Uso de ANTIMICROBIANOS en ANIMALES de CONSUMO, DESARROLLO de RESISTENCIAS y su INCIDENCIA en SALUD PUBLICA

3 diciembre, 2019

Jorge O. Errecalde Médico Veterinario. Médico. Bachelor en Medicina Veterinaria. Master en Farmacología y Toxicología. Doctor en Ciencias Veterinarias. Fellow Academia Americana de Farmacología y Terapéutica Veterinaria. Miembro Honorario Colegio Europeo de Farmacología y Toxicología Veterinaria. Profesor Titular, Cátedra de Farmacología, Farmacotecnia y Terapéutica, Facultad de Ciencias Veterinarias. Universidad Nacional de La Plata. 1. Introducción […]

Jorge O. Errecalde
Médico Veterinario. Médico. Bachelor en Medicina Veterinaria. Master en Farmacología y Toxicología. Doctor en Ciencias Veterinarias. Fellow Academia Americana de Farmacología y Terapéutica Veterinaria. Miembro Honorario Colegio Europeo de Farmacología y Toxicología Veterinaria. Profesor Titular, Cátedra de Farmacología, Farmacotecnia y Terapéutica, Facultad de Ciencias Veterinarias. Universidad Nacional de La Plata.

1. Introducción

Los antimicrobianos son sustancias obtenidas por síntesis o naturalmente de cultivos de microorganismos que los producen. También, a partir de un agente obtenido naturalmente y a través de modificaciones de su estructura química, se pueden obtener agentes semisintéticos.

Los agentes sintéticos fueron los primeros utilizados por el hombre. Pertenecieron al grupo de los colorantes, que posteriormente evolucionaron hacia las sulfamidas. Algunos agentes que inicialmente fueron naturales, luego fueron sintetizados y bajaron sus costos en forma equivalente, como es el caso del cloranfenicol. Otros agentes sintéticos actuales son los nitrofuranos y las quinolonas.

El primer antibiótico natural fue la penicilina, que es el ejemplo excluyente, al representar el primer escalón de un grupo enorme de drogas de gran actividad y uso extendido y el inicio de una nueva etapa en la historia de la humanidad. A partir de la molécula de la penicilina se semisintetizaron muchos otros agentes, en la búsqueda de mejorar ciertas características que parecían deficitarias del antibiótico original. Así aparecieron las penicilinas ácido-resistentes, que se pueden administrar oralmente sin ser inactivadas por el ácido gástrico de los animales monogástricos y del hombre, como la penicilina V. También aparecieron las penicilinas penicilinasa resistentes, con capacidad de resistir el ataque de bacterias resistentes, productoras de enzimas que pueden inactivar la molécula madre, como es el caso de cloxacilina y meticilina. Se actuó, además sobre el espectro, que en el caso de la penicilina es relativamente estrecho. Así aparecieron ampicilina y amoxicilina, por ejemplo, drogas que son capaces de actuar sobre una variedad de bacterias sustancialmente mayor que la penicilina.

A través de otras modificaciones entraron en escena las penicilinas activas frente a Pseudomonas aeruginosa, una bacteria que representó siempre una amenaza para la salud pública y animal, siendo la carbenicilina el mejor ejemplo. Combinándose la molécula madre con diferentes sales, surgieron las penicilinas procaínicas y benzatínicas, que, como característica saliente, se depositan en el sitio de administración y su lenta liberación da lugar a un perfil de acción prolongado; esto vino a aportar solución al hecho de que las penicilinas son drogas de semivida de eliminación corta (corta persistencia en el organismo), en relación a otros agentes antimicrobianos.

Las cefalosporinas fueron otro capítulo de los beta lactámicos (en realidad se los debería llamar beta cefalosporámicos) y, actualmente, carbapenems y monobactams son los ejemplos más modernos de este grupo. Como ejemplo de los enormes cambios que se fueron generando en el terreno del descubrimiento de quimioterápicos, podemos mencionar que, entre los carbapenems, el imipenem es una de las drogas de más amplio espectro conocido. Lo paradojal de esto es que el grupo de antibióticos beta lactámicos fue conocido hasta no hace mucho tiempo como antibióticos de espectro reducido y, actualmente, incluye algunos de los agentes que lo tienen más amplio. Fuera del grupo de beta lactámicos, neomicina, macrólidos y tetraciclinas, entre otros, son ejemplos de agentes naturales.

2. Los antibióticos, su descubrimiento, desarrollo, historia, aparición de las primeras resistencias

Lister y Pasteur.
Es un poco difícil definir cuándo comienza la historia de los antibióticos, o mejor aún, de los quimioterápicos. Sin embargo, podemos citar que, en los primeros años del siglo XX, cuando Paul Ehrlich anunció la eficacia del salvarsán para el tratamiento de la sífilis, muchos pensaron que la lucha contra las enfermedades infecciosas había sido ganada. Lo promisorio de este hallazgo, sin embargo, no sirvió como estimulante de la investigación y el descubrimiento, ya que, en el año 1914 estalla la primera guerra y, durante seis largos años, las urgencias impiden que se piense en desarrollos futuros. Después de 1920, nuevamente se inicia el proceso creador y surgen novedades en el terreno de los protozoodicidas como la atebrina para el tratamiento del paludismo o de la triparsamida para el combate de la enfermedad del sueño.

Es interesante mencionar, como relata Iago Galdston (1943) que Calvin Coolidge, hijo del trigésimo presidente de los Estados Unidos, murió el 7 de julio de 1924. La causa de su muerte fue una septicemia. Una semana antes el joven se había hecho una herida en el dedo de un pie. Parecía poco importante. Sin embargo, fue la puerta de entrada de su muerte, ya que, el martes se lesionó, el miércoles a la noche se quejó de fuertes dolores en la ingle, pensándose en apendicitis. Se llamaron especialistas que llegaron rápidamente al verdadero diagnóstico el día jueves: septicemia. Se luchó con todo y lo mejor para salvarlo, el sábado ingresó al hospital y fue operado de urgencia, todo fue en vano, el domingo empeoró y el lunes, murió. La muerte había triunfado, no había herramientas para la lucha.

