Las bacterias han estado en contacto con los antibióticos mucho antes de que el ser humano los descubriera y comenzara a utilizarlos en su beneficio, ya que son los propios microorganismos los que producen estos compuestos de forma natural para protegerse de otros microbios.1,2 Por lo tanto, han desarrollado diferentes mecanismos para protegerse del efecto de los antibióticos y volverlos inefectivos. Los principales mecanismos de resistencia por los que un antibiótico deja de ser efectivo son:3

  • Modificación de la molécula antibiótica. Las bacterias son capaces de producir enzimas que produzcan alteraciones químicas o incluso la destrucción de la molécula, como en el caso de las β-lactamasas.
  • Impermeabilización de la membrana. Muchos antibióticos tienen su diana en el citoplasma de las bacterias, si la membrana se vuelve más impermeable y el antibiótico no es capaz de penetrar dentro de la célula no podrá ejercer su efecto.
  • Producción de bombas de eflujo. En algunos casos, las bacterias son capaces de producir bombas de eflujo que expulsan el antibiótico fuera de la célula, impidiendo su interacción con la diana.
  • Modificación de la diana. Modificando la estructura de la diana del antibiótico las bacterias impiden su interacción y, por lo tanto, el efecto de éste.
Mecanismos de resistencia antibiótica

Mecanismos de resistencia antibiótica

¿Cómo se genera y se transmite la resistencia a los antibióticos?

Estos mecanismos de defensa ante los antibióticos se pueden generar de manera espontánea, por mutaciones en el ADN de las bacterias, pero también pueden transmitirse de unas bacterias a otras.

Las bacterias crean copias exactas de sí mismas cuando se dividen, por lo tanto, si en una población bacteriana sensible a un antibiótico una bacteria muta y genera resistencia, será capaz de generar una nueva población bacteriana en la que todas las bacterias tengan esa resistencia. Este es el principal motivo por el que es tan importante utilizar los antibióticos de manera correcta, respetando los tiempos de administración y exposición recomendados. Un periodo de incubación con el antibiótico menor al necesario producirá la inhibición de las bacterias más sensibles, mientras que las bacterias más resistentes continuarán multiplicándose, generando una nueva población de bacterias resistentes. Por otra parte, la sobreexposición a los antibióticos durante un tiempo prolongado, promovida en los últimos años por el ser humano, está incrementando la aparición de resistencias, al forzar a las bacterias a adaptarse al medio para sobrevivir.

La segunda vía por la que las bacterias pueden adquirir resistencia es por transferencia horizontal de genes. Esta transferencia de genes puede ocurrir de cuatro formas:3,4

  • Transformación. Se produce cuando una bacteria incorpora material genético de su entorno, generalmente moléculas de ADN circular (plásmidos) que han liberado otras bacterias.
Transferencia de genes transformación
  • Transducción. Esta forma de intercambio genético está mediada por virus bacteriófagos, aquellos capaces de infectar bacterias. Cuando un virus bacteriófago infecta una bacteria, puede arrastrar con él accidentalmente parte del material genético de esa bacteria y, al infectar a una nueva célula bacteriana, pasarle esta pieza de ADN. Por lo tanto, si el trozo de ADN contiene un gen de resistencia a antibióticos, la nueva bacteria se volverá también resistente.
Transferencia de genes transducción
  • Conjugación. La conjugación se produce cuando se intercambia material genético entre dos bacterias a través de un conducto llamo pilus. Por este conducto, la bacteria donante le transfiere el material genético, generalmente en forma de plásmido, a la bacteria receptora.
Transferencia de genes conjugación
  • Transposón o gen saltarín. Son elementos genéticos transponibles, es decir, que pueden moverse de un lugar a otro dentro del genoma. En una bacteria, si uno de estos elementos transponibles “salta” del cromosoma a un plásmido, los genes que porta pueden transmitirse fácilmente a otras bacterias mediante transformación o conjugación. Estos elementos a veces portan genes de patogenicidad y resistencia a antibióticos que pueden propagarse rápidamente entre la población.
Transferencia de genes transposón

Referencias

  1. Patil, S.M., and Patel, P. (2021). Bactericidal and Bacteriostatic Antibiotics (Infections and Sepsis Development).
  2. Waksman, S.A. (1947). What is an antibiotic or an antibiotic substance? Mycologia 39, 565–569.
  3. Munita, J.M., and Arias, C.A. (2016). Mechanisms of Antibiotic Resistance. Microbiol Spectr 4. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.VMBF-0016-2015.
  4. Arnold, B.J., Huang, I.-T., and Hanage, W.P. (2022). Horizontal gene transfer and adaptive evolution in bacteria. Nat Rev Microbiol 20, 206–218.