Manual de Antibióticos. El ABC para elegir el medicacamento antibacteriano correcto
“El guerrero, en concordancia con sus metas, conserva varias armas y
conoce sus características, además de utilizarlas adecuadamente.”
—El libro de los cinco anillos, Miyamoto Musashi
Para proteger al cuerpo humano de la arremetida de los patógenos bacterianos se ha
desarrollado una gran cantidad de compuestos antimicrobianos dirigidos a los puntos
de vulnerabilidad de dichos invasores. Estos fármacos pueden agruparse en tres
amplias categorías con base en su mecanismo de acción: (1) aquellos dirigidos contra
la envoltura celular bacteriana, (2) aquellos que bloquean la producción de proteínas
nuevas y (3) los dirigidos contra el ADN o la replicación del mismo.
Ahora se explicará cada antimicrobiano. Para cada uno se proporciona un resumen
sobre su espectro antimicrobiano en la forma de un semáforo. Para este propósito las
bacterias se agruparon en cuatro grandes categorías: bacterias grampositivas aerobias,
bacterias gramnegativas aerobias, bacterias anaerobias y bacterias atípicas. La
actividad de un antibiótico contra una categoría particular de bacterias está
representada por una luz azul intenso (activo), una luz azul claro (en ocasiones
activo) o una luz gris claro (sin actividad). De este modo, en el ejemplo mostrado en
la segunda figura, se puede avanzar y utilizar el antibiótico para tratar una infección
causada por bacterias grampositivas, detenerse si se considera utilizar el antibiótico
para tratar una infección causada por bacterias gramnegativas y proceder con
precaución si se trata una infección causada por bacterias atípicas o anaerobias.
Nótese que estas sólo son indicaciones generales para la actividad antibiótica contra
estas clases de bacterias. Es importante señalar que hay excepciones y muchos otros
factores, como la capacidad del antibiótico para lograr concentraciones elevadas en el
sitio de la infección, si mata o sólo inhibe las bacterias, las contraindicaciones del
medicamento y la historia de antibióticos del paciente, que deben tomarse en cuenta
al elegir el medicamento apropiado. No obstante, la representación del semáforo es
útil como primer paso para aprender sobre el espectro antimicrobiano de cada
Algunos de los primeros antibacterianos eran anticuerpos. El suero que contenía
anticuerpos fijos y la toxina inactivada de difteria ya se utilizaban para tratar
individuos con difteria en el siglo XIX. Pese a que los antibióticos más actuales
son moléculas pequeñas, los anticuerpos dirigidos contra toxinas formadas por
bacterias patógenas han experimentado un renacimiento. Por ejemplo, raxibacumab
y bezlotoxumab son anticuerpos monoclonales humanos que se unen a un
componente de la toxina de Bacillus anthracis y la toxina B de Clostridium
dif icile, de manera respectiva. Una vez más se espera que los anticuerpos tengan
una función importante en el tratamiento de pacientes con infecciones bacterianas.
Markham A. Bezlotoxumab: first global approval. Drugs. 2016;76:1793–1798.
Migone TS, Subramanian GM, Zhong J, et al. Raxibacumab for the treatment of inhalational anthrax. N
Para una excelente revisión sobre los antibióticos favor de consultar estas referencias:
Diseases. 8th ed. Philadelphia, PA: Elsevier Saunders; 2015.
Thompson RL, Wright AJ. Symposium on antimicrobial agents, parts I–XVII. Mayo Clin Proc. 1998–
Walsh C. Antibiotics: Actions, Origins, Resistance. Washington, DC: ASM Press; 2003.
“Aunque los caballeros, seguros dentro de su pesada armadura, no
tenían escrúpulos en pisotear y matar al soldado de a pie que viste
de cuero, es entretenido leer sobre la protesta fiera cuando el
soldado de a pie contraatacaba con su ballesta acerada... Los
caballeros clamaban al cielo para dar testimonio de una contienda
sin honor que empleaba dichas armas en batalla, siendo el hecho
que se daban cuenta de que su armadura ya no protegía su persona
como en los días previos a las pesadas ballestas...”
