Manual de Antibióticos. El ABC para elegir el medicacamento antibacteriano correcto
Las penicilinas consisten en un anillo tiazolidina unido a un anillo β-lactámico que se
modifica por una cadena lateral variable (“R” en la Fig. 5-5). Si bien el complejo
tiazolidinas–anillo β-lactámico es necesario para la actividad antibacteriana, la cadena
lateral se ha manipulado para producir numerosos derivados de penicilina que
cuentan con propiedades farmacológicas y espectro antibacteriano de actividad
Como resultado de las modificaciones de la cadena lateral R las penicilinas se
dividen en varias clases: penicilinas naturales, penicilinas antiestafilocócicas,
aminopenicilinas y penicilinas de espectro extendido (Tabla 5-2). Asimismo,
algunas de las penicilinas se han combinado con inhibidores de β-lactamasa, lo cual
ha expandido en gran medida la cantidad de especies bacterianas que son susceptibles
a estos compuestos. Los miembros de cada clase comparten propiedades
farmacocinéticas similares y el espectro de actividad, pero pueden ser bastante
diferentes de los miembros de otras clases.
Las penicilinas naturales, penicilina G y penicilina V, son los tatarabuelos de la
familia de antibióticos tipo penicilina, pero aún tienen mucho qué decir sobre el
tratamiento de las infecciones bacterianas. Se denominan penicilinas naturales
porque pueden purificarse de forma directa de los cultivos del hongo Penicillium. La
cadena lateral R de penicilina G se muestra en la Figura 5-6 y consta de un anillo
Debido a que casi todas las bacterias tienen paredes celulares compuestas por
peptidoglucano, no es sorprendente que las penicilinas naturales sean activas contra
algunas especies de bacterias grampositivas, gramnegativas y anaerobias, así como
algunas espiroquetas. A pesar de esta amplia gama de actividad, la mayoría de las
bacterias presenta resistencia intrínseca o adquirida a las penicilinas naturales.
Comprender las razones de esto puede ayudar a recordar las especies que aún son
susceptibles. A su vez, el espectro bacteriano de estas penicilinas naturales puede
utilizarse como base para recordar el espectro de las demás clases de penicilinas. Las
seis P explican la resistencia a las penicilinas naturales: (1) Penetración —penicilinas
naturales, como la mayoría de los β-lactámicos, penetran poco al compartimento
intracelular de las células humanas, por lo cual las bacterias que residen en este
compartimento, como Rickettsia y Legionella, están protegidas contra ellas. (2)
Porinas —algunas bacterias gramnegativas, como E. coli, Proteus mirabilis,
Salmonella enterica y Shigella spp., tienen porinas en sus membranas externas que no
permiten el paso de las penicilinas naturales hidrófobas hacia el espacio periplásmico.
(3) Bombas (Pumps) —algunas bacterias gramnegativas, como P. aeruginosa, tienen
bombas de eflujo que evitan la acumulación de las penicilinas dentro del periplasma.
Pese a que estas bombas sólo causan un cambio marginal en la susceptibilidad,
pueden funcionar junto con las penicilinasas y porinas para tener un efecto drástico.
(4) Penicilinasas —numerosas bacterias, tanto grampositivas (estafilococos) como
gramnegativas (algunas cepas de Neisseria y Haemophilus, numerosas especies
entéricas y algunos anaerobios, como Bacteroides fragilis), producen penicilinasas
que degradan las penicilinas naturales. (5) PBP —algunas bacterias producen PBP
que no se unen a las penicilinas naturales con gran afinidad (p. ej., algunas cepas de
Streptococcus pneumoniae). (6) Peptidoglucano —algunas bacterias, como
Mycoplasma, no producen peptidoglucano, por lo cual no se ven afectadas por las
Figura 5-5. Estructura de las penicilinas.
Penicilinas naturales Penicilina G Penicilina V
Penicilinas antiestafilocócicas Nafcilina, oxacilina Dicloxacilina
Aminopenicilinas Ampicilina Amoxicilina, ampicilina
Aminopenicilinas + inhibidores de βlactamasa
Ampicilina-sulbactam Amoxicilina-clavulanato
Penicilinas de espectro extendido Piperacilina, ticarcilina
Penicilinas de espectro extendido +
A pesar de estas limitaciones, las penicilinas naturales todavía se utilizan para
tratar infecciones causadas por algunas bacterias grampositivas, en especial
estreptococos, algunas bacterias anaerobias y algunas espiroquetas (Tabla 5-3),
incluso unas cuantas bacterias gramnegativas, como Neisseria meningitidis y algunas
cepas de Haemophilus influenzae que no producen β-lactamasas, aún son susceptibles
PENICILINAS ANTIESTAFILOCÓCICAS
Las penicilinas antiestafilocócicas (también llamadas “penicilinas resistentes a
penicilinasa”) tienen residuos voluminosos en sus cadenas laterales R que evitan la
unión de las β-lactamasas estafilocócicas (Fig. 5-7). Como resultado, estas penicilinas
son útiles para tratar infecciones causadas por S. aureus y Staphylococcus
epidermidis. No obstante, son incapaces de unirse a las PBP de dos grupos especiales
de estafilococos denominados S. aureus resistente a meticilina (SARM) y S.
epidermidis resistente a meticilina (SERM). Debido a que no pueden unirse a las PBP
de SARM y SERM, las penicilinas antiestafilocócicas son inactivas contra ellos.
(Nótese que meticilina es una penicilina antiestafilocócica que ya no está disponible
en el mercado, pero es representativa de la clase completa de las penicilinas
antiestafilocócicas respecto a su espectro de actividad.) Las penicilinas
antiestafilocócicas también son menos eficaces que las penicilinas naturales contra
los estreptococos y no es habitual que se utilicen para tratarlos. Estas penicilinas
tampoco son activas contra enterococos. Del mismo modo, el volumen de las cadenas
laterales limita la capacidad de estos fármacos para penetrar la mayoría de otras
bacterias y, en general, sólo se utilizan para tratar infecciones estafilocócicas (Tabla
5-4). Este grupo de antibióticos incluye nafcilina, oxacilina y dicloxacilina.
Figura 5-6. Cadena lateral R de penicilina G.
Actividad antimicrobiana de las penicilinas naturales
Bacterias grampositivas Streptococcus pyogenes
Estreptococos del grupo viridans
Algunos Streptococcus pneumoniae
Bacterias gramnegativas Neisseria meningitidis
Algunos Haemophilus influenzae
Bacterias anaerobias Clostridia spp. (excepto C. dif icile)
Espiroquetas Treponema pallidum
Las aminopenicilinas, ampicilina y amoxicilina, tienen espectros de actividad
similares a las penicilinas naturales con una excepción: un grupo amino adicional en
su cadena lateral aumenta su hidrofilia y les permite pasar a través de las porinas en
las membranas externas de algunos bacilos gramnegativos entéricos, como E. coli, P.
mirabilis, S. enterica y Shigella spp. (Fig. 5-8). Esto extiende el espectro de las
aminopenicilinas para incluir estas bacterias. Sin embargo, las aminopenicilinas
comparten la vulnerabilidad de las penicilinas naturales a las β-lactamasas y muchas
de las bacterias gramnegativas que en un inicio eran susceptibles a las
aminopenicilinas ahora son resistentes debido a la adquisición de genes codificadores
Figura 5-7. Cadena lateral R de nafcilina.
Actividad antimicrobiana de las penicilinas antiestafilocócicas
Bacterias grampositivas Algunos Staphylococcus aureus
Algunos Staphylococcus epidermidis
AMINOPENICILINA/INHIBIDOR DE βLACTAMASA
Se han desarrollado compuestos para inhibir las β-lactamasas de numerosas bacterias
grampositivas y gramnegativas. Estos inhibidores tienen estructura similar a la
penicilina, por lo que se unen a β-lactamasas, lo cual provoca la inactivación de estas
últimas. Dos de estos inhibidores, clavulanato y sulbactam, se utilizan junto con las
oral de estas combinaciones. Sulbactam y clavulanato inactivan las β-lactamasas de
numerosas bacterias grampositivas, gramnegativas y anaerobias. Como resultado
amplían de forma drástica el espectro antimicrobiano de las aminopenicilinas (Tabla
PENICILINAS DE ESPECTRO EXTENDIDO
Las penicilinas de espectro extendido consisten en piperacilina y ticarcilina. Las
cadenas laterales de estos fármacos permiten una penetración aún mayor a las
bacterias gramnegativas que la observada con las aminopenicilinas. Por ejemplo, la
cadena lateral de piperacilina es polar, lo cual incrementa su capacidad para atravesar
las porinas de la membrana externa de algunas bacterias gramnegativas (Fig. 5-9).
(De forma incidental la piperacilina obtuvo su nombre de su cadena lateral, que
contiene un derivado piperazina.) Además, en general las penicilinas de espectro
extendido son más resistentes a la degradación por las β-lactamasas gramnegativas
que las aminopenicilinas, aunque permanecen susceptibles a algunas de estas
enzimas. Por lo tanto, comparadas con las aminopenicilinas, las penicilinas de
espectro extendido son más activas contra los bacilos gramnegativos, incluidas
numerosas cepas de P. aeruginosa. Mantienen cierta actividad de las penicilinas
naturales contra grampositivos pero, del mismo modo que éstas, son susceptibles a las
β-lactamasas de los estafilococos. Tienen actividad modesta contra anaerobios (Tabla
5-7). Piperacilina tiene una actividad más amplia que ticarcilina.
Figura 5-8. Cadena lateral R de ampicilina.
Actividad antimicrobiana de las aminopenicilinas
Bacterias grampositivas Streptococcus pyogenes
Algunos Streptococcus pneumoniae
Bacterias gramnegativas Neisseria meningitidis
Algunos Haemophilus influenzae
Bacterias anaerobias Clostridia spp. (excepto C. dif icile)
Espiroquetas Borrelia burgdorferi
COMBINACIONES DE PENICILINA DE
ESPECTRO EXTENDIDO/INHIBIDOR DE βLACTAMASA
El potencial antimicrobiano completo de las penicilinas se ha alcanzado al combinar
penicilinas de espectro extendido con inhibidores de β-lactamasa. Las dos
combinaciones disponibles son piperacilina-tazobactam y ticarcilina-clavulanato.
Los inhibidores de β-lactamasa neutralizan muchas de las β-lactamasas que de otra
manera inactivarían a las penicilinas de espectro extendido, lo que provoca un
refuerzo marcado de su actividad. De este modo, piperacilina-tazobactam y
ticarcilina-clavulanato son los decatletas de las penicilinas, con actividad contra la
mayoría de las bacterias grampositivas aerobias, incluidos muchos de los
estafilococos productores de β-lactamasa, la mayoría de las bacterias gramnegativas
aerobias y casi todas las bacterias anaerobias, excepto Clostridium dif icile (Tabla 5-
8). Como se esperaría con base en la actividad de sus componentes penicilánicos,
piperacilina-tazobactam tiene un espectro más amplio que ticarcilina-clavulanato. Su
excelente actividad contra bacterias grampositivas, gramnegativas y anaerobias hace
de piperacilina-tazobactam uno de los antibióticos más poderosos disponibles en la
actualidad. Ticarcilina-clavulanato ya no está disponible ni en Estados Unidos ni en
Actividad antimicrobiana de las combinaciones de aminopenicilina +
Bacterias grampositivas Algunos Staphylococcus aureus
Algunos Streptococcus pneumoniae
Bacterias gramnegativas Neisseria spp.
Bacterias anaerobias Clostridia spp. (excepto C. dif icile)
Espiroquetas Borrelia burgdorferi
Figura 5-9. Cadena lateral R de piperacilina.
Las reacciones adversas a las penicilinas son relativamente comunes; se estima que 3
a 10% de las personas es alérgico a estos medicamentos. Como la mayoría de los
antibióticos, las penicilinas pueden causar náuseas, vómito y diarrea. También se han
relacionado con fiebre medicamentosa, exantema, enfermedad del suero, nefritis
intersticial, hepatotoxicidad, neurotoxicidad y anomalías hematológicas. Puede
ocurrir urticaria, angioedema y anafilaxia, las cuales se denominan reacciones de
hipersensibilidad inmediata. De ellas, la más temida es la anafilaxia, que es rara, pero
pone en riesgo la vida. Las personas alérgicas a una penicilina deben considerarse
alérgicas a todas las penicilinas y la alergenicidad cruzada puede extenderse a otros
Actividad antimicrobiana de las penicilinas de espectro extendido
Bacterias grampositivas Streptococcus pyogenes
Algunos Streptococcus pneumoniae
Bacterias gramnegativas Neisseria meningitidis
Algunos Haemophilus influenzae
Bacterias anaerobias Clostridia spp. (excepto C. dif icile)
Actividad antimicrobiana de las combinaciones de penicilina de
espectro extendido + inhibidor de β-lactamasa
Bacterias grampositivas Algunos Staphylococcus aureus
Algunos Streptococcus pneumoniae
Bacterias gramnegativas Neisseria spp.
La mayoría de las Enterobacteriaceae
Bacterias anaerobias Clostridia spp. (excepto C. dif icile)
Las penicilinas presentan actividad muy variable, en especial contra bacterias
gramnegativas. La actividad de estos fármacos contra bacterias gramnegativas puede
resumirse como sigue: (1) Las penicilinas antiestafilocócicas son inactivas contra
bacterias gramnegativas. (2) Las penicilinas naturales tienen actividad contra N.
meningitidis y algunas cepas de H. influenza, pero poca actividad contra otras
bacterias gramnegativas. (3) El espectro de las aminopenicilinas se expande para
incluir estos microorganismos además de algunos bacilos gramnegativos entéricos,
como ciertas cepas de E. coli, P. mirabilis, S. enterica y Shigella spp. que no
producen β-lactamasas. (4) Las penicilinas de espectro extendido son activas incluso
contra más bacilos gramnegativos entéricos y, de mayor importancia, contra P.
aeruginosa. (5) Por último, la adición de un inhibidor de β-lactamasa a una penicilina
de espectro extendido aumenta esta lista para incluir a la mayoría de los bacilos
Penicilina G y penicilina V: ¿cuál es oral y cuál es parenteral?
Las letras en penicilina G y penicilina V pueden utilizarse para recordar cómo
se suelen administrar estos medicamentos. Pese a que no sea verdad, pretenda que
la “G” en penicilina G significa que este fármaco se destruye en el estómago
(“gástrico”) y que la “V” en penicilina V significa que se destruyen las “venas.” De
este modo, penicilina G se administra por vía intravenosa y penicilina V por vía
5. Todas las penicilinas comparten la misma estructura básica, la cual consiste en un
anillo de tiazolidina unido a __________ con __________ modificable.
6. Las penicilinas actúan al unirse a __________, que son enzimas bacterianas que
funcionan para ensamblar __________.
7. Las penicilinas naturales tienen actividad moderada contra bacterias
grampositivas aerobias y bacterias anaerobias, pero poca actividad contra bacterias
__________ aerobias y la mayoría de las bacterias atípicas.
8. Las penicilinas antiestafilocócicas son útiles para tratar infecciones causadas por
9. Comparadas con las penicilinas naturales, las aminopenicilinas tienen una mayor
10. La adición de un inhibidor de β-lactamasa a una aminopenicilina expande el
espectro de estos fármacos para incluir numerosas __________, así como más
11. Comparadas con las aminopenicilinas, las penicilinas de espectro extendido
tienen mayor actividad contra __________ aerobias, que incluyen __________.
12. Cuando se utilizan en combinación con inhibidores de β-lactamasa, las penicilinas
de espectro extendido se encuentran entre los antibacterianos más poderosos
disponibles en la actualidad y son activas contra la mayoría de las __________
aerobias, __________ aerobias y __________.
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Las cefalosporinas recibieron su nombre del hongo Cephalosporium acremonium, el
origen de los primeros miembros de esta clase. Aun más que las penicilinas, estos
medicamentos constituyen una familia extendida grande de antibióticos dentro del
grupo β-lactámico. Como tal, se han clasificado de modo adecuado según su
“generación”. Debido a que los fármacos de cada generación tienen espectros de
actividad un tanto similares, este esquema organizacional es útil para recordar las
propiedades de las numerosas cefalosporinas.
Cada cefalosporina está compuesta por un núcleo con dos cadenas laterales (Fig.
5-10). El núcleo es el ácido 7-aminocefalosporánico, similar al núcleo de penicilina,
excepto que el anillo β-lactámico está fusionado con un anillo dihidrotiazina de seis
miembros en vez de un anillo tiazolidina de cinco miembros (compare las Figs. 5-10
y 5-5). El núcleo de las cefalosporinas tiene dos ventajas principales sobre el núcleo
explica de forma parcial la gran cantidad de cefalosporinas disponibles en el mercado
Figura 5-10. Estructura de las cefalosporinas.
Al igual que otros antibióticos β-lactámicos, las cefalosporinas ejercen sus efectos
al unirse a las PBP e inhibirlas, con lo que evitan la síntesis adecuada de
peptidoglucano. Aunque el peptidoglucano es un componente de la mayoría de las
bacterias, las cefalosporinas no son activas contra ciertas especies y cepas de
bacterias. Como en el caso de las penicilinas, las seis P explican la resistencia a las
por lo cual las bacterias que residen en este compartimento, como Rickettsia y
Legionella, están protegidas contra ellas. (2) Porinas —algunas bacterias
gramnegativas, como P. aeruginosa, tienen porinas en sus membranas externas que
no permiten el paso de numerosas cefalosporinas hacia el espacio periplásmico. (3)
bombas (Pumps) —algunas bacterias, como P. aeruginosa, usan bombas de eflujo
spp., producen β-lactamasas que degradan numerosas cefalosporinas. (5) PBP —
algunas bacterias, como los enterococos y Listeria monocytogenes, producen PBP
que no se unen a la mayor parte de las cefalosporinas con gran afinidad. (6)
Peptidoglucano —algunas bacterias como Mycoplasma no producen peptidoglucano,
por lo cual no se afectan por las cefalosporinas.
Pueden realizarse varias generalizaciones sobre el espectro de actividad de las
cefalosporinas. Primera, con excepción de unos cuantos fármacos nuevos de quinta
generación, cada generación sucesiva tiene una actividad más amplia contra bacterias
gramnegativas aerobias. Segunda, también con varias excepciones importantes, las
cefalosporinas tienen actividad limitada contra anaerobios. Tercera, la actividad de
estos fármacos contra bacterias grampositivas aerobias es variable y el medicamento
de quinta generación ceftarolina tiene la actividad más potente contra estas bacterias.
CEFALOSPORINAS DE PRIMERA GENERACIÓN
Las cefalosporinas de primera generación utilizadas con frecuencia incluyen
cefadroxilo y cefazolina (Tabla 5-9). Todos los medicamentos de este grupo
comparten actividad similar contra los distintos tipos de bacterias.
Cefazolina Cefadroxilo, cefalexina
Cefaclor, cefprozilo, cefuroxima axetil
Tercera generación Cefotaxima, ceftazidima,
Cefdinir, cefditoreno, cefpodoxima proxetil,
La fuerza de las cefalosporinas de primera generación es su actividad contra los
cocos grampositivos aerobios, como estafilococos y estreptococos (Tabla 5-10). Las
cadenas laterales R1 de estos fármacos protegen sus anillos β-lactámicos contra la
degradación por la β-lactamasa estafilocócica (Fig. 5-11). Como resultado, estas son
útiles en el tratamiento de infecciones causadas por numerosas cepas de S. aureus.
Las cefalosporinas de primera generación no pueden unirse a las PBP de SARM ni
SERM, ni a numerosos S. pneumoniae muy resistentes a penicilina; estos
medicamentos son ineficaces contra estas bacterias. Como ya se mencionó, la
mayoría de las cefalosporinas también carece de actividad contra L. monocytogenes y
Las cefalosporinas de primera generación tienen actividad limitada contra
bacterias gramnegativas aerobias y facultativas, sobre todo porque las cadenas
laterales de estos fármacos, aunque son capaces de proteger al anillo β-lactámico
contra la degradación por las β-lactamasas estafilocócicas, no ofrecen protección
contra las β-lactamasas de la mayoría de las bacterias gramnegativas. Sin embargo,
algunas cepas de E. coli, Klebsiella pneumoniae y P. mirabilis son susceptibles.
Las cefalosporinas de primera generación tienen actividad moderada a deficiente
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