Doce años después (1936), los diarios atraían al lector con una noticia: Franklin Delano Roosvelt, hijo de otro presidente, estaba muy enfermo, infectado. Pero había más esperanzas, dado que se disponía de un medicamento capaz de matar microorganismos dentro de la corriente sanguínea. El joven se salvó. Así el público conoció el Prontosyl, la primera sulfamida. En 1935 Domagk había presentado su primera monografía sobre eficacia del Prontosyl.

En ese momento, alguien dijo, y con razón, que probablemente, el siglo XX iba a ser conocido como el siglo de las sulfamidas. Ocurre que se ignoraba lo que desde hacía tiempo estaba ocurriendo en el Hospital St. Mary de Londres. Allí Alexander Fleming trabajaba duro, multiplicando diversas variedades de gérmenes causantes de infecciones supuradas. En el curso de su investigación, una fortuita observación, analizada con espíritu crítico y enorme base científica, produjo el inicio de un proceso que culminó con la obtención de la penicilina. Sin embargo, no fue rápido el desarrollo y la adopción del nuevo medicamento. Al contrario, en los primeros años, Fleming no obtuvo eco en los ambientes médicos. Mientras él estudiaba el hongo, sus productos de secreción, sus estructuras químicas, la existencia del Atoxyl, Salvarsán y Prontosyl, entre otras sustancias, hacía pensar que todo estaba resuelto. Nadie prestaba atención al nuevo descubrimiento. Pasaron diez largos años, las sulfamidas no solamente habían demostrado su eficacia, sino que se conocía como actuaban, cosa que no ocurría con la penicilina.

En el año 1939 se produce un nuevo descubrimiento, René Dubos de la Fundación Rockefeller, investigando los gérmenes del suelo, descubre la Tirotricina. Era un producto del metabolismo del Bacillus brevis. Esta droga era extremadamente eficaz, pero muy tóxica. Solamente se la podía utilizar en tratamientos locales. Se trata de un hallazgo al que la historia no le dedica la enorme importancia que realmente tiene.

El descubrimiento de la tirotricina, un antibiótico, llevó la atención nuevamente hacia la penicilina. Dado que la tirotricina era natural, obtenida por biosíntesis, de mecanismo de acción desconocido y poderosamente activa, aunque tóxica. Howard Florey, australiano que trabajaba en Oxford, retoma el trabajo de desarrollo de la penicilina. Demostrar nuevamente la eficacia y ahora la inocuidad de la penicilina fue la primera tarea, que fue muy compleja, especialmente por las pequeñas cantidades de droga de que se disponía y la poca pureza en que se encontraba. Los primeros éxitos clínicos fueron asombrosos, pese a algún fracaso inicial por falta de medicamento para completar el tratamiento.

Las bajas cantidades de penicilina eran la gran limitante. Se debió pasar a una nueva etapa, la escala industrial en la elaboración del fármaco. Si bien a través de pasos sucesivos los cultivos del hongo se fueron haciendo más eficaces en la producción de la droga, el punto de inflexión se produjo cuando los investigadores descubrieron una nueva variedad del hongo que se podía cultivar en profundidad y eso permitió la utilización de grandes tanques de fermentación. Esto ocurría en los primeros años de la década del 40. La revolución de los antibióticos había comenzado.

En medicina veterinaria, paralelamente a lo que ocurría en medicina humana, los antibióticos comenzaron a ser utilizados para tratamientos de animales enfermos, y cuando eso era considerado necesario, tratar animales asintomáticos que convivían con los enfermos, eso es tratamientos grupales profilácticos. Esto comenzaba a ocurrir en la década del 50.

En esa época, alimentando cerdos con deshechos de fermentación de tetraciclinas, se descubrió que esos cerdos crecían más que los que recibían otros alimentos. Al asociarse la respuesta lograda con el origen del alimento, se estaba descubriendo la capacidad de los antibióticos de contribuir al crecimiento de los animales, mejorando los índices de conversión, esto es, crecer más con la misma cantidad de alimento. Este es el inicio histórico del uso de antibióticos como promotores del crecimiento cuando son adicionados en cantidades subterapéuticas a los alimentos. Los grupos de antibióticos que, en general se utilizaban para este fin eran penicilinas y tetraciclinas. Algunos años más tarde, comenzó a surgir preocupación por la aparición de cepas resistentes a estos antibióticos de salmonellas aisladas de terneros con enfermedad respiratoria. Sin embargo, la utilización de quimioterápicos como promotores del crecimiento, ha continuado hasta nuestros días con buenos resultados y generando una discusión, durante los últimos años, de la que nos ocuparemos en secciones posteriores.

3. La toxicidad selectiva, base de la quimioterapia

Las enormes diferencias que existen entre las células bacterianas y las células de los mamíferos, hacen que, en muchas oportunidades los blancos de los antimicrobianos en una bacteria, no existan en las células del hospedador o, en todo caso, que esos blancos sean suficientemente distintos como para que las diferencias en afinidad sean tan marcadas que expliquen la acción selectiva sobre la bacteria. En definitiva, la célula bacteriana es procariota (carece de núcleo desarrollado), a diferencia de los protozoarios, hongos o las células de animales superiores. La penicilina, primer antibiótico de la historia, es, quizás, el más claro ejemplo de acción quimioterápica, dado que actúa sobre una estructura de la bacteria que no se encuentra en los eucariotes. Otros antimicrobianos, por su parte, no son tan perfectos en su actividad quimioterápica, dado que actúan sobre estructuras presentes en bacterias y animales superiores, aunque con mayor afinidad sobre los receptores bacterianos. Esto permitiría que, en estos casos, dosis elevadas del agente quimioterápico, generen algún tipo de toxicidad en el hospedador.

