Por qué aparecen RESISTENCIAS a los ANTIBIÓTICOS en las granjas? Cómo actuar al respecto?

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1 PATOLOGÍA Por qué aparecen RESISTENCIAS a los ANTIBIÓTICOS en las granjas? Cómo actuar al respecto? Ana García-Quirós, Mariola Penadés, Irene Guerrero, Selena Ferrian, David Viana, Juan Manuel Corpa, Laura Selva* (*) Departamento de Producción Animal y Sanidad Animal, Salud Pública Veterinaria y Ciencia y Tecnología de los Alimentos (Histología y Anatomía Patológica), Facultad de Veterinaria, Universidad CEU Cardenal Herrera, Edificio Seminario s/n, Moncada, Valencia. Correo electrónico: lselva@uch.ceu.es INTRODUCCIÓN El descubrimiento de la penicilina por Fleming en 1928 fue uno de los logros más importantes del siglo XX. Dio comienzo a una nueva era en la quimioterapia, revolucionando el tratamiento de las enfermedades infecciosas. Desde entonces, se han obtenido, comercializado y utilizado una gran cantidad de antimicrobianos, pero lejos de la creencia, al comienzo de la era antibiótica, de que las enfermedades producidas por microbios desaparecerían, pronto se puso de manifiesto que las bacterias eran capaces de desarrollar mecanismos de resistencia. Así, en los años 50 ya se conocían cepas de Staphylococcus aureus resistentes a penicilina. Un antibiótico es una sustancia antibacteriana, es decir, capaz de matar o inhibir el crecimiento de bacterias a dosis terapéuticas inferiores a la dosis tóxica para el huésped. Desde un punto de vista práctico una bacteria es sensible a un antibiótico, cuando el antibiótico es eficaz frente a ella y podemos esperar la curación de la infección; por el contrario es resistente cuando su crecimiento sólo puede ser inhibido a concentraciones superiores a las que el fármaco puede alcanzar en el lugar de la infección (Rodríguez y Sánchez, 1997). En este artículo pretendemos dar una idea global de los mecanismos de acción de los antibióticos y cómo se desarrollan resistencias frente a ellos, con objeto de entender mejor la aparición de resistencias en las granjas y así actuar al respecto. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS ANTIBIÓTICOS Los antibióticos pueden clasificares en bactericidas y bacteriostáticos. Los antibióticos bactericidas poseen la capacidad de eliminar bacterias con una eficacia de más del 99%, mientras que los bacteriostáticos sólo inhiben su crecimiento (Pankey y Sabath, 2004). Para conseguir destruir o inhibir a los microorganismos, los antibióticos deben atravesar la barrera superficial de la bacteria y después fijarse sobre su diana (Lomas et al., 1997). Los mecanismos de acción de los antibióticos son diversos y a veces múltiples -es decir, un mismo antibiótico puede tener varias dianas, por ejemplo la tetracicilina actúa inhibiendo la síntesis proteica, pudiendo alterar también la membrana citoplasmática-, pero todos operan en alguno de los siguientes puntos (Tabla 1). 1. Inhibidores de la síntesis de la pared bacteriana. A excepción de Chlamydiae, Mycoplasma, Ehrlichia y Anaplasma, las bacterias poseen una pared externa constituida por dos capas de una estructura Agosto 2011 cunicultura 25

2 Tabla 1. Principales familias de antibióticos y su mecanismo de acción. Antibióticos Fosfomicina, β-lactámicos, glucopéptidos Aminoglucósidos, tetraciclinas, macrólidos Quinolonas, rifamicinas, sulfonamidas Polimixinas Mecanismo de acción Inhibidores de la síntesis de la pared bacteriana Inhibidores de la síntesis proteica Inhibidores de la síntesis de ácidos nucleicos Antibióticos que actúan sobre la membrana plasmática glucoproteica denominada peptidoglicano, que les da forma y confiere resistencia osmótica. Estos antibióticos actúan inhibiendo la síntesis de peptidoglicano, ya sea por bloqueo directo del lugar catalítico de alguna enzima, o mediante la formación de complejos con determinados sustratos. En este grupo encontramos: la fosfomicina, los β-lactámicos (penicilina, amoxicilina) y los glucopéptidos, como la vancomicina. 2. Inhibidores de la síntesis proteica. Varios antibióticos inhiben la síntesis proteica y la mayoría lo hacen uniéndose a distintas bases nitrogenadas del ARN ribosómico (Tenson y Mankin, 2006). Este ARN ribosómico es fundamental para la construcción de proteínas, siendo el déficit de algunas de ellas incompatible con la vida de la bacteria. Algunos ejemplos de antibióticos que emplean esta estrategia son los aminoglucósidos (neomicina, gentamicina, tobramicina, ), tetraciclinas y macrólidos (eritromicina, linezolid ). 3. Inhibidores de la síntesis de ácidos nucleicos. Dos familias de antibióticos clínicamente relevantes, las quinolonas y las rifamicinas (rifampicina y análogos) tienen como dianas varias enzimas involucradas en la síntesis de ácidos nucleicos. Las quinolonas impiden la reparación del ADN una vez cortado, lo cual conlleva una serie de respuestas que determinan la degradación del genoma bacteriano. El resultado es la muerte rápida de la bacteria. Dentro de este grupo encontramos la enrofloxacina y el ciprofloxacino. Las rifamicinas se fijan a la subunidad beta de la polimerasa del ARN dependiente del ADN y bloquean la elongación de ARNm cuando ésta alcanza 2 ó 3 nucleótidos. Las sulfonamidas y el trimetoprim interfieren en la síntesis de ácidos nucleicos por un mecanismo diferente, inhiben la síntesis de ácido fólico, lo que interfiere en última instancia en la producción de nucleótidos -los nucleótidos son las unidades que componen los ácidos nucleicos: el ADN y el ARN-. 4. Antibióticos que actúan sobre la membrana citoplasmática. A este grupo pertenecen antibióticos de naturaleza lipopeptídica que tienen la capacidad de insertarse en las membranas lipídicas de microorganismos Gramnegativos, como las polimixinas (colistina). La composición y estructura química de cada molécula confieren al antibiótico una serie de características farmacocinéticas que determinan dónde se absorbe, y por ello la vía de administración, el tiempo que tarda en eliminarse del organismo y cómo se lleva a cabo esta eliminación. Una bacteria es sensible a un antibiótico cuando el antibiótico es eficaz frente a ella y podemos esperar la curación de la infección Este punto es esencial para determinar el tiempo de espera que concierne a cada tratamiento, en cada etapa de producción, para garantizar una canal libre de residuos. Del mismo modo, esta estructura es la que otorga a cada molécula una acción selectiva y específica contra un microorganismo, aunque hay que tener claro que el antibiótico no sólo actúa sobre las bacterias causantes de la enfermedad a tratar, sino que también lo hace sobre las que en ese momento existan en el animal incluyendo la propia flora bacteriana intestinal. MECANISMOS DE RESISTENCIA DE LAS BACTERIAS Las bacterias, por su tremenda capacidad de adaptación, pueden desarrollar mecanismos de resistencia frente a los antibióticos. Existe una resistencia natural o intrínseca, cuando la bacteria carece de diana para un antibiótico -como la falta de acción de β-lactámicos frente a Mycoplasma spp.-. Pero las resistencias más importantes desde el punto de vista clínico (ya que conllevan un fracaso terapéutico cuando 26 cunicultura Agosto 2011

3 Figura 1. Los genes implicados en la resistencia bacteriana pueden ser determinados mediante técnicas moleculares, como la PCR. se utiliza un antibiótico supuestamente activo frente al microorganismo causante de la infección) son las de tipo adquirido, debidas a la modificación de la carga genética de la bacteria, ya sea por mutación cromosómica o por mecanismos de transferencia genética (Figura 1). La primera va seguida de la selección de las cepas mutantes resistentes (por ejemplo, mutaciones en el gen gyra son las responsables de la resistencia a quinolonas en aislados clínicos (Selva et al., 2009). Por otro lado, los mecanismos de resistencia pueden transferirse de una bacteria a otra a través de elementos genéticos móviles, como transposones, plásmidos, bacteriófagos o islas de patogenicidad (Hacker y Kaper, 2000). Las bacterias se hacen resistentes a los antibióticos desarrollando mecanismos de resistencia que impiden al antibiótico ejercer su mecanismo de acción (Figura 2). Los mecanismos de resistencia de las bacterias son, fundamentalmente: 1. Inactivación del antibiótico por enzimas. Las bacterias pueden producir enzimas inactivadoras que les permiten neutralizar a los antibióticos (Escolar et al., 1998). Así, por ejemplo, las primeras resistencias a penicilina en humanos derivaron de la aparición de cepas de S. aureus resistentes por Un antibiótico es una sustancia capaz de matar o inhibir el crecimiento de bacterias a dosis terapéuticas inferiores a la dosis tóxica para el huésped producción de la enzima penicilinasa, extendiéndose con enorme rapidez (Kirby, 1944). Dicha extensión se vio facilitada porque el gen de la â-lactamasa se encontraba en un elemento genético móvil, en este caso un plásmido (de Lencastre et al., 2007), pudiéndose transmitir horizontalmente. También hay enzimas modificantes de aminoglucósidos y aunque no es éste su principal mecanismo de resistencia, también el cloranfenicol, las tetraciclinas y los macrólidos pueden ser inactivados por enzimas. 