La relación entre los seres humanos y los microbios es una relación de amor-odio. Como hemos visto en artículos anteriores1, 2 los microorganismos, y especialmente las bacterias, son importantes aliados para nosotros, ya que viven en gran número en nuestros intestinos y parte de nuestra producción de alimentos depende de su ayuda.
Al mismo tiempo, sin embargo, es necesario mantener a raya las bacterias y otros microorganismos potencialmente patógenos, ya que pueden causar numerosas enfermedades cuando entran en nuestro organismo. Uno de los métodos con los que podemos controlar el crecimiento y la invasividad de las bacterias es utilizar fármacos antibacterianos, en particular antibióticos.
En este artículo, descubriremos juntos de cuántas formas diferentes pueden actuar estas sustancias para protegernos de las bacterias que nos rodean.
Fármacos antibacterianos y antibióticos
En primer lugar, algunas definiciones: por fármacos antibacterianos entendemos aquellas sustancias químicas que son tóxicas para las bacterias en concentraciones que, por lo general, no son perjudiciales para los seres humanos. Tienen, por tanto, toxicidad selectiva. Pueden actuar como bacteriostáticos, bloqueando el crecimiento de las bacterias y facilitando su eliminación por el organismo, o como bactericidas, provocando la muerte de la propia bacteria.3
Según la definición original, los antibióticos son aquellos fármacos antibacterianos producidos por organismos vivos, como bacterias o mohos, mientras que los producidos en el laboratorio se denominan quimioterapéuticos antimicrobianos. Hoy, sin embargo, incluso las moléculas de origen natural se producen artificialmente, por lo que cuestan menos y son más seguras. Además, al producirlos químicamente, pueden modificarse para hacerlos más eficaces contra las bacterias, menos nocivos para los pacientes y más fáciles de administrar.
Esto permite disponer de fármacos que también son activos contra las cepas bacterianas resistentes, ahora muy extendidas, de las que hablaremos en el próximo artículo. Dado que la distinción según su origen natural o sintético ha quedado obsoleta, en este artículo utilizaremos el término antibióticos refiriéndonos indistintamente a una u otra categoría (que es también lo que ocurre en la vida cotidiana cuando vamos al médico o a la farmacia).
Clasificación de los antibióticos: las seis categorías
Los antibióticos pueden ejercer su acción bacteriostática o bactericida mediante seis estrategiasdiferentes4.
I numeri indicati corrispondono ai sei diversi meccanismi descritti nella classificazione seguente.
1. Antibióticos que bloquean la producción de la pared bacteriana
Esta categoría de antibióticos fue la primera en descubrirse e investigarse. A este respecto, es bien conocida la contribución de Alexander Fleming, médico escocés que descubrió la penicilina, progenitora de esta familia de sustancias bactericidas. Sin embargo, es menos conocido el papel de Vincenzo Tiberio, médico e investigador italiano que se anticipó en más de 30 años a los estudios de Fleming.5
Estos fármacos se descubrieron originalmente en extractos líquidos de cultivos de mohos, como el Penicillium notatum (un primo del moho gorgonzola del que hablamos en un artículo anterior6), observando cómo la presencia de estos mohos impedía o limitaba el crecimiento de bacterias en las proximidades.
Desde un punto de vista molecular, estos antibióticos bloquean determinadas reacciones químicas necesarias para que las bacterias produzcan peptidoglicano, que es el principal componente de la pared que confiere resistencia y fuerza a las bacterias. Si la pared bacteriana no se sintetiza correctamente, cualquier desequilibrio del entorno puede ser fatal para la bacteria, que se encuentra sin protección y puede desintegrarse.
Entre los Los antibióticos con este mecanismo de acción son famosos penicilinas (como las penicilinas G y V, o la amoxicilina), la cefalosporinas (muy interesante su descubrimiento por el médico italiano Giuseppe Brotzu en las aguas del puerto de Cagliari en los años 40)7 y otros antibióticos definidos betalactámicos. Entre las sustancias que inhiben la producción de pared bacteriana pero no son betalactámicos se incluyen bacitracina, cicloserina, vancomicina, y fosfomicina (no nos dejemos engañar por el nombre: ¡no tienen nada que ver con los gatitos! El nombre procede de la raíz griega «myco» de «hongo», ya que los mohos que los producen son hongos)
2. Antibióticos que bloquean la producción de vitaminas esenciales
Históricamente, estas sustancias figuraron entre los primeros agentes quimioterapéuticos utilizados. Ya en 1935 se demostró la actividad antibacteriana de un colorante rojo sintético. A partir de ahí, los estudios continuaron con una nueva clase de antibióticos, las sulfonamidas, que pueden bloquear la producción de ácido fólico en las bacterias.
El ácido fólico, o vitamina B9, desempeña un papel importante en el metabolismo del ADN, especialmente en las células que se dividen rápidamente. Por ello, su ausencia inhibe y bloquea la multiplicación de las células (tanto las bacterianas como las nuestras, sobre todo durante el embarazo).
