii.) Pueden estar codificadas en plasmidos o en el cromosoma (clase C)…
Gram (–)
PeriplasmáticasConstitutivasPenicilinas = Cefalosporinas
Gram (+)
ExtracelularesInduciblesMás activas contra Penicilinas que Cefalosporinas
Inactivación de los β-lactámicos por β-lactamasas
2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Inactivación de los β-lactámicos por β-lactamasas
2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Inhibidores (competitivos) de β-lactamasas
Sulbactam
Ampicilina
Ac. Clavulánico
Inactivación de los β-lactámicos por β-lactamasas
2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
3
O2N CH CH CH2OH OH
NH CO CHCl2
O2N CH CH CH2OH
NH CO CHCl2
O CO CH3
O2N CH CH CH2O
NH CO CHCl2
O CO CH3CO CH
AcCoA
AcCoA
Cloranfenicol Acetil Transferasa (CAT)
Cloranfenicol Acetilado no se une al ribosoma...
Existen muchas CAT distintas, probablemente de origen independiente…
Inactivación de Cloramfenicol (50S)
2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
NH2
O
OHO
NH2
O
OH
OHOH
CH2NH2
OCH2OH
OHNH2
OH
Ac
AdeP
Hay 3 tipos de enzimas modificacdoras de AG...
N-acetil transferasas (AcCoA)O-adeniltransferasas (ATP)O-fosfotransferasa (ATP)
Ac: acetilaciónP: fosforilaciónAde: adenilación
Inactivación de Aminoglicósidos (30S)
2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
La modificación química generalmente limita el ingreso del antibiótico. Están en el periplasma en bacterias Gram (-)…La presencia de los grupos OH o NH2 hacen que un determinado aminoglicósido sea susceptible o no a modificación por estas enzimas…Las enzimas modificadoras están codificadas en plasmidios, transposones o integrones…
Inactivación de Aminoglicósidos (30S)
2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Cambios (mutaciones) en las PBP (Penicillin Binding Proteins)… disminuye la afinidad. Más común en Gram +.
Ampicilina
Involucra varios genes. Cambia la cadena lateral D-ala-D-ala por D-ala-D-hidroxibutirato en la síntesis de PG….Este cambio es reconocido por las enzimas de síntesis de PG...pero no por la Vancomicina…
Vancomicina
2.3. Modificación química de la molécula diana
β-lactámicos (pared):
NO β-lactámicos (pared):
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Eritromicina: una rRNAmetilasa introduce 2 grupos metilo en 2 adeninas
del rRNA de 23S de la subunidad mayor del ribosoma...no hay unión.
Eritromicina
Mutación puntual en la subunidad β de la RNA polimerasa…
Mutación puntual en la subunidad α de la DNA girasa…
Ac. Nalidíxico
Macrólidos (50S):
Rifampicina (síntesis de RNA):
Quinolonas (síntesis de DNA, quimioterápicos):
2.3. Modificación química de la molécula diana
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Tema 43. Resistencia a los antimicrobianos
Es un tipo de resistencia mediada por cambios en la molécula diana. En este caso cambian varias enzimas de la ruta metabólica haciendo que el antibiótico no pueda actuar.
