clasificacion de los antibioticos
Departamento de Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina, UNAM.
DROGAS
ANTIBACTERIANAS
Introducción.
Los agentes antimicrobianos pueden interferir diferentes funciones que lleva a cabo la bacteria, tales como la síntesis de sus ácidos nucleicos, de proteínas, o para el procesamiento de aminoácidos o azúcares del medio, necesarios para la biosíntesis de sus paredes o membranas celulares. Las drogas antibacterianas pueden actuar en una o más áreas del funcionamiento del microorganismo y producir dos principales efectos: la muerte de la bacteria, designándose entonces como agentes bactericidas o sólo inhibir el desarrollo y reproducción del germen, llamándose entonces agentes bacteriostáticos.
Clasificación de los antibióticos y mecanismo de acción.
De acuerdo al mecanismo de acción que presentan los antibióticos, se clasifican en siete grandes grupos:
Los agentes antimicrobianos pueden interferir diferentes funciones que lleva a cabo la bacteria, tales como la síntesis de sus ácidos nucleicos, de proteínas, o para el procesamiento de aminoácidos o azúcares del medio, necesarios para la biosíntesis de sus paredes o membranas celulares. Las drogas antibacterianas pueden actuar en una o más áreas del funcionamiento del microorganismo y producir dos principales efectos: la muerte de la bacteria, designándose entonces como agentes bactericidas o sólo inhibir el desarrollo y reproducción del germen, llamándose entonces agentes bacteriostáticos.
Clasificación de los antibióticos y mecanismo de acción.
De acuerdo al mecanismo de acción que presentan los antibióticos, se clasifican en siete grandes grupos:
| Mecanismo de acción | Ejemplos |
| Inhibición de la síntesis de la pared celular | Penicilinas, cefalosporinas, vancomicina, bacitracina, oxacilina, nafcilina |
| Daño a la membrana plasmática | Polimixina, nistatina, anfotericina B |
| Inhibición de la síntesis de proteínas | Aminoglucósidos, cloranfenicol, eritromicina, tetraciclina |
| Inhibición de la síntesis de ácidos nucleicos | Rifamicina, actinomicina D, ácido nalidíxico, ciprofloxacina, norfloxacina |
| Antimetabolitos | Trimetoprim, sulfonamidas |
| Inhibidores de betalactamasas | Sulbactam, clavulanato, tazobactam |
| Antifímicos | Etambutol, pirazinamida, isoniazida, estreptomicina, rifampicina |
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De: Mendoza Medellín A. El formidable reto de la resistencia bacteriana a los antibióticos.
Revista de la Facultad de Medicina. 2011;54( 001).
Revista de la Facultad de Medicina. 2011;54( 001).
Otra clasificación muy utilizada
agrupa a los antibióticos sobre la base de su estructura
química y los denomina como familias o clases de antibióticos:
a) Aminoglucósidos
b) Cefalosporinas
c) Cloranfenicol
d) Macrólidos y lincomicinas
e) Quinolonas y fluoroquinolonas
f) Penicilinas o betalactámicos
g) Sulfonamidas
h) Tetraciclinas
Antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular:
Actúan a distintos niveles de la biosíntesis del peptidoglucano, capa esencial para la supervivencia de las bacterias, y el daño se produce por la pérdida de la rigidez de la célula bacteriana que puede causarle la muerte; por lo tanto son considerados como agentes bactericidas. La síntesis del peptidoglucano se lleva a cabo en tres etapas y los distintos antimicrobianos pueden afectar cada una de ellas. Los representantes de este grupo son las penicilinas y cefalosporinas.
a) Aminoglucósidos
b) Cefalosporinas
c) Cloranfenicol
d) Macrólidos y lincomicinas
e) Quinolonas y fluoroquinolonas
f) Penicilinas o betalactámicos
g) Sulfonamidas
h) Tetraciclinas
Antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular:
Actúan a distintos niveles de la biosíntesis del peptidoglucano, capa esencial para la supervivencia de las bacterias, y el daño se produce por la pérdida de la rigidez de la célula bacteriana que puede causarle la muerte; por lo tanto son considerados como agentes bactericidas. La síntesis del peptidoglucano se lleva a cabo en tres etapas y los distintos antimicrobianos pueden afectar cada una de ellas. Los representantes de este grupo son las penicilinas y cefalosporinas.