La quimioterapia antiparasitaria, por su parte, no es tan sencilla dado que un parásito es un ser pluricelular (obviamente de células eucariotas), dotado de sistemas y aparatos, que funciona en forma extremadamente parecida a un animal superior. De esas finas diferencias depende la actividad selectiva de los antiparasitarios. El máximo desafío de la actividad quimioterápica está representado por la acción frente a neoplasias. Una neoplasia es un crecimiento de un grupo celular, en general altamente indiferenciado, que se desarrolla en forma independiente de las reglas generales del organismo, pero dentro y formando parte de él. Por lo tanto, actuar contra estas neoformaciones sin que la actividad tóxica se manifieste en contra del organismo todo, es extremadamente complejo.

4. La era de los antimicrobianos… y de las resistencias.

En la sección 1 describimos como se inició la revolución de los antimicrobianos. Fue a partir, probablemente, de la tirotricina (algo muy poco mencionado), ya que esta droga sirvió para demostrar que una sustancia antibiótica (obtenida de un organismo vivo, a diferencia de las sulfas, sintéticas) era capaz de ser completamente eficaz frente a determinadas infecciones y pese a no conocerse fehacientemente su mecanismo de acción (el de las sulfas era bien conocido), logró impactar en la opinión médica. Como mencionáramos, su toxicidad era una limitante, pero esto sirvió para relanzar el desarrollo de la penicilina cuya toxicidad se suponía mucho más baja. En cuanto la inocuidad de esta última fue demostrada, su camino al éxito estuvo marcado.

En los años siguientes, comenzaron a descubrirse nuevas drogas. Se transcriben algunos de los hallazgos más trascendentes: En la década del 40 estreptomicina, cloranfenicol y clortetraciclina. En la década del 50 eritromicina y vancomicina. En la del 60, gentamicina, ampicilina, cefalotina y amikacina. En la del 70, cefalexina, carbenicilina, cefoxitina y cefaclor. En la del 80, cefotaxima, moxalactam, combinación ácido clavulánico-amoxicilina, combinación imipenem-cilastatina, aztreonam. En los 90 aparecen las fluoroquinolonas, nuevos macrólidos, y nuevas cefalosporinas y agentes antivirales más efectivos. Luego del 2000 registramos la aparición de quinolonas de espectro ampliado.

Por supuesto que todos estos descubrimientos estuvieron catalizados por algo. Ese algo fue una mezcla de componentes compuesta por la inquietud de los investigadores y de la industria, por una parte, pero innegablemente, la aparición de diversos niveles de resistencias bacterianas por el otro. Esto generó una competencia entre los microorganismos, generando resistencias y seleccionándose en pro de éstas y el hombre, por su parte, imaginando, diseñando, tamizando, en la búsqueda de nuevos compuestos más eficaces y más seguros para la lucha antimicrobiana. Si bien el hombre no cede en su lucha, los microorganismos tampoco, y estos últimos van sacando ventaja, lenta e inexorablemente.

El fenómeno de resistencia a la penicilina fue descubierto poco tiempo después de su descubrimiento, sin embargo, fue tomado más como una curiosidad que como un hecho clínico de trascendencia. Sin embargo, cuando en la década del 50 las resistencias a la penicilina adquieren peso clínico, se toma total conciencia del fenómeno. En los 60, los estafilococos meticilino-resistentes y Pseudomonas gentamicino-resistentes confirman la gravedad del cuadro. En los 70 las resistencias a ampicilina se hacen frecuentes. En los 90 aparecen cepas de enterococos resistentes a ampicilina y en el caso de M. tuberculosis, que ya presentaba variedades resistentes a algunos tuberculostáticos, aparecen cepas multirresistentes. Pese a la relatividad de los datos de resistencia, en la Tabla I se presentan, esquemáticamente los años de descubrimiento de los agentes antimicrobianos más importantes y los años en que las resistencias a los mismos fueron comunicadas. En la misma se puede apreciar en términos prácticos la velocidad de aparición de resistencias de importancia clínica. La comunicación de resistencia a cada antibiótico fue descripta mucho antes, pero, en todos los casos como hallazgos de laboratorio. Por cierto, que a la luz de los conocimientos actuales se puede decir que, ante la llegada de un nuevo antibiótico a la clínica, es muy probable que ya existan variedades bacterianas capaces de resistir a su acción, o que éstas aparezcan y se seleccionen con velocidad variable. Es esa velocidad variable la que se debe regular a través de la utilización racional de antimicrobianos, ya que, seguramente, no se podrá evitar su emergencia.

Tabla I: Año de descubrimiento de los agentes antimicrobianos más importantes y año de comunicación de la existencia de cepas resistentes a los mismos.

Droga

                  Descubierto

Uso clínico

Resistencia clínica

Penicilina

1928

1943

1954

Estreptomicina

1944

1947

1956

Tetraciclina

1946

1942

1956

Eritromicina

1952

1955

1956

Vancomicina

1956

1972

1994

Gentamicina

1963

1967

1968

Fluoroquinolonas

1978

1982

1985

Actualmente existe una gran cantidad de antimicrobianos que han aparecido en diferentes momentos de la historia, algunos, modernos, representan armas poderosas, otros, más antiguos, han caído en desuso. Sin embargo, penicilina, vancomicina, tetraciclinas, etc., siguen siendo antibióticos que, cuando utilizados racionalmente y dejando de lado algunas cepas bacterianas resistentes, siguen exhibiendo la eficacia del momento de su descubrimiento. En la Tabla II se presenta una clasificación química de los diversos agentes antimicrobianos con algunos ejemplos salientes, conjuntamente con su modo de acción y espectro antimicrobiano.

