La dependencia excesiva de la industria ganadera de las quinolonas, un fármaco antibacteriano que también se utiliza como promotor del crecimiento en animales de granja, ha provocado liberaciones generalizadas de dosis bajas al medio ambiente con consecuencias desastrosas. Han surgido nuevas evidencias sobre cómo las bacterias se vuelven resistentes a múltiples fármacos antimicrobianos.
Los hallazgos del equipo de investigación del Centro John Innes amplían nuestra comprensión de la resistencia a los antimicrobianos, una amenaza importante para la salud pública mundial.
Los científicos del grupo del profesor Tony Maxwell revisaron estudios anteriores que mostraban que la exposición a dosis bajas de antibióticos quinolónicos podría provocar que las bacterias desarrollen resistencia a otros antibióticos no relacionados.
Las quinolonas son antibióticos ampliamente utilizados que atacan a la enzima ADN girasa, que es esencial para la supervivencia bacteriana. Comprender los mecanismos de resistencia desarrollados por los patógenos a los antibióticos es una estrategia vital para desarrollar nuevos medicamentos efectivos.
Debido a su amplio espectro antibacteriano, alta eficacia, baja toxicidad y buena absorción oral, las quinolonas, una clase de agentes antibacterianos sintéticos con la estructura básica del ácido 1,4-dihidro-4-oxoquinolina-3-carboxílico, son ampliamente utilizadas en la acuicultura, la cría de animales y el tratamiento de enfermedades humanas.
El equipo quería averiguar si el fenómeno descrito de resistencia a los antibióticos inducida por quinolonas (QIAR) es cierto y, de ser así, cuáles de los tipos de quinolonas existentes podrían estar involucrados. Los investigadores también querían comprender los mecanismos moleculares que permiten que las bacterias desarrollen resistencia a estos medicamentos que salvan vidas.
Los experimentos utilizaron bacterias E. coli expuestas a concentraciones no letales de cuatro tipos de quinolonas (ciprofloxacina, moxifloxacina, ácido oxolínico y norfloxacina). Luego, las colonias bacterianas fueron expuestas a antibióticos no quinolónicos y se monitorearon las tasas de supervivencia.
Los resultados mostraron que todas las quinolonas analizadas podían presentar QIAR excepto moxifloxacina.
La secuenciación completa del genoma bacteriano reveló que la resistencia puede deberse a una serie de mutaciones en el ADN bacteriano inducidas por el tratamiento con quinolonas. Los resultados indican que la moxifloxacina puede matar E. coli a través de un mecanismo diferente al de otras quinolonas.
En general, el trabajo de los científicos demuestra los mecanismos fisiológicos que conducen a la resistencia a múltiples fármacos en las bacterias, lo que tiene implicaciones para el uso de antibióticos en la medicina y la agricultura.
El profesor Tony Maxwell, autor del estudio, dijo: «Nuestros hallazgos muestran que es particularmente importante evitar la exposición a dosis bajas de quinolonas, dosis inferiores a las que normalmente matan las bacterias. Esto puede ocurrir cuando las quinolonas se usan de forma incorrecta o excesiva en medicina o con fines no médicos, como en la agricultura o en la industria farmacéutica, contaminando el medio ambiente».
La resistencia a los antimicrobianos se produce cuando medicamentos como antibióticos, antivirales y antifúngicos ya no son eficaces contra los patógenos. Se trata de un proceso natural que se produce debido a cambios naturales en los patógenos, pero que se ha acelerado por el uso excesivo y el mal uso de los antimicrobianos.
Se estima que, si no se controla, la resistencia a los antimicrobianos causará 10 millones de muertes al año y costará a la economía mundial 10 billones de dólares en producción económica para 2050.
La Organización Mundial de la Salud ha identificado el uso racional de antibióticos y la investigación y el desarrollo de antibióticos como áreas clave en la lucha contra la resistencia a los antimicrobianos.
Fuente: Centro John Innes.
En la imagen se muestran placas de agar utilizadas en un experimento en el que las bacterias E. coli fueron expuestas a dosis bajas de antibióticos quinolónicos antes de la selección para resistencia a antibióticos no quinolónicos. Fotografía de: Natasha Bush.
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