Antibióticos
de familia de penicilinas
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Antibióticos
de familia de cefalosporinas
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| Penicilinas Naturales — Penicilina G (bencil) — Penicilina G procaína — Penicilina G benzatina |
Primera generación
(espectro estrecho) — Cefadroxil — Cefazolina — Cefalexina — Cefaloridina — Cefalotina — Cefapirina — Cefadrina — Cefminox |
| Penicilinas orales — Penicilina V — Feniticilina — Propicilina |
Segunda generación
(espectro aumentado) — Cefaclor — Cefamandol — Defonicid — Ceforanide — Cefuroxima — Loracarbef — Cefotetan — Cefoxitin — Cefprozil — Cefonicida |
| Semisintéticas • Resistentes a penicilinasa — Meticilina — Nafcilina — Cloxacilina — Dicloxacilina — Oxacilina — Flucloxacilina |
Tercera generación
(amplio espectro) — Cefdinir — Cefixime — Cefoperazona — Cefotaxima — Ceftazidima — Ceftriaxona — Cefpodoxima — Cefditoren pivoxilo — Ceftibuteno — Tazicef — Cefpiramida — Cefsulodin |
| Amplio espectro — Ampicilina — Amoxicilina — Bacampicilina — Pivampicilina — Carbenicilina — Ticarcilina — Azlocilina — Mezlocilina — Piperacilina — Apalcilina |
Cuarta generación
(espectro mejorado) — Cefepime — Cefetecol — Cefquinone — Flomoxef — Cefoselis — Cefozopran — Cefpirome — Ceflaprenam |
| Aminopenicilinas — Hetacilina — Espicilina — Metampicilina — Talampicilina — Ciclacilina |
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| Amidinopenicilinas — Mecilinam y — Pivmecilinam |
Antibióticos que dañan
la membrana citoplásmica:
Numerosos agentes catiónicos y aniónicos pueden causar la desorganización de la membrana. Dentro de los antibióticos que actúan a este nivel, está la polimixina B y la colistina (polimixina E), inhibidores de bacterias gramnegativas que tienen lípidos de carga negativa en su superficie. Su acción es desorganizar la permeabilidad de la membrana ocasionando la salida de cationes de la célula bacteriana. Las polimixinas no son de uso sistémico, pues pueden unirse a varios ligandos de células del tejido corporal y son tóxicas para aparato renal y sistema nervioso. Otro antibiótico que actúa en la membrana es la gramicidina, la cual produce desacoplamiento de la fosforilación oxidativa y la formación de poros por donde puede haber pérdida del contenido citoplasmático de la bacteria.
Numerosos agentes catiónicos y aniónicos pueden causar la desorganización de la membrana. Dentro de los antibióticos que actúan a este nivel, está la polimixina B y la colistina (polimixina E), inhibidores de bacterias gramnegativas que tienen lípidos de carga negativa en su superficie. Su acción es desorganizar la permeabilidad de la membrana ocasionando la salida de cationes de la célula bacteriana. Las polimixinas no son de uso sistémico, pues pueden unirse a varios ligandos de células del tejido corporal y son tóxicas para aparato renal y sistema nervioso. Otro antibiótico que actúa en la membrana es la gramicidina, la cual produce desacoplamiento de la fosforilación oxidativa y la formación de poros por donde puede haber pérdida del contenido citoplasmático de la bacteria.
Antibióticos que inhiben
la síntesis de ácidos nucleicos:
Muchos agentes antimicrobianos pueden interferir a diferentes niveles en la síntesis de los ácidos nucleicos. Pueden inhibir la síntesis de nucleótidos o causar una interconversión de nucleótidos, pueden interferir con polimerasas involucradas en la replicación y transcripción del ADN. Un grupo numeroso de agentes interfieren con la síntesis de purinas y pirimidinas dando lugar a interconversión de nucleótidos o actuando como análogos de nucleótidos e incorporarse a la cadena de polinucleótidos.
Muchos agentes antimicrobianos pueden interferir a diferentes niveles en la síntesis de los ácidos nucleicos. Pueden inhibir la síntesis de nucleótidos o causar una interconversión de nucleótidos, pueden interferir con polimerasas involucradas en la replicación y transcripción del ADN. Un grupo numeroso de agentes interfieren con la síntesis de purinas y pirimidinas dando lugar a interconversión de nucleótidos o actuando como análogos de nucleótidos e incorporarse a la cadena de polinucleótidos.
La rifampicina, un antibiótico,
inhibe la actividad de la RNA polimerasa bacteriana dependiente
de DNA, uniéndose en forma no covalente pero muy firme
a esta enzima. La RNA polimerasa es una enzima cuyas cadenas
polipeptídicas se unen a un factor que confiere especificidad
para el reconocimiento de los sitios promotores precisos requeridos
para iniciar la transcripción del DNA. La rifampicina
se une a subunidades de la RNA polimerasa e interfiere específicamente
con la iniciación del proceso pero no tiene efecto después
de que la polimerización se ha iniciado.
La inhibición de la replicación
del DNA puede provocarse por antimicrobianos que inhiben la
actividad de la DNA girasa, involucrada en el rompimiento y
reunión de tiras de DNA. La girasa está constituida
por dos componentes, A y B. El ácido nalidíxico,
una quinolona, se une al componente A de la DNA girasa e inhibe
su acción. El ácido nalidíxico tiene acción
antimicrobiana sólo contra especies gramnegativas, aunque
recientemente se ha sintetizado un derivado carboxil fluorinado
que inhibe bacterias grampositivas. La subunidad B de la DNA
girasa puede ser inhibida por agentes como la novobiocina, un
antibiótico de uso restringido debido a su toxicidad.
Antibióticos de la familia de las quinolonas
y fluoroquinolonas
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| Primera generación
(espectro estrecho) — Cinoxacina — Ácido nalidíxico — Ácido oxolínico — Ácido pipemidico — Ácido piromídico — Flumequina |
| Segunda
generación (amplio espectro) — Ciprofloxacina — Enoxacina — Fleroxacina — Levofloxacina — Lomefloxacina — Norfloxacina — Ofloxacina — Perfloxacina — Rufloxacina — Amninofloxacina |
| Tercera
generación (espectro mejorado) — Gatifloxacina — Grepafloxacina — Sparfloxacina — Tosufloxacina — Levofloxacina — Pazufloxacina — Temafloxacina — Balofloxacina — Nadifloxacina |
| Cuarta generación — Clinafloxacina — Moxifloxacina — Trovafloxacina — Sitafloxacina — Gemifloxacina |
Antibióticos que inhiben
la función ribosomal:
Los ribosomas 70S bacterianos están constituidos por dos subunidades designadas como subunidad 30S y subunidad 50S. Estas subunidades constituyen el sitio de acción de agentes antimicrobianos, localizándose en ellas proteínas específicas a las cuales se unen las drogas. Los aminoglucósidos (estreptomicina, neomicina, kanamicina, amikacina, tobramicina, gentamicina, espectinomicina, paromomicina), son azúcares complejos obtenidos de varias especies de Streptomyces e interfieren con la función ribosomal bacteriana, específicamente con la subunidad 30S. La espectinomicina se une a proteínas diferentes del ribosoma, no es bactericida y se usa ampliamente en el tratamiento de la gonorrea.
Los ribosomas 70S bacterianos están constituidos por dos subunidades designadas como subunidad 30S y subunidad 50S. Estas subunidades constituyen el sitio de acción de agentes antimicrobianos, localizándose en ellas proteínas específicas a las cuales se unen las drogas. Los aminoglucósidos (estreptomicina, neomicina, kanamicina, amikacina, tobramicina, gentamicina, espectinomicina, paromomicina), son azúcares complejos obtenidos de varias especies de Streptomyces e interfieren con la función ribosomal bacteriana, específicamente con la subunidad 30S. La espectinomicina se une a proteínas diferentes del ribosoma, no es bactericida y se usa ampliamente en el tratamiento de la gonorrea.
Las tetraciclinas actúan también
en la subunidad ribosomal 30S inhibiendo la unión del
aminoacil RNAt al ribosoma, sólo que esta unión
no es definitiva sino temporal, por lo cual ejerce sólo
un efecto bacteriostático. El uso de las tetraciclinas
es amplio en la terapéutica de infecciones causadas por
bacterias del los géneros Chlamydia y Mycoplasma.
La paromomicina se une también a
la subunidad ribosomal 30S y causa bloqueo del RNAt con la consecuente
liberación de cadenas incompletas.
Tres clases importantes de drogas
actúan en la subunidad ribosomal 50S: cloranfenicol,
macrólidos y lincinoides (lincomicina, clindamicina).
El cloranfenicol es un agente bacteriostático que actúa
contra organismos grampositivos y gramnegativos inhibiendo la
formación de uniones peptídicas al bloquear la
enzima peptidil transferasa. Los macrólidos (eritromicina,
oleandomicina), son compuestos con grandes anillos de lactona
y al unirse a la subunidad 50S interfieren con la actividad
de la peptidil transferasa, con la translocación o con
ambas funciones. El más importante es la eritromicina
que actúa sobre bacterias grampositivas y algunas gramnegativas
como Haemophilus, Chlamydia y Legionella, inhibe la formación
de cadenas nuevas del péptido y es bacteriostático.| Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas |
| Inhiben
la subunidad ribosomal 30s • Familia de Aminoglucósidos — Estreptomicina — Gentamicina — Sisomicina — Netilmicina — Neomicina — Kanamicina — Tobramicina — Paromomicina — Amikacina — Dibekacina — Isepamicina — Espectinomicina |
| Otro antibiótico
de diferente familia que inhibe la subunidad 30s — Tetraciclinas |
| Inhiben
la subunidad ribosomal 50s • Familia de Macrólidos — Eritromicina — Oleandomicina — Espiramicina — Josamicina — Claritromicina — Diritromicina — Azitromicina — Roxitromicina — Tilosina — Miocamicina |
| Antibióticos
de otras familias que inhiben la subunidad 50s — Lincomicina — Clindamicina — Cloranfenicol |
Antibióticos del grupo antimetabolitos:
Tanto el trimetoprim como las sulfonamidas interfieren en el metabolismo de los folatos, por bloqueo competitivo en la biosíntesis de los tetrahidrofolatos precursores del ácido fólico. Las sulfonamidas bloquean competitivamente la conversión del pteridina y ácido Para-amino-benzoico (PABA) a ácido de hidrofólico. El trimetoprim tiene una gran afinidad para la enzima dehidrofolato reductasa y al unirse a ella inhibe la síntesis de tetrahidrofolatos necesarios para la síntesis de DNA, RNA y proteínas de la pared celular bacteriana.
Tanto el trimetoprim como las sulfonamidas interfieren en el metabolismo de los folatos, por bloqueo competitivo en la biosíntesis de los tetrahidrofolatos precursores del ácido fólico. Las sulfonamidas bloquean competitivamente la conversión del pteridina y ácido Para-amino-benzoico (PABA) a ácido de hidrofólico. El trimetoprim tiene una gran afinidad para la enzima dehidrofolato reductasa y al unirse a ella inhibe la síntesis de tetrahidrofolatos necesarios para la síntesis de DNA, RNA y proteínas de la pared celular bacteriana.