2. Presencia de bombas de eflujo que expulsan el antibiótico. Provocan la salida del antibiótico por un mecanismo de expulsión activa, impidiendo que se acumule en cantidad suficiente para que actúe eficazmente. El mecanismo de eflujo para múltiples agentes antimicrobianos contribuye a la resistencia intrínseca y adquirida contra tales agentes. El análisis del genoma de bacterias Gram-positivas y Gramnegativas ha confirmado la amplia distribución de estos sistemas. El diseño de eflujo (bomba) es mediado por proteínas de transporte, que confieren resistencia a los componentes tóxicos. En las bacterias Gram-negativas es necesario un sistema de eflujo tripartito para expulsar el antimicrobiano hacia el medio externo: una proteína localizada en la membrana citoplasmática, otra en el espacio periplasmático y una tercera en la membrana externa. Los sistemas de eflujo particularmente de bacterias Gram-negativas se asocian con resistencia a múltiples antimicrobianos de importancia clínica como las fluoroquinolonas. 3. Alteración o producción de nuevos sitios diana. Los cambios en los sitios diana son uno de los mecanismos más importantes de resistencia a los antibióticos, pues evitan el efecto bactericida/bacteriostático que estimula la resistencia. Las bacterias producen mutaciones en las porinas de la pared que impiden la entrada de ciertos antibióticos (â-lactámicos) o alteran los sistemas de transporte (aminoglucósidos) impidiendo o dificultando la acción del antibiótico. Aquí podemos contemplar las alteraciones a nivel del ADN girasa (resistencia de quinolonas), del ARNr 23S (macrólidos) de las enzimas PBPs (proteínas fijadoras de penicilina) necesarias para la formación de la pared celular (resistencia a β-lactámicos). Una misma bacteria puede desarrollar varios mecanismos de resistencia frente a uno o varios antibióticos, del mismo modo un antibiótico puede ser Agosto 2011 cunicultura 27

4 Figura 2: Dianas de los antibióticos y mecanismos de resistencia de las bacterias. Modificado de Wright, inactivado por distintos mecanismos de diversas especies bacterianas, de ahí la complejidad en la lucha frente a las resistencias a los distintos antimicrobianos. POR QUÉ APARECEN RESISTENCIAS EN LAS GRANJAS? CÓMO ACTUAR AL RESPECTO? Cuando hablamos de la aparición de resistencias, no debemos pensar en una generación espontánea de las mismas tras un uso indebido de los antimicrobianos. La capacidad de sobrevivir a los antibióticos está codificada en determinados genes que se encontraban en la naturaleza mucho antes del uso generalizado de los antibióticos. Sin embargo, los antibióticos sí que ejercen presión selectiva. Esto quiere decir que al administrar un antibiótico concreto sobrevivirán aquellas bacterias con determinadas mutaciones o elementos genéticos móviles que confieran resistencia a ese antibiótico, mientras que el resto de bacterias morirán al ser sensibles al antibiótico (Selva et al., 2009). Es posible que la diseminación horizontal de genes de resistencia hacia especies bacterianas que no eran resistentes y la persistencia de mutaciones de resistencia de manera vertical a través de poblaciones sean el resultado del uso de los antibióticos en las clínicas y en las granjas (Wright, 2010). Las resistencias más importantes desde el punto de vista clínico son las de tipo adquirido Hemos visto cómo los mismos antibióticos son la fuente de presión evolutiva que con el tiempo los convierte en obsoletos. Por eso, tiene sentido limitar la exposición de las bacterias a los antibióticos para reducir la oportunidad de selección y de diseminación de resistencias (Wright, 2010). Para ello, lo primero que hay que tener claro es que el objetivo del uso de un antibiótico es controlar o reducir el número de microorganismos viables en una enfermedad, y el uso de estos tratamientos no sustituye jamás a unas correctas prácticas de higiene y desinfección. Otra medida profiláctica importante es controlar el origen de los animales de reposición. Tan importante como la entrada de nuevos animales son las instalaciones en las que los vamos a alojar, las jaulas han de estar limpias y desinfectadas para evitar la supervivencia de bacterias en las mismas, así como