10a Micro I Clase Antibioticos II Parte 1 pdf

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Mecanismos de Resistencia a 
los Antimicrobianos 
ß-lactámicos y Glicopéptidos
Dra Daniela Centrón
UBA/CONICET
Primera Parte
❖ Mecanismo de resistencia: codificado por la
célula bacteriana
❖ Resistencia poblacional
❖ Resistencia de la población que está
produciendo una infección en el sitio de infección
Se habla de resistencia en tres niveles 
Mecanismo molecular utilizado por la célula bacteriana 
para resistir la acción de los antimicrobianos.
1-Mecanismos de resistencia
*Eflujo del antimicrobiano
*Impermeabilidad al antimicrobiano
*Inactivación enzimática
*Protección del blanco
*Modificación del blanco
*Vía alternativa del antimicrobiano
*Formación del biofilm o biopelículas
Capacidad de una cepa de resistir a la acción de una concentración 
dada de un antimicrobiano en un medio de cultivo.
2-Resistencia poblacional
Parámetros PK/PD
3-Resistencia de una población 
que está produciendo una infección 
NATURAL: propia del microorganismo. 
ADQUIRIDA: es aquel tipo de resistencia que determinada 
célula bacteriana ha adquirido a lo largo del tiempo. 
TIENE MAYOR IMPACTO A NIVEL CLÍNICO
TIPOS DE RESISTENCIA
Problemática de la resistencia a antimicrobianos
❖Multirresistencia y evolución a la extrema resistencia
❖Alta frecuencia de aislamientos multirresistentes a nivel mundial
❖Mayor porcentaje de cepas multirresistentes en nuestro país
❖Cepas “pan-resistentes” en nuestros hospitales
❖ Vigilancia epidemiológica y 
el control de infecciones en nuestro país
❖ Uso Racional de Antimicrobianos
SOLUCIONES
Resistencia a los -lactámicos
Características de los -
Lactámicos
Todos tienen igual 
blanco de acción: la 
inhibición de las 
PBPs lleva a la 
inhibición de la 
síntesis del 
peptidoglicano
Mecanismo de acción de Antibióticos -lactámicos
Proteína de 
Membr
Pared 
Celular
Espacio 
Periplásmico
Membrana 
Celular
Proteína de 
Unión a 
Penicilina
Βeta-Lactamasas
-Lactámico
-Lactámico
Peptidoglicano
Proteína de 
Transp
Lipopolisacárido
Lipoproteína
Canal de 
Porina 
Abierto
CitoplasmaMembrana
Citoplasmática
Pared 
bacteriana
L-Ala
racemasa
D-Ala
ligasa Ddl
MurF
glicopéptido
+
D-Ala-D-Ala
UDP
UDP
L-Ala-D-Glu-L-Lys
pentapéptido
tripéptido
Carrier de lípidos
N-acetilglucosamina
acido N-acetilmuramico
PBPs
Péptido glicano de 
S. aureus
PBPs
PBPs
PBPs
transglicosilasa
transpeptidasa
carboxipeptidasa
CitoplasmaMembrana
Citoplasmática
L-Ala
D-Ala
glicopéptido
+
D-Ala-D-Ala
UDP
pentapéptido
PBPs
-lactámicos acilan el 
sitio activo de la serina
de las PBPs, 
inhibiendo la formación 
del péptido glicano.
PBPs
PBPs
PBPs
transglicosilasa
transpeptidasa
carboxipeptidasa
Pared 
bacteriana
Penicilinas Naturales 
(penicilina G, penicilina VK)
Penicilinas Resistentes a las Penicilinasas 
(nafcilina, oxacilina, meticilina)
Aminopenicilinas
(ampicilina, amoxicilina)
Carboxipenicilinas
(carbenicilina, ticarcilina)
Ureidopenicilinas
(piperacilina, azlocilina)
Primera Generación de Cefalosporinas
(Cefazolina, Cefalotina (parenteral) Cefalexina (oral))
Segunda Generación de Cefalosporinas
(Cefaclor, Cefuroxima (Orales), Cefamandole, Cefuroxima, Cefotetan
(Parenterales), Cefoxitina)
Tercera Generación de Cefalosporinas 
(Cefixima (Oral), Cefotaxima,Ceftazidima,Cefoperazona, Ceftriaxona)
Cuarta Generación de Cefalosporinas
(Cefepime)
Quinta Generación de Cefalosporinas
(Ceftobiprol, Ceftarolina, Ceftolozano)
Carbapenemes
(Imipenem, Meropenem)
Monobactamos
(Aztreonam)
Efecto Terapéutico
Bactericida
TODOS los ATB -lactámicos
Mecanismos de resistencia
❖producción de β-lactamasas
❖más importante y más común
❖Hidroliza el anillo beta-lactámico causando inactivación
❖alteración en las PBPs que lleva a baja afinidad por 
el antimicrobiano -lactámico
❖alteración de la membrana externa llevando a 
disminución de la entrada del antimicrobiano -
lactámico
❖ eflujo del ATB
❖ vía alternativa para el antimicrobiano -lactámico
❖ producción de biofilm
Mecanismo de acción de las β-lactamasas
β-lactamasas
β-lactámico
PBP
Antimicrobiano β-lactámico inactivo
+
H2O
Enzima serinPBP
PBP
pentapéptido
Sitio blanco de acción
(Bush K and Jacoby G, AAC, 2010)
GES-1, CTX-M-2
KPC-2 
OXA-23, OXA-48,
OXA-51, OXA-58
CMY-2
SPM-1,
VIM-2, VIM-11,
IMP-8, IMP-13
Aumento de -lactamasas
Acido clavulánico, Sulbactam, Tazobactam, Avibactam
(unión irreversible de la β-lactamasa al inhibidor
por eso « inhibidores suicidas »).