La utilización de antimicrobianos y antiinfecciosos en medicina veterinaria tiene tanta antigüedad como su uso médico. Además de su uso como agentes antiinfecciosos terapéuticos, se los ha usado como promotores del crecimiento, dado que a concentraciones subterapéuticas, por mecanismos no muy bien esclarecidos, son capaces de aumentar la conversión de alimento (un tema particularmente discutido actualmente, que se trata por separado en este trabajo). Hay además un grupo importante de agentes que se utilizan como anticoccidiales, pero que tienen actividad antibacteriana, entre los que encontramos ionóforos como la monensina, lasalocid y salinomicina, quinoxalinas, avilamicina, etc. Hay una serie de productos antibacterianos, en general conocidos como desinfectantes y antisépticos, que también comparten responsabilidad en el desarrollo de resistencias, especialmente por compartir algunos de los mecanismos de bombeo desde el soma bacteriano, desarrollados por algunas bacterias, con otros antibióticos. Incluso algunos metales, como el zinc y cobre que se suelen adicionar a alimentos animales, pueden seleccionar bacterias por su capacidad de bombeo hacia el exterior de diversos agentes.

5. ¿Cuáles son los mecanismos de acción de los antibióticos?

Los agentes antimicrobianos actúan por una serie de mecanismos, muy diferentes entre ellos y cuyos blancos se encuentran en diferentes regiones de la célula atacada. Las diversas regiones de ataque antibacteriano en general son consideradas:

• Pared bacteriana
• Membrana bacteriana
• Síntesis de proteínas
• Síntesis de ácidos nucleicos

En la figura 1 se presentan las drogas antibacterianas más comunes y sus lugares de acción dentro de la estructura microbiana. En la Tabla II se presenta una clasificación de los agentes antibióticos, algunos ejemplos de cada grupo, su modo de acción y un resumen de su espectro antimicrobiano. Las drogas que atacan la pared bacteriana ejercen su efecto a través del bloqueo de su síntesis. Interfieren con la síntesis de peptidoglicanos, elementos esenciales de la constitución de la pared. Los defectos de la pared celular llevan a la lisis bacteriana. Actúan solamente frente a microorganismos que están en crecimiento activo. Pertenecen a este grupo: Beta lactámicos, glucopéptidos (vancomicina, teicoplanina y avoparcina), bacitracina y estreptograminas (virginiamicina, quinupristina-dalfopristina).

Figura 1: Esquema de estructuras bacterianas que incluye pared, membrana, ribosoma y ácidos nucléicos, conjuntamente con algunos ejemplos de antimicrobiamos que actúan a esos niveles.

Los agentes activos en la membrana celular bacteriana son las polimixinas (polimixina B y colistín). Estas drogas son péptidos catiónicos con actividad de tipo detergente que disrumpen la porción fosfolipídica de la membrana de las bacterias Gram negativas.

Interfiriendo con la síntesis de proteínas, a diversos niveles del organoide encargado de su elaboración, el ribosoma, actúa un cúmulo de agentes, a saber: Aminoglucósidos y aminociclitoles, tetraciclinas, cloranfenicol y sucedáneos, lincosamidas y macrólidos. Dada la complejidad de este proceso, hay diversos blancos que son impactados por los diferentes agentes antiinfecciosos. Los aminoglucósidos y aminociclitoles actúan a nivel de la porción 30 S del ribosoma, induciendo errores en la lectura de la información aportada por el ARN mensajero. De esta manera, la proteína que se sintetice contendrá errores y no será útil. También son capaces de inducir alteraciones de las membranas. Las tetraciclinas, por su parte, también se unen al ribosoma en la porción 30 S, en forma similar a lo que ocurre con los aminoglucósidos. Cloranfenicol, tianfenicol y florfenicol, actúan a nivel de la porción 50 S del ribosoma, inhibiendo la transpeptidasa, lo que impide que se formen los péptidos. Lincosamidas y macrólidos, también se unen a la porción 50 S, inhibiendo la traslocación. Todos estos mecanismos, de una u otra manera, detienen o desvían la síntesis de proteínas.

Los agentes que actúan a nivel de los ácidos nucleicos son varios y sus sitios de acción diversos. Entre ellos tenemos a las sulfamidas y trimetoprima cuya acción como antimetabolitos impidiendo la síntesis de purinas los distingue del resto. Las fluoroquinolonas y novobiocina actúan a nivel de las cadenas de ADN, impidiendo el superenrrollamiento, por inhibición de una topoisomerasa, la girasa de ADN. Los nitroimidazoles, como dimetridazol, metronidazol y tinidazol dan lugar a la disrupción de las cadenas de ADN, impidiendo su reparación. Los nitrofuranos, por su parte impiden la lectura codónica ADN-ARN mensajero.

Tabla II: Clasificación química de los antimicrobianos, algunos ejemplos, modo de acción y espectro simplificados.

Grupo Miembros Modo de acción Espectro
Beta lactámicos:

Penicilinas

Penicilina G inhiben síntesis de pared Bacterias G+
  Penicilina V Ídem Ídem
  Cloxacilina Ídem Estafilococos productores de penicilinasa
  Ampicilina Ídem Bacterias G+ y G-
  Carbenicilina Ídem P. aeruginosa
Beta lactámicos:

Cefalosporinas

Cefaloridina Inhiben síntesis de pared Bacterias G+ y G-
  Cefalexina Ídem Ídem agregando actividad frente a Estafilococos productores de penicilinasa
  Cefuroxima Ídem Ídem con menos actividad frente a G+ y más frente a G-
  Moxalactam Ídem Bacterias G+ Enterobacterias
  Ceftiofur Ídem Ídem
  Cefoperazona Ídem Pseudomonas aeruginosa
  Cefepima Ídem Estafilococos y enterobacterias
Beta lactámicos: Inhibidores de la beta lactamasa Ácido clavulánico Se une a la beta lactamasa inactivándola Gérmenes productores de beta lactamasa
  Sulbactam Ídem Ídem
  Tazobactam Ídem Ídem
Beta lactámicos: Carbapenems Imipenem-cilastatina Inhiben síntesis de pared G+ y G- aerobios y anaerobios
Beta lactámicos:

