¿Cómo resisten las bacterias resistentes a los antibióticos los antibióticos?

Las bacterias tienen (o pueden adquirir) muchos mecanismos que pueden hacer que sean resistentes a los antibióticos. Éstas incluyen:

1. Sintetizar enzimas que descomponen antibióticos . La mayoría de los aislamientos de Staphylococcus aureus portan la enzima penicilinasa, que puede descomponer la penicilina en productos inactivos.
2. Alteración en el objetivo del antibiótico . Si piensas en el antibiótico como una llave, y el objetivo en la bacteria como la cerradura, esto es el equivalente a cambiar la cerradura. La clave ya no cabe: es decir, el antibiótico ya no funciona en el objetivo. El SARM es un ejemplo muy importante de este fenómeno: ha alterado los sitios de unión a la penicilina (llamados PBP 2a) que no se unen a la penicilina u otros antibióticos relacionados.
3. Entrada deteriorada a la célula bacteriana . Algunas bacterias tienen canales (llamados canales de porin) en su superficie que permiten el flujo de ciertas moléculas (incluidos algunos antibióticos) a las células. Si tales bacterias perdieran estos canales (generalmente por mutación), serían resistentes a los antibióticos que generalmente ingresan a través de estos canales.
4. Rápido bombeo de antibiótico que ha entrado en la célula bacteriana . El antibiótico se bombea tan pronto como ingresa a la célula bacteriana. Naturalmente, no tiene tiempo para alcanzar y unirse a su objetivo. Esto a menudo confiere resistencia a múltiples clases de antibióticos. Pseudomonas aeruginosa es bien conocido por usar este mecanismo.
5. Derivación metabólica Algunos antibióticos funcionan al inhibir alguna vía metabólica clave en la bacteria, lo que dificulta la síntesis de algunas biomoléculas clave. A veces, la bacteria adquiere la capacidad de sintetizar las mismas biomoléculas utilizando una vía diferente (con un conjunto diferente de enzimas): esto las hace resistentes al antibiótico en cuestión. La resistencia de Enterococcus a la vancomicina se debe a este mecanismo.
6. Protección de objetivo. De nuevo, volvamos a nuestra analogía de bloqueo y llave: esto es el equivalente a pegar chicle en la cerradura, evitando que la llave funcione. La goma de mascar (proteína adicional) protege la cerradura (sitio de destino) de ser abierta (actuada) por la llave (antibiótico). Este mecanismo confiere resistencia a la ciprofloxacina en algunas bacterias (especialmente la neumonía Klebsiella ).

La respuesta de Timothy Sly es excelente, pero hay otro elemento importante a considerar: la evolución compensatoria. La mutación (o mutaciones) que confiere resistencia a los antibióticos a las bacterias generalmente solo es beneficiosa en un ambiente donde está presente el antibiótico. Si no hay antibióticos alrededor, entonces los genes que confieren resistencia también imparten una penalización a su estado físico (es decir, la tasa de reproducción). Entonces, mientras que la explicación de que cuando tomas un antibiótico (o una población de bacterias está expuesta a un antibiótico) que cualquier bacteria que sobrevive tiene algún tipo de elementos genéticos que confieren resistencia es cierto, esa historia no explica por qué la resistencia a los antibióticos es mantenido. La expectativa sería que, después de que se haya eliminado el antibiótico, las bacterias resistentes a los antibióticos se hicieran cargo de la población, pero lentamente después de eso, las bacterias sensibles a los antibióticos deberían reemplazarla nuevamente. Pero eso no sucede? ¿Por qué?

La razón es que estas bacterias que adquieren el gen de resistencia a los antibióticos pueden denominarse mutaciones compensatorias o de segundo sitio. Estas mutaciones reducen (o eliminan totalmente) el “costo” que la resistencia a los antibióticos ha impuesto a las bacterias en un ambiente libre de antibióticos. Entonces, esas bacterias tienen lo mejor de ambos mundos: pueden sobrevivir al antibiótico en el entorno actual de los antibióticos Y tienen el mismo desarrollo evolutivo que las bacterias ancestrales sensibles a los antibióticos.