Antibióticos inhibidores
de betalactamasas:
Las betalactamasas son enzimas producidas por algunas especies bacterianas y son las responsables de la resistencia que presentan dichas bacterias hacia antibióticos que en su estructura química presentan el anillo betalactámico (como penicilinas y cefalosporinas), ya que las betalactamasas rompen ese anillo con lo cual bloquean la actividad antimicrobiana de las esos compuestos. Los antibióticos inhibidores de las betalactamasas son el ácido clavulánico, tazobactam y sulbactam.
Antibióticos antifímicos:Las betalactamasas son enzimas producidas por algunas especies bacterianas y son las responsables de la resistencia que presentan dichas bacterias hacia antibióticos que en su estructura química presentan el anillo betalactámico (como penicilinas y cefalosporinas), ya que las betalactamasas rompen ese anillo con lo cual bloquean la actividad antimicrobiana de las esos compuestos. Los antibióticos inhibidores de las betalactamasas son el ácido clavulánico, tazobactam y sulbactam.
Resistencia a los antimicrobianos
e integrones:
Las bacterias pueden ser intrínsecamente resistentes a más de una clase de antimicrobiano o pueden tornarse resistencia por mutación de novo o vía la adquisición de genes de resistencia de otras bacterias. La mayoría de los determinantes de resistencia a antibióticos están codificados en elementos genéticos tales como plásmidos, transposones, integrones y casetes de genes. Los integrones son elementos genéticos capaces de reconocer y capturar casetes de genes que portan determinantes de resistencia a antibióticos. Un integrón incluye un promotor, el gen para la integrasa que cataliza la recombinación y una secuencia de nucleótidos que funciona como sitio de recombinación (attI). Los integrones se encuentran como secuencias lineales de 500 a 1000 pb que forman parte de una gran molécula de DNA como son plásmidos o cromosoma bacteriano. Los casetes de genes contienen solo un gen y una secuencia corta adicional, llamada elemento base 59 (59-pb o attC) que funciona como un sitio de recombinación específico. Generalmente, los genes que portan esos elementos carecen de promotor, y una vez que el casete es integrado y pasa a formar parte del integrón, sus genes pueden ser expresados por el promotor del integrón que está corriente arriba.
Las bacterias pueden ser intrínsecamente resistentes a más de una clase de antimicrobiano o pueden tornarse resistencia por mutación de novo o vía la adquisición de genes de resistencia de otras bacterias. La mayoría de los determinantes de resistencia a antibióticos están codificados en elementos genéticos tales como plásmidos, transposones, integrones y casetes de genes. Los integrones son elementos genéticos capaces de reconocer y capturar casetes de genes que portan determinantes de resistencia a antibióticos. Un integrón incluye un promotor, el gen para la integrasa que cataliza la recombinación y una secuencia de nucleótidos que funciona como sitio de recombinación (attI). Los integrones se encuentran como secuencias lineales de 500 a 1000 pb que forman parte de una gran molécula de DNA como son plásmidos o cromosoma bacteriano. Los casetes de genes contienen solo un gen y una secuencia corta adicional, llamada elemento base 59 (59-pb o attC) que funciona como un sitio de recombinación específico. Generalmente, los genes que portan esos elementos carecen de promotor, y una vez que el casete es integrado y pasa a formar parte del integrón, sus genes pueden ser expresados por el promotor del integrón que está corriente arriba.
| Mecanismo de resistencia | Ejemplos |
| Enzimas que destruyen al antibiótico | Betalactamasas, cefalosporinasas |
| Alteración del receptor del antibiótico | Proteínas de unión a la penicilina |
| Inactivación del antibiótico | Acetilación del cloranfenicol |
| Inactivación del antibiótico | Acetilación de aminoglucósidos |
| Cambios en la permeabilidad de membrana | Tetraciclina, cloranfenicol |
| Metilación enzimática del RNA 23S | Eritromicina y lincomicina |
| Bombas de expulsión | Expulsan al antibiótico al exterior |
| Bypass | Síntesis de una enzima resistente a la inactivación |
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