Mecanismos de resistencia

Existen varios mecanismos genéticos mediante los cuales se puede desarrollar resistencia a los antibióticos en las bacterias. Estos mecanismos dan lugar a resistencia porque dan como resultado modificaciones bioquímicas que cambian ciertas propiedades de las células bacterianas que normalmente hacen que la célula sea sensible a un antibiótico. Ejemplos de modificaciones bioquímicas que conducen a resistencia incluyen la producción de enzimas que inactivan el fármaco; alterar la proteína, enzima o receptor objetivo del fármaco; la activación de bombas de eflujo de fármacos que eliminan deliberadamente el fármaco de la célula; y alteración de las proteínas de la pared celular que inhiben la absorción de fármacos.

Hay dos tipos importantes de mecanismos genéticos que pueden dar lugar a resistencia a los antibióticos: mutación y adquisición de nuevo material genético. En el caso de la mutación, la velocidad a la que se desarrolla la resistencia se puede atribuir a la velocidad a la que mutan las bacterias. Una mutación es un cambio permanente en el material genético de un organismo. Las mutaciones ocurren naturalmente cuando las células se dividen. Las bacterias son especialmente susceptibles a la mutación porque su genoma consta de un solo cromosoma y porque tienen una alta tasa de replicación. Cuantas más replicaciones realice una célula, mayores serán sus posibilidades de modificarse. La adquisición de nuevo material genético también es un proceso que ocurre naturalmente en las bacterias. Este proceso parece ser el mecanismo más común por el cual se desarrolla la resistencia; se ve facilitado por el hecho de que las bacterias son organismos procarióticos (lo que significa que no tienen un núcleo que proteja el genoma) y por la presencia de pequeños trozos de ADN llamados plásmidos que existen en una célula bacteriana separada del cromosoma. Por lo tanto, el material genético de la bacteria está libre en la célula, lo que la hace abierta a la transferencia de genes (el movimiento de un segmento de material genético de una célula bacteriana a otra), lo que a menudo implica la transmisión de plásmidos.

En la naturaleza, los principales mecanismos de transferencia de genes bacterianos son transudar y conjugación. La transducción ocurre cuando las bacterias virus, llamado bacteriófagose desprende de una célula bacteriana, lleva consigo parte del genoma de esa bacteria y luego infecta otra célula. Cuando el bacteriófago inserta su contenido genético en el genoma de la siguiente bacteria, el ADN de la bacteria anterior también se incorpora al genoma. La conjugación ocurre cuando dos bacterias entran en contacto físico entre sí y plásmidoa veces lleva un fragmento de ADN cromosómico y se transfiere de la célula donante a la célula receptora. Los plásmidos suelen portar genes que codifican enzimas capaces de inactivar ciertos antibióticos. La fuente original de los genes de estas enzimas no se conoce con certeza; sin embargo, elementos genéticos móviles, llamados transposones (genes saltadores), podrían haber desempeñado un papel en su apariencia y pueden facilitar su transferencia a otras especies bacterianas. Debido a que muchos de los plásmidos que portan genes resistentes a los antibióticos pueden transferirse entre diferentes especies de bacterias, puede desarrollarse rápidamente una resistencia generalizada a un antibiótico específico.

La transmisión de plásmidos durante la conjugación se ha asociado con la generación de muchos tipos diferentes de bacterias resistentes a los antibióticos. Por ejemplo, se sospecha que la conjugación que involucra un plásmido que porta el gen de resistencia a la meticilina (un antibiótico derivado de la penicilina) dio como resultado la generación de MRSA. La penicilina y la meticilina actúan debilitando la pared celular bacteriana; cuando la pared está comprometida, el gradiente osmótico entre el citoplasma de una célula bacteriana y su entorno obliga a la célula a lisarse (abrirse). En MRSA, el gen obtenido mediante conjugación codifica una proteína capaz de inhibir la unión de la meticilina, evitando que el fármaco se una a su proteína objetivo en la pared celular bacteriana y la altere. Otro ejemplo es un plásmido que porta un gen que codifica la enzima beta-lactamasa. La beta-lactamasa cambia la estructura de la molécula de penicilina, dejándola inactiva.

La transducción y la conjugación dan como resultado un proceso llamado recombinación. Los nuevos genomas bacterianos que se producen por recombinación genética se denominan recombinantes. Los antibióticos no crean recombinantes: los recombinantes resistentes a los antibióticos existen naturalmente a través de eventos normales de transferencia de genes. Sin embargo, los antibióticos, y en particular el uso inadecuado de estos medicamentos, ejercen una presión selectiva sobre las colonias bacterianas, por lo que los organismos más sensibles mueren rápidamente y los organismos más resistentes pueden vivir y replicarse.