Genes de resistencia a los antibióticos

Antonio Acini Vásquez-Aguilar

Red de biología evolutiva

La resistencia a los antibióticos es un problema salud pública global y es resultado del uso inadecuado de estos medicamentos. Es gracias a los elementos genéticos móviles que las bacterias pueden intercambiar genes con la capacidad de generar y favorecer dicha resistencia.

La mayoría de nosotros hemos oído hablar de la resistencia a los antimicrobianos (antibióticos, antifúngicos, antivirales), al punto de que, a diferencia de hace algunos años, necesitamos una receta médica para poder adquirirlos. Pero… ¿Por qué los microorganismos se han vuelto resistentes a los antibióticos? La resistencia sucede cuando los microorganismos son expuestos a los antibióticos de forma inadecuada y sufren cambios en su estructura celular que posteriormente son heredados, volviendo a los medicamentos ineficaces contra las infecciones, principalmente las bacterianas, provocando una mayor persistencia en los hospederos y enfermedades más severas e incrementando también el riesgo de transmisión hacia otros hospederos.  La resistencia a los antimicrobianos, no solo de bacterias, sino de hongos, virus y parásitos, se ha vuelto tan trascendental que la OMS (Organización Mundial de la Salud), la menciona como uno de los principales problemas de salud pública a nivel mundial ya que es una amenaza cada vez más grave y requiere medidas por parte de todos los sectores del gobierno y la sociedad para poder combatirla.

Uso inadecuado de antibióticos

Desde el descubrimiento fortuito de la penicilina por Alexander Fleming en 1928, el uso de los antibióticos ha salvado millones de vidas en todo el mundo, sin embargo, el uso inadecuado de estos fármacos ha provocado que actualmente existan muchas bacterias multirresistentes (Bacterias resistentes al menos a un antibiótico de tres o más familias de fármacos), por ejemplo, Mycobacterium tuberculosis o algunas cepas de Escherichia coli.

La resistencia a los antibióticos es un proceso natural que ocurre con el tiempo, ya que, como cualquier organismo vivo, las bacterias evolucionan en respuestas a las presiones selectivas a las que son expuestas, generalmente, a través de cambios genéticos por lo que hay varios genes involucrados en esta resistencia y distintos mecanismos de resistencia (Figura1).  El uso inadecuado (por ejemplo, subexposición o sobreexposición) aumenta está presión selectiva y por lo tanto la resistencia a los antibióticos.

Fig 1. Sitios de acción y mecanismos de resistencia bacteriana a agentes antibióticos. (Modificado de Mulvey & Simor, 2009).

En diversos lugares del mundo, los antibióticos son administrados en exceso en personas y animales, y a menudo sin supervisión profesional, por ejemplo, cuando son utilizados en infecciones virales como los resfriados, cuando se administran como promotores del crecimiento en animales, cuando se usan para prevenir enfermedades en animales sanos (uso de penicilinas en temporada de lluvias para evitar neumonías) o cuando son desechados de manera inadecuada. Debido a este mal uso podemos encontrar bacterias resistentes en alimentos, personas, animales domésticos (perros, vacas, caballos, cerdos, borregos), animales silvestres (aves, primates no humanos, carnívoros) y en el ambiente (agua y suelo), lo que favorece la transmisión entre los diferentes hospederos en la interface humana-animal-ecosistema.

Genes de resistencia

Los genes son unidades de informaciónformadas por ácido desoxirribonucleico (ADN) y básicamente son la unidad básica física y funcional de la herencia, por lo tanto, los genes de resistencia son los encargados de llevar y preservar la información que participará en los distintos mecanismos de resistencia que una célula bacteriana utilizará para sobrevivir a los antibióticos.

Hay tres principales mecanismos a través de los cuales los genes se pueden transferir entre las bacterias, la transformación, la transducción y la conjugación (Figura 2). La transformación se refiere a la adquisición de ADN liberado por bacterias muertas. La transducción es la adquisición deADN liberado de bacterias tras ser destruidas por bacteriófagos.

 La conjugación se considera la más importante ya que la mayoría de los plásmidos (elementos extracromosómicos de material genético) que contienen genes codificantes de proteínas que confieren a las bacterias la resistencia a los antibióticos, son adquiridos de esta forma.  A diferencia de la transformación y de la transducción (Figura 2), la conjugación permite transferir el ADN entre las dos bacterias vivas sin que la bacteria donante pierda su material genético. Por medio de esta técnica una bacteria puede donar la información (genes), para la resistencia a antibióticos teniendo dos bacterias con el mismo plásmido y las mismas características de resistencia frente a los antibióticos.

Fig 2. Principales tipos de transferencia horizontal de genes de resistencia en bacterias

 Uno de los principales mecanismos de resistencia son estos genes, los cuales están relacionados con elementos genéticos móviles, como plásmidos, transposones e integrones. Estos elementos genéticos móviles son muy importantes ya que se pueden mover entre diversas especies y con la capacidad de compartir e integrar material genético a través de lo que se conoce como "transferencia horizontal de genes" por medio de la cual pueden insertar en su genoma distintos genes provenientes de diferentes orígenes. Un ejemplo claro de está movilidad genética es la E. coli productora de toxina shiga, una toxina procedente de Shigella dysenteriae. 

Consideraciones finales

De acuerdo con la OMS, la resistencia a los antibióticos es una de las 10 principales amenazas de salud pública a las que se enfrenta la humanidad, es por ello que se requiere un enfoque multi-trans-interdisciplinario visualizado desde el concepto de “Medicina de conservación” o “Una sola salud” que reúna a diferentes disciplinas con la finalidad de preservar la salud de los seres humanos, los animales domésticos y silvestres, así como la salud ecosistémica. Realizar un uso adecuado como el uso de dosis correctas, terminar los tratamientos completos, evitar el uso excesivo como promotores de crecimiento, evitar las metaprofilaxis y desecharlos de forma adecuada, pueden ayudar a disminuir la resistencia a los antibióticos en los microorganismos.

Referencias

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