Introducción a los Antimicrobianos

Las bacterias se clasifican principalmente en gram positivas y gram negativas, lo que determina el tratamiento farmacológico más adecuado. Los antimicrobianos que actúan sobre la pared y membrana bacteriana suelen tener acción bactericida, mientras que otros pueden ser bacteriostáticos.

La elección del antimicrobiano depende de varios factores. Por ejemplo, en infecciones genitourinarias, el patógeno más común es la E. coli (gram negativa), mientras que en infecciones respiratorias y cutáneas predominan bacterias gram positivas. Las infecciones por bacterias anaerobias (que no necesitan oxígeno) suelen presentarse como abscesos.

⚠️ Importante: El estado inmunológico del paciente es crucial para decidir entre un agente bactericida (mata bacterias) o bacteriostático (inhibe su crecimiento). Los pacientes inmunocomprometidos generalmente requieren fármacos bactericidas.

El tratamiento inicial suele basarse en guías clínicas mientras se identifica el patógeno específico mediante cultivos. En el caso de infecciones urinarias, el urocultivo permitirá identificar el microorganismo, que frecuentemente es E. coli, un patógeno con alta resistencia farmacológica.

Generalidades de las Bacterias

Las bacterias poseen características estructurales específicas como DNA, cromosomas, membrana y pared celular. Su morfología varía entre bacilos, cocos u otras formas. La tinción de Gram es fundamental para clasificarlas:

• Gram positivas: La tinción marca la pared celular, que es gruesa y visible
• Gram negativas: La pared está escondida por una membrana externa, por lo que no se marca

Esta clasificación es crucial para determinar el tratamiento antimicrobiano adecuado. Algunas bacterias también poseen flagelos para movilizarse, como el Treponema pallidum (sífilis).

Las bacterias se agrupan en distintas formas: cocos (como estreptococos), bacilos (como E. coli), espiroquetas (como treponema), diplococos (neisseria), cocos en cadena, y racimos en forma de uva (estafilococos). El estafilococos dorado normalmente forma parte de la microbiota cutánea, pero puede causar infecciones cuando hay alteraciones inmunológicas o heridas.

💡 Dato clave: La "celulitis" infecciosa es una infección cutánea común en pacientes diabéticos, causada frecuentemente por estafilococos dorado y tratada con antibióticos. No confundir con la celulitis estética.

Las bacterias gram positivas tienen una pared gruesa de peptidoglicano, vital para su supervivencia. Las gram negativas tienen una pared delgada cubierta por una membrana externa que permite el transporte de sustancias.

Bacterias Aerobias y Anaerobias

Las bacterias también se clasifican según su necesidad de oxígeno:

• Aerobias: Requieren oxígeno para crecer (E. coli, Klebsiella, estreptococos, estafilococos)
• Anaerobias: Crecen con poca o ninguna cantidad de oxígeno (Fusobacterium, Bacteroides)

Los microorganismos anaerobios son frecuentes en abscesos, intestino y cavidad oral.

Antibióticos vs Quimioterapéuticos

Es importante diferenciar entre:

• Antibiótico: Sustancia producida por organismos vivos (principalmente hongos y bacterias) que inhibe el crecimiento o destruye microorganismos
• Quimioterapéutico: Sustancia producida sintéticamente con propiedades antimicrobianas

🔍 Dato histórico: La penicilina fue descubierta accidentalmente por Alexander Fleming cuando observó que un hongo secretaba una sustancia (penicilina) que mataba bacterias a su alrededor. Este descubrimiento revolucionó la medicina y aumentó significativamente la esperanza de vida.

Los microorganismos productores de antibióticos incluyen hongos filamentosos como Penicillium (productor de penicilina), Aspergillus y Acremonium (productor de cefalosporinas). También bacterias como Streptomyces, que produce tetraciclina y eritromicina, o bacilos que producen bacitracina.

La diferencia principal entre antibióticos y quimioterapéuticos radica en su origen, pero ambos se consideran antimicrobianos porque combaten infecciones microbianas.

Clasificación de los Antimicrobianos

Los antimicrobianos se clasifican según su acción en:

• Bactericidas: Matan bacterias
• Bacteriostáticos: Inhiben el crecimiento bacteriano

Para pacientes con sistema inmune deprimido (adultos mayores, niños) se recomiendan fármacos bactericidas, mientras que los bacteriostáticos requieren un sistema inmune competente que elimine las bacterias cuyo crecimiento ha sido inhibido.

Dos conceptos fundamentales para entender la eficacia antimicrobiana son:

1. Concentración Mínima Inhibitoria (CMI): Menor concentración de antibiótico capaz de inhibir el crecimiento de 10⁵ bacterias en 1 ml tras 18-24 horas
2. Concentración Mínima Bactericida (CMB): Menor concentración capaz de matar 10⁵ bacterias en 1 ml tras 18-24 horas

⚠️ Importante para la práctica clínica: En un urocultivo se determina primero la CMI y se evalúa la susceptibilidad de las bacterias a diferentes antibióticos. Un resultado que indique "susceptible" significa que el antibiótico puede afectar a la bacteria a la concentración terapéutica habitual.

Generalmente la CMB es mayor que la CMI, ya que se requiere una mayor concentración para matar bacterias que para inhibir su crecimiento. Esto guía las decisiones terapéuticas para determinar el antibiótico y la dosis adecuada.

Resistencia Bacteriana

La resistencia bacteriana es un mecanismo que desarrollan las bacterias para evadir la acción de los antimicrobianos. Es un problema creciente debido al uso inadecuado de antibióticos, tanto por pacientes como por profesionales de salud.

Las bacterias pueden transferir información genética sobre resistencia entre sí mediante tres mecanismos principales:

1. Transformación: Una bacteria muerta libera fragmentos de DNA que otra bacteria incorpora
2. Conjugación: Transferencia directa de plásmidos completos entre bacterias
3. Transducción: Transferencia mediante virus que infectan bacterias

Los mecanismos específicos de resistencia incluyen:

• Bloqueo del transporte del antimicrobiano
• Modificación enzimática del antibiótico
• Expulsión del antibiótico mediante proteínas de eflujo
• Modificación del sitio de acción del antimicrobiano

💡 Dato relevante: Durante la pandemia de COVID-19, muchos pacientes no fallecieron directamente por el virus, sino por infecciones bacterianas multirresistentes adquiridas durante la hospitalización, especialmente tras procedimientos como la intubación.

La resistencia puede ser intrínseca o adquirida. Cuando un antibiótico mata a las bacterias susceptibles, las cepas resistentes sobreviven y se multiplican, generando poblaciones completamente resistentes. Este es el caso de muchas infecciones por E. coli en el tracto urinario, que han desarrollado resistencia a antibióticos comunes como ciprofloxacino.

Indicación Clínica y Mecanismos de Acción

La indicación clínica de antimicrobianos depende del patógeno probable, el órgano afectado y la severidad de la infección. A mayor severidad (por ejemplo, de cistitis a pielonefritis y luego sepsis), se requieren antibióticos de mayor espectro.

Los antimicrobianos se clasifican según su mecanismo de acción:

1. Inhibidores de la síntesis de la pared celular: β-lactámicos, fosfomicina, vancomicina, bacitracina
2. Desorganizadores de la membrana plasmática: Polimixinas y antifúngicos
3. Inhibidores de la síntesis de proteínas: Aminoglucósidos, tetraciclinas, cloranfenicol
4. Interferencia con ácidos nucleicos: Quinolonas
5. Antimetabolitos: Sulfonamidas, trimetoprima (comunes en infecciones genitourinarias)

Los β-lactámicos son un grupo importante que incluye penicilinas, cefalosporinas y carbapenémicos. Se caracterizan por un anillo β-lactámico que se une a las proteínas de unión a penicilina (PBP) en la pared bacteriana. Al inhibir la transpeptidación del peptidoglicano, impiden la formación correcta de la pared celular, llevando a la muerte bacteriana.

🔬 Mecanismo de resistencia: Las bacterias producen β-lactamasas, enzimas que rompen el anillo β-lactámico, inutilizando estos antibióticos. Para contrarrestar esto, existen inhibidores de β-lactamasas como el ácido clavulánico, que se combinan con antibióticos como amoxicilina para ampliar su espectro de acción.

Los mecanismos de resistencia a β-lactámicos varían: las bacterias gram negativas principalmente producen β-lactamasas, mientras que las gram positivas suelen modificar las PBP.

Inhibidores de la Síntesis de la Pared Bacteriana

Los β-lactámicos deben mantener una concentración plasmática por encima de la CMI para ser efectivos, lo que requiere múltiples administraciones diarias debido a su corta vida media.

La penicilina ahora se reserva principalmente para el tratamiento de la sífilis (causada por Treponema pallidum), para evitar el desarrollo de resistencia. Anteriormente se administraba por vía intramuscular, lo que era doloroso pero necesario para mantener concentraciones efectivas.

Las penicilinas se clasifican según su sensibilidad a las penicilinasas $β-lactamasas$:

• Sensibles a penicilinasas: Penicilina G, amoxicilina (aunque esta última suele combinarse con ácido clavulánico)
• Resistentes a penicilinasas: Oxacilina, flucloxacilina (usadas para infecciones cutáneas como celulitis)

El espectro de acción varía entre penicilinas:

• La penicilina tiene un espectro reducido (principalmente gram positivas)
• La amoxicilina cubre más gram positivas y algunas gram negativas
• Las cefalosporinas generalmente tienen amplio espectro

⚠️ Consideración clínica: La elección del antimicrobiano se basa en el grupo de patógenos que probablemente cause la infección en un sitio específico, siguiendo guías clínicas basadas en evidencia.

Los inhibidores de β-lactamasas como el ácido clavulánico no tienen acción antibiótica por sí mismos, pero protegen al antibiótico de ser degradado, ampliando su espectro de acción contra bacterias productoras de β-lactamasas.

