Manual de Antibióticos. El ABC para elegir el medicacamento antibacteriano correcto
Av. Carrilet, 3, 9.ª planta, Edificio D
08902 L’Hospitalet de Llobregat
Correo electrónico: consultas@wolterskluwer.com
Profesor Alfredo Ponce de León
Investigador Nacional Nivel III, Jefe del Laboratorio Nacional de Máxima Seguridad Biológica para el
de Infectología, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán de México
Dra. Silvia Esperanza Suárez Martínez
Médica Cirujana y Maestra en Nutrición Humana
Dirección editorial: Carlos Mendoza
Editor de desarrollo: Cristina Segura Flores
Gerente de mercadotecnia: Stephanie Manzo Kindlick
Cuidado de la edición: Tere Parra
Maquetación: M&N Medical Solutrad S.A. de C.V.
Diseño de portada: Jesús Mendoza
Impresión: R. R. Donnelley-Shenzhen / Impreso en China
ya que los tratamientos clínicos que se describen no pueden considerarse recomendaciones absolutas y
Drug Administration (FDA) para uso limitado al ámbito experimental. Compete al profesional sanitario
que aconsejamos consultar con las autoridades sanitarias competentes.
Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270)
Reservados todos los derechos.
Copyright de la edición en español © 2019 Wolters Kluwer
ISBN de la edición en español: 9788417602499
Copyright © 2019, 2013, 2007 Wolters Kluwer.
ISBN de la edición original: 978-1-4963-8448-5
¿Qué es más difícil: aprender mucha información o aplicar la información recién
aprendida? Aunque la respuesta es debatible, está claro que los profesionales de
servicios de salud deben hacer ambas. La mayoría de los programas de capacitación
en servicios de salud consiste en una fase inicial de conferencias en salones de clase y
sesiones de grupos pequeños en las cuales se domina la complejidad de los nervios
craneales, del ciclo de Krebs y de la fisiología renal, entre otros. Después de esta fase
los estudiantes quedan inmersos de súbito en el mundo real de los pacientes que se
presentan con molestias de tos, dolor de espalda o fiebre. Como subespecialista en
enfermedades infecciosas, a menudo he visto este choque cultural expresado como la
mirada en blanco de un estudiante al preguntarle: “¿con qué antibiótico iniciaría el
tratamiento de este paciente?”. Como es obvio, la comprensión básica de los
principios de farmacología y microbiología es insuficiente para la mayoría de los
estudiantes al enfrentarse de repente a las complejidades de un paciente infectado.
Con este libro no se pretende sólo ofrecer una guía sobre antibióticos para
estudiantes que buscan ser médicos, enfermeras, asistentes médicos, farmacólogos o
tecnólogos médicos, sino que también sea útil para residentes, estudiantes de
subespecialidad y médicos practicantes. Está diseñado para fungir como un puente
entre el conocimiento adquirido de los libros durante las fases iniciales de la
capacitación y los hábitos reflexivos de prescripción de los practicantes
experimentados. Del mismo modo que las desconcertantes complejidades de los
electrocardiogramas y radiografías de tórax desaparecen cuando se aprecian y
comprenden los principios subyacentes a estos estudios, también lo hacen las
dificultades de la selección de antibióticos. Este libro proporciona los fundamentos
detrás de la selección de antibióticos para muchos de los patógenos bacterianos
comunes y las presentaciones patológicas infecciosas, de tal manera que se elimina
gran parte de la memorización (así como la magia y el misterio) que suele acompañar
a la prescripción adecuada de los antibióticos. Donde la memorización es inevitable
se presentan auxiliares de enseñanza que facilitan este proceso y lo hacen lo menos
Este libro se puede leer y comprender con facilidad en una o dos semanas por un
estudiante o practicante ocupados. De modo que no se trata de una guía completa
sobre la metrópolis antibiótica, sino un resumen de los pasos principales de la terapia
antibiótica para que los lectores se ajusten con mayor facilidad a las calles y los
callejones de la residencia, a medida que obtienen experiencia. En términos de la
analogía de la guerra utilizada a lo largo de este libro, se enfatiza la estrategia, no la
táctica. Así, sólo se mencionan los antibióticos de uso común, por lo que la
sobresimplificación y las omisiones son inevitables. Esperamos que el lector sea
capaz de dominar los conceptos y reglas principales para que, con la exposición y
práctica clínicas subsiguientes, asimile los matices y excepciones a estas reglas.
