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La batalla contra las bacterias ¿Cómo ganar?



Estás lo más feliz de la vida un día y en la noche empiezas a sentir que algo no va del todo bien. Comienzas a sentir fiebre, dolor de garganta, moqueo (rinorrea es el término correcto), dolor de cabeza; o tal vez es algo del estómago con náusea, vómito y malestar general. Sea lo que sea, no te sientes bien, pero ya sabes lo que viene, una infección y sentirte mal un rato. Los microorganismos son los culpables de las infecciones, existen de muchos tipos y a cada uno le gusta vivir en un lugar diferente del cuerpo. Sea cual sea su lugar de vivienda, los microorganismos nos pueden hacer pasar un mal rato. Por lo general, nuestro sistema inmune logra aplacar a los microorganismos y evitar que nos enfermemos, pero algunas veces los bichos vienen con toda la fuerza del mundo y le dan una buena batalla al sistema inmune. Cuando las infecciones son demasiado fuertes, el sistema inmune necesita un poco de ayuda, por lo que usamos antibióticos. Existen varias clases de antibióticos, los podemos clasificar en 4 grandes grupos llamados antibacterianos, antivirales, fungicidas y antiparasitarios. De todos, los que más se utilizan son los antibacterianos, los medicamentos encargados de eliminar bacterias. En celebración del Día Mundial del Farmacéutico, descubramos cómo funcionan los antibacterianos.


La penicilina fue el primer antibiótico que descubrimos. Fue hallado, por accidente, por Alexander Fleming en 1928, cuando un cultivo de bacterias se contaminó con un hongo. De los mejores accidentes que han ocurrido, la penicilina dio inicio a la búsqueda de nuevos antibióticos que pudieran ayudarnos a sobrevivir a las infecciones. La esperanza de vida se dobló durante la era dorada de los antibióticos, periodo de tiempo que abarca de 1940 a 1960. En México, la esperanza de vida pasó de 30 años a 60 años. Obvio hubo otros descubrimientos y avances médicos importantes, pero no se puede negar la importancia de los antimicrobianos que han salvado la vida de millones. Hoy tenemos muchos grupos de medicamentos, todos juntados en 14 familias, y los raritos, que no pertenecen a ninguna familia. Existen las penicilinas, quinolonas, macrólidos, cefalosporinas, entre otros; seguro alguno has usado en algún momento de tu vida. Aunque tenemos 14 familias, sólo existen 9 mecanismos de acción. Un mecanismo de acción es la manera en la que una molécula interactúa con su blanco y consigue su objetivo. Por ejemplo, un medicamento que baja la presión puede relajar los vasos sanguíneos para lograr su objetivo. El mecanismo de acción es relajar los vasos, no bajar la presión, ese es su objetivo. Ahora, veamos cómo logran nuestros antibióticos molestar a las bacterias.


¿Cómo funcionan estos medicamentos? Descubrámoslo


Uno de los mecanismos de acción más comunes es la inhibición de la formación de la pared celular. Las bacterias son bastante diferentes a nuestras células. Estos microorganismos tienen una pared celular que rodea a su membrana celular. Nuestras células son diferentes en que no tienen pared celular, sólo tienen membrana. Dado que nosotros carecemos de pared celular, este componente celular es de los más estudiados para hacer antibióticos, ya que un antibiótico de pared celular no afecta a nuestras células. La pared celular de las bacterias está formada por una red de dos moléculas de azúcar. Algunos antibióticos no permiten que se formen las moléculas de azúcar, por lo que no se puede construir la pared celular. Otros antibacterianos evitan que se agreguen lípidos a las moléculas de azúcar, por lo que evitan que la pared celular se ancle a la membrana. Finalmente, algunos, como los betalactámicos, el grupo de la penicilina, evitan que se forme una red entre los azúcares, generando que la pared celular se “descosa”.


