Por Stephany Barrera
Artículo de Divulgación Científica

Históricamente existe evidencia de que desde hace más de 2 mil años, en países como Serbia, China, Egipto y Grecia se utilizaba pan enmohecido para tratar infecciones en heridas abiertas. Fue hasta siglos después que los científicos descubrieron que el enmohecimiento del pan era causado por el hongo Penicillium que tiene la capacidad de producir un compuesto que bloquea el crecimiento de algunas bacterias. El compuesto se aisló para combatir las enfermedades causadas por bacterias, al cual llamaron “penicilina”. Desde ese entonces un gran número de distintos compuestos o antibióticos se utilizan en el campo médico.

La historia reciente indica que fue a principios de la década de los 40s cuando se inició el uso de uno de los productos que más ha contribuido a los avances médicos en la historia de la humanidad: el antibiótico, que ayuda a tratar infecciones ocasionadas por diversos tipos de bacterias.

Sin embargo, las bacterias han podido sobrevivir a los antibióticos adaptándose a ellos. Este fenómeno se conoce como “resistencia bacteriana”. Antes de la introducción de la penicilina ya existían bacterias con la habilidad de sobrevivir a ésta, por lo que posterior a su introducción, y pese a que se administrara en tiempo y forma, se presentaron bacterias resistentes a su uso.

Los científicos, al percatarse de que la penicilina no era suficiente para tratar algunas infecciones contra estas bacterias resistentes, diseñaron nuevos antibióticos como la meticilina. No obstante, para la década de los 60s algunas infecciones por una bacteria conocida como Estafilococo Dorado mostraron resistencia a la meticilina (EDRM). Fue entonces que para combatir a EDRM se utilizó la vancomicina, pero unos años más tarde algunos aislamientos de estafilococos y otras bacterias también lograron sobrevivir a la vancomicina. A través del tiempo se ha demostrado que a pesar de que se utilicen nuevos antibióticos, las bacterias evolucionan y demuestran su capacidad para resistirlos (Ver figura 1).

Figura 1.- Línea de tiempo de introducción de los antibióticos al ámbito clínico y la detección de resistencia en bacterias. (R: resistencia).
Figura 1.- Línea de tiempo de introducción de los antibióticos al ámbito clínico y la detección de resistencia en bacterias. (R: resistencia).

¿Cómo es que las bacterias incrementan su resistencia?

De manera natural y a través de cambios evolutivos, las bacterias han tenido la capacidad de protegerse de amenazas que comprometen su viabilidad, entre éstas, el uso de los antibióticos. Las bacterias se defienden mediante diferentes procesos, por ejemplo, creando compuestos que inhiben o destruyen a los invasores, o también alterando su propia pared celular para que no puedan ser reconocidas, entre otros mecanismos. Los procesos específicos de defensa se han clasificado de la siguiente forma:

  1. Producción de enzimas que inactivan antibióticos. Una de las estrategias más exitosas de diversas bacterias es la producción de enzimas que tienen la habilidad de unirse a sitios específicos del antibiótico bloqueando su función.
  2. Bombas de expulsión. Ciertos tipos de antibióticos, para llevar a cabo su función deben ingresar al interior de las bacterias (citoplasma), pero algunas de ellas tienen la capacidad de regresar a los antibióticos al exterior, inactivando así su cometido.
  3. Impermeabilidad de la membrana. Algunas bacterias pueden modificar su membrana exterior, impidiendo que los antibióticos ingresen a su citoplasma y realicen su función.
Figura 2.- Procesos de resistencia en bacterias.
Figura 2.- Procesos de resistencia en bacterias.

La resistencia de las bacterias a los antibióticos se da principalmente por procesos evolutivos en los que las bacterias se adaptan a todo tipo de amenazas. Sin embargo, los humanos también hemos contribuido al aceleramiento de dicha resistencia debido al uso indebido de antibióticos, proporcionando así a las bacterias la oportunidad de entrar en contacto con ellos, lo que aumenta las posibilidades de que se generen mutaciones genéticas de resistencia.

De acuerdo con datos de los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos de América, ocurren más de 2.8 millones de casos por infecciones bacterianas resistentes a algún tipo de antibiótico y más de 35,000 personas mueren al año a causa de estas infecciones.

La preocupación para todas las instituciones de salud pública en el mundo reside en el aumento del número de casos de enfermedades causadas por bacterias resistentes, colocando en mayor riesgo la salud de los humanos y de otras especies animales.

