14.6: La emergencia de la farmacorresistencia

Objetivos de aprendizaje

• Describir cómo la prueba de difusión en disco de Kirby-Bauer determina la susceptibilidad de un microbio a un fármaco antibacteriano.
• Explicar la importancia de la concentración inhibitoria mínima y la concentración bactericida mínima en relación con la efectividad de un fármaco antimicrobiano.

Evaluar la efectividad de los medicamentos antimicrobianos contra organismos específicos es importante para identificar su espectro de actividad y la dosis terapéutica. Este tipo de prueba, generalmente descrita como prueba de susceptibilidad antimicrobiana (AST), se realiza comúnmente en un laboratorio clínico. En esta sección, discutiremos métodos comunes para probar la efectividad de los antimicrobianos.

La prueba de difusión en disco Kirby-Bauer

La prueba de difusión en disco de Kirby-Bauer se ha utilizado durante mucho tiempo como punto de partida para determinar la susceptibilidad de microbios específicos a diversos fármacos antimicrobianos. El ensayo de Kirby-Bauer comienza con una placa de agar Mueller-Hinton en la que se inocula un césped confluente con un patógeno bacteriano aislado de un paciente. Los discos de papel de filtro impregnados con cantidades conocidas de fármacos antibacterianos a ensayar se colocan luego en la placa de agar. A medida que el inóculo bacteriano crece, el antibiótico se difunde desde el disco circular hacia el agar e interactúa con las bacterias en crecimiento. La actividad antibacteriana se observa como una zona circular clara de inhibición alrededor del disco impregnado con fármaco, similar al ensayo de difusión de disco. El diámetro de la zona de inhibición, medido en milímetros y comparado con una tabla estandarizada, determina la susceptibilidad o resistencia del patógeno bacteriano al fármaco.

Existen múltiples factores que determinan el tamaño de una zona de inhibición en este ensayo, incluyendo la solubilidad del fármaco, la velocidad de difusión del fármaco a través del agar, el grosor del medio de agar y la concentración de fármaco impregnado en el disco. Debido a la falta de estandarización de estos factores, la interpretación del ensayo de difusión en disco de Kirby-Bauer proporciona información limitada sobre la susceptibilidad y resistencia a los fármacos probados. El ensayo no puede distinguir entre actividades bacteriostáticas y bactericidas, y las diferencias en el tamaño de las zonas no pueden utilizarse para comparar las potencias o eficacias de los fármacos. La comparación de tamaños de zona con una tabla estandarizada solo proporcionará información sobre los antibacterianos a los que un patógeno bacteriano es susceptible o resistente.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

¿Cómo se usa la información de un ensayo de Kirby-Bauer para predecir la efectividad terapéutica de un medicamento antimicrobiano en un paciente?

Antibiogramas: Cómo eliminar algunas de las conjeturas de las recetas

Desafortunadamente, las enfermedades infecciosas no toman tiempo de espera para el trabajo de laboratorio. Como resultado, los médicos rara vez tienen el lujo de realizar pruebas de susceptibilidad antes de escribir una receta. En cambio, se basan principalmente en la evidencia empírica (es decir, los signos y síntomas de la enfermedad) y su experiencia profesional para hacer una suposición educada en cuanto al diagnóstico, agente (s) causante (s) y fármaco más probable que sea efectivo. Este enfoque permite que el tratamiento comience antes para que el paciente no tenga que esperar los resultados de las pruebas de laboratorio. En muchos casos, la prescripción es efectiva; sin embargo, en una era de mayor resistencia antimicrobiana, cada vez es más difícil seleccionar la terapia empírica más adecuada. Seleccionar una terapia empírica inapropiada no solo pone en riesgo al paciente sino que puede promover una mayor resistencia al medicamento recetado.

Recientemente, estudios han demostrado que los antibiogramas son herramientas útiles en el proceso de toma de decisiones para seleccionar la terapia empírica adecuada. Un antibiograma es una recopilación de datos locales de susceptibilidad a antibióticos desglosados por patógeno bacteriano. En un estudio de noviembre de 2014 publicado en la revista Infection Control and Hospital Epidemiology, los investigadores determinaron que el 85% de las prescripciones ordenadas en los centros de enfermería especializada se decidieron empíricamente, pero solo 35% de esas prescripciones se consideraban apropiadas en comparación con las identificación eventual de patógenos y perfil de susceptibilidad obtenido del laboratorio clínico. Sin embargo, en un centro de enfermería donde se implementó el uso de antibiogramas para la selección directa de la terapia empírica, la adecuación de la terapia empírica aumentó de 32% antes de la implementación del antibiograma a 45% después de la implementación de antibiogramas. ¹ Aunque estos datos son preliminares, sugieren que los centros de salud pueden reducir el número de prescripciones inadecuadas mediante el uso de antibiogramas para seleccionar terapia empírica, beneficiando así a los pacientes y minimizando las oportunidades de desarrollo de resistencia antimicrobiana.