Existen antibacterianos que dañan la membrana celular. Tal vez estés diciendo, ¿qué nuestras células no tienen membrana celular?; la respuesta es sí, por ello existen pocos medicamentos para destruir la membrana celular y son muy específicos. En la membrana celular de las bacterias existe un lipopolisacárido (LPS), un lípido unido a muchos azúcares, el cual es único de las bacterias. El LPS es súper antigénico, activa de manera fuerte al sistema inmune. Aunque en teoría quieres que el sistema inmune trabaje, activarlo con demasiada fuerza genera más daño que bien, porque el sistema inmune en su batalla desenfrenada destruye o daña al cuerpo. Existen dos grupos de medicamentos para destruir la membrana celular, las polimixinas y la daptomicina. Las primeras, se unen al LPS y tienen un efecto detergente, por lo que la membrana celular se vuelve muy permeable y deja que se le salga toda el agua a la célula. La segunda, también se une al LPS, pero en su lugar causa que la membrana pierda su estado químico eléctrico y origina que la célula deje de replicarse.


Aquí puedes ver la pared y membrana de una bacteria. Verás que hay dos dibujos, eso es porque existen dos tipos de bacterias, las gram + y las gram -. Dado que son algo diferentes se dan diferentes medicamentos. El morado se llama peptidoglicano y es una malla construida con azúcares anclada por medio de grasa a la membrana celular. Lo verde, que sólo se ve a la izquierda, es el LPS. Diferentes antibióticos afectan a diferentes partes de la bacteria.


Para formar nuevos componentes bacterianos, las bacterias necesitan poder usar su ADN. El ADN es como una biblioteca, cada libro es un gen y cada libro tiene instrucciones para formar una proteína. Las proteínas son necesarias para una gran cantidad de tareas en las células, algunas dan forma, otras mueven cosas, y otras más comunican información. Para evitar que las bacterias puedan crear proteínas, hemos creado medicamentos que inhiben el proceso de síntesis proteica. Lo primero para crear una proteína es abrir el ADN y copiar información. El ADN por lo general está junto, las dos hebras unidas y pegadas como una escalera. Para abrir el ADN, como una cremallera, se necesitan varias proteínas. Una de ellas se llama girasa, esta proteína permite que se hagan burbujas de ADN para que otras enzimas puedan entrar a la burbuja y sacar información. Las quinolonas son el grupo de medicamentos que inhiben a la girasa. Inhibir significa que dejan inútil a la enzima. Sin la girasa, la burbuja de ADN se colapsa y se vuelve a cerrar. Obviamente, nosotros tenemos ADN y también necesitamos abrirlo para usarlo, pero no tenemos girasa, así que puedes relajarte.


El siguiente paso en la producción de proteínas es sacar las instrucciones del ADN, para eso se usa ácido ribonucleico (ARN). El ARN copia las instrucciones del ADN y las lleva a unos orgánulos llamados ribosomas. Los ribosomas son las fábricas de proteínas, una vez que llega el ARN con instrucciones, estos organelos comienzan a construir la nueva proteína. El grupo conformado solamente por actinomicina es capaz de evitar que el ARN copie instrucciones del ADN. Esto lo logra uniéndose al ADN para que cuando las proteínas formadoras de ARN lleguen a leer instrucciones, no puedan sacar la información y hacer ARN. El problema con este medicamento es que el ADN es universal, y que si se pega al ADN de bacterias, también se une al nuestro. En realidad, este medicamento se usa más como un anticancerígeno.


Para formar ARN y sacar las instrucciones del ADN se necesita una proteína llamada ARN polimerasa. Esta proteína lee las instrucciones del ADN y las copia en el ARN. Aquí es donde encontramos el siguiente método para detener a las bacterias. Algunos medicamentos inhiben la función del ARN polimerasa, lo que causa que la bacteria no pueda sacar la información del ADN para hacer nuevas proteínas. No te apures, nosotros no tenemos ARN polimerasa, al menos no la bacteriana, por lo que estos medicamentos no nos causan mayores daños.


Aquí puedes ver cómo se forma el ARN. Primero se abre el ADN y después el ARN polimerasa copia información en forma de ARN. Una vez listo, el ARN va hacia el ribosoma.


