Nuevas opciones para una terapia antibiótica sostenible
Cómo mantener la eficacia de los antibióticos disponibles mediante la administración secuencial de agentes estrechamente relacionados
La salud pública está sometida a una presión creciente en todo el mundo debido a la crisis de los antibióticos: el rápido aumento de la resistencia de los patógenos bacterianos podría significar que en un futuro próximo las infecciones bacterianas que suelen ser inofensivas serán difíciles o imposibles de tratar. La propagación de la resistencia a los antibióticos se basa en la capacidad de los patógenos para adaptarse rápidamente a los medicamentos. En principio, la teoría evolutiva supone que esta adaptación es más difícil cuando las condiciones ambientales cambian rápidamente. Por tanto, la terapia antibiótica secuencial, que consiste en cambiar de antibiótico en poco tiempo, podría conducir a una reducción de la propagación de la resistencia. Este enfoque terapéutico no se suele tener en cuenta en el tratamiento médico y tampoco se investiga en la investigación básica, a pesar de los posibles beneficios a largo plazo.
La estudiante de doctorado Aditi Batra investigó cómo la rápida administración secuencial de antibióticos con el mismo modo de acción afecta a la evolución de la resistencia en el patógeno Pseudomonas aeruginosa.
© Dr. Sabrina Köhler, Uni Kiel
Los investigadores de la Universidad de Kiel utilizan la teoría evolutiva y los métodos experimentales para investigar los mecanismos subyacentes de la evolución de la resistencia a los antibióticos. Como parte del Grupo de Formación en Investigación del DFG "Investigación Evolutiva Traslacional" (RTG TransEvo) de la Universidad de Kiel, los investigadores dirigidos por el profesor Hinrich Schulenburg del grupo de investigación de Ecología y Genética Evolutiva han investigado cómo la rápida administración secuencial de antibióticos afecta a la evolución de la resistencia en el patógeno Pseudomonas aeruginosa. Al hacerlo, hicieron un descubrimiento inesperado: sorprendentemente, la administración secuencial de antibióticos con el mismo modo de acción mataba a los patógenos con especial eficacia y, al mismo tiempo, inhibía la aparición de resistencia a los antibióticos. Los investigadores de Kiel, junto con otros colegas internacionales, han publicado recientemente sus nuevos resultados en la revista científica eLife como parte de un número especial sobre medicina evolutiva.
Se replantea la administración secuencial de antibióticos
El equipo de investigación de Kiel estudió el efecto de diferentes secuencias de antibióticos sobre la bacteria Pseudomonas aeruginosa, que puede causar neumonía y otras infecciones en los seres humanos. Los científicos querían comprobar si el tratamiento secuencial con antibióticos puede frenar la adaptación evolutiva del patógeno y limitar la formación de resistencias. Para ello, aplicaron tres secuencias diferentes de antibióticos y midieron su eficacia para eliminar la bacteria. Dos de estas secuencias consistían exclusivamente en antibióticos pertenecientes a la clase de los betalactámicos. Estos agentes similares a la penicilina combaten las infecciones interfiriendo en la formación de la pared celular a medida que las bacterias se multiplican. Una tercera secuencia de tratamiento consistía en antibióticos no relacionados, cuyo efecto antibacteriano se basa en mecanismos diferentes en cada caso.
"Sorprendentemente, el tratamiento secuencial con ambos grupos de antibióticos betalactámicos mató a las poblaciones bacterianas mejor que algunos de los antibióticos no relacionados", señala Aditi Batra, estudiante de doctorado en el Grupo de Ecología y Genética Evolutiva y en el Instituto Max Planck de Biología Evolutiva de Plön. "También descubrimos que un cambio rápido entre los distintos antibióticos conduce a una erradicación mucho mejor de las poblaciones bacterianas que una secuencia más lenta de agentes", afirma la primera autora, Batra, miembro del RTG TransEvo de Kiel. Esto sugiere que el cambio rápido entre antibióticos limita la capacidad de las bacterias para adaptarse a los fármacos".
La sensibilidad colateral hace que las bacterias sean susceptibles
Ante el inesperado resultado, el equipo de investigación buscó las causas de este desarrollo evolutivo. Para ello, caracterizaron las tasas de crecimiento y evolución de la resistencia de las poblaciones de Pseudomonas aeruginosa tratadas con la secuencia de betalactámicos más eficaz, que incluye los fármacos carbenicilina, doripenem y cefsulodina. "Cuando esta secuencia se cambió rápidamente cada doce horas, el crecimiento bacteriano se inhibió fuertemente, especialmente durante el cambio a doripenem", explica Batra. "Esto podría indicar que la resistencia a este fármaco evoluciona de forma especialmente lenta", continúa Batra.
Los investigadores de Kiel también descubrieron que la eficacia de los cambios rápidos se ve reforzada por la llamada sensibilidad colateral. Esto ocurre cuando la evolución de la resistencia a un antibiótico conduce a una mayor sensibilidad a otro antibiótico. De nuevo, este efecto se produjo con especial frecuencia cuando se utilizó el antibiótico doripenem. "Las bacterias se vuelven resistentes a un antibiótico, pero al menos conservan el nivel original de susceptibilidad a un segundo fármaco o incluso se vuelven más sensibles", explica Batra. Investigaciones anteriores del grupo de investigación de Kiel ya habían demostrado que el principio de sensibilidad colateral desempeña un papel importante en la eficacia de los tratamientos antibióticos secuenciales y, al mismo tiempo, puede minimizar la evolución de la resistencia.
La clave de las nuevas opciones terapéuticas
Los resultados de la nueva investigación refutan así la hipótesis anterior de que el tratamiento secuencial con antibióticos similares acelera la evolución de la resistencia. En el experimento, los científicos pudieron demostrar que no es así cuando se inhibe la evolución de la resistencia a uno de los antibióticos y, además, éstos muestran una sensibilidad colateral entre sí. "En realidad, los antibióticos betalactámicos no se combinan en el tratamiento médico por el presunto peligro de resistencia cruzada", subraya Schulenburg, biólogo evolutivo y portavoz del RTG TransEvo y del Centro de Evolución de Kiel (KEC) de la Universidad de Kiel. "Sin embargo, en el contexto de una rápida administración secuencial de estos antibióticos, no parece que se produzca una resistencia cruzada, sino que la sensibilidad colateral observada aumenta incluso la eficacia del tratamiento", prosigue Schulenburg, que también investiga en el Grupo de Excelencia PMI sobre la terapia antibiótica individualizada para las infecciones pulmonares crónicas.
En principio, el trabajo de investigación del Grupo de Formación en Investigación TransEvo, ahora publicado, muestra que una evaluación individual de las tasas de resistencia es un indicador importante para la combinación de antibióticos en tratamientos secuenciales. Ahí está la oportunidad de mejorar la eficacia de los antibióticos ya existentes en el futuro aplicándolos en combinaciones que habitualmente no se utilizan. "Esto demuestra que incluso los antibióticos actualmente disponibles siguen ofreciendo el potencial de tratamientos altamente eficaces, a pesar de las crecientes tasas de resistencia. Sin embargo, para aprovechar este potencial, debemos revisar y, si es necesario, modificar las directrices actuales de uso de los antibióticos. Los principios evolutivos deberían ser la base de las nuevas terapias antibióticas y habría que tener en cuenta los hallazgos actuales sobre la evolución de la resistencia", concluye Schulenburg.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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