Espectro de Acción de Penicilinas

La amoxicilina es la penicilina más común, frecuentemente combinada con ácido clavulánico. Se usa en infecciones del tracto urinario (ITU) y contra el virus de influenza en neumonías. La cloxacilina tiene buena penetración en tejidos blandos, siendo ideal para infecciones cutáneas y abscesos.

Las penicilinas de amplio espectro como piperacilina, ticarcilina y carbenicilina se administran por vía intravenosa o intramuscular en entornos hospitalarios para infecciones graves cuando el patógeno es desconocido. Son efectivas contra Pseudomonas, una bacteria multirresistente. La piperacilina combinada con un inhibidor de β-lactamasas amplía aún más su espectro.

Cefalosporinas - Espectro de Acción

Las cefalosporinas se clasifican por generaciones según su espectro de acción:

Primera generación (cefazolina, cefalexina):

• Similares a penicilinas como amoxicilina
• Efectivas contra E. coli y K. pneumoniae (comunes en ITU)

Segunda generación (cefuroxima, cefotetan, cefoxitina):

• Espectro ampliado a H. influenzae
• Algunas con acción contra anaerobios
• Nota: El cefotetan tiene contraindicación con alcohol (efecto disulfiram)

🚫 Advertencia: Aunque no todos los antibióticos tienen contraindicación directa con el alcohol (como el efecto disulfiram del cefotetan o metronidazol), generalmente se desaconseja el consumo de alcohol durante cualquier tratamiento antibiótico.

El efecto disulfiram causa síntomas similares a una resaca intensa (náuseas, vómitos, palpitaciones) por acumulación de aldehído al consumir alcohol incluso en pequeñas cantidades.

Cefalosporinas de Tercera y Cuarta Generación

Tercera generación (cefotaxima, ceftriaxona, ceftazidima):

• Amplio uso intrahospitalario para infecciones de origen desconocido
• Efectivas contra Pseudomonas aeruginosa (ceftazidima combinada con avibactam)
• Útiles contra Neisseria gonorrhoeae (gonorrea)
• Mejor penetración en el sistema nervioso central (SNC)
• Mayor resistencia a β-lactamasas
• Principalmente administradas por vía parenteral

Cuarta generación (cefepima):

• Espectro ampliado
• Uso en casos de sepsis grave

Quinta generación (ceftarolina):

• Reservada para Staphylococcus aureus resistente a penicilina y vancomicina
• Efectiva en infecciones respiratorias graves, cutáneas y endocarditis

Inhibidores de la Síntesis de la Pared Bacteriana

Los inhibidores de la pared bacteriana actúan impidiendo la transpeptidación del peptidoglicano, lo que previene la formación tridimensional de la pared celular. Esta estructura es vital para la supervivencia bacteriana, por lo que su interrupción resulta en muerte celular.

🔍 Estructura bacteriana: El peptidoglicano forma inicialmente una estructura bidimensional que luego, mediante transpeptidación, se convierte en una estructura tridimensional rígida. Los antibióticos β-lactámicos bloquean este proceso.

Los principales mecanismos de resistencia a estos antibióticos incluyen la producción de β-lactamasas (más común en gram negativas) y la modificación de las PBP (más común en gram positivas).

Monobactamos y Carbapenemos

Monobactamos (aztreonam):

• Única penicilina exclusivamente activa contra gram negativas
• Utilizada como terapia empírica para Pseudomonas
• Efectiva contra bacterias productoras de β-lactamasas
• Administración exclusivamente endovenosa (uso hospitalario)

Carbapenemos (imipenem, meropenem, ertapenem):

• Amplio espectro contra gram positivas, negativas y anaerobios
• El imipenem se administra con cilastatina para prevenir su inactivación por la dehidropeptidasa renal
• Ertapenem es menos activo contra Pseudomonas aeruginosa pero puede administrarse una vez al día
• Todos pueden causar flebitis por administración intravenosa

Efectos Adversos de los β-lactámicos

Los principales efectos adversos de los β-lactámicos incluyen:

• Síntomas gastrointestinales: Náuseas, diarreas
• Reacciones de hipersensibilidad: Desde erupciones cutáneas hasta anafilaxia y síndrome de Stevens-Johnson (grave)
• Alteración de la microbiota intestinal: Puede llevar al sobrecrecimiento de Clostridioides difficile, causando diarrea
• Flebitis: Inflamación en el sitio de administración parenteral
• Alteraciones hematológicas y hepáticas: Cambios en el hematocrito y aumento de transaminasas

⚠️ Recuerda: El efecto adverso más frecuente de las penicilinas es la diarrea, mientras que el más característico (aunque menos frecuente) son las reacciones de hipersensibilidad.

La alteración de la microbiota intestinal ocurre porque los antibióticos de amplio espectro eliminan gran parte de la flora normal, permitiendo el crecimiento excesivo de C. difficile, una bacteria que normalmente está presente en pequeñas cantidades.