ACTA MEDICA 1998;8(1):13-27

Principios generales de la terapéutica antimicrobiana

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la antibioticoterapia en la actualidad, permite un eficaz tratamiento de infecciones bacterianas agudas y algunas enfermedades crónicas, como la tuberculosis, pues los nuevos antibióticos resultan alentadores para el control de enfermedades virales e infecciones parasitarias y micóticas.

El desarrollo alcanzado por la microbiología en nuestros días, ha permitido identificar otros tipos de microorganismos e infecciones, por lo que se hace necesario el uso de nuevos fármacos para su tratamiento.

El empleo de agentes farmacológicos en el tratamiento de infecciones comienza cuando los chinos hace más de 2 500 años, utilizaron la cáscara enmohecida de la soja en el tratamiento de carbuncos, forúnculos e infecciones similares.¹ En el año 1877 Pasteur y Joubert reconocen las potencialidades clínicas de los microorganismos como agentes terapéuticos.² Ehrlich fue el primero en formular los principios de la toxicidad selectiva y en reconocer las relaciones químicas específicas entre los parásitos y los medicamentos, el desarrollo de resistencia a medicamentos en los parásitos y el papel de la terapéutica combinada para combatir dicha resistencia. Los experimentos de Ehrlich en la primera década de este siglo condujeron al descubrimiento de las arsfenaminas, primer triunfo importante de la quimioterapia planeada.²

La era moderna de la terapéutica antimicrobiana se inicia en 1934 con la descripción de Dogmak de la efectividad de la primera sulfonamida en el tratamiento de las infecciones experimentales por estreptococos.²

La llamada "Edad de Oro" de los antibióticos comienza en 1941 con la producción de la penicilina a gran escala y su utilización con buenos resultados en ensayos clínicos.¹ En la actualidad se calcula que aproximadamente el 40 % de todos los pacientes hospitalizados reciben tratamiento con antimicrobianos, por lo que en la últimas décadas se han obtenido numerosos compuestos de esta índole, los que resultan de utilidad incuestionable, sin embargo, su amplio uso fomenta el aumento de la resistencia de los gérmenes, lo que crea una necesidad cada vez mayor de nuevas drogas, y se encarece el tratamiento.^3-5 En este sentido, resulta imprescindible para nuestro trabajo diario, conocer los criterios farmacológicos y microbiológicos que permitan el uso más racional de estos compuestos.

Es propósito de este artículo esbozar los principios generales que rigen el uso de los agentes antimicrobianos específicamente los antibióticos.

CONCEPTO

Con frecuencia se han utilizado de manera indistinta los términos antibiótico, antimicrobiano y quimioterápico para designar sustancias químicas definidas con actividad contra microorganismos específicos, como ya señalamos, el antibiótico es una sustancia producida en la naturaleza por microorganismos vivos o sintetizada en el laboratorio, por lo que se considera un producto de la evolución y puede conferir una ventaja selectiva a quienes los producen en un ecosistema específico.

Desde el punto de vista técnico, los antibióticos difieren de los quimioterápicos en que estos últimos son productos de síntesis química, aunque algunos como las sulfonamidas tienen actividad antibacteriana, por lo que se ha propuesto el término Aantimicrobiano@ para describir a todas las sustancias con esta actividad, ya sean naturales o de origen sintético.^7,8

CLASIFICACIÓN Y MECANISMO DE ACCIÓN

Según el efecto que ejerzan sobre la bacteria pueden ser (tabla 1):

1. Bacteriostáticos: aquéllos que inhiben la multiplicación bacteriana, la cual se reanuda una vez que se suspende el tratamiento.²
2. Bactericidas: poseen la propiedad de destruir la bacteria, su acción es terapéutica irreversible.

La clasificación que se basa en el mecanismo de acción de los antibióticos, resulta de gran utilidad, sobre todo si hay que utilizar simultáneamente varios agentes.

Según su mecanismo de acción, los antibióticos se clasifican como sigue (fig. 1, tabla 2):

TABLA 2. Clasificación de los antibióticos según su mecanismo de acción sobre la estructura bacteriana

Las bacterias son microorganismos hiperosmolares con respecto a los tejidos y al líquido intersticial de los mamíferos, por tanto, para mantener su integridad cuando infectan al hombre, necesitan una pared celular rígida.

La inhibición de la síntesis de la pared bacteriana tiene habitualmente un efecto bactericida.¹ La estructura de la pared celular es un polímero denominado peptidoglicano, cuya síntesis se divide en 3 etapas principales, cada una de éstas es inhibida por un grupo de antibióticos diferentes.

En la primera etapa se forma el UDP-N-acetil-munamil-pentapéptido en el citoplasma bacteriano.^2,6 En la segunda etapa, se polimerizan el UDP-N-acetil-muramil-pentepéptido y la N-acetilglucosamina que son transportados a través de la membrana citoplasmática y se unen al punto de crecimiento de la pared bacteriana. Esta fase es inhibida por antibióticos como la vancomicina y la bacitracina.^6,7 Por último, las cadenas de peptidoglicano, una vez fuera de la célula, quedan entrelazadas transversalmente y dan lugar a la formación de un polímero tridimensional, esta etapa, también conocida como reacción de transpeptidación es inhibida por las penicilinas y las cefalosporinas.^9-11

El ribosoma bacteriano más pequeño que el de los ma míferos, consta de 2 subunidades denominadas 50s y 30s; el antibiótico se une a los ribosomas bacterianos y bloquean la acción del RNA mensajero, este bloqueo en ocasiones es reversible. En el caso de los aminoglucósidos, éstos se unen a la subunidad ribosomal 30s y producen la acumulación de complejos iniciales de la síntesis proteica, lectura errónea del código RNAm y producción de poli péptidos anormales que se comportan como bactericidas.⁷⁰

4. Inhibición de la síntesis de los ácidos nucleicos.

Las fluoroquinolonas, sulfonamidas, rifampicín, novobiocín y los nitroimidazoles actúan por este mecanismo al inhibir de forma selectiva, la enzima RNA polimerasa dependiente del DNA, lo cual cataliza la transcripción de la información genética contenida en el RNA mensajero y se convierte así en un potente bactericida.^11,13,14

Mediante el método de tinción de Gram, las bacterias pueden clasificarse en grampositivas y gramnega tivas (tabla 3). La naturaleza química de la pared celular bacteriana permite regir sus propiedades de tinción, por lo que pueden dividirse las bacterias en dos subgrupos en dependencia de la coloración que adopte el microorganismo, al ponerse en contacto con determinados colorantes: aquéllos que retienen el colorante y permanecen de color azul después de ser tratados con alcohol, se clasifican como grampositivos; ejemplos de ellos son: el estafilococo, estreptococos, corynebacterium. Las bacterias que se decoloran completamente con el alcohol y después se colorean en rojo por la safranina, son identificadas como gramnegativas; ejemplos de ellas son: las Neisseria meningitidis y la Escherichia Coli.^2,7,14

INTERACCIONES DE LOS ANTIBIÓTICOS

SINERGISMO

ADICIÓN

COMPETENCIA

ANTAGONISMO

EFECTO POSANTIBIÓTICO

Prácticamente, todos los antibióticos desarrollan esta condición frente a los grampositivos, así por ejemplo, las quinolonas y los aminoglucósidos inducen un efecto posantibiótico, tanto para los grampositivos como para los gramnegativos.^9,12,20

El efecto posantibiótico significa que aun cuando no se erradiquen los gérmenes, éstos no proliferan nuevamente durante varias horas después de exponerlos a una concentración por encima de la concentración mínima inhibidora. Se ha demostrado además que en la fase de exposición posantibiótica, los microorganismos son más sensibles a la destrucción por los leucocitos.⁶

