13.3B: Medicamentos antimicrobianos de origen natural: antibióticos
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Objetivos de aprendizaje
- Discutir el mecanismo de acción para los inhibidores de la síntesis de proteínas utilizados como medicamentos antimicrobianos, y reconocer varios medicamentos antimicrobianos naturales
Puntos Clave
- Existen principalmente dos clases de medicamentos antimicrobianos: los obtenidos de fuentes naturales (es decir, antibiótico beta-lactámico (como penicilinas, cefalosporinas) o inhibidores de la síntesis de proteínas (como aminoglucósidos, macrólidos, tetraciclinas, cloranfenicol, polipéptidos); y agentes sintéticos.
- Un anillo β-lactama (beta-lactama) es una lactama de cuatro miembros. Una lactama es una amida cíclica. Se nombra como tal porque el átomo de nitrógeno está unido al β-carbono relativo al carbonilo.
- Un inhibidor de la síntesis de proteínas es una sustancia que detiene o ralentiza el crecimiento o proliferación de las células al interrumpir los procesos que conducen directamente a la generación de nuevas proteínas.
Términos Clave
- β-lactama: Un anillo de β-lactama (beta-lactama) es una lactama de cuatro miembros. Una lactama es una amida cíclica. Se nombra como tal, debido a que el átomo de nitrógeno está unido al β-carbono relativo al carbonilo. La β-lactama más simple posible es la 2-azetidinona.
- antimicrobiano: Agente que destruye microbios, inhibe su crecimiento, o previene o contrarresta su acción patógena.
- microorganismo: Un organismo que es demasiado pequeño para ser visto a simple vista, especialmente un organismo unicelular, como una bacteria.
Un antimicrobiano es una sustancia que mata o inhibe el crecimiento de microorganismos bacterias, hongos o protozoos. Los medicamentos antimicrobianos destruyen los microbios (microbiocidas) o previenen el crecimiento de microbios (microbiostáticos). Los desinfectantes son sustancias antimicrobianas que se utilizan en objetos no vivos o fuera del cuerpo.
El descubrimiento de antimicrobianos, como la penicilina y la tetraciclina, allanó el camino para una mejor salud para millones de personas en todo el mundo. Antes de que la penicilina se convirtiera en un tratamiento médico viable a principios de la década de 1940, no existía una verdadera cura para la gonorrea, faringitis estreptocócica o neumonía. A los pacientes con heridas infectadas a menudo se les debía extirpar una extremidad herida o enfrentar la muerte por infección. Ahora, la mayoría de estas infecciones se pueden curar fácilmente con un ciclo corto de antimicrobianos.
Sin embargo, con el desarrollo de antimicrobianos, los microorganismos se han adaptado y se han vuelto resistentes a los agentes antimicrobianos previos. La vieja tecnología antimicrobiana se basaba ya sea en venenos o en metales pesados, que tal vez no hayan matado completamente al microbio. Esto permitió que el microbio sobreviviera, cambiara y se volviera resistente a los venenos y/o metales pesados.
La nanotecnología antimicrobiana es una adición reciente a la lucha contra los organismos causantes de enfermedades. Reemplaza metales pesados y toxinas y algún día puede ser una alternativa viable.
Las infecciones que se adquieren durante una visita al hospital se denominan “infecciones adquiridas en el hospital” o infecciones nosocomiales. De igual manera, cuando la enfermedad infecciosa es recogida en el ámbito no hospitalario se considera “adquirida en la comunidad”.
Existen principalmente dos clases de medicamentos antimicrobianos: los obtenidos de fuentes naturales (es decir, beta-lactama), antibióticos (como penicilinas, cefalosporinas) o inhibidores de la síntesis de proteínas (como aminoglucósidos, macrólidos, tetraciclinas, cloranfenicol, polipéptidos); y agentes sintéticos.
Un anillo β-lactama (beta-lactama) es una lactama de cuatro miembros. Una lactama es una amida cíclica. Se nombra como tal, debido a que el átomo de nitrógeno está unido al β-carbono relativo al carbonilo. La β-lactama más simple posible es la 2-azetidinona.
Un inhibidor de la síntesis de proteínas es una sustancia que detiene o ralentiza el crecimiento o proliferación de las células al interrumpir los procesos que conducen directamente a la generación de nuevas proteínas. Si bien se podría utilizar una interpretación amplia de esta definición para describir casi cualquier antibiótico, en la práctica suele referirse a sustancias que actúan a nivel ribosómico (ya sea el propio ribosoma o el factor de traducción), aprovechando las principales diferencias entre ribosoma procariota y eucariota estructuras. Toxinas como la ricina también funcionan mediante la inhibición de la síntesis de proteínas. La ricina actúa en los 60 eucariotas.
En general, los inhibidores de la síntesis de proteínas funcionan en diferentes etapas de la traducción de ARNm procariota en proteínas, como iniciación, elongación (incluyendo entrada de ARNt de aminoacilo, corrección de pruebas, transferencia de peptidilo y translocación ribosómica) y terminación. Rifamicina inhibe la transcripción de ADN procariota en ARNm mediante la inhibición de la ARN polimerasa dependiente de ADN mediante la unión de su subunidad beta. El linezolid actúa en la etapa de iniciación probablemente impidiendo la formación del complejo de iniciación, aunque el mecanismo no se entiende completamente.
Las tetraciclinas y la tigeciclina (una glicilciclina relacionada con tetraciclinas) bloquean el sitio A en el ribosoma, impidiendo la unión de los ARNt de aminoacilo. Los aminoglucósidos, entre otros mecanismos potenciales de acción, interfieren con el proceso de corrección, provocando una mayor tasa de error en la síntesis con terminación prematura. El cloranfenicol bloquea la etapa de transferencia de peptidilo de elongación en la subunidad ribosómica 50S tanto en bacterias como en mitocondrias. Los macrólidos (además de inhibir la translocación ribosómica y otros mecanismos potenciales) se unen a las subunidades ribosómicas de los 50, inhibiendo la transferencia de peptidilo. Quinupristina/dalfopristina actúan sinérgicamente, con dalfopristina, potenciando la unión de quinupristina así como inhibiendo la transferencia de peptidilo. La quinupristina se une a un sitio cercano en la subunidad ribosómica 50S y evita la elongación del polipéptido. También provoca que se liberen cadenas incompletas. Los macrólidos, clindamicina y aminoglucósidos (con los tres que tienen otros mecanismos potenciales de acción también) tienen evidencia de inhibición de la translocación ribosómica. El ácido fusídico previene el recambio del factor de elongación G (EF-G) del ribosoma. Los macrólidos y la clindamicina (ambos también con otros mecanismos potenciales) provocan la disociación prematura del peptidil-ARNt del ribosoma. La puromicina tiene una estructura similar a la del tirosinilaminoacil-ARNt. Por lo tanto, se une al sitio ribosómico A y participa en la formación de enlaces peptídicos, produciendo peptidil-puromicina. Sin embargo, no se involucra en la translocación y se disocia rápidamente del ribosoma, provocando una terminación prematura de la síntesis de polipéptidos.