El enfoque de este volumen se limita a los medicamentos antibacterianos, quizás
los antibióticos más complejos y encontrados con mayor frecuencia que los
practicantes de servicios de salud deben dominar. Los volúmenes futuros incluirán
medicamentos antivirales, antimicóticos y antiparasitarios.
La tercera edición de este libro se ha actualizado y expandido para incluir los
antibióticos más recientes disponibles durante los últimos cinco años. Del mismo
modo, las secciones se han actualizado para reflejar los cambios recientes a los
lineamientos terapéuticos, como aquéllos pertinentes a la neumonía y a Neisseria
gonorrhoeae. Donde fue necesario se agregaron referencias actualizadas.
Tras considerar la información de este libro, esperamos que el lector vea a los
antibióticos como amigos valiosos en la lucha contra las enfermedades infecciosas y
no enemigos incomprensibles que bloquean su progreso hacia la competencia clínica,
además de obtener los fundamentos sobre los cuales construir a lo largo de su carrera,
a medida que se disponga de nuevos antibióticos.
Estoy en deuda con tantas personas que han contribuido con este libro, pero
quisiera agradecer en especial a unas cuantas. Muchas gracias a Mike Postelnick,
Kristin Darin y Marc Scheetz por su consejo y por revisar algunas partes de este
libro; a Andy Rabin por proporcionar las citas de la literatura medieval; y a Joe
Welch por su invaluable consejo. Gracias a Kathleen Scogna, Michael Brown y Steve
Boehm de Lippincott Williams & Wilkins por su asistencia, paciencia y consejo para
que este proyecto diese fruto, y a Jeremiah Kiely y Amy Millholen por ayudarme a lo
largo del proceso de lograr la tercera edición de este libro. Agradezco a los
estudiantes médicos tan inteligentes e inquisitivos de Northwestern University,
quienes formulaban las tantas preguntas que inspiraron este libro. Y por último, deseo
agradecer a mi esposa, Anne, y a mis niños, Grace y John, quienes me mantuvieron
sonriendo durante todo el proceso.
PARTE I Fundamentos bacteriológicos
CAPÍTULO 2 Producción de proteínas
CAPÍTULO 4 Cómo medir la susceptibilidad a los antibióticos
PARTE II Medicamentos antibacterianos
CAPÍTULO 5 Antibióticos dirigidos contra la envoltura celular
GLICOPÉPTIDOS Y LIPOGLICOPÉPTIDOS
CAPÍTULO 6 Antibióticos que bloquean la producción de proteínas
TETRACICLINAS Y GLICILCICLINAS
CAPÍTULO 7 Antibióticos dirigidos contra el ADN y su replicación
CAPÍTULO 8 Medicamentos antimicobacterianos
CAPÍTULO 9 Resumen de los medicamentos antibacterianos
CAPÍTULO 10 Bacterias grampositivas
CAPÍTULO 11 Bacterias gramnegativas
BACTERIAS GRAMNEGATIVAS CURVAS
CAPÍTULO 12 Bacterias anaerobias
BACILOS GRAMNEGATIVOS ANAEROBIOS
CAPÍTULO 13 Bacterias atípicas
CAPÍTULO 17 Infecciones de vías urinarias
CAPÍTULO 18 Enfermedad pélvica inflamatoria
CAPÍTULO 22 Endocarditis infecciosa
CAPÍTULO 23 Infecciones relacionadas con el catéter intravascular
CAPÍTULO 24 Infecciones intraabdominales
PARTE VI Preguntas y respuestas de repaso
1 Dosificación de medicamentos antibacterianos en adultos
2 Dosificación de medicamentos antibacterianos en niños
3 Dosificación de medicamentos antibacterianos en adultos con insuficiencia renal
4 Medicamentos antibacterianos durante el embarazo
5 Nombres genéricos y comerciales de los medicamentos antibacterianos de uso común
6 Tratamiento de infecciones causadas por agentes bacterianos de bioterrorismo
9 Respuestas a las preguntas de los capítulos
“Conoce al enemigo y conócete a ti mismo; en cientos de batallas
—El arte de la guerra, Sun Tzu
Las bacterias patógenas son pequeñas criaturas, tanto maravillosas como terribles,
que se autorreproducen y sobreviven en el riguroso y hostil entorno del cuerpo
humano. De varias maneras son bastante diferentes de nosotros, característica que ha
sido explotada por los desarrolladores de antimicrobianos que se enfocan de forma
específica en estas diferencias. Para comprender cómo los antibióticos inhiben o
matan a las bacterias primero debemos conocer la estructura y función de estos
Deben entenderse tres aspectos de las bacterias para apreciar cómo los antibióticos
se dirigen a ellas y las obstaculizan: la envoltura celular bacteriana, los procesos
biosintéticos de las bacterias y la reproducción bacteriana. Aunque la envoltura
celular bacteriana es una estructura única que no se encuentra en las células humanas,
la producción de proteínas y la replicación de ADN bacterianos son procesos
análogos a los utilizados por las células humanas, pero que difieren de estas vías en
los componentes utilizados para llevarlas a cabo. Cada una de estas tres
características se explicará con detalle en los capítulos siguientes.