MECANISMO DE RESISTENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS

Se entiende por resistencia, el mecanismo a través del cual, la bacteria puede disminuir o inactivar la acción de los agentes antimicrobianos.²³

Debe tenerse en cuenta que si bien la resistencia mi crobiana y resistencia clínica (fracaso terapéutico) están íntimamente relacionados, no son la misma cosa: la primera se refiere a la respuesta que desarrollan los patógenos susceptibles a las diferentes concentraciones de antibióticos mientras que la segunda, se refiere a la ineficiencia terapéutica, aun cuando las concentraciones del antimicrobiano sean correctas: las mismas dependen de factores extrabacterianos (selección inadecuada del antibiótico) o del huésped (neutropenia, cuerpos extraños, etc.)^22,24

1. natural: cuando es una propiedad específica de algunas bacterias.
2. adquirida: cuando se produce una mutación cromo sómica o la bacteria adquiere un plásmido de resistencia, es decir, un fragmento estracromosómico de DNA portador de genes que modifican la resistencia al antibiótico. La información genética presente en algunos plásmidos, es un factor importante en la patogenicidad o la invasividad de las bacterias, en la velocidad de aparición de cepas patógenas o invasivas resistentes a las drogas antimicrobianas y en la evolución del cuadro clínico.^25,26

MECANISMO DE RESISTENCIA

DISMINUCIÓN DE LA PERMEABILIDAD

La permeabilidad de la pared celular está determinada por la naturaleza de ésta. En las bacterias grampositivas, esta pared usualmente no es una barrera que impide la penetración de los antibióticos; sin embargo, en las gramnegativas, representa una barrera difícil de vencer y que varía según las diferentes especies; así por ejemplo, la pared celular es más permeable en algunas especies de Neisseria y H. influenzae, que la Escherichia coli, P. aeruginosa y Proteus indolpo sitivo.²¹

En la Escherichia coli y otras bacterias entéricas, una proteína específica (PORINS) impide la entrada de antibióticos hidrófilos con un peso molecular de hasta 650 daltons.²¹

Ejemplos de resistencia por disminución de la permeabilidad son la resistencia de los bacilos gramnegativos a la penicilina G, la eritromicina, la clindamicina y la vancomicina, así como la resistencia de los estreptococos, P. aeruginosa y otras bacterias anaerobias a los aminoglucósidos.^21,25

MODIFICACIÓN O INACTIVACIÓN DEL ANTIBIÓTICO

Las betalactamasas representan un grupo diferente de enzimas producidas por gérmenes grampositivos, gramnegativos aerobios y anaerobios capaces de hidrolizar el anillo betalactámico e inactivar el antibiótico correspondiente.^18,23

Abraham y Cham, en 1940, publicaron los primeros informes en relación con su mecanismo de acción. Se ha demostrado que constituye un factor importante de resistencia de gérmenes como Staphylococcus aureus, H. influenzae, N. gonorreae, Bacteroides fragilis y algunas enterobacterias.^18,23,25

La información genética para la síntesis de estas enzimas puede estar contenida en un cromosoma o en un plásmido y su producción puede ser una característica del germen (tasa de producción constante), aunque también la misma puede ser inducida en presencia de un sustrato apropiado.^21,22

Richmond y Sykes²⁷ dividieron estas enzimas en 5 grupos (I B V) basados en el perfil de su sustrato y en la respuesta a los inhibidores enzimáticos. En la práctica los más importantes son los grupos I y III.

