Mecanismos antimicrobianos y resistencia
Mecanismos antibióticos betalactámicos
Todos los antibióticos betalactámicos (incluida la penicilina) tienen un anillo betalactámico con forma de cuadrado en el núcleo de su estructura química. Esta característica, altamente reactiva, es la responsable de los efectos antimicrobianos.
La enzima transpeptidasa (componente verde en la figura 1) es responsable de la unión conjunta de las cadenas laterales del ácido murámico del peptidoglicano (representadas por las cadenas de bolas naranjas en la figura 1). Esta actividad de unión por malla origina una fuerte pared celular.
La penicilina (componente morado en la figura 1) puede imitar a un componente de esta cadena lateral y, debido a ello, puede unirse al sitio de enzimas activas de manera irreversible, evitando el mismo al realizar esta acción de entrecruzamiento. Esto da lugar a la degradación de la pared celular bacteriana.
Figura 1: La penicilina se une a la enzima transpeptidasa; este es el modo de actuación de todos los antibióticos betalactámicos. En el panel A, la enzima y la penicilina se muestran por separado. En el panel B, vemos como el fármaco se encaja en el sitio de unión de la enzima, evitando a posteriori una función enzimática normal.
Resistencia betalactámica
Hay un par de formas en las que las bacterias se pueden volver resistentes a los antibióticos betalactámicos:
1) Mutación del sitio de la transpeptidasa activa: se muestra en el panel C de la figura 2. Si el antibiótico no se puede unir por más tiempo a la enzima objetivo debido a un cambio conformacional, el fármaco ya no puede ejercer su efecto. Esto se refleja en el panel final de la figura 1.
Figura 2: Resistencia bacteriana a antibióticos betalactámicos.
2) Expresión de una enzima lactamasa: las enzimas lactamasa separan el anillo esencial betalactámico con forma de cuadrado, fuente de esta clase de efecto antibiótico. Abriendo el anillo antes de que el fármaco haya tenido la oportunidad de interactuar con su objetivo, la enzima puede prevenir que tenga lugar cualquier unión al objetivo del fármaco.
3) Permeabilidad de la membrana alterada: los cambios en la pared celular que eviten o ralenticen la entrada del fármaco a la célula pueden conferir cierto grado de resistencia. ¡Si el fármaco no puede alcanzar el objetivo, no tendrá ningún efecto!
4) Eflujo activo del fármaco: las bombas de eflujo son proteínas transmembranales que bombean compuestos fuera de la célula. Si una bacteria empieza a expresar una bomba que pueda eliminar un fármaco con rapidez, el efecto de este fármaco se verá reducido en gran medida.