A nivel global se están promoviendo estrategias que ayuden a la prevención, detección y atención de las enfermedades
causadas por bacterias resistentes a los antibióticos.

Dentro del plan de estrategias se incluyen diversas acciones para controlar el uso de antibióticos en humanos y otras especies animales, y para concientizar a profesionales de la salud y a la población en general sobre el problema que puede ocasionar la resistencia bacteriana.

En el Grupo de Investigación con Enfoque Estratégico (GIEE) en Bioprocesos y Biología Celular del Tecnológico de Monterrey, se realiza investigación epidemiológica a cargo del Dr. Marcos de Donato Capote, para detectar bacterias como Klebsiella y Staphylococcus resistentes a antibióticos en el ganado lechero a través de técnicas de microbiología y biología molecular. La investigación se centra en comprender el papel de la interfaz humano-animal en el desarrollo y propagación de bacterias resistentes a los antibióticos, el uso de la secuenciación del genoma bacteriano completo para detectar genes de resistencia y rastrear las rutas de transmisión de organismos resistentes a múltiples fármacos, así como la identificación de dianas para nuevos agentes terapéuticos.

Mediante la detección oportuna de la incidencia y prevalencia de bacterias resistentes el GIEE en Bioprocesos y Biología Celular promueve la mejor utilización de antibióticos para tratar enfermedades en el ganado lechero, utilizando estos de forma adecuada y óptima para disminuir la posibilidad de que las bacterias obtengan y propaguen genes que les confieren resistencia y causen enfermedades tanto en humanos como en animales al ser transmitidas a través de los alimentos como la leche.

Los antibióticos han transformado la medicina y han salvado innumerables vidas durante las últimas siete décadas. Ahora, la Organización Mundial de la Salud y los CDC consideran a la resistencia bacteriana como uno de los grandes retos de la salud pública global.  El Tecnológico de Monterrey refrenda su compromiso social mediante la generación de programas de concienciación para el uso responsable de los antibióticos, así como en la investigación y desarrollo de tecnologías innovadoras para combatir la resistencia a los antibióticos.

Autora:

Stephany Citlalli Barrera Almanza. Maestra en Ciencias en Enfermedades Infecciosas egresada del Instituto Nacional de Salud Pública, México. Estudiante del Doctorado en Biotecnología en la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, Campus Querétaro. Contacto: a01201970@itesm.mx ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4601-2026

Asesor:

Marcos de Donato Capote. Doctor en Genética por la Universidad A&M de Texas, Estados Unidos. Profesor Investigador del Departamento de Bioingeniería. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (CONACYT). Contacto: mdedonate@tec.mx ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8860-6020

Asesor editorial:

Jesús Eduardo Elizondo Ochoa. Doctor en Biotecnología (Tecnológico de Monterrey). Doctor en Odontología, mención Doctor Internacional (UIC-Barcelona). Profesor investigador del GIEE en Ingeniería Biomédica de la Escuela de Ingeniería y Ciencias y de la Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (CONACyT). Contacto: je.elizondo@tec.mx ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1763-9399

Para saber más:

Guzmán, M., Salazar, E., Cordero, V., Castro, A., Villanueva, A., Rodulfo, H., & Donato, M. D. (2019). Multidrug resistance and risk factors associated with community-acquired urinary tract infections caused by Escherichia coli in Venezuela. Biomédica, 39, 96-106. https://doi.org/10.7705/biomedica.v39i2.4030

Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) (2019). Las superbacterias amenazan a los pacientes en los hospitales. Recuperado de: https://www.cdc.gov/spanish/mediosdecomunicacion/comunicados/p_vs_proteger-pacientes_03032016.html

Harrison, F., Roberts, A., Gabrilska, R., Rumbaugh, K., Lee, C., & Diggle, S. (2015). A 1,000-year-old antimicrobial remedy with antistaphylococcal activity. MBio, 6(4). DOI: https://doi.org/10.1128/MBIO.01129-15

Katz, L., & Baltz, R. (2016). Natural product discovery: past, present, and future. Journal of industrial microbiology & biotechnology, 43(2-3), 155-176. DOI: 10.1007/s10295-015-1723-5

Watkins, R., Holubar, M., & David, M. (2019). Antimicrobial resistance in methicillin-resistant Staphylococcus aureus to newer antimicrobial agents. Antimicrobial agents and chemotherapy, 63(12). DOI: https://doi.org/10.1128/AAC.01216-19

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