eliminar los animales sospechosos de enfermedad, pues pueden suponer un foco de diseminación de bacterias en la granja. En segundo lugar se debe elegir correctamente el antibiótico adecuado (Figura 3). La elección debe ser precedida por un diagnóstico adecuado de la enfermedad, teniendo en cuenta otros puntos clave como dosis o posología, el modo de administración y las características farmacocinéticas de la molécula. A modo de ejemplo podríamos pensar en un tratamiento en el agua de bebida. No sólo es suficiente con diluir el producto en el tanque o depósito, habrá que asegurarse de que a cada individuo le esté llegando la concentración óptima, que toma una dosis mínima requerida, y que otros parámetros secundarios, como podría ser tratamientos que acidifiquen o alcalinicen el agua, no modifiquen el comportamiento de nuestra molécula. Además, la elección dependerá de la farmacodinámica del producto con objeto de garantizar una distribución adecuada en el organismo del animal, y más importante, en el tejido u órgano diana donde ejercerá su efecto bactericida. La administración se llevará a cabo durante un periodo suficiente de tiempo que impida que la población bacteriana vuelva a incrementarse y que por tanto se produzca una recaída en la enfermedad, pero retirándolo a tiempo para que no queden residuos en la canal o vísceras del animal cuando éstas llegue a matadero. 28 cunicultura Agosto 2011

5 Figura 3: Antibiograma. Mediante esta técnica se puede conocer la sensibilidad o resistencia de una bacteria a determinados antibióticos. Por otro lado, los antibióticos han sido ampliamente utilizados en la producción animal como promotores de crecimiento. Añadidos en bajas dosis en el pienso, mejoran los índices de crecimiento al seleccionar una flora bacteriana que optimiza la absorción de nutrientes a nivel digestivo. Igualmente han sido administrados de manera preventiva de forma arbitraria, sin recomendaciones o sin prescripción veterinaria. Fue a partir de enero del 2006 cuando la Comisión Europea prohibió el uso de antibióticos como promotores de crecimiento en animales de producción, dando como resultado una reducción progresiva en el uso de antibióticos sin fines terapéuticos. Esta prohibición forma parte de una estrategia global de seguridad alimentaria para evitar la aparición de resistencias a los antibióticos, que también recae sobre la salud pública considerando puntos de control el primer eslabón de la cadena, el pienso que consume el animal, y los residuos que en el producto final, en este caso la canal, puedan afectar al consumidor, cuya salud es la principal prioridad. Las medidas preventivas son importantes, pero también es necesario el desarrollo de herramientas alternativas a los antibióticos. Una de ellas podría pasar por el desarrollo de vacunas. En cunicultura está bastante extendido el uso de autovacunas, que representan una ayuda importante, aunque no terminan de solucionar el problema. En los últimos años cada vez se está imponiendo más el empleo de probióticos -microorganismos vivos capaces de ejercer un papel inhibidor frente a ciertos patógenos-, aunque este terreno está prácticamente inexplorado en cunicultura. Por último, existe una terapia que quedó relegada tras el éxito que acompañó al uso terapéutico de la penicilina, y es la fagoterapia. Esta consiste en el empleo de virus bacteriófagos para el tratamiento y curación de las enfermedades. Se conoce como bacteriófagos a los virus que infectan a las bacterias. Estos son capaces de introducirse en el interior de la bacteria y multiplicar su ADN o ARN, para producir nueva descendencia vírica que finaliza con la destrucción de la bacteria. Los virus bacteriófagos fueron descubiertos hace casi un siglo y desde un principio se vislumbraron como instrumentos para combatir las enfermedades infecciosas. El preocupante y creciente desarrollo de resistencias bacterianas a los antibióticos ha hecho que, desde hace unos años, se piense de nuevo en los virus bacteriófagos como una alternativa terapéutica. Figura 4: Esquema de actuación de los virus bacteriófagos: 1. El bacteriófago ataca la bacteria. 2. Bacteriófago inyectando su ADN. 3. El genoma bacteriano se destruye y la bacteria muere. 4. El bacteriófago utiliza la maquinaria bacteriana para crear nueva descendencia, 5. Ensamblaje de nuevos bacteriófagos. 6. Lisis de la pared bacteriana y liberación de nuevos bacteriófagos que destruirán nuevas bacterias. Agosto 2011 cunicultura 29