Inhibidores de las β-lactamasas
Una alternativa para resolver el problema de la resistencia 
a los antibióticos ß-lactámicos consiste en diseñar inhibidores 
enzimáticos para que puedan administrarse en combinación con un 
antimicrobiano.
Inhibidores de las β-lactamasas
Tiempo
N
ú
m
er
o
 d
e 
B
ac
te
ri
as
 V
ia
b
le
s
Acido
clavulánico
Amoxicilina
Control (SIN drogas)
Acido clavulánico
+
Amoxicilina
El espectro antimicrobiano 
de los Inhibidores de
ß-lactamasas, varía
de acuerdo al
ß-lactámico con el que
ha sido combinado.
Especies bacterianas aisladas en H1
Problemática de la resistencia a 
Antibióticos -lactámicos en las Enterobacterias
(Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, 
Enterobacter cloacae, Serratia marcescens, etc.)
Producción de
-lactamasas 
Proteína de 
Membr
Pared 
Celular
Espacio 
Periplásmico
Membrana 
Celular
Proteína de Unión 
a Penicilina
--Lactamasas
Peptidoglicano
Proteína de 
Transp
Lipopolisacárido
Canal de 
Porina 
Abierto
Canal de 
Porina 
Cerrado
Lipoproteína
-Lactámico
-Lactámico
La familia de
ß-lactamasas 
TEM & SHV
en evolución 
en repuestaa la 
introducciónde 
los antibióticos
semisintéticos
ß-lactámicos
Ingeniería Genética
"Natural"
desde 1960
Resistencia a antimicrobianos ß-lactámicos y a los 
inhibidores de ß-lactamasas
CTX-M-grupo 1
CTX-M-grupo 2
CTX-M-grupo 8
CTX-M-grupo 9
Cefotaximasas
CTX-M-grupo 25
ISEcp1
Orf 513
Orf 513
IS Ecp1
ISEcp1
IS26
Kluyvera georgiana
Kluyvera cryocrescens 
Kluyvera ascorbata
ISEcp1
Las β-lactamasas adquiridas se 
localizan en 
Integrones y en Transposones
Sistema Integrón/Cassettes
Pc
attI
intI
Pc
attI
intI
qacEΔ1 sul1 orf5blaVIM-2intI1
VR1
Integrones de clase 1
Movilización y Asociación de elementos móviles
ISCR1
(Arduino et al., 2002, Arduino et al., 2002, Quiroga et al., 2007)
blaCTX-M-2
VR2
Invasión de transposones en los 
integrones de clase 1
intI
1982-1989
2020
Enterobacterias
Selección con 
Antibióticos
ISCR1 blaCTX-M-2 orf3
Selección con 
Antibióticos
aac(6´)-Ib blaOXA-2 orfD
aac(6´)-Ib
aac(6´)-Ib blaOXA-2 orfD
Gen ubicuo de Kluviera ascorbata
ISCR1 blaCTX-M-2 orf3
aac(6´)-Ib blaOXA-2 orfD
3000 pb
Orígenes de blaCTX-M-2 ......
TRANSFERENCIA HORIZONTAL GENETICA
rhsD IS4321 tnpA tnpR IRi qacEΔ1sul1 ISCR1 blaCTX-M-2 qacEΔ1sul1 orf5 tnpA tnpR blaTEM-1 aacC2 catA2 ΔtniB tniA IRt merE merD
aac(6´)-Ib blaOXA-2 orfD
Tn5036
Tn21
Plataforma genética de blaCTX-M-2 de Argentina
aac(6´)-Ib-cr blaOXA-2
aac(6´)-Ib blaOXA-9
aac(6´)-Ib blaOXA-2 orfD
aadB catB3 aac(6´)-Ib
blaIMP-13aac(6´)-Ib
OCTUBRE 2008
(Pasterán F, 2008)
Emergencia de resistencia a carbapenemes en enterobacterias.....