—La ballesta, Sir Ralph Payne-Gallwey
perforarla. Estos antimicrobianos atacan la envoltura celular protectora y la
convierten en un lastre para la bacteria. En las secciones siguientes se explica cómo
estos antibióticos eliminan bacterias, los tipos de bacterias contra los cuales son
La excitante historia de los antibióticos β-lactámicos comenzó en 1928, cuando
Alexander Fleming notó que un hongo que contaminaba uno de sus cultivos evitaba
el crecimiento de bacterias. Debido a que el hongo era del género Penicillium,
Fleming nombró “penicilina” a la sustancia antibacteriana, el primero de una larga
línea de β-lactámicos. La clasificación de este compuesto progresó con rapidez y, en
1941, se realizaban en pacientes estudios clínicos con éxito extraordinario.
El núcleo esencial de la penicilina es un anillo de cuatro miembros llamado anillo
β-lactámico (Fig. 5-1). Las modificaciones de esta estructura básica han dado paso al
desarrollo de varios compuestos antibacterianos útiles, cada uno de los cuales tiene su
propio espectro característico de actividad y propiedades farmacocinéticas. Estas
incluyen penicilinas, cefalosporinas, carbapenems y monobactams (Tabla 5-1).
Sin embargo, es importante recordar que la actividad antibacteriana de cada
compuesto β-lactámico radica en el mismo mecanismo básico (Fig. 5-2). Pese a ser
una sobresimplificación, los antibióticos β-lactámicos pueden considerarse
inhibidores de las proteínas de unión a penicilina (PBP) que suelen ensamblar la capa
de peptidoglucano que envuelve a la mayoría de las bacterias. Se ha propuesto la
hipótesis de que el anillo β-lactámico simula la porción D-alanil–D-alanina de la
cadena peptídica lateral que se fija por PBP en condiciones normales. De este modo
las PBP interactúan con el anillo β-lactámico y ya no están disponibles para la síntesis
de nuevo peptidoglucano (Fig. 5-3). La disrupción de la capa de peptidoglucano
provoca la lisis de la bacteria.
Como es el caso para todos los antibióticos, la resistencia a los β-lactámicos puede
dividirse en dos categorías principales: intrínseca y adquirida. La resistencia
intrínseca se refiere al mecanismo de resistencia que es característico de la estructura
o fisiología de la especie bacteriana. Por ejemplo, las porinas en la membrana externa
de todas las cepas de Pseudomonas aeruginosa no permite el paso de ampicilina al
espacio periplásmico, por lo cual todas las cepas de P. aeruginosa son resistentes a
este antibiótico. En contraste, la resistencia adquirida ocurre cuando una bacteria
que fue sensible a un antibiótico adquiere una mutación o material genético exógeno
que le permite resistir la actividad de dicho antibiótico. Por ejemplo, la mayoría de las
cepas de P. aeruginosa es susceptible al carbapenem imipenem, el cual obtiene
acceso a las PBP de dicho microorganismo al atravesar un canal proteico específico
encontrado en la membrana externa. No obstante, después de la exposición a
imipenem pueden ocurrir mutaciones espontáneas que provocan la pérdida de la
producción de dicho canal. De este modo se produce resistencia adquirida a
imipenem. En la práctica la resistencia intrínseca suele implicar que todas las cepas
de una especie de bacteria son resistentes a un antibiótico dado, mientras que la
resistencia adquirida afecta sólo algunas cepas de una especie bacteriana.
Por lo regular, la resistencia se produce por la falla de un medicamento para evitar
uno de seis obstáculos (Pitfalls; seis P, por sus siglas en inglés) en el proceso por el
cual los antibióticos β-lactámicos causan la muerte de los patógenos bacterianos (Fig.
5-4). Estas son las seis P: (1) Penetración —los β-lactámicos penetran poco el
compartimento intracelular de las células humanas, por lo cual las bacterias que
un antibiótico β-lactámico llega a la bacteria debe tener acceso a sus objetivos, las
PBP. En las bacterias grampositivas esto no es difícil puesto que las PBP y la capa de
peptidoglucano están relativamente expuestas, pero en las bacterias gramnegativas
están rodeados por la membrana externa protectora. Los β-lactámicos deben romper
la membrana al difundir a través de las porinas, que son canales proteicos en la
membrana externa. Muchas de las bacterias gramnegativas tienen porinas que no
permiten el paso de ciertos β-lactámicos hacia el espacio periplásmico. (3) Bombas
(pumps) —algunas bacterias producen bombas de eflujo, que son complejos
proteicos que transportan antibióticos que han entrado al espacio periplásmico de
regreso al ambiente. Estas bombas evitan que los antibióticos se acumulen dentro del
periplasma para alcanzar concentraciones suficientes y tener actividad antibacteriana.