Pruebas de Dilución

Como se discutió, las limitaciones de la prueba de difusión en disco de Kirby-Bauer no permiten una comparación directa de potencias antibacterianas para guiar la selección de la mejor opción terapéutica. Sin embargo, las pruebas de dilución antibacteriana se pueden usar para determinar la concentración inhibitoria mínima (MIC) de un medicamento en particular, la concentración más baja de fármaco que inhibe el crecimiento bacteriano visible y la concentración bactericida mínima (MBC), la concentración de fármaco más baja que mata ≥ 99.9% del inóculo inicial . Determinar estas concentraciones ayuda a identificar el fármaco correcto para un patógeno en particular. Para el ensayo de dilución de macrocaldo, se realiza una serie de dilución del fármaco en caldo en tubos de ensayo y se agrega el mismo número de células de una cepa bacteriana de ensayo a cada tubo (Figura\(\PageIndex{1}\)). El MIC se determina examinando los tubos para encontrar la menor concentración de fármaco que inhiba el crecimiento visible; esto se observa como turbidez (turbidez) en el caldo. Luego se inoculan tubos sin crecimiento visible sobre medios de agar sin antibiótico para determinar el MBC. Generalmente, los niveles séricos de un antibacteriano deben estar al menos de tres a cinco veces por encima de la MIC para el tratamiento de una infección.

Figura\(\PageIndex{1}\): En una prueba de dilución, la dilución más baja que inhibe la turbidez (turbidez) es la MIC. En este ejemplo, la MIC es de 8 μg/mL. El caldo de muestras sin turbidez se puede inocular en placas que carecen del fármaco antimicrobiano. La dilución más baja que mata ≥ 99.9% del inóculo inicial se observa en las placas es el MBC. (crédito: modificación de obra de Suzanne Wakim)

El ensayo MIC también se puede realizar utilizando bandejas de microdilución de 96 pozos, que permiten el uso de pequeños volúmenes y dispositivos de dispensación automatizados, así como la prueba de múltiples antimicrobianos y/o microorganismos en una bandeja (Figura\(\PageIndex{2}\)). Las MIC se interpretan como la concentración más baja que inhibe el crecimiento visible, lo mismo que para la dilución de macrocaldo en tubos de ensayo. El crecimiento también se puede interpretar visualmente o mediante el uso de un espectrofotómetro o dispositivo similar para detectar turbidez o un cambio de color si también se incluye en cada pocillo un sustrato bioquímico apropiado que cambia de color en presencia de crecimiento bacteriano.

Figura\(\PageIndex{2}\): También se puede utilizar una bandeja de microdilución para determinar las MIC de múltiples fármacos antimicrobianos en un solo ensayo. En este ejemplo, las concentraciones de fármaco aumentan de izquierda a derecha y las filas con clindamicina, penicilina y eritromicina se han indicado a la izquierda de la placa. Para penicilina y eritromicina, las concentraciones más bajas que inhibieron el crecimiento visible están indicadas por círculos rojos y fueron 0.06 μg/mL para penicilina y 8 μg/mL para eritromicina. Para la clindamicina, se observó crecimiento bacteriano visible a cada concentración hasta 32 μg/mL y la MIC se interpreta como >32 μg/mL. (crédito: modificación del trabajo por parte de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades)

El Etest es un método alternativo utilizado para determinar la MIC, y es una combinación de los métodos de ensayo de difusión en disco de Kirby-Bauer y dilución. Similar al ensayo de Kirby-Bauer, se inocula un césped confluente de un aislado bacteriano sobre la superficie de una placa de agar. Sin embargo, en lugar de usar discos circulares impregnados con una concentración de fármaco, se colocan tiras de plástico comercialmente disponibles que contienen un gradiente de un antibacteriano sobre la superficie de la placa de agar inoculada (Figura\(\PageIndex{3}\)). A medida que el inóculo bacteriano crece, el antibiótico se difunde desde las tiras de plástico hacia el agar e interactúa con las células bacterianas. Debido a que la velocidad de difusión del fármaco está directamente relacionada con la concentración, se observa una zona elíptica de inhibición con el gradiente de fármaco de Etest, en lugar de una zona circular de inhibición observada con el ensayo de Kirby-Bauer. Para interpretar los resultados, la intersección de la zona elíptica con el gradiente en la tira que contiene fármaco indica el MIC. Debido a que se pueden colocar múltiples tiras que contienen diferentes antimicrobianos en la misma placa, la MIC de múltiples antimicrobianos se puede determinar simultáneamente y compararse directamente. Sin embargo, a diferencia de los métodos de dilución de macrocaldo y microcaldo, el MBC no se puede determinar con el Etest.