1986-2008
2008!!!Emergencia de blaKPC
RESISTENCIA A TODOS LOS ANTIMICROBIANOS ß-LACTÁMICOS!!!!!
Localizada en un transposón
(Pasterán F, et al., 2008)
Antibiótico Antibiótico
Amikacina I Cloranfenicol R
Amox/clav R Ciprofloxacina R
Ampicilina R Ertapenem R
Aztreonam R Gentamicina R
Cefazolin R Imipenem R
Cefpodoxima R Meropenem R
Cefotaxima R Pipercilina/Tazo R
Cetotetan R Tobramicina R
Cefoxitina R Trimet/Sulfa R
Ceftazidima R Polymyxin B MIC >24g/ml
Ceftriaxona R Colistin MIC >24g/ml
Cefepime R Tigeciclina S
Perfil de susceptibilidad de cepas de K. pneumoniae 
productoras de blaKPC-2.
K. pneumoniae en H1
50 50
58
11
8
0
10
20
30
40
50
60p
o
rc
e
n
ta
je
 d
e
 r
e
s
is
te
n
c
ia
1996-1998 1999-2000 2001-2002 2003-2004 2005-2006 2007-2008 2009-2010
años
Cefs 3º y 4º
Ciprofloxacina
Imipenem
Colistin
CTXM-2
CTXM-2,CTXM-1 
,AmpC Plasm.
KPC
 EXTREMA 
RESISTENCIA
K. pneumoniae 
productora de PER-2
CONFIRMACIÓN POR PCR 
AMC CTX
CAZ
2,5 a 3cm.
CTX
CTX- CLAV
K. pneumoniae productora 
de CTX-M-2
Del fenotipo al genotipo en las enterobacterias
MEROIMI
blaVIM
EDTA, 1uM
IMI
IMI
+ EDTA
Del fenotipo al genotipo en las enterobacterias
Detección de las BLEE en el laboratorio......
K. pneumoniae productora de PER-2
De RUTINA en el laboratorio de Bacteriología 
ATB por difusión
AMC CTX
6mm
CTX
CTX- CLAV
E-Test
CAZ
2,5 a 3cm.
K. productora de CTX-M-2
Problemática de la resistencia a 
-lactámicos en Acinetobacter baumannii
Resistencia a Carbapenemes en Acinetobacter baumannii
Cepas de Acinetobacter spp. Resistentes a los carbapenemes en el mundo.
Los integrones y transposones que poseen los genes que codifican para
las -lactamasas se localiza en la isla genómica AbaR 
de A. baumannii
Transformación
Puede adquirir ADN exógeno por Transformación ya que es 
transformante natural (100 veces mas competente que Staphylococcus 
spp.)
Chicos!! Al agua!!
El último es un 
Staphylococcus!!!!
Problemática de la resistencia a 
-lactámicos en Pseudomonas aeruginosa.
No ß-lactámicos
Resistencia natural
en Pseudomonas aeruginosa
Cloranfenicol
Tetraciclinas
Macrolidos
Glicopeptidos
CoTrimetoxazol
Viejas quinolonas 
(acido nalidixico)
Aminopenicilinas (ampi, amoxi)
Aminop. + inhibidores
Cefalosporinas 1ra y2da
(cefalotina, cefuroxima)
Cefotaxima*
Cefoxitina
Ticarcilina-clavulánico*
ß-lactámicos
* Sensibilidad in vitro, Resistencia in vivo
www.pseudomonas.com
Resistencia adquirida a -lactámicos
MODIFICACION ENZIMATICA
EFLUJO
IMPERMEABILIDAD
MODIFICACION ENZIMATICA
Hay más de 50 -lactamasas descriptas en P.aeruginosa
localizadas en transposones e integrones que a su vez se encuentran 
en plásmidos conjugativos.