El grupo I es producido en una cantidad significativa en presencia del antibiótico, codificado por los genes del cromosoma y universalmente distribuidos entre las cepas de las enterobacterias; estas betalactamasas son las responsables de la resistencia de cepas de bacilos gramnegativos nosocomiales a las cefalosporinas.^21,29,30 Las betalactamasas del grupo III son enzimas de un alto espectro activas contra penicilinas y cefalosporinas y casi siempre codificadas por plásmidos; este grupo incluye el TEM betalactamasa que se encuentra presente en las enterobacterias, H. influenzae y N. gonorreae.²⁹

Entre las bacterias anaerobias que producen beta lactamasas merece citarse el Bacteroides fragilis, el cual produce una cefalosporinasa capaz de ser inactivada por el ácido clavulánico ²¹. Como se conoce el ácido clavulánico y el sulbactam son capaces de inhibir las betalactamasas, fundamentalmente, aquéllas mediadas por plásmidos cuando se combinan con algunos antibióticos, amoxicillín, ticarcilina, ampicillín y otros.^21,25,28

Recientemente se han identificado algunas cepas de betalactamasas que pueden hidrolizar los nuevos betalactámicos; en este grupo se incluyen enzimas mediadas por plásmidos aislados de cepas de Klepsiella pneumonae que pueden hidrolizar la cefotaxina y otras cefalosporinas de tercera generación, así como el aztreonam ^27,29,31 y enzimas mediadas por cromosomas presentes en cepas de xantomas ( pseudomonas ) maltophia, así como Enterobacter cloacae, Serratia marcense y Bacteroides fragilis, capaces de hidrolizar el imipenem y el meropenem. ²⁹

ALTERACIONES DEL SITIO DONDE LOS ANTIBIÓTICOS EJERCEN SU ACCIÓN

La tolerancia, si bien no es considerada propiamente un mecanismo de resistencia, puede en la práctica comportarse como tal. La tolerancia se define como la existencia de una CBM muy superior a la CTM y se atribuye a la selección de mutantes deficientes en sistemas autolíticos. Probablemente, las dosis altas destinadas a conseguir niveles muy superiores a la CIM del microorganismo reduzcan la selección de estas subpoblaciones, por lo que, cuando se sospecha la existencia de ésta es necesario prolongar el tiempo de duración del tratamiento.^8,18

CRITERIOS PARA LA UTILIZACIÓN DE LOS ANTIBIÓTICOS

Los aspectos más importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar el antibiótico adecuado son:

1. Identificación y sensibilidad del germen para seleccionar el antibiótico.
2. Reconocimiento de los factores que dependen del huésped y que son capaces de modificar la eficacia terapéutica.
3. Vías de administración, dosis, costos y complicaciones del tratamiento antimicrobiano.^9,14,18

En las situaciones en que sea posible, podemos auxiliarnos de pruebas simples como la tinción de Gram, la cual puede brindar una orientación inicial para la selección del antibiótico; hacemos énfasis en este proceder de fácil realización, bajo costo y probada confiabilidad, el cual con frecuencia no es utilizado.^6,25 Otras técnicas y procederes con las que se pueden identificar el germen se describen con precisión en esta publicación en el capítulo correspondiente.

Existen algunas características del huésped que deben tenerse en cuenta a la hora de elegir el antibiótico.

La edad es un factor fundamental, puesto que las edades límites plantean situaciones particulares, así por ejemplo en los individuos de la tercera edad, las infecciones sobre todo bacterianas son muy graves y se complican con frecuencia; además, en este grupo el diagnóstico de infección bacteriana puede ser más difícil que en el adulto joven y no debe olvidarse a la hora de iniciar la terapéutica, que la toxicidad particular de algunos antibióticos puede ser más elevada en el anciano, ejemplo de esto son la nefrotoxicidad y ototoxicidad de los aminoglucósidos y el aumento de riesgo de la sobrecarga de volumen al emplear antibióticos que contienen abundante sodio (ticarcilina, carbamicina).^18,32