Cuando desee eliminar una infección bacteriana, debe intentar eliminarla lo más rápido posible. Cuanto más tiempo tarde en deshacerse de una infección, más oportunidades tienen las bacterias para desarrollar resistencia. La capacidad de una población para adaptarse a un entorno cambiante es proporcional al tamaño y el tiempo de la población. Eso significa que en el caso de la resistencia a los antibióticos, debe reducir el tamaño de la población lo más rápido posible. Esa es también la razón por la cual algunos médicos comienzan a recetar dosis iniciales más altas de antibióticos para tratar de reducir esa población de bacterias lo más rápido posible.

Si estuviera prescribiendo un antibiótico de segunda o tercera línea para tratar una infección resistente a antibióticos, le daría al paciente entre el 85 y el 95% de la dosis inicial máxima que podría tolerar. Pero solo soy yo, y soy microbiólogo académico, no médico.

Bueno, la opinión generalizada es que los antibióticos actúan como “presión selectiva” y, al matar a todos los organismos resistentes excepto a los resistentes, permiten que los genes de resistencia proliferen y se propaguen a través de las poblaciones bacterianas.

Una cierta tasa de mutaciones ocurre constantemente en las bacterias, pero algunas cepas de bacterias parecen tener más mutaciones que otras, y algunos genes mutan definitivamente más rápido que otros, y pueden tener múltiples alelos o formas del gen, presentes en la población bacteriana. al mismo tiempo. (Geeze, realmente debería tener alguien que entienda genética respondiendo a este tipo de preguntas).

Por lo tanto, algunos alelos pueden codificar un cambio en una proteína que afecta el tamaño de los poros de la membrana bacteriana por los que pasa el antibiótico, o una proteína a la que el antibiótico se tiene que unir. Esos cambios en la proteína pueden no hacer que la proteína sea mejor o más útil para las bacterias que las otras formas de la proteína, en circunstancias normales. Sin embargo, cuando se enfrentan a los antibióticos, una de esas proteínas mutadas puede evitar que el antibiótico ingrese a la bacteria en cantidades suficientes para matarlo (un LD50 mayor, o LD 100, LD que significa dosis letal), o no permitir que se una a el lugar donde interfiere con el metabolismo celular o se une a la molécula en el ribosoma de la célula donde la bacteria forma sus proteínas. Existen mutaciones que permiten las enzimas que destruyen el antibiótico cuando está en la célula, o permiten que la bacteria bombee el antibiótico fuera de la célula antes de que se acumule lo suficiente para matar a la bacteria. Entonces esas mutaciones ya estarían en la población bacteriana, o estarían flotando en transposones o plásmidos.

Pero hay algunos antibióticos (principalmente el grupo fluoroquinolona) que parecen aumentar la velocidad a la que se desarrollan las mutaciones y la resistencia.

Lo siento. Esta fue una respuesta a “¿Los antibióticos causan resistencia, o las bacterias ya tienen resistencia …?”, Y de alguna manera se puso como respuesta a esta pregunta. Puede haber ocurrido porque las preguntas se fusionaron y se fusionaron varias veces. Dado que esta respuesta contiene algunas de las respuestas a esta pregunta en particular, sin embargo, la he dejado aquí. Hay respuestas mejores y más técnicas que se han dado.

Las bacterias se reproducen asexualmente, y aunque la variación entre las generaciones posteriores es mucho menor que la de los organismos que se reproducen sexualmente, todavía existen ligeras variaciones en el metabolismo, la estructura, las enzimas y otras características.