Estos medicamentos no suponen un gran problema para los seres humanos, ya que obtenemos el ácido fólico necesario de nuestra dieta. Pero para las bacterias que tienen que producirla por sí mismas, un bloqueo en la cadena de producción se convierte en un obstáculo insalvable que impide que las células se reproduzcan, poniendo fin así a la invasión del organismo huésped.
Además de las sulfonamidas en sentido estricto, como el sulfametoxazol o la sulfametazina,el ácido paraaminosalicílico, la dapsona y el trimetoprim (que bloquea la misma vía de producción de vitamina B9 de forma ligeramente diferente) también tienen una acción similar
3. Antibióticos que bloquean la producción de proteínas
Para una célula, la producción de proteínas es un proceso fundamental y muy importante. Especialmente para las células de crecimiento rápido, como las bacterias que invaden un organismo. Bloquear la síntesis de proteínas es, por tanto, un excelente mecanismo de defensa que podemos poner en marcha, pero es importante bloquear únicamente la producción de proteínas bacterianas, sin afectar a las células del organismo huésped que deben poder continuar su trabajo.
Por suerte para nosotros, las estructuras bacterianas responsables de la producción de proteínas (los ribosomas) son ligeramente diferentes de las de nuestras células. Estas pequeñas diferencias son la base del funcionamiento de una clase de antibióticos que pueden bloquear los ribosomas bacterianos y no permitirles producir todas las proteínas necesarias para que el microorganismo patógeno se reproduzca.
Los antibióticos como la estreptomicina, los macrólidos (como la eritromicina, la azitromicina y la claritromicina), el cloranfenicol y las tetraciclinas (como la aureociclina, la doxiciclina y la metaciclina) actúan por este mecanismo.
4. Antibióticos que bloquean la producción de ARN
Para producir proteínas, un ingrediente clave esel ARN, que copia la información genética y la transporta al lugar de producción de la propia proteína. Por tanto, bloquear la síntesis de ARN significa bloquear todo el trabajo de producción aguas abajo.
Los antibióticos que actúan sobre la síntesis del ARN son la rifampicina yla actinomicina D, que en la actualidad sólo se utiliza en la terapia contra el cáncer, ya que fue el primer antibiótico que mostró un efecto tóxico también sobre las células cancerosas.
5. Antibióticos que bloquean la duplicación del ADN
«Para hacer un árbol hace falta una semilla», cantaba la canción. Así, al igual que se necesita ARN para fabricar proteínas, se necesita ADN para fabricar ARN. El ADN es el depósito de toda la información genética dentro de las células de todos los seres vivos. Dañar el ADN significa estropear el «recetario» e impedir así que toda la célula funcione correctamente.
Algunos antibióticos actúan precisamente a este nivel, como la mitomicina, que provoca daños en el ADN e impide su replicación, mecanismo por el que también se utiliza en la terapia del cáncer. Por otra parte, la novobiocina y las quinolonas (como el ciprofloxacino) bloquean los mecanismos de duplicación del ADN impidiendo la despiralización de la doble hélice, que permanece superenrollada como los cables en espiral de los viejos teléfonos, creando una maraña sobre la que las proteínas necesarias no pueden trabajar.
6. Antibióticos que debilitan la membrana bacteriana
Por último, los antibióticos que actúan sobre las membranas bacterianas, capaces de debilitarlas y hacerlas más permeables. Éstas se unen a las grasas que constituyen la membrana externa de las bacterias Gram negativas8 y actúan como un detergente, desestabilizando la capa protectora de la célula. Ejemplos de antibióticos de esta categoría son la polimixina B y la polimixina E (colistina).
Una vez visto cómo funcionan las distintas categorías de antibióticos, en el próximo artículo hablaremos de cómo escapan las bacterias a estos ataques selectivos y veremos por qué es un problema tan grave hoy en día. No se lo pierda.
Fuentes:
- https://ingredients.saccosystem.com/probiotici-e-salute-un-viaggio-nella-letteratura-scientifica/
- https://ingredients.saccosystem.com/fermentazione-cosa-e-tipologie-e-latti-fermentati-kefir/
- https://www.my-personaltrainer.it/salute/antibiotici
- Eudes Lanciotti, Introducción a la microbiología, 3ª ed., Zanichelli
- Quienes deseen saber más sobre la vida y las investigaciones científicas de Vincenzo Tiberio encontrarán mucha información interesante con una rápida búsqueda en Internet. También hay un documental sobre él, titulado «Vincenzo Tiberio, el hombre que descubrió los antibióticos».
- https://ingredients.saccosystem.com/muffe-e-batteri-per-produzione-formaggi/
- https://it.wikipedia.org/wiki/Giuseppe_Brotzu
- https://ingredients.saccosystem.com/batteri-di-tutte-le-forme-di-tutti-i-colori/
