Antibióticos betalactámicos

Los antibióticos betalactámicos son la clase de fármacos antibacterianos más grande y ampliamente utilizada, definidos por un anillo betalactámico de cuatro miembros que imita el péptido terminal del peptidoglicano. La clase incluye las penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos y monobactámicos, todos los cuales eliminan bacterias al bloquear el paso de entrecruzamiento de la síntesis de la pared celular.

Definition

Los antibióticos betalactámicos son agentes bactericidas que contienen un anillo betalactámico que inhiben la síntesis de la pared celular bacteriana mediante la acilación del sitio activo de las proteínas de unión a penicilina (las transpeptidasas que entrecruzan el peptidoglicano).

Scope

Esta entrada abarca el mecanismo compartido de los betalactámicos, las principales subclases estructurales, la principal vía de resistencia bacteriana a través de las enzimas betalactamasas y las proteínas de unión a penicilina (PBPs) alteradas, y el papel de los inhibidores de betalactamasas. Se trata la clase como un tema metodológico y microbiológico y no ofrece orientación sobre dosificación o prescripción.

Core questions

• ¿Cómo inhibe el anillo betalactámico a las proteínas de unión a penicilina?
• ¿Qué distingue a las subclases de penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos y monobactámicos?
• ¿Cómo confieren resistencia las betalactamasas y las proteínas de unión a penicilina modificadas?
• ¿Qué papel desempeñan los inhibidores de betalactamasas en la restauración de la actividad?

Key concepts

• Anillo betalactámico
• Proteínas de unión a penicilina (PBPs)
• Transpeptidación y entrecruzamiento del peptidoglicano
• Penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos, monobactámicos
• Betalactamasas (incluyendo las de espectro extendido y carbapenemasas)
• Inhibidores de betalactamasas
• Resistencia a meticilina vía PBP2a (*mecA*)

Mechanisms

Los betalactámicos son análogos estructurales del extremo D-alanil-D-alanina del precursor del peptidoglicano. Acilan la serina del sitio activo de las proteínas de unión a penicilina (PBPs), las transpeptidasas que entrecruzan las cadenas de glicanos adyacentes, deteniendo la maduración de la pared celular y desencadenando la autólisis (Bush & Bradford, 2016). El mecanismo de resistencia dominante es enzimático: las betalactamasas hidrolizan el anillo betalactámico antes de que alcance su objetivo, y estas enzimas varían desde penicilinasas de espectro reducido hasta betalactamasas de espectro extendido y carbapenemasas. Los inhibidores de betalactamasas como el clavulanato, el tazobactam y el avibactam protegen al antibiótico asociado al inactivar estas enzimas (van Duin & Bonomo, 2016). Una segunda vía es la alteración del objetivo: en *Staphylococcus aureus* resistente a meticilina, el gen *mecA* codifica PBP2a, una proteína de unión a penicilina con baja afinidad por la mayoría de los betalactámicos (David & Daum, 2010).

Clinical relevance

Los betalactámicos son fundamentales en el tratamiento de muchas infecciones bacterianas, y la resistencia entre ellos — betalactamasas de espectro extendido, carbapenemasas y resistencia a meticilina — constituye un problema definitorio en la microbiología clínica. Esta entrada explica cómo funcionan los fármacos y sus mecanismos de resistencia con fines de orientación educativa; no es una guía para seleccionar o dosificar terapias.

Epidemiology

*Staphylococcus aureus* resistente a meticilina, tanto asociado a la atención sanitaria como asociado a la comunidad, se encuentra entre los patógenos resistentes a betalactámicos más estudiados (David & Daum, 2010), mientras que las Enterobacterales productoras de betalactamasas de espectro extendido y carbapenemasas han impulsado el desarrollo de combinaciones de inhibidores más recientes (van Duin & Bonomo, 2016).

History

La acción antibacteriana de la penicilina fue reportada por Alexander Fleming en 1929, y su desarrollo clínico en la década de 1940 marcó el inicio de la era de los antibióticos. La química semisintética posterior produjo las cefalosporinas, los carbapenémicos y los monobactámicos, mientras que la propagación paralela de las betalactamasas impulsó la introducción de inhibidores de betalactamasas y sucesivas generaciones de combinaciones de inhibidores (Fleming, 1929; Bush & Bradford, 2016).

Key figures

• Alexander Fleming
• Karen Bush
• Patricia A. Bradford

Seminal works

• bush-bradford-2016
• david-daum-2010

Frequently asked questions

¿Por qué los betalactámicos son selectivamente tóxicos para las bacterias?

Su objetivo, la pared celular de peptidoglicano y las proteínas de unión a penicilina que la construyen, existe en bacterias pero no en células humanas, por lo que los fármacos pueden interrumpir la síntesis de la pared bacteriana con un efecto relativamente pequeño en el tejido del huésped.

¿Qué es una betalactamasa?

Una enzima bacteriana que hidroliza el anillo betalactámico, inactivando el antibiótico antes de que pueda unirse a su objetivo; algunas, como las betalactamasas de espectro extendido y las carbapenemasas, inactivan un amplio rango de betalactámicos.