Ej.: Sulfas y Trimetoprim
2.4.Establecimiento de una ruta metabólica alternativa
Origen y transmisión de la resistencia a los antimicrobianos• Los genes de resistencia a los antimicroianos pueden encontrarse en:
– Cromosomas
– Plasmidos
– Transposones. Compuestos y conjugativos
– Integrones y casetes génicos
• Cuando los genes se encuentran en elementos móviles pueden libremente intercambiarse entre bacterias
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
3. Bases genéticas de la resistencia a los antimicrobianos: transmisión de los genes
• Genes cromosómicos– La resistencia proviene de
mutaciones espontáneas que originan un cambio en la diana
• Plásmidos: Plasmidos R– Son los plásmidos de resistencia– Pueden transferirse a otras células
por conjugación, transducción y transformación
– Pueden llevar múltiples genes de resistencia
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
3. Bases genéticas de la resistencia a los antimicrobianos: transmisión de los genes
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
3. Bases genéticas de la resistencia a los antimicrobianos: transmisión de los genes
• Transposones complejos– Contienen genes de resistencia algunos contienen múltiples
genes• Pueden moverse rápidamente entre plásmidos y transmitirse
entre la población bacteriana• Integrones:
─ Grupos de genes de resistencia bajo el control de un solo promotor
─ Son responsables de la diseminación rápida de la resistencia entre bacterias Gram negativas
• Casetes génicos– Conjunto de genes de resistencia– Pueden existir como elementos separados– Pueden ser parte de transposones, integrones o cromosomas
Prevención de la aparición de resistencias a los antimicrobianos
• Prescripción de altas dosis • Prescripción de terapia combinada• Prescripción de fármacos antimicrobianos (amplio
espectro) solo cuando sea necesario• Soluciones futuras:
– Continuo desarrollo de nuevos fármacos– Uso de bacteriofagos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Resistencias a los ß-LACTAMICOS
RESISTENCIA NATURAL
RESISTENCIA ADQUIRIDA
Algunas bacterias Gram negativas
Bacterias carentes de pared celular: micoplasmas
Patógenos intracelulares: riquettsias y clamidias
Alteraciones de la permeabilidad
Modificación de las dianas
Producción de enzimas
Tema 40.3. Antibacterianos que interfieren con la biosíntesis de la pared celularTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Mutación de ADN
Porinas mutantes
Cambio permeabilidad membrana
Alteraciones de la permeabilidad
Modificación de las dianas
PBPs: proteínas de unión a penicilinasSitio de actuación
Transpeptidasas
ß-lactámicos
Cambios en las PBPs (en cocos Gram positivos)
Tema 40.3. Antibacterianos que interfieren con la biosíntesis de la pared celular
Resistencias a los ß-LACTAMICOSTema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Producción de enzimas inactivadoras
BETALACTAMASAS
Rompen anillo β-lactámico(enlace amídico)
NO pueden unirse a PBPs
H2C C
HN
HC
C N
CH
CH
C
SO
O
COOH
CH3
CH3
+ β-lactamas(penicilinasa)
H2C C
HN
HC
C HN
CH
CH
C
SO
COOH
CH3
CH3
OH
O
Acido benzil peniciloico
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Resistencias a los ß-LACTAMICOS de bacterias Gram negativas
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Resistencias a los ß-LACTAMICOS de bacterias Gram positivas
Resistencias a las Quinolonas:
• Modificación del enzima diana
• Menor producción de la porina OmpF(membrana externa)
• Expulsión activa del fármaco
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
XExpulsión activa
Inactivaciónenzimática
Impermeabilidad
Protección delribosoma
Mecanismos de resistencias a las tetraciclinas
Tetraciclinas
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Resistencia a los aminoglucósidos
Mecanismos de Resistencias:
Modificación enzimática del aminoglucósido (plasmídicos)
Alteraciones en los sitios de unión
Defectos en el transporte del aminoglucósido: natural o adquirida
•Acetil transferasas
•Adenil transferasas
•Fosfotransferasas
Aminoglucósidos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Mecanismo de actividad de los macrólidos
Se una a la subunidad 50S e inhiben la síntesis de las proteinasBloquean la enzima que cataliza la transferencia de nuevos aminoacildo a la cadena. Previenen la elongación
•Disminución permeabilidad (enterobacterias)
•Expulsión activa al exterior (14 y 15 átomos)
• Modificación ribosoma bacteriano (gram positivos)
•Hidrólisis anillo lactónico por esterasas, fosforilasas
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
MACRÓLIDOSResistencias a los macrólidos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Falta de permebilidad a los macrólidos parece que es la razón de la resistencia de bacterias gram negativas a estos agentes.
En algunas cepas bacterianas es un sistema de salida del fármaco el responsible de la resistencia a los macrólidos.
Resistencias a los macrólidos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos
Hipótesis: puede que los microorganismos productores de macrólidos sean las fuentes de factores R que
causan la resistencia a los antibioticos .
La metilación de bases del ARN ribosomial conduce a una baja afinidad por los macrólidos. Los mutantes en ARNr tienen también baja capacidad de síntesis de proteinas.
Los microorganismos productores de macrólidos utilizan este camino para proteger sus ARNr frente a los antibióticos sintetizados
Mecanismos de Resistencias a los macrólidos
Tema 45. Resistencia a los antimicrobianos