(4) Las penicilinasas (en realidad β-lactamasas, pero no inician con P) —numerosas
bacterias, tanto grampositivas como gramnegativas, producen β-lactamasas, enzimas
que degradan β-lactámicos antes de que lleguen a las PBP. (5) PBP —algunas
bacterias producen PBP que no se unen a los β-lactámicos con gran afinidad. En estas
bacterias los β-lactámicos llegan a sus objetivos, las PBP, pero no pueden interactuar
con ellas. (6) Ausencia de peptidoglucano —unas cuantas bacterias que no producen
peptidoglucano y, por ello, no se afectan por los β-lactámicos. Para ser eficaces los
medicamentos β-lactámicos deben navegar con éxito al sortear cada uno de estos
posibles obstáculos. Es importante señalar que los antibióticos β-lactámicos son un
grupo heterogéneo de compuestos; algunos pueden bloquearse en ciertos pasos a
través de los cuales otros pueden proceder sin dificultad.
Figura 5-1. Estructura del anillo β-lactámico.
subunidad de ácido N-acetilmurámico (NAMA) y disacárido N-acetilglucosamina (NAGA) con una cadena
intenta catalizar el anillo β-lactámico, lo que provoca la inactivación de la PBP.
Recuerde las seis “P” de la resistencia a los antibióticos β-lactámicos: Penetración,
Porinas, bombas (Pumps), Penicilinasas, PBP, ausencia de Peptidoglucano.
En un principio se pensó que la resistencia antibiótica ocurría primero cuando las
bacterias respondían al uso terapéutico de los antibióticos en el siglo XX. Ahora es
claro que los genes de resistencia antibiótica tienen una edad de miles de años y es
probable que evolucionaran junto con los microbios ambientales que producían
compuestos antimicrobianos de modo natural.
D’Costa VM, King CE, Kalan L, et al. Antibiotic resistance is ancient. Nature. 2011;477:457–461.
Una característica de las β-lactamasas: vienen en muchos sabores —es decir,
algunas son específicas para unos cuantos antibióticos β-lactámicos, mientras que
otras tienen actividad contra casi todos los β-lactámicos. Por ejemplo, la β-lactamasa
de Staphylococcus aureus es un tanto específica para algunas de las penicilinas,
mientras que las β-lactamasas de amplio espectro producidas por algunas cepas de
Escherichia coli y Klebsiella spp. (abreviatura para el plural de especies) degradan
casi todas las penicilinas, cefalosporinas y monobactams. Diferentes especies o cepas
de bacterias producen distintos tipos de β-lactamasas que les confieren patrones
únicos de resistencia antibiótica. Por ello las generalizaciones sobre las β-lactamasas
y sus efectos sobre antibióticos específicos deben realizarse con precaución.
A pesar de sus numerosas limitaciones, los antibióticos β-lactámicos aún forman
parte de los antibióticos más poderosos y de amplio espectro disponibles en la
actualidad. Comprenden una proporción significativa de los antibióticos totales
1. Todos los antibióticos β-lactámicos actúan al evitar la construcción adecuada de la
2. Las cuatro clases principales de antibióticos β-lactámicos son __________,
__________, __________ y __________.
3. Todos los antibióticos β-lactámicos ejercen su actividad al unirse a __________.
4. Las __________ son enzimas que segregan los antibióticos β-lactámicos y los
Por casualidad, Alexander Fleming tomó unas vacaciones de dos semanas justo
después de inocular sus placas con agar que pronto se contaminarían. Debido a que
sabía que no podría examinar las placas durante dos semanas las incubó a
temperatura ambiente en vez de a 37 °C para que la velocidad de crecimiento de
las bacterias fuera más lenta. Estas vacaciones cambiaron el curso de los eventos
humanos. Penicillium crece a temperatura ambiente, pero no a 37 °C —si Fleming
no hubiese tomado vacaciones nunca hubiera observado los efectos bactericidas del
hongo. Por lo tanto, las vacaciones en realidad hacen que uno sea más productivo
Friedman M, Friedman GW. Medicine’s Ten Greatest Discoveries. New Haven, CT: Yale University
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