Las alteraciones genéticas y del metabolismo pueden interferir en los efectos terapéuticos de algunos antibióticos. El déficit de glucosa G fosfato deshidrogenasa, puede condicionar la aparición de episodios de hemólisis ante una situación de sobrecarga oxidativa en individuos sometidos a tratamiento con cloranfenicol y sulfamidas.⁶ Se conoce que en pacientes diabéticos a los cuales se asocia una vasculopatía no es recomendable utilizar la vía intramuscular para administrar antibióticos, sobre todo si la terapéutica debe prolongarse por más de 7 días, además, se ha comprobado que algunos antibióticos como el cloranfenicol pueden potenciar el efecto de los hipoglicemiantes orales.^8,14

Hay infecciones donde la penetración del antibiótico al foco séptico es dudosa y aunque los gérmenes proliferan a una velocidad menor, se hacen mas difíciles de destruir, tal es el caso de las endocarditis bacterianas y las osteomielitis.^9,25

En las infecciones relacionadas con obstrucción de vías urinarias, respiratorias o biliares, la penetración antimicrobiana a estas zonas es pobre, lo que sucede también en presencia de cuerpos extraños (sondas, válvulas protésicas) y abscesos donde las bacterias proliferan lentamente y el antibiótico puede ser destruido por enzimas elaboradas por los microorganismos.^9,33

El paso de un medicamento al LCR no sólo se relaciona con el fármaco en sí, sino también con el grado de inflamación meníngea. Los compuestos liposolubles como el cloranfenicol, isoniacida, rifampicina, sulfonamidas y metronidazol llegan bien al LCR. Los aminoglucósidos, anfotericina B y polimixinas, no se difunden en LCR aun cuando hay inflamación. Las cefalosporinas, vancomicina y tetraciclina tienen una buena difusión solamente en presencia de inflamación meníngea (fig. 2).

Prácticamente todos los antibióticos atraviesan la barrera placentaria, por lo que deben administrarse con mucha precaución durante el embarazo y la lactancia. La figura 2 ilustra las complicaciones que producen los diferentes antimicrobianos al pasar la barrera placentaria o excretarse por la leche materna.

Cuando los mecanismos de defensa del huésped están índemnes, la respuesta al tratamiento antimicrobiano es la misma, independientemente de que el antibiótico usado tenga actividad bactericida o bacteriostática,^6,9 en caso de existir trastornos en dichos mecanismos, el control de la sepsis depende en gran medida del tipo de actividad antimicrobiana.¹⁸

En enfermedades tales como la drepanocitemia, neoplasias, diabetes mellitus, alcoholismo, trasplantes de órganos, síndrome de inmunodeficiencia adquirida, etc. la sepsis es un hecho temido y esperado de extraordinaria gravedad, además, estos enfermos en ocasiones son sometidos a antibioticoterapia profiláctica, que los predispone a superinfecciones con microorganismos resistentes y a sepsis nosocomiales de muy difícil control. Los gérmenes gramnegativos, los hongos, algunos protozoos (Pneumocystis carim) y algunos virus son los que infectan a estos pacientes con más frecuencia.^35,36

Las alteraciones de la función renal y hepática influyen de manera decisiva sobre el empleo de estos fármacos. La mayoría de los antibióticos de uso común se eliminan sobre todo por el riñón; algunas excepciones incluyen la eritromicina y el cloranfenicol.¹⁸ Las concentraciones suelen ser más altas en orina y bilis que en suero, por lo que en la insuficiencia renal y hepática es necesario hacer ajustes posológicos.

En el riñón, los factores de los cuales depende la excreción del antibiótico son: el flujo sanguíneo renal, la filtración glomerular y el transporte transtubular, así por ejemplo los aminoglucósidos se eliminan por la filtración glomerular y las penicilinas por secreción tubular activa.^8,18

Varios de los antibióticos de uso más frecuente, se metabolizan en el hígado y se excretan por la bilis; tal es el caso de las sulfonamidas, el cloranfenicol y la tetraciclina, por lo que debe también ajustarse la dosis o no administrarse cuando existe una hepatopatía aguda o crónica.¹⁹

La selección del antibiótico, las vías de administración y las dosis a utilizar están en dependencia también de la severidad de la infección del estado del enfermo. Se prefiere la vía parenteral para las sepsis graves, pacientes críticos cuando se requiere niveles terapéuticos del fármaco en sangre y tejidos profundos; también se prefiere la vía parenteral cuando la absorción oral o intramuscular es deficiente, también cuan do el tratamiento debe prolongarse más de 2 sema nas.¹⁵ En las tablas 5 y 6 se exponen los antibióticos que más se utilizan en la práctica diaria, así como sus dosis, vías de administración y gérmenes a los que son sensibles.

