Mecanismos antimicrobianos

Aparte de su estructura, los antimicrobianos también se pueden agrupar según su mecanismo de acción.

Se pueden clasificar en dos grupos

• Bactericidas– directamente letales para las bacterias.

• Bacteriostáticos– inhiben el crecimiento del microbio pero no matan al organismo.

Los mecanismos de defensa del huésped son, en última instancia, responsables de la erradicación de la infección.

Para que funcionen los antibióticos, las bacterias tienen varios objetivos diferentes.

Inhibición de la síntesis de la pared celular

La pared celular bacteriana es vital para la viabilidad celular. Está compuesta por un polímero reticulado llamado peptidoglicano, que es una estructura compleja de unidades alternas de N-acetilglucosamina (NAG), ácido N-acetilmurámico (NAM), tetrapéptidos y puentes cruzados de péptidos que se enlazan con las hebras adyacentes.

Las bacterias gramnegativas tienen una capa delgada de peptidoglicano (2-3 capas) y una membrana lipídica externa, mientras que las bacterias grampositivas tienen una capa más gruesa de peptidoglicano (10-20 capas) y no tienen membrana externa.

Varias clases de antibióticos actúan inhibiendo la síntesis de la pared celular bacteriana, cada una de las cuales afecta un paso diferente en el ensamblaje, lo que generalmente resulta en la muerte de las bacterias (efecto bactericida) como resultado de la ruptura de la bacteria (lisis).

• Betalactámicos (penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos)

  • Se dirigen a las enzimas transpeptidasas, también llamadas proteínas de unión a la penicilina (PBP).
  • Bloquean la formación de puentes cruzados del péptido peptidoglicano.

• Glicopéptidos/lipoglucopéptidos (Vancomicina, Dalbavancina)

  • Evitan la polimerización de las subunidades de la cadena de peptidoglicano (NAM y NAG)

Alteración de la actividad de la membrana celular

La membrana celular (membrana plasmática) es la capa entre la pared celular bacteriana y el citoplasma. Tiene varias funciones:

• Transportar moléculas dentro y fuera de la célula
• Crear moléculas de alta energía para su uso en el metabolismo
• Secreción de enzimas y toxinas
• Transbordo de componentes de la pared celular

Algunos antibióticos actúan dirigiéndose a la membrana celular:

• Polimixinas (colistina)

  • Altera los fosfolípidos de la membrana

• Lipopéptidos (daptomicina)

  • Forma complejos sobre sí misma en presencia de calcio para crear poros en la membrana celular.

  • Los poros permiten que los iones (potasio) dentro de la célula bacteriana se filtren

Inhibición de la síntesis o actividad del ADN y ARN

El ADN bacteriano es una doble hélice muy plegada, generalmente circular. No está encerrado en un núcleo, como ocurre en las células eucariotas, sino que está anclado a la pared celular.

Se realiza una copia de ARN del ADN (transcripción) para su uso en el ribosoma para sintetizar proteínas (traducción).

Debido a su estructura, se necesitan múltiples enzimas para desenrollar la doble hélice del ADN (ADN girasa), leer el ADN y crear ARN (ARN polimerasa). Para que una bacteria pueda dividirse, debe copiar su ADN para cada nueva bacteria (replicación).

Replicación del ADN bacteriano

Antibióticos activos de ADN y ARN

• Quinolonas

  • Inhiben el desenrollamiento del ADN (girasa)

• Quinolonas

  • Bloquean el movimiento de las enzimas involucradas en la replicación del ADN

  • Provoca roturas en el ADN

• Nitrofurantoína

  • Daña directamente el ADN bacteriano

• Rifampicina

  • Bloquea la producción de ARN

Inhibición de la síntesis de proteínas

• El ribosoma usa el ARNm para sintetizar proteínas (traducción).

• Los ribosomas bacterianos son ribosomas animales significativamente diferentes.

• Los ribosomas bacterianos se componen de dos subunidades: una subunidad pequeña (30S) y una subunidad grande (50S).

• La mayoría, pero no todos, de los antibióticos que se unen al ribosoma evitan que las bacterias se dividan (bacteriostáticos) pero no matan las bacterias (bactericidas), p. ej., macrólidos (p. ej., eritromicina y azitromicina), tetraciclinas (p. ej., tigeciclina) y cloranfenicol.

Inhibición del metabolismo bacteriano

• Los procesos metabólicos son críticos para la supervivencia bacteriana, p. ej., el metabolismo del folato.

• Las bacterias no pueden usar ácido fólico preformado.

• Trimetoprim y sulfametoxazol (Bactrim) inhiben diferentes pasos en la vía de síntesis del folato.

• Los folatos son compuestos críticos para la síntesis de ADN, ARN y proteínas.

Esta tabla resume los diferentes mecanismos de acción y qué clases de antibióticos pertenecen en cada grupo: