¿Cómo se desarrolla la resistencia a los antibióticos?

La resistencia a los antibióticos a través de la mutación espontánea sí ocurre, pero es clínicamente importante en solo algunos tipos de bacterias, p. Ej., Mycobacteria tuberculosis y Pseudomonas aeruginosa. La resistencia casi siempre se adquiere a través de la transmisión de genes cuyos productos generalmente degradan el antibiótico o alteran su objetivo de acción. Estos genes se encuentran en elementos genéticos móviles cuyo propio éxito evolutivo depende de su capacidad de transmitirse a nuevos anfitriones. Los genes de resistencia que albergan estos elementos se pueden considerar como la “recompensa” para sus bacterias hospedadoras para mantenerlos cerca.

Los genes de resistencia son omnipresentes en el medio ambiente y son muy viejos. La resistencia no es un fenómeno biológico nuevo inducido por el uso humano y el uso excesivo de antibióticos, pero probablemente sea tan antiguo como los antibióticos. Si lo piensas un poco, esto solo tiene sentido: la mayoría de los antibióticos son compuestos fabricados por bacterias del suelo. Si crean un veneno, también necesitan crear un antídoto para evitar el suicidio.

El uso clínico (y agrícola) de antibióticos hace dos cosas: aumenta la frecuencia de las cepas resistentes y promueve la transferencia de genes de resistencia del 99,99% de las especies bacterianas que no son patógenas para las pocas docenas de especies que lo son. El uso prudente de antibióticos puede (a veces) revertir parcialmente estas tendencias, y es absolutamente necesario para evitar la selección de nuevas resistencias en nuevos patógenos.

Diferentes mecanismos de resistencia se usan en diferentes bacterias para enfrentar los mismos antibióticos.

1. Prevención de la entrada de drogas en la célula:

Muchas bacterias gramnegativas no se ven afectadas por la Penicilina G porque no puede penetrar la membrana externa de la envoltura. Esto se debe a mutaciones genéticas en bacterias que conducen a cambios en las proteínas de unión a penicilina presentes en las bacterias.

Las especies de Mycobacterium resisten muchas drogas debido al alto contenido de ácidos micólicos en una capa de lípidos complejos fuera de la pared de peptidoglucanos. Esta capa es impermeable a la mayoría de los medicamentos solubles en agua como la sulfonamida .

2. Expulsar el medicamento después de que haya ingresado en la celda:

Algunos patógenos tienen translocaciones de la membrana plasmática, a menudo llamadas bombas de eflujo que expulsan las drogas. Debido a que estas bombas son relativamente inespecíficas y pueden bombear muchos fármacos diferentes, estas proteínas de transporte se conocen comúnmente como bombas de resistencia a múltiples fármacos. Dichos sistemas están presentes en E. coli, P. aerunginosa y S. aureus.

3. Degradando la Estructura de los Antibióticos:

En la penicilina, la característica más importante es la presencia del anillo β-Lactam , que es esencial para su bioactividad. Muchas bacterias resistentes a la penicilina producen penicilinasa ( también llamada β-Lactamase ), una enzima que inactiva los antibióticos al hidrolizar el enlace en el anillo β-Lactam.

4. Alterar la Estructura de Antibióticos:

Las drogas también son inactivadas por tres adiciones de grupos químicos. Por ejemplo, el cloranfenicol contiene dos grupos hidroxilo que se pueden acetilar en una reacción catalizada por la enzima cloranfenicol acetiltransferasa con acetil-CoA como donante.

5. Pasar por alto la secuencia inhibida por los antibióticos:

Las bacterias resistentes pueden usar cualquier otra alternativa para eludir la secuencia o paso inhibido por los antibióticos. Por ejemplo, algunas bacterias son resistentes a la sulfonamida porque simplemente recogen el ácido fólico ya formado de su entorno en lugar de sintetizarlo ellos mismos.

Artículo original: ¿Cómo se vuelven resistentes las bacterias a los antibióticos?

Nada es gratis, incluso para los microbios. Cualquier modificación que haga que una cepa en particular sea resistente a los antibióticos también puede hacer que se adapte menos a su entorno actual, o simplemente hacer que se reproduzca con menos frecuencia que sus primos no resistentes. Normalmente, los no resistentes se reproducirán en exceso las cepas resistentes, pero cuando matas al primero, solo el último se mantendrá. Cualquier desventaja que tengan será eclipsada por la ventaja de la resistencia a los antibióticos. Se convertirán en la única tensión que queda.

Incluso si ambas cepas son igualmente aptas (ambas se reproducen a tasas similares), la cepa resistente, en condiciones libres de antibióticos, siempre sería rara debido a la deriva genética. Estadísticamente, es muy difícil que un gen o rasgo raro se fije en una población a menos que algo cambie: la muerte súbita de la mayoría de la población sería uno de esos cambios. El equilibrio se cambiaría permanentemente e, incluso si todavía quedaban algunos individuos no resistentes, ahora serían la minoría con el raro rasgo y nunca recuperarían su posición como la más común.

Por último, su escenario anterior es muy corto de miras. Esa población de un millón de bacterias alcanzará muy rápidamente la población original de un trillón, en cuestión de días u horas. Un trillón de bacterias resistentes a los antibióticos es una mala noticia.

Tenga en cuenta que los antibióticos no conducen a la resistencia con un 100% de certeza cada vez que se utilizan, sin embargo. Hay formas de usarlos responsablemente para minimizar los riesgos. La elección no es entre usar antibióticos o no, sino entre usarlos de manera responsable o irresponsable. La práctica de prescribir antibióticos a personas sin infecciones bacterianas, por ejemplo, es irresponsable.