Monobactams

Aztreonam Ídem Gram negativos aerobios
Aminoglucósidos Estreptomicina Inhiben síntesis proteica porción 30 S ribosomal Bacterias G-
  Kanamicina Ídem Ídem
  Neomicina Ídem Ídem
  Gentamicina Ídem Ídem
Aminociclitoles Espectinomicina Ídem Bacterias G- y micoplasmas
Azúcares complejos o Lincosamidas Lincomicina Inhiben síntesis proteica porción 50S ribosomal  Bacterias G+, anaerobios y micoplasmas
  Clindamicina Ídem Ídem
  Pirlimicina Ídem Ídem
Rifamicinas Rifampicina Inhibe ARN polimerasa Bacterias Gram positivas y micobacterias
       
Péptidos Polimixina B Desorganizan membrana Pseudomonas aeruginosa
  Colistín Ídem Ídem
Glucopéptidos Vancomicina Inhibe síntesis de pared Bacterias G+ aerobias
  Teicoplanina Ídem Ídem
  Avoparcina Ídem Ídem
Estreptograminas Virginiamicina Inhibe peptidil transferasa Bacterias G+ aerobias y anaerobias
Macrólidos Eritromicina Inhibe síntesis proteica porción 50S ribosomal Bacterias G+ y G-
  Oleandomicina Ídem Ídem
  Tilosina Ídem Ídem
  Espiramicina Ídem Ídem
  Tilmicosina Ídem Ídem
Fenicoles Cloranfenicol Inhibe síntesis proteica porción 50S ribosomal Bacterias G+ y G-, rickettsias y chlamydias
  Tianfenicol Ídem Ídem
  Florfenicol Ídem Ídem
Tetraciclinas Oxitetraciclina Inhibe síntesis proteica porción 30S ribosomal Bacterias G+ y G-, Rickettsias, chlamydias y algunos protozoos
  Doxiciclina Ídem Ídem
  Minociclina Ídem Ídem
Sulfonamidas Sulfanilamida Interfieren síntesis de ácido fólico Bacterias G+, G- y coccidios
  Sulfadiazina Ídem Ídem
  Sulfatiazol Ídem Ídem
  Ftalilsulfatiazol Ídem Ídem
Diaminopirimidinas Trimetoprima Interfieren síntesis de ácido tetrahidrofólico Bacterias G+ y G- aerobias
  Baquiloprima Ídem Ídem
Fluoroquinolonas Enrofloxacina inhiben ADN girasa Bacterias Gram positivas y Gram negativas
  Danofloxacina Ídem Ídem
  Marbofloxacina Ídem Ídem
  Sarafloxacina Ídem Ídem
Ionóforos Monensina alteran flujo de membrana coccidiosis, promoción del crecimiento
  Salinomicina Ídem Ídem
Nitrofuranos Nitrofurazona previenen traslación ARN mensajero Bacterias Gram positivas y Gram negativas
  Furazolidona Ídem Ídem
Nitroimidazoles Metronidazol Disrupción del ADN Anaerobios
  Dimetridazol Ídem Ídem

6. Pruebas de laboratorio versus tratamientos a ciegas

Se trata de un tema extremadamente conflictivo. Frente a la instauración de una terapia antimicrobiana, tenemos dos alternativas: Por un lado, el aislamiento, identificación y prueba de susceptibilidad del/los gérmenes actuantes, y por el otro, el tratamiento a ciegas (que como veremos más adelante no es algo malo si se lo hace con el criterio necesario).

En el caso de disponer de pruebas de laboratorio, saber de qué microorganismo se trata, a qué antibiótico es susceptible, y aún más, cuál es la concentración inhibitoria mínima para el agente que se está pensando seleccionar para el tratamiento, representan innegablemente, enormes ventajas. Pero lejos de ser la solución del problema, solamente sirven para ayudar en el diseño del plan terapéutico adecuado.

En una prueba de laboratorio, el microorganismo es colocado en condiciones de crecimiento óptimo, el mejor pH, la temperatura ideal, los nutrientes necesarios, en un medio apacible para él, como es la placa de Petri (esto a los efectos de obtener un rápido crecimiento, aunque esto lo aleje de las condiciones que se encuentran en el organismo). Comparemos lo que ocurre, por ejemplo, a un estafilococo en condiciones de laboratorio, con lo que ocurre con el mismo microorganismo dentro de un fagolisosoma de un macrófago, donde, luego de ser fagocitado, se encuentra en condiciones de pH y ataque enzimático que no tienen nada que ver con las anteriores, al punto que su metabolismo -como mecanismo de defensa- baja hasta la etapa de “sueño bacteriano” y su reproducción se encuentra inhibida. Consideremos que una bacteria que está en pleno proceso reproductivo es muy susceptible a bactericidas como los beta-lactámicos y que una bacteria “dormida”, definitivamente no lo es a las concentraciones y tiempos de contacto habituales en tratamientos convencionales. Esto pone a las pruebas de susceptibilidad antimicrobiana en un lugar difícil.

Parece evidente que una prueba de susceptibilidad por sí misma no es suficiente, y que estas pruebas deben combinarse con parámetros farmacocinéticos para, de acuerdo con el estado actual del conocimiento, obtener los mejores resultados posibles. Sobre este tema nos extenderemos más adelante, cuando hablemos de la relación farmacocinética-farmacodinamia.

Si no tenemos resultados de laboratorio para hacer un tratamiento antimicrobiano, las cosas cambian respecto de lo anteriormente descripto. Estamos en franca inferioridad de condiciones. Sin embargo, eso no significa que, sin resultados de laboratorio, un tratamiento deba ser, necesariamente irracional. Antes de aplicar el medicamento habrá que considerar: ¿Cuál es la sintomatología clínica? ¿Cuál es el foco infeccioso? ¿Qué nos indica la historia del establecimiento en cuanto a frecuencia de infecciones con esa sintomatología en esa especie animal? ¿Disponemos de pruebas de laboratorio previas? ¿Qué datos existen en los registros del establecimiento? ¿Cuáles son los datos que aporta la persona a cargo de los animales? ¿Existe una posibilidad concreta de presencia de flora mixta? ¿Cuál es la historia de uso de antimicrobianos en el establecimiento? ¿Sus éxitos? ¿Sus fracasos? ¿El o los animales enfermos son inmunocompetentes? ¿Existe otra patología concomitante? ¿Se está llevando a cabo alguna otra terapia concomitantemente? Estas son solamente algunas de las preguntas que el profesional actuante necesariamente deberá hacerse antes de pensar en la elección de un agente antimicrobiano, su dosis, esquema de dosificación y tiempo de tratamiento.

Si la terapia no puede basarse en pruebas de laboratorio (y esto es algo que muy frecuentemente ocurre en diversas regiones del mundo), el criterio clínico se vuelve esencial y, combinado con el conocimiento de las características farmacocinéticas y farmacodinámicas del medicamento elegido, pueden conducir al éxito terapéutico.

7.         ¿Cuáles son y que nos proveen las pruebas de susceptibilidad antimicrobiana?

Los métodos de determinación de susceptibilidad antimicrobiana han sido una inquietud desde el inicio de la era antibiótica. Sin embargo, aún hoy no se considera que exista la metodología ideal. Como se desarrolló parcialmente en la sección anterior, las pruebas de que disponemos no son perfectas, pero indiscutiblemente, nos pueden proveer de una buena ayuda.

Los resultados de los tests de susceptibilidad bacteriana guían al veterinario en la elección del tratamiento adecuado. Esos tests se basan en descripciones hechas por el National Comitee for Clinical Laboratory Standards (NCCLS), que fueron desarrolladas para aplicación en medicina humana, y aún hoy son utilizadas por muchos laboratorios de diagnóstico veterinario. Algunos de estos métodos son utilizados sin su debida validación para el patógeno veterinario estudiado, por lo que han sido criticados como posiblemente inapropiados e incluso contradictorios (Watts & Yancey, 1994).

La prueba más difundida por su simplicidad y economía es la de difusión en discos de papel. Estos discos son preparados comercialmente en forma totalmente estandarizada con las concentraciones de principio activo necesarias. Los discos son colocados sobre la superficie de agar de una placa de Petri, que ha sido previamente inoculada con una cantidad estandarizada del germen cuya susceptibilidad se desea medir (es una cantidad que oscila aproximadamente en las 108 unidades formadoras de colonias por mililitro de inóculo). Una vez completado este proceso, la placa se coloca en estufa de cultivo y comienza, por un lado, el crecimiento de la bacteria y, por el otro, la difusión del antibiótico desde el disco de papel. El antibiótico se aleja del disco según un gradiente de dilución, de modo que, a mayor distancia, menor concentración. Esto da lugar a que, a determinada distancia del disco de papel la dilución del antibiótico no alcance a inhibir el crecimiento de la bacteria y se forme un halo de inhibición circular, cuyo diámetro será directamente proporcional a la potencia del antibacteriano frente a la bacteria en cuestión e inversamente proporcional a la concentración inhibitoria mínima (CIM) del agente antimicrobiano.

Este tipo de prueba nos da como resultado, un diámetro de halo de inhibición. Este es un resultado cualitativo, es decir, germen susceptible o resistente, o en el mejor de los casos un resultado semi-cuantitativo, que nos dirá si el germen es susceptible, medianamente susceptible o resistente.

Actualmente se dispone en forma experimental de sistemas computarizados que determinan la CIM de un determinado agente a partir del halo de inhibición. Para su funcionamiento estos sistemas requieren una enorme base de datos. En medicina humana este sistema está dando buenos resultados. En medicina veterinaria se trabaja en su implementación.

La prueba de dilución en tubos sigue siendo la más usada y probada para la obtención de información cuantitativa. El fundamento de la técnica es extremadamente sencillo, utilizándose una dilución de 5×108 bacterias por mL de caldo en cada tubo. Cada uno de los tubos es inoculado con una cantidad creciente del antibiótico a controlar. La batería de tubos es incubada por un período de tiempo de unas, 15 a 20 horas a 35 grados centígrados, para finalmente interpretarse como CIM la más baja concentración capaz de inhibir el crecimiento bacteriano, es decir, aquella presente en el primer tubo que no se opaca por acción del desarrollo de los microorganismos.

Hasta aquí lo clásicamente conocido. Han aparecido, además, sistemas más modernos. Entre ellos, encontramos el E-Test, éste se basa en la determinación de la CIM en tiritas que portan un gradiente de concentración a su largo. Se trata de una prueba sencilla que aporta información mucho más valiosa que la de discos de papel, en que sólo una o pocas concentraciones son utilizadas, aunque no se trata de pruebas económicas. Por cierto, que también se dispone de métodos para la determinación de la CIM en forma rápida en placas de microtitulación que usan un número pequeño de concentraciones de cada antibiótico.

Actualmente se cuenta con pruebas basadas en técnicas moleculares, a través de las cuales se detecta con simpleza segmentos de DNA que codifican resistencia (Bergeron & Oulette, 1998). Si bien estas pruebas no son utilizadas rutinariamente aún, representan herramientas esenciales que van a ir generalizándose, perfeccionándose, y aportando información muy importante en la prevención de la resistencia.

Como comentáramos en secciones anteriores, estos métodos solamente son orientadores y mucho se ha trabajado tratando de acercarlos a la realidad del crecimiento bacteriano en los verdaderos hospedadores. Es interesante mencionar que el comportamiento de un antimicrobiano cambia diametralmente en plasma o leche. Para desarrollar una actividad equipotente frente a Staphylococcus aureus, la ampicilina debe estar 200 veces más concentrada en leche que en plasma. Esto sugiere claramente que un método de detección de susceptibilidad bacteriana realizado en suero, será muy poco representativo de lo que ocurra cuando se trate una infección en la glándula mamaria y que el desarrollo de metodologías basadas en cultivos en leche, para definir tratamientos en leche, sería lo más adecuado (Watts & Yancey, 1994).

