¿Cómo los antibióticos matan solo a las bacterias, no a nuestras células, mientras que nuestras células también están vivas?

En un sentido general, todo lo que es tóxico para algo es tóxico porque ataca una característica biológica específica. La toxicidad, por lo tanto, depende de que algo tenga esa característica objetivo y no tenga un mecanismo biológico para contrarrestar la toxicidad. Todos los seres vivos comparten ancestros comunes y, por lo tanto, tienen una bioquímica muy similar, pero la evolución también ha introducido diferencias. Esas diferencias explican por qué las cosas pueden ser tóxicas para un organismo y no para otro.

Por ejemplo, el antibiótico beta lactámico La penicilina es una molécula que es un inhibidor de las proteínas que catalizan la unión del peptidoglicano en las paredes de las células bacterianas. Cuando la bacteria intenta crecer, la pared celular pierde su integridad estructural y la bacteria se lisa (explota porque la cubierta externa se desmorona).

Para que la penicilina sea tóxica, por lo tanto, el objetivo debe tener una molécula a la que se une que es esencial para la vida. Los humanos no tenemos células celulares hechas de peptidoglicano (o, más específicamente, ninguna proteína en la que la penicilina pueda caber e inhibir de manera similar), por lo que no puede ser tóxico para nosotros. Algunas personas tienen alergias a la penicilina, pero eso es diferente a la toxicidad ya que es una cuestión de que el sistema inmune lo identifica erróneamente como un agente infeccioso y luego desencadena una respuesta inapropiada.

Otras drogas actúan de forma similar, centrándose en los objetivos moleculares que existen en una especie pero no en otra.

Además de las drogas, notará que los compuestos en plantas y bacterias pueden ser bastante tóxicos y exhiben una toxicidad dramáticamente diferente en diferentes especies. El ajo, la cebolla y el chocolate son tóxicos para los perros, pero no para los humanos (las uvas también pueden ser tóxicas para algunos perros) porque los humanos hemos desarrollado citocromos que descomponen los materiales tóxicos. La toxina Bt es dañina para los insectos que comen plantas, pero es inofensiva para los animales porque los animales no tienen agallas alcalinas o los receptores en nuestras células que son el objetivo.

Para ser un poco más meta que algunas de las otras respuestas, todos los antibióticos son agentes quimioterapéuticos, todos son productos químicos tóxicos. Tenemos tan pocos antibióticos porque son una categoría especial de aquellos medicamentos cuya toxicidad es más alta para el organismo que produce la enfermedad que para el huésped humano (toxicidad selectiva). La mayoría de los otros organismos son bastante difíciles comparativamente, por lo que no hay muchos. Los antibióticos funcionan atacando partes esenciales de su biología, pero todos los organismos vivos en la Tierra están relacionados y tienen partes críticas similares, por lo que debemos buscar lugares donde hemos evolucionado de manera diferente (y para los químicos que afectan esos lugares). Esto se llama toxicidad selectiva. Cuanto más tiempo ha pasado desde que tuvimos un ancestro común, más común es, por lo que tenemos más antibacterianos que antifúngicos, por ejemplo. Debido a que son todos tóxicos, debemos ser muy cuidadosos con la forma en que los utilizamos. Es posible que hayas notado que puedes ver ciertos antiobióticos usados ​​en aplicaciones tópicas (crema triple antibiótica, por ejemplo), pero nunca los ves como una prescripción. Esto se debe a que son demasiado tóxicos para que los humanos se tomen sistémicamente.

Para decirlo de una manera muy simple, los antibióticos funcionan al afectar las cosas que están presentes en la célula bacteriana pero no en las células humanas. Al igual que las células humanas no tienen una pared celular mientras que las células bacterianas lo hacen, los antibióticos como la penicilina funcionan impidiendo que la bacteria construya una pared celular. Dado que las células humanas no tienen una pared celular, no nos hace daño.

Vale la pena señalar que varios antibióticos pueden ser peligrosos en altas concentraciones. Esto es a menudo cierto para los inhibidores de ribosoma 70S que tienen el potencial de afectar la síntesis de proteína mitocondrial. Un colega mío tragó en seco varias pastillas de tetraciclina que quedaron atrapadas en un bolsillo esofágico. La dosis completa se administró a un área muy pequeña y eliminó las células, lo que ocasionó daños en el esófago.

Las bacterias tienen una pared celular compuesta de NAG (N-glucosamina) que tienen puentes entre ellas. Los antibióticos rompen estos puentes, para perder la pared celular de la bacteria que finalmente mata a la bacteria.

Los antibióticos son sustancias químicas que interfieren con ciertas reacciones bioquímicas. La penicilina detiene la formación de la pared celular, algo que las bacterias tienen y nosotros no, por lo que no afecta nuestros tejidos. Algunos atacan los ribosomas bacterianos u otras proteínas que no son compartidas por los humanos. Algunos matan a las bacterias y otros simplemente inhiben el crecimiento, lo que permite que nuestro sistema inmunitario tenga tiempo de eliminarlos.

Algunos antibióticos están dirigidos contra las paredes celulares. Nuestras células no tienen ninguna. Algunos están dirigidos contra la producción de penicilinasa. No hacemos penicilinasa. Algunos están dirigidos contra la función ribosomal procariota. Tenemos diferentes ribosomas. La lista sigue y sigue.