Cuando se exponen a un antibiótico que debería ser letal para ellos, morirán como se esperaba, pero puede haber algunas personas ligeramente diferentes que logran sobrevivir (¡equivalente a tener las proverbiales “pieles más gruesas” que el resto de la colonia! )

Después del antibiótico u otro tratamiento antimicrobiano, estos pocos tipos resistentes pueden sobrevivir, recuperarse y comenzar a reproducirse. Asumiendo que la característica que les permitió sobrevivir era un rasgo genético heredable , entonces esto debería transmitirse a sus generaciones sucesivas, y la mayoría de ellos hereda ese mismo rasgo. Lo que antes era una característica genética desviada menor , ¡ahora es la característica genética dominante de la colonia! El conjunto de genes ha sido alterado. El tratamiento posterior con el mismo antibiótico probablemente no tendrá ningún efecto, y el médico tendrá que encontrar uno más poderoso (a veces con efectos secundarios más graves).

REDUCIENDO LA RESISTENCIA

1. NO seguir prescribiendo (y exigiendo) antibióticos de amplio espectro “por caso”. A menudo, un MD puede tomar un hisopo y pedirle al laboratorio “cultura y sensibilidad”. De esta forma, sabrá si fue una infección de garganta bacteriana, por ejemplo, y no solo un virus, y si fue una infección bacteriana, a qué antibióticos específicos esa bacteria es realmente sensible.
2. El paciente debe tomar TODO el antibiótico (generalmente un tratamiento de 10 días) y no detenerse después de 5 días cuando los síntomas desaparecieron. MÁS bacterias pueden sobrevivir bajo este “medio tratamiento”.
3. Deje de alimentar a los animales alimenticios con antibióticos con el propósito de engordarlos para el mercado. Esto aumenta el número de especies de bacterias resistentes en las granjas y en las aguas residuales.

Aquí hay una excelente (y escalofriante) demostración de la velocidad a la que la resistencia se puede propagar.

He salido del campo académico durante mucho tiempo, por lo que no tengo las teorías actuales.

Pero sabía que las principales razones fueron:

1. Al producir enzima específica para inactivar un antibiótico específico,
2. Prevenir el transporte de un antibiótico dentro de la célula debido a las estructuras de la pared celular.
3. Se ha vuelto resistente a una dosis más baja de un antibiótico.

Todo esto puede suceder a través de: MUTACIONES y / o adquiriendo los genes específicos para proporcionar la resistencia.

La resistencia puede suceder de varias maneras.

Las bacterias que tienen plásmidos adaptados, mutados o creados que codifican una resistencia específica pueden transmitirse a otras bacterias, incluso transmitidas a bacterias de diferentes especies.

Las bacterias pueden alterar sus proteínas de superficie que pueden evitar que los antibióticos se unan a la pared celular, o incluso descomponen o alteran la estructura del antibiótico haciéndolo inerte.

Las bacterias también pueden producir enzimas o alterar el pH de su entorno que actúa sobre los antibióticos, nuevamente, lo que hace que el antibiótico sea inerte.

Las bacterias resisten a los antibióticos al desarrollar inmunidad contra el cuerpo humano que desarrolla inmunidad contra las bacterias. Si una generación de bacterias podría venir con un antibiótico perticuler, entonces la próxima generación puede luchar contra eso y continúa. La razón por la que los médicos aconsejan tomar un tratamiento completo con antibióticos es que todas las bacterias se eliminan y no queda geneteración.

Producen proteínas específicas (como enzimas) que alteran la estructura química de los antibióticos.

Un ejemplo sería la enzima Beta-lactamasa producida por algunas bacterias patógenas para descomponer la estructura Beta-lactama.

Acabo de terminar de escribir una respuesta completa a esto en otra pregunta. Esperemos que las preguntas se fusionen. Aquí está el enlace mientras tanto:

Quora Respuesta del usuario a ¿Qué es “resistente a los antibióticos”?

Este video ilustrará el concepto completo de cómo ocurre la resistencia a los antibióticos: