La resistencia bacteriana a los antibióticos es una de las amenazas más serias para la salud pública global. La creciente ineficacia de los antibióticos frente a infecciones bacterianas se debe a diversas estrategias adaptativas que desarrollan las bacterias para evadir los efectos de estos fármacos.
Estas resistencias, resultado de cambios en la biología celular bacteriana, se están observando en patógenos cada vez más peligrosos, dificultando los tratamientos y aumentando la mortalidad en infecciones que antes eran tratables.
A continuación, exploramos algunos de los mecanismos moleculares más complejos que emplean las bacterias para resistir el efecto de los antibióticos.
Bombas de eflujo: expulsión activa del antibiótico
Uno de los mecanismos de defensa bacteriana es la expulsión activa de los antibióticos a través de las llamadas bombas de eflujo. Estas son proteínas de transporte localizadas en la membrana celular que, una vez que el antibiótico ha ingresado en la bacteria, lo capturan y lo expulsan al exterior, impidiendo su acumulación dentro de la célula.
Este mecanismo resulta especialmente eficaz contra antibióticos de amplio espectro, como las tetraciclinas y las fluoroquinolonas, que requieren una concentración elevada en el interior bacteriano para inhibir sus funciones.
La existencia de bombas de eflujo complica los tratamientos, pues, aunque el antibiótico llegue al sitio de infección, su eficacia se ve limitada al no alcanzar concentraciones letales dentro de las bacterias. Además, muchas bombas de eflujo pueden expulsar diferentes tipos de antibióticos, lo que permite a una bacteria ser resistente a múltiples fármacos.
Enzimas que modifican los antibióticos: transferencia de grupos
Otro mecanismo de resistencia involucra la modificación química de los antibióticos a través de enzimas modificadoras, como las transferasas de grupo. Estas enzimas actúan mediante la adición de grupos químicos (como fosfatos o acetilos) a la estructura del antibiótico, alterando su configuración y evitando que se una a su diana molecular en la bacteria.
Por lo general, se observa este de resistencia en bacterias que enfrentan antibióticos aminoglucósidos, como la estreptomicina o la gentamicina. Puesto que, al modificar el antibiótico, la bacteria neutraliza su acción sin necesidad de destruirlo por completo, lo que le permite sobrevivir en presencia del fármaco.
Como consecuencia, este proceso incrementa la dificultad de erradicar infecciones, ya que requiere desarrollar antibióticos con estructuras menos susceptibles a modificaciones.
Enzimas que degradan el antibiótico: destrucción por hidrólisis
Algunas bacterias producen enzimas que degradan directamente los antibióticos mediante hidrólisis, dividiendo sus enlaces químicos esenciales y eliminando su actividad biológica. Este mecanismo es efectivo y rápido, ya que destruye el antibiótico al entrar en contacto con la bacteria. Un ejemplo bien conocido es el de las betalactamasas, enzimas que hidrolizan los antibióticos betalactámicos como la penicilina y la cefalosporina.
Es especialmente peligroso porque una sola bacteria puede producir grandes cantidades de estas enzimas, afectando a numerosas moléculas de antibiótico en poco tiempo. En respuesta, la industria farmacéutica ha desarrollado inhibidores de betalactamasas, aunque las bacterias continúan adaptándose y produciendo variantes de estas enzimas.
Mutaciones en la diana del antibiótico
La mutación de la diana del antibiótico es otro mecanismo clave en la resistencia bacteriana. Las bacterias pueden sufrir mutaciones genéticas que alteran la estructura de las proteínas a las que se une el antibiótico para realizar su acción.
Esto ocurre en genes que codifican para estas proteínas diana, y los cambios en su secuencia alteran su estructura tridimensional de tal manera que el antibiótico ya no puede unirse a ellas con eficacia.
Por lo tanto, es común en infecciones tratadas con antibióticos como las fluoroquinolonas y los macrólidos. Finalmente, al perder su punto de anclaje, el antibiótico se vuelve ineficaz, lo que obliga a los investigadores a diseñar fármacos con nuevos sitios de unión o estructuras menos propensas a ser reconocidas y bloqueadas por las bacterias.
Pérdida de porinas y la reducción de la permeabilidad bacteriana
Algunas bacterias también desarrollan resistencia mediante la pérdida de porinas, proteínas que se encuentran en la membrana externa de bacterias gramnegativas y que permiten el paso de ciertos compuestos, incluyendo antibióticos, hacia el interior celular. Al reducir o eliminar la presencia de estas porinas, las bacterias limitan la entrada de los antibióticos en la célula, lo que disminuye su eficacia.
Se ha observado en bacterias como Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa, en las que la pérdida o modificación de porinas ha permitido el desarrollo de resistencia a antibióticos como las carbapenemas.
Para enfrentar esta crisis sobre resistencia bacteriana a los antibióticos, los investigadores trabajan en el desarrollo de nuevos fármacos, así como en estrategias alternativas para combatir infecciones, como el uso de bacteriófagos y combinaciones de antibióticos.