Jorgensen JH, Ferraro MJ. Antimicrobial susceptibility testing: a review of general principles and
contemporary practices. Clin Infect Dis. 2009;49:1749–1755.
Murray PR, Rosenthal KS, Pfaller MA. Medical Microbiology. 5th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2005.
to Infectious Disease. 4th ed. New York, NY: McGraw-Hill; 2004:27–51.
Wang JC. DNA topoisomerases. Annu Rev Biochem. 1985;54:665–697.
“En tanto los estilos de armaduras variaban y cambiaban de una
década a la siguiente, la base era un traje de armadura de metal
consistente en una pechera, un faldón de aros entretejidos, y
mangas y perneras, todos utilizados sobre un blusón de cota de
malla y una túnica acolchada o de cuero, o un sobreveste
ajustado... La cota de malla cubría el cuello, los codos y otras
articulaciones; los guanteletes de placas unidas protegían las
—Un espejo lejano, Barbara W. Tuchman
La envoltura celular es una capa protectora de armadura que envuelve a la bacteria y
le permite sobrevivir en ambientes extremos y diversos. Las envolturas celulares de
algunas bacterias consisten en una membrana citoplásmica rodeada por una red
rígida y dura llamada pared celular (Fig. 1-1); estas bacterias se denominan bacterias
grampositivas. En contraste, la envoltura celular de una bacteria gramnegativa
consiste en una membrana citoplásmica rodeada por una pared celular delgada que
está envuelta por una segunda membrana lipídica llamada membrana externa. La
membrana externa contiene grandes cantidades de lipopolisacárido (LPS), una
molécula muy tóxica para los humanos. El espacio entre la membrana externa y la
membrana citoplásmica, el cual contiene la pared celular, se denomina espacio
periplásmico o periplasma. Las bacterias pueden clasificarse como grampositivas o
gramnegativas mediante una técnica denominada tinción de Gram, la cual colorea las
bacterias grampositivas de azul o púrpura y las bacterias gramnegativas de rosa. Con
frecuencia la tinción de Gram es el primer paso utilizado en el laboratorio de
microbiología para identificar una bacteria desconocida a partir de una muestra
Como en las células humanas, la membrana citoplásmica evita que los iones
fluyan hacia dentro o fuera de la célula y mantiene el citoplasma y los componentes
bacterianos en un espacio definido. La pared celular es una capa dura que brinda a la
bacteria su forma característica y la protege del estrés tanto osmótico como mecánico.
En las bacterias gramnegativas la membrana externa actúa como una barrera
protectora adicional y evita que numerosas sustancias penetren a la bacteria. Sin
embargo, esta capa contiene canales denominados porinas, que permiten que ciertos
compuestos como las moléculas utilizadas en el metabolismo bacteriano la
Figura 1-1. Estructura de la envoltura celular bacteriana. A. Grampositiva. B. Gramnegativa.
Debido a que las células humanas no poseen pared celular, esta estructura es un
objetivo ideal para los agentes antimicrobianos. Para apreciar cómo funcionan estos
medicamentos, primero se debe entender la estructura de la pared celular. Este
complejo ensamblaje está compuesto por una sustancia llamada peptidoglucano, que
consiste en polímeros largos de azúcares. Los polímeros son repeticiones de dos
azúcares: N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico (Fig. 1-2). Si la pared
celular estuviese compuesta sólo por estos polímeros sería bastante débil. No
obstante, las cadenas peptídicas laterales se extienden desde los azúcares en los
polímeros y forman enlaces cruzados entre péptidos. Estos enlaces cruzados
fortalecen la pared celular en gran medida, del mismo modo que el entrelazamiento
de los aros metálicos reforzaban la armadura de cota de malla utilizada por los
Los enlaces cruzados del peptidoglucano están mediados por enzimas bacteria-nas
denominadas proteínas de unión a penicilina (PBP). (La razón para esta
nomenclatura se hará evidente en los capítulos siguientes.) Estas enzimas reconocen
los dos aminoácidos terminales de las cadenas peptídicas laterales que, por lo regular,
son D-alanina–D-alanina, y forman enlaces cruzados directos entre ellas y una
segunda cadena peptídica lateral o indirectos al formar un puente de residuos de
glicina entre las dos cadenas peptídicas laterales.
La formación de una pared celular fuerte mediante enlaces cruzados permite que la
bacteria mantenga una forma característica; por ejemplo, algunas bacterias tienen
forma de bastones y se denominan bacilos. Los cocos son de forma esférica. Los
cocobacilos tienen una morfología intermedia entre los bacilos y los cocos. Por
último, las espiroquetas tienen una forma de sacacorchos.
PREGUNTAS (Las respuestas a las preguntas se encuentran en el Apéndice
1. La pared celular bacteriana está compuesta por __________.
2. Las __________ son enzimas que forman enlaces cruzados de polímeros de
3. Los __________ son bacterias con forma de bastón.
“Saquear al país fértil para suministrar provisiones copiosas al
—El arte de la guerra, Sun Tzu
Del mismo modo que los ejércitos invasores, las bacterias que causan infección
necesitan reabastecerse. Requieren los recursos adecuados para permitir el reemplazo
de las partes desgastadas y formar bacterias nuevas. Las bacterias adquieren estos
recursos del “país” que invaden, el cuerpo humano. Entre las partes de reemplazo
sintetizadas más abundantes se encuentran las proteínas. La síntesis de estas proteínas
se lleva a cabo mediante los mismos procesos generales utilizados por las células
humanas (Fig. 2-1). En primer lugar, varias materias primas o bloques de
construcción, como ARN, aminoácidos y nucleósido trifosfatos que contienen
energía, deben adquirirse y estar disponibles dentro de la bacteria. Si esta condición
se satisface, el patrón de genes bacterianos se transcribe en ARN gracias a enzimas
bacterianas especiales. El ARN se traduce en proteína. Debido a que algunos de los
componentes bacterianos esenciales para estos procesos difieren de manera
significativa de sus contrapartes en la célula humana, la producción de proteínas en
las bacterias puede inhibirse a través de los antibióticos.
El proceso de síntesis de proteínas nuevas requiere cantidades abundantes de bloques
de construcción, así como energía. Por ejemplo, se estima que se requiere la energía
proveniente de tres o cuatro nucleósido trifosfatos (p. ej., adenosín trifosfato [ATP] o
guanosín trifosfato [GTP]) para añadir un solo aminoácido a una proteína en
crecimiento. La bacteria genera estas materias primas y energía al captar las fuentes
de energía como glucosa del entorno y procesarlas a través de vías metabólicas que
aprovechan su energía y generan compuestos intermedios.
Estas vías metabólicas son bastante complejas y difieren en gran medida entre
bacterias y células humanas. Se pueden utilizar con eficacia para dividir las bacterias
en dos categorías: aerobias y anaerobias. Las bacterias aerobias utilizan oxígeno del
entorno en el proceso metabólico, mientras que las bacterias anaerobias no lo
emplean. De hecho, los anaerobios estrictos mueren por el oxígeno debido a que
carecen de las enzimas que desintoxican algunos de los subproductos dañinos del
oxígeno, como el peróxido de hidrógeno y los radicales superóxido. Mycobacterium
tuberculosis es un ejemplo de una bacteria aerobia estricta; las bacterias anaerobias
estrictas incluyen Clostridium dif icile y Bacteroides fragilis. Numerosas bacterias
cuentan con vías metabólicas que les permiten utilizar oxígeno cuando lo hay, pero
funcionan como anaerobias cuando éste no se encuentra. Estas bacterias se conocen
como facultativas respecto al uso de oxígeno, y es obvio que sobreviven en presencia
o ausencia del mismo. Algunos ejemplos de bacterias facultativas incluyen
Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Otras bacterias crecen mejor en presencia
de pequeñas cantidades de oxígeno, menores a las encontradas en el aire. Estas
bacterias se conocen como microaerófilas. Campylobacter jejuni es un ejemplo de
Figura 2-1. Resumen del proceso mediante el cual se producen proteínas dentro de las bacterias.
La energía disponible en el combustible consumido por las bacterias se aprovecha
y almacena en forma de nucleósido trifosfatos y, en algunos casos, en la generación
de un gradiente de protones entre el interior y el exterior de la célula. La energía
potencial almacenada en este gradiente se conoce como fuerza motriz protónica. A
medida que los protones fluyen a través de este gradiente (desde el exterior de la
bacteria hacia dentro de ella), y a través de la membrana citoplásmica, esta energía se
utiliza para impulsar procesos importantes, como el transporte activo de nutrientes
hacia la célula y la generación de ATP.
La transcripción es el proceso mediante el cual la información en el ADN de un gen
bacteriano se utiliza para sintetizar una molécula de ARN conocida como ARN
mensajero (ARNm). Al igual que en las células humanas, el complejo enzimático
ARN polimerasa es utilizado por las bacterias para llevarla a cabo. La ARN
polimerasa se une al ADN y emplea esta plantilla para añadir ácidos ribonucleicos de
manera secuencial a una molécula correspondiente de ARNm. Este proceso es muy
eficiente; bajo condiciones ideales, la ARN polimerasa bacteriana puede formar
ARNm a una velocidad de 55 nucleótidos por segundo.
Pese a que ambas moléculas realizan funciones similares, la ARN polimerasa
bacteriana es bastante distinta de la ARN polimerasa eucariótica. (Las eucariotas, a
diferencia de las bacterias, son organismos que contienen núcleos y otros organelos
unidos a membrana dentro de sus células. Algunos ejemplos incluyen animales,
plantas, hongos y protozoarios.) De manera estructural, la ARN polimerasa
bacteriana consiste en cinco subunidades y sus dimensiones generales se aproximan a
los 90 × 90 × 160 angstroms, mientras que la ARN polimerasa de la levadura tiene
muchas más subunidades y sus dimensiones son de 140 × 136 × 110 angstroms.
También existen diferencias funcionales. Por ejemplo, mientras que la ARN
polimerasa bacteriana es suficiente por sí sola para iniciar la transcripción, la ARN
polimerasa eucariótica requiere la ayuda de factores de transcripción adicionales. La
importancia de la transcripción para la salud de la bacteria y las diferencias entre las
ARN polimerasas bacterianas y eucarióticas hacen de este complejo enzimático un
objetivo ideal para los compuestos antimicrobianos.
Tanto en las eucariotas como en las bacterias, ciertas estructuras macromoleculares
denominadas ribosomas tienen la función de sintetizar proteínas a partir de la
información presente en el ARNm, un proceso llamado traducción. Tales complejos
grandes están compuestos por ARN ribosomal (ARNr) y proteínas. Sin embargo, los
ribosomas bacterianos difieren de manera significativa de sus contrapartes
eucarióticos. El ribosoma bacteriano 70S está formado por una subunidad 50S y
una subunidad 30S (Fig. 2-2). (“S” significa unidades Svedberg, una medida de la
velocidad de sedimentación en un ultracentrifugado. De este modo, las unidades
Svedberg reflejan el tamaño de un complejo, pero no son aditivas.) Estas subunidades
en sí mismas son estructuras complejas. Por ejemplo, la subunidad 50S está formada
por dos moléculas de ARNr y 34 proteínas, mientras que la subunidad 30S consta de
una molécula de ARNr y 21 proteínas. En contraste, el ribosoma eucariótico tiene un
tamaño de 80S y consiste en una subunidad 60S y una subunidad 40S; a su vez, cada
una de ellas está compuesta por múltiples moléculas de ARNr y proteínas.
El ribosoma completo funciona junto con otro tipo de ARN, el ARN de
transferencia (ARNt), para fabricar proteínas nuevas. El ribosoma se une a la
plantilla de ARNm y la lee para incorporar de manera adecuada los aminoácidos
proporcionados por el ARNt a la proteína naciente según la información en dicha
plantilla. La importancia de la traducción está indicada por el hecho de que la mitad
de toda la síntesis de ARN en bacterias de crecimiento rápido está dedicada al ARNr
y al ARNt. La función esencial de la síntesis proteica en el crecimiento bacteriano y
las diferencias entre el ribosoma bacteriano y el ribosoma humano hacen que el
primero sea un objetivo antibiótico atractivo. De hecho, numerosas clases de
antimicrobianos actúan al unirse al ribosoma bacteriano e inhibirlo.
Figura 2-2. Estructura del ribosoma bacteriano.
1. Las bacterias __________ son aquellas que crecen en ausencia de oxígeno.
2. __________ es un complejo enzimático que forma ARNm a partir de una plantilla
3. El ribosoma bacteriano 70S consiste en las subunidades __________ y
__________, las cuales constan de __________ y __________.
“Con esto creemos haberle asignado a la superioridad numérica su
debida importancia; debe ser considerada como la idea
fundamental, así como buscada siempre antes que cualquier otra
cosa y en la medida de lo posible.”
—De la guerra, Carl von Clausewitz
En la batalla entre las bacterias y la respuesta inmunitaria humana, los números son
clave. Las bacterias se multiplican de forma continua en un intento por superar la
capacidad defensora del huésped, y los factores inmunitarios intentan de manera
constante erradicar a los invasores. Este equilibrio se inclina con frecuencia a favor
de la respuesta inmunitaria humana gracias a los antibióticos.
Un ejemplo ilustrativo de la importancia de la multiplicación bacteriana en la
infección es la shigelosis. Esta forma de diarrea infecciosa se produce por la bacteria
Shigella y puede ocurrir tras la ingesta de por lo menos 200 microorganismos. Aun
así, durante un breve periodo, estos 200 organismos provocan diarrea en la cual miles
de millones de bacterias se expulsan cada día en las heces. Es obvio que la
multiplicación bacteriana rápida es esencial para esta enfermedad.
La multiplicación bacteriana ocurre por fisión binaria, proceso mediante el cual
una bacteria progenitora se divide para formar dos células hijas idénticas. Esto
requiere la síntesis de numerosas biomoléculas esenciales para la construcción de las
células hijas. Casi todas las bacterias tienen un cromosoma circular único, y la
replicación del mismo es una parte integral de la división celular. La replicación
ocurre cuando las enzimas bacterianas utilizan el cromosoma existente como plantilla
para la síntesis de un segundo cromosoma idéntico. Para lograrlo debe disponerse de
un suministro suficiente de desoxinucleótidos para su incorporación a la molécula de
ADN naciente. Este proceso es más complicado de lo que podría sospecharse y es
necesaria otra enzima para regular la conformación del ADN a fin de permitir la
replicación óptima del cromosoma. Estos procesos complejos brindan varias
oportunidades a los antimicrobianos para inhibir el crecimiento bacteriano.
Un suministro abundante de desoxiadenosín trifosfato (dATP), desoxiguanosín
trifosfato (dGTP), desoxicitidín trifosfato (dCTP) y desoxitimidín trifosfato (dTTP)
es esencial para la producción de moléculas de ADN durante la replicación del ADN.
Las bacterias emplean varias vías sintéticas para fabricar estos bloques de
construcción de ADN. El tetrahidrofolato (THF) es un cofactor esencial para varias
de estas rutas y se sintetiza como sigue (Fig. 3-1): la enzima dihidropteroato sintasa
usa dihidropterín pirofosfato y para-aminobenzoato (PABA) para generar
dihidropteroato, que se convierte en dihidrofolato. El dihidrofolato reductasa
convierte dihidrofolato en THF. El THF es necesario para la síntesis de varios
nucleótidos. Aunque los humanos absorben con facilidad el folato —un precursor de
THF— a partir de la dieta, la mayoría de las bacterias no es capaz de hacerlo y debe
sintetizar este cofactor. Por ello esta ruta sintética es un objetivo atractivo para los
La enzima ADN polimerasa es responsable de replicar el cromosoma bacteriano,
pero otras enzimas también son necesarias para este proceso. Un ejemplo son las
topoisomerasas que regulan el superenrollamiento o la torsión del ADN. Para
comprender el superenrollamiento deben apreciarse las consecuencias de contar con
un cromosoma compuesto por ADN helicoidal. La estructura de doble hélice del
ADN dicta que, en un estado relajado, contiene 10 pares de nucleótidos por cada giro
helicoidal. Sin embargo, al girar un extremo del ADN mientras se sostiene fijo el otro
extremo puede aumentarse o disminuirse la cantidad de pares de nucleótidos por giro
helicoidal, a tal vez 11 o 9 (Fig. 3-2). Esto provoca tensión adicional sobre la
molécula de ADN, la cual se ajusta mediante la formación de superespirales. Cuando
hay un aumento de la cantidad de pares de nucleótidos por giro helicoidal, el
superenrollamiento se considera positivo. Cuando hay una disminución, el
superenrollamiento se considera negativo. En las bacterias ocurre un proceso análogo.
Puesto que las partes del cromosoma están “fijas” debido a su interacción con
complejos proteicos grandes, los giros que ocurren en una porción no pueden
disiparse con libertad, sino que se acumulan y forman superespirales. ¿De dónde
proviene la torsión? La ARN polimerasa es una molécula grande incapaz de girar con
libertad mientras se mueve a lo largo del cromosoma bacteriano durante la
transcripción. De este modo, a medida que la ARN polimerasa forja su camino a lo
largo del cromosoma, al separar las hebras de ADN en su andar, ocurre
superenrollamiento positivo por delante de la enzima, mientras que se acumulan
superespirales negativas detrás de la misma. En teoría, el superenrollamiento
excesivo podría ser una barrera para la replicación y transcripción del ADN.
Figura 3-1. Síntesis bacteriana de tetrahidrofolato.
Walter. Copyright © 1983, 1989, 1994 by Bruce Alberts, Dennis Bray, Julian Lewis, Martin Raff, Keith
Roberts, and James D. Watson. Used by permission of W.W. Norton & Company, Inc.)
Para visualizar el superenrollamiento sostenga el cable en espiral de un teléfono
con su mano izquierda a unos 30 cm del aparato. Ahora, con la mano derecha, sujete
el cable en el mismo punto y “tense” el cable a través de los dedos moviendo la mano
hacia el aparato. En este ejemplo, el cable es el ADN cromosómico helicoidal y la
mano derecha es la ARN polimerasa que se mueve a lo largo del cromosoma. Nótese
cómo las superespirales se acumulan en el cable por delante de la mano. Ahora deje
que el aparato cuelgue en el aire. El peso del mismo elimina las superespirales del
cable y lo forza a tomar una forma en exceso torcida. No obstante, el aparato ya no
está fijo, por lo que puede girar con libertad para aliviar la torsión.
Una segunda consecuencia de la naturaleza circular del cromosoma bacteriano es
que, tras terminar la replicación, los dos cromosomas generados se interconectarán
con frecuencia (Fig. 3-3). Es obvio que esto representa un obstáculo para dividir la
bacteria mientras se intenta separar cada cromosoma de las células hijas.
Las bacterias superan estos problemas al producir topoisomerasas, enzimas que
eliminan o agregan superespirales al ADN. Esto se logra al unirse al ADN, cortar una
o ambas hebras del ADN, pasar una o dos de ellas a través de la rotura y luego
realinear el ADN. El paso de una o dos hebras de ADN a través de la rotura en
esencia elimina o agrega una o dos superespirales al cromosoma. También puede
separar dos cromosomas enganchados después de la replicación. De este modo las
bacterias son capaces de regular el grado de superenrollamiento en sus cromosomas y
permitir la separación de cromosomas después de la replicación del ADN.
Figura 3-3. Replicación del cromosoma bacteriano. Una consecuencia de la naturaleza circular del
1. El tetrahidrofolato es necesario para varias vías que implican la síntesis de
2. Los cromosomas de la mayoría de las bacterias son __________.
3. Las __________ son enzimas que regulan el superenrollamiento de ADN.
“La mejor forma de defensa es el ataque.”
— De la guerra, Carl von Clausewitz
Ya se han explicado los tres procesos de las bacterias esenciales para su
supervivencia y sus diferencias con los procesos correspondientes en las células
humanas: la generación de la envoltura celular, la producción de proteínas bacterianas
y la replicación del cromosoma bacteriano. Cada uno de estos procesos brinda
múltiples objetivos para que los antibióticos inhiban las bacterias. Los antibióticos
pueden dividirse en dos clases: los que matan bacterias se conocen como
bactericidas, y aquellos que sólo suprimen el crecimiento bacteriano se denominan
bacteriostáticos. Los antibióticos bacteriostáticos dependen del sistema inmunitario
para erradicar del paciente las bacterias que no se multiplican.
La susceptibilidad de un aislado bacteriano a un antibiótico dado se cuantifica
mediante la concentración inhibitoria mínima (CIM) y la concentración
bactericida mínima (CBM). Como su nombre lo implica, la CIM mide la
concentración mínima de antibiótico que aún es capaz de suprimir el crecimiento del
aislado bacteriano. Del mismo modo, la CBM es la concentración mínima de
antibiótico que provoca la muerte del aislado bacteriano.
En la práctica se han desarrollado varios ensayos para medir si un aislado
bacteriano dado es susceptible o resistente a un antibiótico particular. En el método
de Kirby-Bauer se colocan obleas impregnadas con antibiótico dentro de placas con
agar y cultivos de bacterias. Los antibióticos difunden desde las obleas y establecen
un gradiente a menores concentraciones más allá de la oblea. El crecimiento
bacteriano se suprimirá en una zona que rodea a la oblea y la medición del diámetro
de la zona puede utilizarse para determinar si la cepa bacteriana es susceptible o
resistente al antibiótico. Las Etests (pruebas E) operan con base en un principio
similar, excepto que se utiliza una tira alargada en vez de una oblea. La tira se
impregna con un gradiente decreciente de concentraciones antibióticas en su longitud.
Cuando se deja caer en una placa con agar que se ha sembrado con bacterias, éstas
crecerán hasta el borde de la tira donde se encuentre poco antibiótico, pero serán
incapaces de crecer cerca del extremo de la tira que contiene grandes concentraciones
de antibiótico. La mancha donde el cultivo bacteriano toca primero la tira se utiliza
para estimar la CIM, un proceso facilitado por denominaciones CIM marcadas en la
tira. Los métodos de dilución del medio de cultivo operan bajo un principio similar,
excepto que se crean diluciones antibióticas en pozos con medio líquido en vez de
agar. En estos ensayos, el pozo con la mayor dilución de antibiótico que aún es
incapaz de limitar el crecimiento de la bacteria identifica la CIM. En la actualidad los
laboratorios de microbiología de la mayoría de los hospitales grandes dependen de
máquinas que utilizan estos principios para evaluar de modo automático cientos de
El sistema inmunitario parece ser un tanto ineficaz en la erradicación de bacterias
que provocan ciertos tipos de infecciones, como meningitis y endocarditis, en las
cuales deben utilizarse antibióticos bactericidas en vez de antibióticos
En la siguiente sección se explica cada antibiótico que se une a objetivos
bacterianos esenciales, así como los mecanismos protectores que han evolucionado
dentro de las bacterias para impedir su acción.
1. Los antibióticos __________ matan en vez de inhibir el crecimiento de las
2. El método __________ para medir la susceptibilidad antibiótica utiliza obleas
impregnadas con antibiótico colocadas en una placa con agar sembrado con
3. El método __________ para medir la susceptibilidad antibiótica utiliza diluciones
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