Tema 43

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


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


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.


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


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


1. Falta de acceso a la diana microbianaPor reducción de la permeabilidad (porinas)Mecanismos de salida o eflujo (bombas de resistencia múltiples)

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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


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• 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


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...


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


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


2.2. Modificación química del antibióticoTema 45. Resistencia a los antimicrobianos



Inhibidores (competitivos) de β-lactamasas

Sulbactam

Ampicilina

Ac. Clavulánico



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)


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)


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)


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):


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



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


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





• 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


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



Resistencias a los ß-LACTAMICOS de bacterias Gram negativas


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


XExpulsión activa

Inactivaciónenzimática

Impermeabilidad

Protección delribosoma

Mecanismos de resistencias a las tetraciclinas

Tetraciclinas


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


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


MACRÓLIDOSResistencias a los macrólidos


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


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


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Tema 43