El mecanismo de acción de los antibióticos en la destrucción de bacterias
Los antibióticos son uno de los descubrimientos más importantes en la historia de la medicina moderna. Estos fármacos se utilizan para tratar infecciones bacterianas, ya sea que afecten la piel, las vías respiratorias, las vías urinarias u otros órganos. Si bien a menudo se les denomina "antibacterianos", los antibióticos no actúan de la misma manera contra todas las bacterias, ni son eficaces contra infecciones virales como la gripe o la COVID-19. Para comprender la importancia del uso de antibióticos, es necesario entender cómo actúan para destruir las bacterias.
Antibióticos: matan o inhiben las bacterias.
En general, los antibióticos actúan de dos maneras principales. Primero, son bactericidas, es decir, eliminan las bacterias directamente. Segundo, son bacteriostáticos, lo que significa que inhiben el crecimiento y la reproducción de las bacterias, dando tiempo al sistema inmunitario para combatir la infección. Esta distinción es importante porque, en algunos casos (como infecciones graves o pacientes con sistemas inmunitarios debilitados), a menudo se prefieren los antibióticos bactericidas para eliminar rápidamente las bacterias.
Sin embargo, independientemente de la categoría, los antibióticos solo funcionan encontrando el punto débil de las bacterias. Este punto débil suele ser una estructura o un proceso biológico exclusivo de las bacterias y ausente en las células humanas. Por eso, los antibióticos pueden atacar a las bacterias sin dañar significativamente las células del cuerpo.
1. Inhibe la formación de paredes celulares bacterianas.
Uno de los objetivos más comunes de los antibióticos es la pared celular bacteriana. Muchas bacterias poseen paredes celulares compuestas de peptidoglicano, una estructura reticular que les confiere forma y resistencia. Las células humanas carecen de pared celular, lo que convierte a este objetivo en una diana relativamente específica para las bacterias.
Los antibióticos como las penicilinas, las cefalosporinas, los carbapenémicos y los monobactámicos pertenecen al grupo de los betalactámicos. Actúan inhibiendo la enzima responsable de la formación de enlaces cruzados en el peptidoglicano. Esto debilita la pared celular y puede provocar la ruptura (lisis) de las bacterias, especialmente durante su crecimiento y división.
Además de los betalactámicos, existen glucopéptidos como la vancomicina que actúan de forma diferente: se unen al peptidoglicano, interrumpiendo el ensamblaje de la pared celular. Este mecanismo es particularmente eficaz contra las bacterias grampositivas.
2. Daña las membranas celulares bacterianas.
El siguiente objetivo es la membrana celular, la capa que mantiene el equilibrio del contenido celular. Si la membrana se daña, los componentes vitales de la célula se escapan y las bacterias no pueden sobrevivir.
Entre los ejemplos de antibióticos activadores de membrana se encuentran las polimixinas (p. ej., la colistina), que se utilizan comúnmente contra ciertas bacterias Gram negativas resistentes. Las polimixinas interactúan con componentes de la membrana externa y la membrana citoplasmática, provocando fugas. La daptomicina también puede dañar la membrana celular de las bacterias Gram positivas al causar despolarización de la membrana, interrumpiendo así la producción de energía de la bacteria.
Debido a que las membranas celulares también están presentes en los seres humanos, este tipo de antibiótico tiende a tener un mayor riesgo de efectos secundarios y requiere mayor precaución en su uso.
3. Inhibe la síntesis de proteínas bacterianas.
Las bacterias necesitan proteínas para sobrevivir, crecer, reparar daños y realizar diversas funciones metabólicas. Las proteínas son producidas por unas estructuras llamadas ribosomas. Los ribosomas bacterianos difieren estructuralmente de los ribosomas humanos, lo que permite que los antibióticos actúen selectivamente sobre ellos.
Algunos grupos de antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas incluyen:
– Aminoglucósidos (p. ej., gentamicina, amikacina): interfieren con la lectura del código genético, lo que provoca que las bacterias produzcan proteínas defectuosas. Muchos aminoglucósidos son bactericidas.
– Tetraciclina (por ejemplo, doxiciclina): impide la entrada de las “materias primas” necesarias para la formación de proteínas en los ribosomas, deteniendo así la producción de proteínas.
– Macrólidos (por ejemplo, eritromicina, azitromicina): inhiben el movimiento de los ribosomas a lo largo del ARNm, deteniendo el proceso de elongación de la cadena proteica.
– El cloranfenicol y las lincosamidas (por ejemplo, la clindamicina) interfieren con la formación del enlace peptídico u otros pasos esenciales en la síntesis de proteínas.
Si no se forman proteínas importantes, las bacterias no pueden crecer o mueren, dependiendo del tipo de antibiótico y del estado de la infección.
4. Inhibe la síntesis de ADN y ARN.
El material genético bacteriano, es decir, el ADN y el ARN, es el punto de control central de la vida bacteriana. Algunos antibióticos actúan sobre los procesos de replicación del ADN o transcripción del ARN (creación de copias de la información genética para la producción de proteínas).
Las fluoroquinolonas (por ejemplo, ciprofloxacino, levofloxacino) inhiben la enzima ADN girasa o topoisomerasa, necesaria para desenrollar y enrollar el ADN durante la replicación. Si este proceso se interrumpe, las bacterias no pueden dividirse y finalmente mueren.
Mientras tanto, la rifampicina inhibe la enzima ARN polimerasa bacteriana, impidiendo que las bacterias produzcan ARN. Este fármaco es importante en el tratamiento de la tuberculosis porque detiene eficazmente la producción de componentes vitales por parte de las bacterias.
5. Interfiere con el metabolismo del folato (antimetabolito).
Las bacterias necesitan folato para formar ADN y otros componentes esenciales. Curiosamente, los humanos obtenemos folato de los alimentos, mientras que muchas bacterias deben producirlo por sí mismas. Esta diferencia abre una oportunidad para el desarrollo de antibióticos.
Un ejemplo es la combinación de trimetoprima y sulfametoxazol. El sulfametoxazol inhibe el paso inicial en la formación de folato, mientras que la trimetoprima inhibe el paso posterior. Al bloquear ambos pasos simultáneamente, la producción de folato se reduce drásticamente, las bacterias carecen de las materias primas para la síntesis de ADN y su crecimiento se detiene o mueren.
¿Por qué no siempre funcionan los antibióticos?
Aunque los antibióticos tienen mecanismos de acción eficaces, existen condiciones en las que no logran eliminar las bacterias. Una de las principales causas es la resistencia a los antibióticos. La resistencia se produce cuando las bacterias mutan hasta el punto de que los antibióticos dejan de ser eficaces. Los mecanismos son variados, por ejemplo:
1. Producir enzimas que destruyan los antibióticos, como la betalactamasa, que destruye el anillo betalactámico de la penicilina.
2. Cambiar el objetivo del antibiótico, de modo que el fármaco no pueda unirse ni funcionar.
3. Reduce la entrada de antibióticos mediante cambios en los poros de la membrana de las bacterias Gram negativas.
4. Expulsar los antibióticos mediante una bomba de eflujo, de modo que la concentración del fármaco en la bacteria no sea suficiente para matarla.
5. Forma una biopelícula, una capa protectora que dificulta que los antibióticos lleguen a las bacterias.
La resistencia suele aumentar debido al uso inadecuado de antibióticos, por ejemplo, tomarlos sin receta, no completar el tratamiento según las indicaciones o utilizarlos para enfermedades virales.
Clausura
El mecanismo de acción de los antibióticos para destruir bacterias se centra en atacar componentes clave exclusivos de estas: la pared celular, la membrana celular, los ribosomas, la síntesis de ADN/ARN y las vías metabólicas del folato. Al atacar estos puntos débiles, los antibióticos pueden eliminar o inhibir eficazmente las bacterias. Sin embargo, el éxito del tratamiento depende en gran medida de la selección del antibiótico adecuado, la dosis correcta y el cumplimiento del tratamiento por parte del paciente. En una época de creciente resistencia, comprender cómo funcionan los antibióticos es fundamental no solo para los profesionales médicos, sino también para el público en general, de modo que su uso sea más prudente y las infecciones bacterianas puedan tratarse de forma segura y eficaz.
