Eficacia de antibióticos ¿se reduce significativamente cuando se presenta una infección polimicrobiana?

Un estudio ha encontrado que se requieren dosis mucho más altas de antibióticos para eliminar una infección bacteriana de las vías respiratorias cuando se encuentran presentes otros microbios. Esto ayuda a explicar por qué las infecciones respiratorias a menudo persisten en personas con enfermedades pulmonares como la fibrosis quística a pesar del tratamiento.

En el estudio, “Decreased efficacy of antimicrobial agents in a polymicrobial environment” [1] publicado en The ISME Journal, los investigadores informan que aun con un nivel bajo de un tipo de microbio en las vías respiratorias se puede tener un efecto profundo en la forma en que otros microbios responden a los antibióticos.

Confección de varios patógenos

Los resultados destacan la necesidad de considerar la interacción entre diferentes especies de microbios al tratar infecciones con antibióticos para ajustar la dosis en consecuencia.

Las personas con infecciones crónicas a menudo tienen una coinfección con varios patógenos, pero el problema es que no tomamos eso en cuenta al decidir con la cantidad del antibiótico en particular para tratarlos. Nuestros resultados podrían ayudar a explicar por qué, en estas personas, los antibióticos simplemente no funcionan tan bien como deberían“, afirma Thomas O’Brien, quien llevó a cabo la investigación para su doctorado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge y colaborador como primer autor del artículo.

Las infecciones bacterianas crónicas, como las de las vías respiratorias humanas, son muy difíciles de curar con antibióticos. Aunque estos tipos de infección a menudo se asocian con una sola especie patógena, el sitio de infección suele ser co-colonizado por una serie de otros microbios, la mayoría de los cuales no suelen ser patógenos por sí mismos.

Las opciones de tratamiento generalmente giran en torno al patógeno y no se considera mucho las especies que cohabitan. Sin embargo, estos tratamientos a menudo no logran resolver la infección. Hasta ahora, los científicos han tenido pocas ideas del por qué sucede esto.

Para obtener sus resultados, el equipo desarrolló un modelo simplificado de las vías respiratorias humanas, que contenía esputo artificial (‘flema’) diseñado para parecerse químicamente a una flema real expulsada durante una infección, y repleta de bacterias.

El modelo les permitió cultivar una mezcla de diferentes microbios, incluidos patógenos, de forma estable durante semanas. Esto es novedoso, porque generalmente un patógeno superará a los otros muy rápidamente y estropeará el experimento. Lo que permitió a los investigadores replicar y estudiar infecciones con múltiples especies de microbios, llamadas “infecciones polimicrobianas“, en el laboratorio.

Experimento con una infección polimicrobiana

Los 3 microbios utilizados en el experimento fueron las bacterias:

  • Pseudomonas aeruginosa
  • Staphylococcus aureus
  • Hongo Candida albicans

Es una combinación comúnmente presente en las vías respiratorias de las personas con fibrosis quística.

Los investigadores trataron esta mezcla microbiana con un antibiótico llamado colistina, que es muy efectivo para matar Pseudomonas aeruginosa. Pero cuando los otros patógenos se encontraban presentes junto con Pseudomonas aeruginosa, el antibiótico no funcionó.

Los retos de una infección polimicrobiana

Nos sorprendió descubrir que un antibiótico que sabemos que debería eliminar una infección de Pseudomonas de manera efectiva, simplemente no funcionó en nuestro modelo de laboratorio cuando había otros microbios presentes“, dijo Wendy Figueroa-Chavez, del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge. y primera autora del artículo.

El mismo efecto ocurrió cuando la mezcla microbiana se trató con ácido fusídico, un antibiótico que se dirige específicamente a Staphylococcus aureus, y con fluconazol, un antibiótico que se dirige específicamente a Candida albicans.

Los investigadores encontraron que se necesitaban dosis significativamente más altas de cada antibiótico para matar bacterias cuando formaba parte de una infección polimicrobiana. Esto en comparación al caso en que no se encontraban otros patógenos.

Los 3 antibióticos específicos de especie fueron menos efectivos contra su objetivo cuando los 3 patógenos se encontraban presentes al mismo tiempo”, dijo Martin Welch, profesor de Fisiología y Metabolismo Microbiano en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo.

Necesario pruebas de antibióticos con infecciones polimicrobianas

En la actualidad, los antibióticos generalmente solo se prueban en laboratorio contra un patógeno principal para el que están diseñados y determinar la dosis más baja y efectiva. Pero cuando se usa la misma dosis para tratar la infección en una persona, a menudo no funciona, y este estudio ayuda a explicar por qué. El nuevo sistema modelo permitirá probar la eficacia de nuevos antibióticos potenciales frente a una mezcla de especies de microbios juntas.

Las infecciones polimicrobianas son comunes en las vías respiratorias de las personas con fibrosis quística. A pesar del tratamiento con fuertes dosis de antibióticos, estas infecciones a menudo persisten a largo plazo. Las infecciones crónicas de las vías respiratorias en personas con asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) también suelen ser polimicrobianas.

Mutaciones específicas en presencia de otros patógenos

Al observar el código genético de la bacteria Pseudomonas cultivada en laboratorio, los investigadores pudieron identificar mutaciones específicas que dan lugar a esta resistencia a los antibióticos. Se encontró que las mutaciones surgían con mayor frecuencia cuando también se encontraban presentes otros patógenos.

En una comparación con el código genético de 800 muestras de Pseudomonas de todo el mundo se encontró que estas mutaciones también ocurrieron en pacientes humanos que habían sido infectados con Pseudomonas y tratados con colistina.

El problema es que tan pronto como se utiliza un antibiótico para tratar una infección microbiana, el microbio comenzará a desarrollar resistencia a ese antibiótico. Eso es lo que ha sucedido desde que la colistina comenzó a usarse a principios de la década de 1990. Este es otro recordatorio de la vital necesidad de encontrar nuevos antibióticos para tratar las infecciones humanas”, subraya Welch.

Referencias

  1. O’Brien, T.J., Figueroa, W. & Welch, M.; Decreased efficacy of antimicrobial agents in a polymicrobial environment. ISME J (2022); Publicado el 18 de marzo de 2022; DOI:10.1038/s41396-022-01218-7; Disponible en el URL https://www.nature.com/articles/s41396-022-01218-7
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