Figura\(\PageIndex{3}\): El Etest puede ser utilizado para determinar la MIC de un antibiótico. En este Etest, se muestra que la vancomicina tiene una MIC de 1.5 μg/mL contra Staphylococcus aureus.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Comparar y contrastar MIC y MBC.

Foco Clínico: Resolución

La UTI de Marisa probablemente fue causada por los cateterismos que tuvo en Vietnam. La mayoría de las bacterias que causan infecciones urinarias son miembros de la microbiota intestinal normal, pero pueden causar infecciones cuando se introducen en el tracto urinario, como pudo haber ocurrido cuando se insertó el catéter. Alternativamente, si el catéter en sí no era estéril, las bacterias en su superficie podrían haberse introducido en el cuerpo de Marisa. La terapia antimicrobiana que Marisa recibió en Camboya también puede haber sido un factor de complicación porque puede haber seleccionado cepas resistentes a antimicrobianos ya presentes en su cuerpo. Estas bacterias ya habrían contenido genes de resistencia antimicrobiana, ya sea adquiridos por mutación espontánea o mediante transferencia génica horizontal, y, por lo tanto, tuvieron la mejor ventaja evolutiva para la adaptación y crecimiento en presencia de la terapia antimicrobiana. Como resultado, una de estas cepas resistentes pudo haber sido posteriormente introducida en su tracto urinario.

Las pruebas de laboratorio en los CDC confirmaron que la cepa de Klebsiella pneumoniae de la muestra de orina de Marisa fue positiva por la presencia de NDM, una carbapenemasa muy activa que comienza a emerger como un nuevo problema en la resistencia antimicrobiana. Si bien las cepas positivas para NDM son resistentes a una amplia gama de antimicrobianos, han mostrado susceptibilidad a la tigeciclina (estructuralmente relacionada con la tetraciclina) y las polimixinas B y E (colistina).

Para evitar que su infección se propagara, Marisa fue aislada de los demás pacientes en una habitación separada. Se aconsejó a todo el personal del hospital que interactuara con ella que siguiera estrictos protocolos para prevenir la contaminación de la superficie Esto incluiría prácticas especialmente estrictas de higiene de manos y una cuidadosa desinfección de todos los artículos que entren en contacto con ella.

La infección de Marisa finalmente respondió a la tigeciclina y finalmente se aclaró. Fue dada de alta pocas semanas después del ingreso, y una muestra de heces de seguimiento mostró que sus heces estaban libres de K. pneumoniae que contenía NDM, lo que significa que ya no albergaba la bacteria altamente resistente.

Conceptos clave y resumen

• La prueba de difusión en disco de Kirby-Bauer ayuda a determinar la susceptibilidad de un microorganismo a diversos fármacos antimicrobianos. Sin embargo, las zonas de inhibición medidas deben correlacionarse con estándares conocidos para determinar la susceptibilidad y resistencia, y no proporcionar información sobre la actividad bactericida versus bacteriostática, ni permitir la comparación directa de potencias farmacológicas.
• Los antibiogramas son útiles para monitorear tendencias locales en resistencia/susceptibilidad antimicrobiana y para dirigir la selección adecuada de la terapia antibacteriana empírica.
• Existen varios métodos de laboratorio disponibles para determinar la concentración inhibitoria mínima (MIC) de un fármaco antimicrobiano contra un microbio específico. También se puede determinar la concentración bactericida mínima (MBC), típicamente como un experimento de seguimiento a la determinación de MIC usando el método de dilución en tubo.

Notas al pie

1. 1 J.P. Furuno et al. “Uso de Antibiogramas para Mejorar la Prescripción de Antibióticos en Centros de Enfermería Especializada” Control de Infecciones y Epidemiología Hospitalaria 35 no. Suppl S3 (2014) :S56—61.