Las manifestaciones de toxicidad más frecuentes de los antibióticos comúnmente utilizados, se resumen en la tabla 7.

Se señala que durante el tratamiento antimicrobiano pueden presentarse sangramientos, los cuales se producen por diferentes mecanismos, tales como: interferencia con la vitamina K, trastornos de la función plaquetaria e hipoprotrombinemia.¹⁹ Los glicopéptidos, específicamente la tecloplamina puede producir un cuadro de trombocitopenia importante que desaparece cuando se suspende el tratamiento.³⁷

Algunos antibióticos orales (cloranfenicol, tetraciclina, neomicín) deprimen la flora intestinal encargada de sintetizar la vitamina K, y pueden producirse sangramientos. El metronidazol y sus congéneres, cuando se administran conjuntamente con anticonceptivos orales, por un mecanismo de competencia desplazan en parte los derivados de cumarínicos fijados en la albúmina plasmática y pueden también provocar hemorragia.²⁵

Un aspecto de suma importancia en el tratamiento, es el referido a los costos. Cualquier tratamiento con antibióticos de amplio espectro resulta extremadamente caro, pues a los mismos se le añaden además, los gastos de hospitalización; lo que obliga la aplicación de un ajuste racional, sin perjudicar la calidad de la atención médica.

Las ventajas y desventajas de las combinaciones de antibióticos y el uso profiláctico de la antibioticoterapia son aspectos polémicos. En el caso de las combinaciones, éstas tienen indicaciones precisas como son la bacteriemia polimicrobiana, pacientes críticos donde no se conoce el germen productor de la sepsis, infecciones nosocomiales graves y cuando es necesario reducir toxicidad y resistencia.²⁵

Para la antibioticoterapia profiláctica deben preferirse antibióticos de bajo costo y toxicidad bien respaldados por una política antimicrobiana racional.

ALGUNAS RECOMENDACIONES PARA EL USO DE LOS ANTIBIÓTICOS

1. Siempre que sea posible utilizar un solo antibiótico.
2. No usar antibióticos de la misma familia.
3. En casos de sepsis graves usar bactericidas.
4. Trabajar en estrecha y activa colaboración con el laboratorio de Microbiología.
5. No utilizar antibióticos sin conocer su toxicidad.
6. No utilizar antibióticos de alta toxicidad en pacientes ambulatorios.
7. Si en el cultivo, el germen es sensible a una droga específica que hemos utilizado ya y la respuesta clínica es satisfactoria, puede valorarse con el mismo régimen de tratamiento.
8. El último antibiótico que aparece en el mercado no es necesariamente el mejor.

SUMMARY

Subject headings: ANTIBIOTICS/therapeutics use; ANTI-INFECTIVE AGENT/therapeutic use; ANTIBIOTICS/history; ANTI-INFECTIVE AGENTS/history; MICROBIAN RESISTANCE TO DRUGS/physiology; ANTIBIOTICS/classification.

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Dra. Lilliam Cordiés Jackson. Hospital Clinicoquirúrgico "Hermanos Ameijeiras". San Lázaro No. 701 entre Belascoaín y Marqués González, municipio Centro Habana, Ciudad de La Habana, Cuba.
 
¹ Especialista de II Grado en Medicina Interna. Profesor Auxiliar.
² Especialista de I Grado en Medicina Interna.
³ Especialista de I Grado en Neurofisiología.