Resumen: todo tiene sentido a la luz de la evolución, ¡así que lee tu Darwin!

No es tanto el tipo de antibiótico como el uso y la dosis. La tetraciclina se administró en dosis bajas a algunos animales de granja para estimular el aumento de peso y reducir el tiempo de comercialización. Como el objetivo no era curar ninguna infección, y el uso era extenso, muchas bacterias no se mataron, y eso alienta a que se desarrolle resistencia. Se liberaron muchos antibióticos al medio ambiente a través de los desechos. Esa es otra condición que fomenta el desarrollo de bacterias resistentes. En los humanos, el uso de antibióticos donde no servirán, como una infección viral sin sobrecrecimiento bacteriano, conducirá al desarrollo de bacterias resistentes que pueden ser muy difíciles de controlar en una infección bacteriana posterior. Recuerdo casos de bacterias que pudieron pasar resistencia a otras especies en poco tiempo. El problema general de las bacterias resistentes a los medicamentos es la causa de la aparición de nuevas cepas virulentas que no se pueden controlar con los antibióticos existentes. Si la situación se vuelve lo suficientemente grave, tendrá una recompensa financiera lo suficientemente grande como para reiniciar la investigación de nuevos antibióticos.

Todo es Microevolución.

En términos simples, todos los organismos cuando nacen, es probable que tengan algún tipo de mutación, alguna diferencia de alelos que los diferencie de sus padres. Incluso en la fisión binaria, es común que se produzcan algunos errores en la replicación del ADN. Estos se llaman mutaciones. Existen muchas otras razones posibles para mutaciones como la radiación, que pueden ser muy dañinas, pero la mayoría de las mutaciones no lo son. Incluso cuando los gametos humanos sufren meiosis, es probable que surjan algunas diferencias.

Ahora, la selección natural entra en juego. Digamos que la bacteria X no es resistente al antibiótico A. Cuando un cultivo de X se trata con A, tal vez el 99% morirá. Pero podría haber 1% de bacterias sobreviviendo porque durante todas las fisiones, surgió una cepa de bacteria X ‘, que por alguna mutación afortunada, no se vio afectada por A. No morirán y prosperarán. Ahora que la X original ha sido eliminada, X ‘se convertirá en una nueva población y, por lo tanto, se seleccionará naturalmente, de acuerdo con lo que se necesite.

Las mutaciones aleatorias pueden ser útiles o dañinas. Si hubo una cepa Y, que no se vio afectada por A, y algunas bacterias de alguna manera obtuvieron el alelo que las hizo vulnerables a A, esta será una mutación dañina.

TLDR: las bacterias no se sientan y crean antídotos contra los antibióticos conocidos. Algunos sobreviven por mutaciones fortuitas y prosperan.

La resistencia a los antibióticos implica prevenir el efecto tóxico sobre el microorganismo. Esto implica tres mecanismos generales diferentes.

El primero es la creación de un anti-antibiótico. El mejor ejemplo de esto es beta lactamse. Es el mecanismo principal para la resistencia a la penicilina en la mayoría de E. coli y estafilococos regulares.

El segundo es la creación de bombas que eliminan el antibiótico del organismo antes de que pueda destruirlo. El mejor ejemplo de esto es la resistencia a la tetraciclina en e.coli.

El tercero está alterando el sitio de unión del antibiótico, el “ojo de la cerradura” al que se cierra el antibiótico. El mejor ejemplo de esto es MRSA.

Las células dendríticas, hasta donde yo sé, no están involucradas en este proceso. Son células que trabajan con el sistema inmune para encontrar y combatir los patógenos de otra manera.

Mutaciones aleatorias Después de años y años de usar los mismos antibióticos para combatir miles y miles de colonias bacterianas, algunas de las bacterias desarrollan aleatoriamente un mecanismo que previene o ralentiza la muerte del antibiótico. Luego, como se puede imaginar, cuando los antibióticos se introducen en estas colonias, las bacterias no resistentes se eliminan y las que tienen resistencia se reproducen libremente. Esta forma de selección artificial proporciona un impulso muy fuerte para la reproducción de bacterias infecciosas con genes resistentes a los antibióticos o plásmidos.

Es probable que un entorno determinado tenga los recursos para admitir un número fijo de bacterias, y las bacterias de ese entorno compiten para adquirir esos recursos y transmitir sus genes. Esto significa que cuando las bacterias mueren, las bacterias supervivientes pueden repoblar con sus propios genes. Por lo tanto, si mueren todas las bacterias de una población, excepto aquellas que son resistentes a un medicamento, estas bacterias se reproducirán rápidamente, y usted terminará con un número similar de bacterias con las que comenzó, todas las cuales son resistentes al antibiótico. .

No es tanto que la resistencia sea fomentada por ciertos antibióticos, y más aún que los antibióticos estimulen a las bacterias a evolucionar para volverse resistentes.

A largo plazo, todas las bacterias serán resistentes a todos los antibióticos. En este momento, usted encuentra más resistencia en los antibióticos más antiguos, como las penicilinas y aquellos que funcionan de manera similar.

Tomando los antibióticos solo hasta que se sienta mejor y luego deje de tomarlos, cuando se supone que debe tomar los antibióticos recetados hasta que desaparezcan. Todo lo que haces es construir una resistencia a ese antibiótico en particular y luego tienes que obtener uno más fuerte porque tu cuerpo reconocerá al primero y no funcionará.