Introducción a la microbiología. Interferencia con la síntesis de la pared celular

Microbiologia: Los medicamentos antimicrobianos tienen una variedad de efectos sobre el crecimiento y la viabilidad de los microorganismos, y funcionan a través de diferentes mecanismos de acción. A continuación, se describen los mecanismos generales y algunos ejemplos específicos de agentes antimicrobianos:

### Mecanismos de Acción

1. **Interferencia con la síntesis de la pared celular:**

   - **Penicilinas y cefalosporinas:** Estos antibióticos inhiben las enzimas responsables de la formación de enlaces cruzados en la pared celular bacteriana, debilitándola y provocando la lisis celular. Son más efectivos contra bacterias en crecimiento activo.

   - **Isoniacida:** Específicamente activa contra Mycobacterium tuberculosis, ya que interfiere con la síntesis de ácidos micólicos, componentes esenciales de la pared celular micobacteriana.

2. **Inhibición de la síntesis de proteínas:**

   - **Aminoglucósidos (ejemplo: gentamicina):** Se unen a la subunidad ribosomal 30S, causando errores en la lectura del ARN mensajero y, por tanto, produciendo proteínas defectuosas.

   - **Tetraciclinas y macrólidos:** También interfieren con la síntesis de proteínas uniéndose a diferentes partes del ribosoma bacteriano.

3. **Interferencia con la síntesis de ácidos nucleicos:**

   - **Quinolonas:** Inhiben la acción de la ADN girasa y la topoisomerasa IV, enzimas cruciales para la replicación del ADN bacteriano.

   - **Rifampicina:** Inhibe la ARN polimerasa bacteriana, impidiendo la transcripción del ADN en ARN.

4. **Antimetabolitos:**

   - **Sulfamidas:** Actúan como análogos estructurales del ácido para-aminobenzoico (PABA), un precursor en la síntesis del ácido fólico, compitiendo con él y bloqueando la síntesis de folato, lo que afecta la producción de nucleótidos.

   - **Trimetoprim:** Inhibe la dihidrofolato reductasa, otra enzima en la ruta de síntesis del ácido fólico. La combinación de trimetoprim y sulfamidas genera un efecto sinérgico.

5. **Alteración de la permeabilidad de la membrana celular:**

   - Algunos antibióticos, como la polimixina B, se insertan en las membranas bacterianas, alterando su permeabilidad y causando la muerte celular.

### Organismos Persistentes

Algunos microorganismos pueden entrar en un estado de persistencia en el que son menos susceptibles a los antibióticos. Estas células persistentes no son resistentes en el sentido genético, pero pueden sobrevivir a tratamientos antimicrobianos al reducir su actividad metabólica, lo que hace que los antibióticos que actúan sobre procesos metabólicos activos sean menos efectivos.

### Inhibición Competitiva y No Competitiva

- **Inhibición competitiva** se refiere a la competencia directa entre el inhibidor y el sustrato por el sitio activo de una enzima. Las sulfamidas son un ejemplo clásico, ya que compiten con el PABA.

- **Inhibición no competitiva** implica que el inhibidor se une a un sitio diferente al sitio activo, modificando la conformación de la enzima e impidiendo su acción sin competir directamente con el sustrato.

### Antibióticos de Amplio Espectro

- Estos antibióticos, como las tetraciclinas y las quinolonas, son efectivos contra una amplia gama de bacterias grampositivas y gramnegativas. Sin embargo, su uso indiscriminado puede alterar la microbiota normal y contribuir al desarrollo de resistencia.

Estos mecanismos y agentes representan solo una parte del arsenal antimicrobiano disponible, y la elección del tratamiento depende del tipo de infección y la susceptibilidad del microorganismo involucrado. Es fundamental utilizar estos medicamentos bajo la supervisión adecuada para minimizar el riesgo de resistencia y efectos secundarios.

En la terapéutica urinaria antibacteriana, se utilizan varios compuestos sintéticos diseñados para tratar infecciones del tracto urinario (ITU). Además, la resistencia a los medicamentos antimicrobianos es un desafío creciente que implica cambios fenotípicos y genéticos. A continuación, se abordan estos temas:

### Compuestos Sintéticos en Terapéutica Urinaria

1. **Nitrofurantoína:**

   - Un agente antimicrobiano utilizado específicamente para ITU. Actúa inhibiendo varias enzimas bacterianas, interfiriendo con la síntesis de ADN, ARN y proteínas.

2. **Trimetoprim-sulfametoxazol (TMP-SMX):**

   - Una combinación sinérgica que bloquea la síntesis de ácido fólico en las bacterias. Es ampliamente usada para tratar ITU.

3. **Fluoroquinolonas (ejemplo: ciprofloxacino):**

   - Inhiben la ADN girasa y la topoisomerasa IV, esenciales para la replicación del ADN bacteriano. Son efectivas contra una amplia gama de bacterias, pero su uso excesivo ha contribuido al aumento de la resistencia.

### Resistencia a los Medicamentos Antimicrobianos

La resistencia a los antimicrobianos es una preocupación crítica y está mediada por varios mecanismos:

1. **Cambios Fenotípicos:**

   - Las bacterias pueden modificar su metabolismo o estructura celular para reducir la eficacia de los antimicrobianos. Por ejemplo, pueden incrementar la producción de bombas de eflujo que expulsan el fármaco fuera de la célula.

2. **Genes de Resistencia en Plásmidos:**

   - Los plásmidos son elementos genéticos móviles que pueden transferir genes de resistencia entre bacterias, acelerando la propagación de la resistencia. Estos genes pueden codificar enzimas como las betalactamasas, que destruyen antibióticos como la penicilina.

3. **Densidad de la Población:**

   - En poblaciones bacterianas grandes, la probabilidad de mutaciones que confieren resistencia es mayor. Además, la alta densidad favorece la transferencia horizontal de genes entre bacterias.

4. **Enzimas Dirigidas por Factores de Resistencia (RF):**

   - Incluyen enzimas que modifican o degradan antibióticos, como las betalactamasas que inactivan las penicilinas y cefalosporinas.

### Características Generales de la Resistencia a Fármacos

1. **Resistencia Fenotípica Inducida:**

   - Algunas bacterias pueden expresar resistencia solo en presencia del antibiótico, lo que complica la detección.

2. **Ampliando la Resistencia:**

   - La exposición a un antibiótico puede seleccionar para mutaciones o adquirir genes que amplíen el espectro de resistencia a otros antimicrobianos.

3. **Sinergismo y Antagonismo:**

   - La combinación de antibióticos puede tener efectos sinérgicos (mejorar la eficacia) o antagónicos (reducir la eficacia). La elección adecuada de combinaciones es crucial para el éxito terapéutico.

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