Ya habíamos dicho que el ARN debe llegar a la fábrica de proteínas, el ribosoma, para poder formar nuevas proteínas. El ribosoma es una estructura celular que lee la información del ARN para saber qué construir. El ribosoma está formado por dos subunidades. Las bacterias tienen las subunidades 50s y 30s, mientras que los humanos tienen unos ribosomas más grandes, 60s y 40s. Existen dos grupos de medicamentos contra el ribosoma bacteriano, los antibióticos que inhiben la subunidad 50s y los que inhiben la subunidad 30s. Sea cual sea el caso, estos medicamentos dejan inútil al ribosoma, por lo que la fábrica de proteínas queda cerrada, aun cuando existan las instrucciones para nuevas proteínas en forma de ARN.


Los últimos antibacterianos que pueden arruinar la fabricación de proteínas son los inhibidores de tARN. Existen 3 tipos de ARN, mARN que es la molécula que lleva instrucciones al ribosoma. Cuando el mARN llega al ribosoma se llama rARN. Finalmente, existe tARN. Este último no lleva instrucciones al ribosoma, en su lugar es como el camión que lleva los materiales a la fábrica de proteínas. Todas las proteínas están construidas con aminoácidos. Estas moléculas son llevadas por el tARN al ribosoma. Algunos antibióticos no dejan que el tARN se forme correctamente, por lo que el ribosoma no recibe materiales para construir nuevas proteínas. Mientras que otros, son como poncharle las llantas al camión que surte, no dejan que el tARN llegue al ribosoma.




Aquí ves la fábrica de proteínas, el ribosoma. Observa que tiene dos subunidades. El ribosoma lee información y construye proteínas usando los materiales que le trae el tARN.


El último mecanismo de acción que tenemos para pelear contra las bacterias es dañar su metabolismo. Para construir ADN es necesario formar 4 moléculas, dos pirimidinas llamadas timina y citosina, y dos purinas llamadas adenina y guanina. Para construir ARN se necesitan igual 4 moléculas, pero en lugar de usar timina se usa la pirimidina llamada uracilo. Para formar estas moléculas se utilizan rutas bioquímicas para volver azúcares y proteínas en bases para el ADN y ARN. La formación de purinas necesita de un cofactor. Los cofactores son ayudantes de enzimas; puedes pensarlos como llaves para prenderlas. Sin cofactores, las enzimas son muy lentas y no cumplen su cuota de trabajo. El cofactor para formar purinas se llama ácido fólico o vitamina B9. Los mamíferos no pueden formar su propia vitamina B9, por ello la debemos comer. Sin embargo, las bacterias sintetizan su propio folato, no deben consumirlo. Pues resulta que fuimos bastante inteligentes y encontramos un medicamento que inhibe la formación de vitamina B9 en bacterias. Dado que nosotros no formamos B9 solitos, sino que la comemos, a nosotros el medicamento no nos afecta. No obstante, la bacteria queda sin poder hacer ADN y ARN, por lo que termina muriendo.


Estos son los 9 mecanismos que tienen los antibacterianos para ayudarnos en nuestra batalla contra las bacterias. Sin embargo, es necesario dar un aviso final. NO uses antibióticos cuando no son necesarios. Sólo usa lo que el doctor te dé, no te autorrecetes. Incluso los doctores dan demasiados antibióticos. No es que quiera que te sientas mal, pero las bacterias no son tontas y han encontrado métodos para evadir y vencer a nuestros medicamentos. La resistencia bacteriana es todo un problema mundial. No queremos volver a la era donde no había antibacterianos y la esperanza de vida era de 30 años, todo por fomentar la resistencia bacteriana. La batalla contra las bacterias no ha terminado, ellas evolucionan y nosotros tenemos que encontrar nuevos medicamentos y tomar buenas decisiones para evitar crear resistencia bacteriana.



La resistencia ocurre cuando una bacteria sobrevive al antibiótico y empieza a formar más bacterias resistentes. Pronto toda la población de bacterias tiene resistencia.


Referencias

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