8.         Criterios de susceptibilidad y resistencia

Dadas las diferencias, que como hemos explicado, existen entre las pruebas “in vitro” y lo que realmente ocurre con los microbios en el organismo, los resultados deben ser cuidadosamente analizados. Sin embargo, la experiencia indica que, cuando esto último ocurre, la terapia puede instituirse con base sólida.

Es importante tener en cuenta que la concentración inhibitoria mínima (CIM) por sí misma, no aporta datos de gran valor para el clínico. Esos datos se vuelven valiosos cuando se los interpreta en función de las concentraciones que la droga puede alcanzar en el organismo. De esta manera, una CIM determinada indicará que el microorganismo que se pretende erradicar es muy susceptible, cuando las concentraciones que la droga puede alcanzar “in vivo”, están varias veces por encima de esa CIM y, esto, según de qué droga se trate se mantiene por más o menos tiempo durante el intervalo interdosis.

Con las metodologías mencionadas, se pueden fijar límites de resistencia, este límite estaría dado por aquellas CIM que no pueden ser alcanzadas con los regímenes posológicos convencionales. Hay también una zona intermedia, en que no se puede catalogar al microorganismo en susceptible o resistente. Esto, sin embargo, no es excluyente: Medicamentos con elevado índice terapéutico, pueden ser administrados en dosis más elevadas que las habituales y, de esta manera, ubicar sus concentraciones claramente por encima de la CIM del microorganismo. También puede ocurrir que, cuando la infección está localizada en determinados tejidos, órganos o sistemas, en que la droga se concentra en forma muy diferente que, en plasma, no podamos extrapolar con facilidad datos de concentraciones plasmáticas e interrelacionarlos con la CIM. Considerándose las concentraciones plasmáticas como guía, la llegada de la droga puede ser subestimada, como ocurriría con los beta lactámicos en orina (estos se concentran mucho a este nivel) o sobreestimada, como ocurriría con casi cualquier antibiótico a nivel de líquido cefalorraquídeo.

En definitiva, se debe interpretar el estudio de laboratorio a la luz de las características farmacocinéticas de la droga en cuestión. Para poder hacer una correcta intepretación, se debería tener un conocimiento acabado de: la distribución poblacional de la bacteria problema (susceptibilidad de muchos aislamientos de campo), la farmacocinética del agente (no sólo la plasmática, sino la tisular) y los resultados de los estudios de eficacia. Una nueva disciplina la modelización farmacocinética-farmacodinámica puede representar la unión final entre datos que en oportunidades son presentados como fragmentarios y aportar al esclarecimiento de nuevos conceptos que hacen a planes de administración racionales y eficaces. Esto será más claramente expuesto cuando hablemos de relación farmacocinética-farmacodinámica.

9.         La evolución de la metodología analítica

Los métodos de detección de antimicrobianos han ido evolucionando con el tiempo, hasta llegar actualmente, a la determinación de niveles muy bajos. Esto es de fundamental importancia en el caso de los residuos de antimicrobianos. La industria láctea, por un problema de seguridad tecnológica ha ido perfeccionando los niveles de detección a través de pruebas sencillas, rápidas, sensibles y específicas que permiten definir el destino de la leche a la llegada a la fábrica. El consumidor se ha visto favorecido por esta política, dado que los niveles de inhibidores que se aceptan para cumplir con la seguridad toxicológica, están en el mismo orden de magnitud, en términos muy generales, a los de la seguridad tecnológica.

La metodología ha ido variando en función del tiempo. Pero siempre se ha mantenido vigente la metodología biológica, que combina rapidez, practicidad, sensibilidad y economía.

Esto es algo que está estrechamente vinculado con la percepción que los científicos han tenido sobre la presencia de residuos de medicamentos en tejidos comestibles y, por supuesto, por la percepción del público. En un inicio, cuando las metodologías de detección eran poco sensibles, se manejaba la hipótesis de residuo cero. Esto significaba que, si se detectaba la sustancia en cuestión en el alimento analizado, éste no era apto para el consumo. Posteriormente, con la enorme mejora en las metodologías de detección y la sustancial baja de los límites de detección y cuantificación de productos químicos, se debió recurrir a los límites de residuos, que no son otra cosa que concentraciones de droga en determinado tejido por debajo de las cuales el tejido es considerado seguro para el consumidor, como explicaremos más adelante.

10.       Concentraciones de residuos y su interpretación intuitiva

Es un poco difícil imaginarse lo que significa una parte por millón (PPM), por billón (PPB) o por trillón (PPT). También lo es interpretar la magnitud de dilución que representan esas medidas, y aunque se lo represente en otra forma, digamos miligramos por mililitro (mg/mL) o por litro (L), tampoco esto es fácil de intuir. Mucho menos cuando hablamos de nanogramos o picogramos por mililitro (ng o pg/mL). Debemos tener en cuenta que, con las metodologías analíticas actuales, la determinación de concentraciones en el orden de los ng o pg/mL es normal con las rutinas de ensayo en los laboratorios analíticos. Concentraciones más bajas aún pueden ser determinadas por medio de metodologías y equipamientos más sofisticados. Por lo tanto, y a los fines ilustrativos se presenta en la Tabla III una equivalencia entre las partes por millón, billón o trillón, las unidades por mililitro o litro y la dilución en términos manejados intuitivamente por el público.  Esta tabla nos da una clara idea sobre la enorme sensibilidad que han alcanzado las metodologías analíticas en los últimos años.

