Enterobacterias: de vuelta al coli

Las enterobacterias es un grupo grande de bacterias Gram negativas que viven normalmente en los intestinos de animales de sangre caliente (del griego Entéron, intestino). Esta familia es muy numerosa en el intestino. De hecho, la especie más famosa de esta familia, la archiconocida Escherichia coli, constituye cerca del 80% de las bacterias aerobias del intestino.

En el intestino, las enterobacterias se reproducen rápidamente, porque todos sabemos que la comida tarda sobre 33 horas entre que entra en la boca y sale en forma de excrementos. Por eso se dividen rápido, porque sino se eliminarían de los intestinos, un lugar agradable con mucho alimento y a temperatura constante.
Muchísimas vacas, muchísimos cerdos, muchísimos pollos, muchísimas personas. ¿Qué tienen en común? muchísimos intestinos produciendo cantidades ingentes de bacterias cada día. Bacterias que se reúnen posteriormente en las balsas de lodos de granjas y depuradoras.

Humanos y animales de granja consumimos miles de toneladas de antibióticos todos los años

 Para evitar epidemias en granjas, engorde y para evitar infecciones producidas por bacterias consumimos antibióticos, miles de toneladas de antibióticos todos los años. Los más consumidos son los beta lactámicos.

Los antibióticos más utilizados en el mundo son los beta lactámicos. Son todos aquellos que tienen un anillo lactámico en su estructura como los penicilina, cefalosporinas, monobactámicos, carbacefem, carbapenems. Fuente.

 Como existe una presión selectiva muy bestia han aparecido genes de resistencia a los antibióticos beta lactámicos. Esos genes producen enzimas que degradan a estos antibióticos. Son las llamadas betalactamasas.

Tu pones un antibiótico y yo... lo quito

Existen muchos genes productores de betalactamasas. Muchos de esos genes se encuentran en cromosomas de enterobacterias, otros se encuentran en cromosómas móviles como son los plásmidos que pueden intercambiarse de manera horizontal entre especies de bacterias. En los hospitales los genes de betalactamasas que producen más problea son los que se encuentran en cromosomas o genes betalactamasas Amp-C.

Estas betalactamasas son inducibles, normalmente están reprimidas. Cuando se encuentran con el antibiótico betalactámico, se desrreprimen y se inducen, es decir, al colocar el antibiótico betalactámico sobre una bacteria que aparece como sensible, a las 48 horas es resistente. Es decir que el antibiótico betalactámico induce la expresión del gen que va a producir la enzima. Es una de las propiedades de las betalactamasas clase C, es decir, las que se encuentran en el cromosoma. Existen mutaciones en los promotores del gen que hacen, a veces, que el gen está expresado constitutivamente y por tanto la bacteria está continuamente produciendo betalactamasa. Hay especies de enterobacterias con estas betalactamasas clase C:

Pseudomona aeruginosa
Citrobacter freundii
Enterobacter
Serratia y Morganella (que son infrecuentes de observar)

Las betalactamasas de clase C no se pueden inhibir por sulbactam, el tazobactam ni el ácido clavulánico, lo cual agrava el problema

Si la bacteria produce un poco de betalactamasa puede degradar cefalosporinas de primera generación, pero si su producción de betalactamasa es elevado pueden destruir cefalosporinas de tercera generación como la ceftazidima.
Para estas bacterias que tienen en el cromosoma betalactamasas clase C y que hiperproducen betalactamasa no se pueden utilizar inhibidores de betalactamasas por lo que lo que se hace es utilizar otro antibiótico o dos antibióticos. 
Una alternativa, cuando esto ocurre, es tratar la infección con un carbapenem como el imipenem.

 Imipenem es un antibiótico caro. Precio orientativo 25$ por dosis.

Y cuando introducimos presión selectiva ¿Qué ocurre? que aparecen las carbapenemasas, enzimas que degradan los antibióticos carbapenémicos. Y como las bacterias humanas más numerosas son las enterobacterias, como siempre, en los hospitales, las bacterias que presentan este tipo de genes suelen ser enterobacterias.

¿Qué son las carbapenemasas y por qué asustan tanto?

Son enzimas presentes en bacterias Gram negativas que inactivan los antibióticos carbapenémicos, es decir, los que tienen un anillo tipo carbapenémico en su estructura (ver primera imagen del post). Cuando una bacteria tiene un gen productor de carbapenemasas... tenemos un problema.

Existen dos familias de carbapenemasas: las de tipo serin betalactamasas (KPC y SME) y las metalobetalactamasas (VIM, IMP, y NDM). Como muchos genes de carbapenemasas se encuentran el los plásmidos, pequeños cromosomas móviles que se pueden transmitir entre bacterias, el riesgo de diseminación es muy alto. Como además, como ya dijimos, las enterobacterias se expulsan con las heces y se concentran en balsas de lodos o en depuradoras... ¿Qué ocurre cuando ponemos bacterias unas encima de otras?

Las bacterias se vuelven sexuales

Y comienzan a tener sexo, que consiste en que una bacteria produce un pene de proteína, que en las bacterias se llama pili, y con el hace contacto con otra bacteria y le introduce el plásmido del amor. Si este plásmido lleva un gen productor de carbapenemasas la bacteria "fecundada" ahora será resistente a los antibióticos carbapenémicos.