(Nikaido H., Current Opin. Microbiol. 1; 516-523: 1998)
RESISTENCIA
ADQUIRIDA A
AMINOGLICOSIDOS,
MEROPENEM,
NUEVAS QUINOLONAS
-LACTAMICOS,
EN FORMA CONJUNTA
EFLUJO
Comparación de BIC y MIC de aislamientos de P. aeruginosa (µg/ml)
BIC50 BIC90 Rango MIC50 MIC90
Rango
Amicacina (90) 32 256 4->256 16 128 0.5->128
Azitromicina (90) 2 32 0.5->32 NA NA NA
Aztreonam (85) >128 >128 2->128 4 32 2->64
Ceftazidima (88) 128 >128 2->128 2 16 0.5-512
Ciprofloxacina (90) 0.5 4 <0.25->16 1 4 0.25-16
Claritromicina (90) 32 >32 0.5->32 NA NA NA
Doxiciclina (86) >64 >64 1->64 16 32 1->32
Gentamicina (90) 16 >64 1->64 8 >32 1->32
Meropenem (87) 4 64 1->64 1 8 1-16
Piperacilina-ta
zobactam (85) 256 >512 16->512 4 128 1-1,024
Ticarcilina-cla
vulanico (72) 512 >512 16->512 16 256 2->4,096
Tobramicina (92) 4 32 1->64 2 32 0.25->512
(Moskowitz SM, J Clin Microbiol. 2004)
Existe una variable presencia de “mutators”:
❖< 1% en las poblaciones naturales
❖1% en infecciones crónicas o en bacterias colonizantes
❖10% de clones epidémicos de N. meningitidis Serogrupo A
❖25% de pacientes dispépticos portadores de H. pylori
❖30% de P. aeruginosa en pacientes con fibrosis quística
❖“Mutators” débiles mantienen la resistencia antimicrobiana
❖La transferencia horizontal genética y la recombinación 
son más eficientes en estas cepas
Cepas “Mutators” en P. aeruginosa
Problemática de la resistencia a 
-lactámicos en Streptococcus pneumoniae
.
Incidencia de la Resistencia a la penicilina en
Streptococcus pneumoniae
FRANCIA: 36%
ESPANA: 29%
HUNGRIA, USA: 12%
PORTUGAL: 6.9%
ALEMANIA: 1.5%
SUECIA: 1.5%
ARGENTINA: 21%
:
La resistencia de S. pneumoniae a penicilina (CIM>2mg/l) 
se correlaciona con sensibilidad intermedia a amoxicilina,
cefuroxima, cefotaxima y a ceftriaxona 
(Science 1994;264:388-393)
Estructura mosaico del gen de la PBP2b de aislamientos 
resistentes a β-latámicos.
Czechoslovakia (1987)
USA (1983)
South Africa (1978)
S. pneumoniae = Streptococcus ?
PBP 2B
Modificación del blanco de acción
ALTERACIONES EN PBPs SENSIBILIDAD (CIM ug/ml)
PBP 1A,2X
SENSIBLE (<0.1)
PBP 1A,2X,2B INTERMEDIA (0.1-1)
PBP 1A,2X,2B,2A ALTA RESISTENCIA ( >=2)
Disco de oxacilina buen 
predictor de la S a PEN
OXA>20 mm CIM ≤ 0.06 ug/ml
% 31.5%
5.2%
N=19
0
5
10
15
20
25
30
35
Penicilina C3G
Penicilina
C3G
S. pneumoniae aislado en pacientes con 
meningitis en H2
Problemática de la resistencia a 
-lactámicos en Staphylococcus aureus.
.
Línea temporal de eventos
1900 2020
1928 
Descubrimiento 
de la Penicilina
1940 Penicilina comienza 
a comercializarse, sintesis 
de cefalosporinas
1959 
Meticilina
S. aureus
90% mortalidad
Resistencia por
 -lactamasa
Resistencia 
a meticilina
50% de los aislamientos 
clínicos resistentes a la 
meticilina
Meticilino-Resistencia
Gen mecA
PBP 2a
R a TODOS los β-lactámicos
Generalmente ligada a 
resistencia antibiótica
acompañante:
aminoglucósidos, macrólidos, 
quinolonas, cloranfenicol,
tetraciclina, TMS.
Mecanismo de la vía alternativa del antibiótico
Transducción
ADN
del fagoCromosoma 
bacteriano
Lisis 
Bacteria
lisogénica
SAMR no solo se aisla en pacientes hospitalarios,
sino que es importante agente etiológico de la comunidad.
Es llamado SAMR-CA
1993, pacientes de 
comunidades remotas del 
oeste de Australia
1999, reporte de 4 
muertes pediátricas 
debidas a CA-MRSA
Estudio del comportamiento epidemiológico de SAMR-CA
2004, reporte de 15
muertes en Uruguay
17,5
68 68
16,4
74
76
9
68 68
0
10
20
30
40
50
60
70
80
P
o
rc
e
n
ta
je
 d
e
 a
is
la
m
ie
n
to
s
1996-1998 1999-2000 2001-2002 2003-2004 2005-2006 2007-2008 2009-2010
años
Prevalencia
Oxacilina
Gentamicina
SAMR-AC
h-VISA
S. aureus en H1
Fin de la Primera Parte