Tabla III: Equivalencias entre diversas unidades de medida y términos de manejo corriente.

definición de laboratorio Notación científica unidad peso/vol Peso Volumen
1 % 10-2 10 mg/mL 1 sobrecito de azúcar 1 taza de café
1 por mil 10-3 1 mg/mL 1 sobrecito de azúcar 1 jarra de un litro
1 PPM 10-6 1 µg/mL 1 sobrecito de azúcar 1 tanque de mil litros
0,1 PPM 10-7 0,1 µg/mL 1 sobrecito de azúcar 1 camión tanque
1 PPB 10-9 1 ng/mL 1 sobrecito de azúcar 1 buque tanque
1 PPT 10-12 1 pg/mL 1 sobrecito de azúcar 1 represa
1 PPC 10-15 1 fg/mL 1 sobrecito de azúcar 1 gran lago

Mg: miligramo; µg: microgramo; ng: nanogramo; ft: femtogramo.

11.       Las ingestas diarias aceptables y los límites máximos de residuos.

Los estudios toxicológicos de residuos de medicamentos se basan en la determinación de ingestas diarias aceptables. Estas se obtienen en animales de laboratorio, luego de administrarles el medicamento en el alimento durante períodos prolongados de tiempo. De esta manera se determina el nivel de dosis sin efecto (NOEL) y la ingesta diaria admisible (ADI). La ingesta diaria admisible es la máxima cantidad del medicamento que la especie experimental puede recibir sin ningún tipo de manifestación toxicológica. Pero esta es la parte que se lleva a cabo en animales de laboratorio. Luego debemos, de alguna manera extrapolar al hombre, cosa que no es fácil. En general, lo que se hace es aplicar a la ingesta diaria aceptable del animal de laboratorio un factor de seguridad que se ubica normalmente en un valor de 100, aunque a veces puede ser mas bajo y, en oportunidades, ser elevado a 1000 (cuando los riesgos lo justifican). De esta manera se obtiene la ADI para el consumidor humano. El MRL es, simplemente, el máximo nivel de residuos que se puede aceptar en un determinado alimento para que un humano que lo consume en forma normal y abundante no supere el ADI para la droga en cuestión. Otro parámetro, de especial importancia, especialmente tratándose del tema que nos ocupa, es el nivel de dosis sin efecto microbiológico (NMEL), que es el nivel de dosis que no produce efecto contra las especies bacterianas más sensibles, poniendo énfasis en las especies saprófitas del tracto gastrointestinal humano.

12.       ¿Cuales son los riesgos de la presencia de antimicrobianos en alimentos?

Clásicamente la presencia de antimicrobianos en alimentos se ha asociado a distintos problemas, a saber:

  1. Alérgicos.
  2. Tóxicos.
  3. Asociados a las resistencias bacterianas.

Los problemas alérgicos son conocidos y afectan a la población sensibilizada. En general las bajas concentraciones de antibióticos alergénicos (i.e. beta lactámicos) no alcanzan para sensibilizar pacientes (aunque puede haber excepciones), pero sí para desencadenar reacciones que, en general, no son graves, aunque, eventualmente, pueden llegar a serlo (anafilaxia).

Algunos otros grupos de antibióticos son capaces de desencadenar reacciones alérgicas como las sulfamidas. De todas maneras, siempre hay un componente fuertemente individual en estas reacciones que está representado por el terreno inmunológico del paciente.

Los problemas toxicológicos, por su parte, son bastante difíciles de probar, dadas las bajas concentraciones residuales de estas drogas. Los aminoglucósidos, por ejemplo, son productos tóxicos. Su ototoxicidad y nefrotoxicidad han sido clásicamente descriptas. Sin embargo, insistimos, a concentraciones residuales, es posible que no existan riesgos toxicológicos para este grupo de drogas. Por cierto, que si se envían a consumo riñones de animales tratados, las concentraciones de droga serán más elevadas, dada la facilidad con que los aminoglucósidos se acumulan en este órgano. De todas maneras y, aún en este caso, será difícil que el consumo de un riñón en estas condiciones pueda generar problemas toxicológicos, dada la baja posibilidad de que un paciente continúe consumiendo riñones con residuos elevados de aminoglucósidos en forma continuada por un tiempo prolongado.

El que sí es capaz de dar lugar a problemas tóxicos es el cloranfenicol, y en este caso a dosis probablemente muy bajas. El cloranfenicol es capaz de producir dos tipos de manifestaciones toxicológicas: a. Una mielo depresión dosis dependiente que se presenta en el curso de un tratamiento con la droga y b. Una anemia aplástica, que es dosis independiente, que desarrolla en individuos susceptibles, y que es irreversible una vez instalada. Los derivados fenicoles tianfenicol y florfenicol, si bien pueden generar algún tipo de mielo depresión dosis dependiente, que cede al suprimir el tratamiento o bajar la dosis, no son capaces de producir la anemia aplástica que puede producir el cloranfenicol. Esta es la razón de que el cloranfenicol haya sido prohibido en algunos países, pero no haya ocurrido lo mismo con los otros fenicoles.

Como mencionáramos al inicio de esta sección, la resistencia bacteriana ha sido asociada largamente a la presencia de residuos de antibióticos en alimentos humanos. Sin embargo, y pensando lógicamente, las concentraciones residuales de antibióticos presentes en alimentos provenientes de animales tratados, difícilmente sean capaces de seleccionar bacterias resistentes, dado que a tan bajas concentraciones los antibióticos no pueden actuar sobre microorganismos resistentes ni sensibles. Especialmente cuando esas concentraciones se encuentran por debajo del NMEL.

La resistencia bacteriana es un problema gravísimo que representa una preocupación mundial, que se produce por múltiples causas, que probablemente sea inevitable y con la que tenemos que lidiar en forma multidisciplinaria a efectos de limitar su emergencia y paliar sus efectos al máximo.

El riesgo más grande para la salud de los consumidores que implica la utilización de antibióticos en animales no está dado por los residuos, sino por el desarrollo de resistencias en bacterias de los mismos animales.  Estas resistencias pueden, por supuesto, dar lugar a fallos terapéuticos en tratamientos veterinarios, y al riesgo de transferencia de bacterias resistentes de los animales al hombre, o de genes portadores de información que codifica resistencia de bacterias de animales a bacterias humanas.

Continuará