Mecanismos de resistencia antimicrobiana en
bacterias de importancia hospitalaria
Dr. Alberto Fica
Servicio de Infectología, Departamento de Medicina
HOSPITAL MILITAR DE SANTIAGO
Contenidos
Panorama general y factores involucrados en emergencia de
resistencia
En bacilos gramnegativos
Beta-lactamasas
BLEE
Carbapenemasas
En cocáceas grampositivas
ERV
SAMR
S aureus resistente a vancomicina
transferencia horizontal
a otras especies
multiresistencia
otros tratamientos
nuevas selecciones
selección individuos resistentes
replicación bacteriana
reemplazo población
población bacteriana resistente
tratamiento antibiótico
población bacteriana
rasgo de resistencia infrecuente
una cepa por millón o diez millones de bacterias
Resistencia antimicrobiana
Fenómeno progresivo
Aparece luego de introducción de antibióticos
Se comporta en forma acumulativa y tiende a la multiresistencia
Detectable en hospitales y en la comunidad
Limita las opciones terapéuticas, disminuyendo la eficacia clínica
Aumenta los costos de tratamiento
Algunos ejemplos de emergencia de resistencia antimicrobiana
En la comunidad
Gonococo Resistencia a penicilina (presente en Chile)
Salmonella serotipo Typhi Multiresistencia (no observado en Chile)
Mycobacterium tuberculosis Multiresistencia (de baja frecuencia en Chile)
Shigella sp Multiresistencia (relevante en Chile)
Escherichia coli (como agente de ITU) Resistencia a ampicilina y cotrimoxazol (presente en Chile)
Neumococo Resistencia a penicilina y en una fracción de los casos a cefalosporinas (presente en Chile)
Haemophilus influenzae Resistencia a ampicilina (presente en Chile)
Moraxella catharralis Resistencia a ampicilina (presente en Chile)
Staphylococcus aureus Resistencia a penicilina (presente en Chile)
Resistencia a cloxacilina (presente en Chile)
Plasmodium sp Resistencia a diferentes antimaláricos
En hospitales
Estafilococos Resistencia a cloxacilina y multiresistencia (presente en Chile) Resistencia a vancomicina (no descrito en Chile)
Enterococos Resistencia a beta-lactámicos, aminoglucósidos y vancomicina (descrito en Chile)
Bacilos Gram negativos entéricos y no fermentadores
Resistencia a beta-lactámicos, aminoglucósidos, quinolonas, cotrimoxazol, etc (presente en Chile)
Selección y dispersión de la resistencia
El uso de antibióticos selecciona resistencia, no la genera
El ecosistema hospitalario es equivalente a un caldo de cultivo
con antibióticos agregados
Tiene laboratorio propio a nivel intestinal, cutáneo y respiratorio
donde conviven especies promiscuas y ejecutan transferencia de
material genético
Además, diseminación gratuita por manos del personal, equipos
contaminados u otros fenómenos creando un continuo geográfico
y temporal que sirve de reservorio
Actitudes médicas y culturales que favorecen el uso irracional de antimicrobianos
Uso de la prescripción médica como sedante para el propio médico y la familia
Uso de antibióticos en cuadros respiratorios virales
Uso indiscriminado de antibióticos en cuadros de diarrea aguda
Uso indiscriminado de penicilina en consultas de urgencia por odinofagia y fiebre
Profilaxis quirúrgica indiscriminada
Presión maternal por lograr algún tratamiento antibiótico para los hijos
Falta de capacitación y/o desconocimiento del tema en el cuerpo médico
Promoción y presión farmacéutica
Ausencia histórica de regulaciones en la venta libre de antimicrobianos*
Utilización de antimicrobianos en el sector agropecuario *modificada el año 2000
Modificación enzimática del antibiótico
Beta-lactamasas
Enzimas modificantes de aminoglucósidos
Cloranfenicol acetil-transferasa
Cambios en la permeabilidad a antibióticos por mutaciones en porinas
Mutación en porina D2 en Pseudomonas aeruginosa (resistencia a carbapenems)
Modificaciones en el sitio de ataque del antibiótico
Cambios de afinidad a penicilina en las proteinas ligantes a penicilina (PBP)
DNA girasa (resistencia a quinolonas por mutaciones en subunidades de DNA girasa)
Modificaciones ribosomales (resistencia a aminoglucósidos)
Modificaciones ribosomales cruzadas (MLS, resistencia cruzada a macrólidos, lincosamidas y estreptogramina)
Reemplazo de D-alanina por D-lactato en la cadena pentapéptida terminal del péptidoglucano (resistencia a vancomicina)
Mecanismos de eflujo
Bombas de eflujo para tetraciclina, cloranfenicol, quinolonas, beta-lactámicos, eritromicina u otros compuestos.
Transporte inefectivo
Deficiente captación de aminoglucósidos en anaerobios
Mecanismos generales de resistencia antibiótica en bacterias
Resistencia antibiótica a beta-lactámicos
Resistencia a Beta-lactámicos
Bacilos Gram negativos
Enzimático
Beta-lactamasas
4 tipos de enzimas
Cocáceas Gram positivas
Estructural >> enzimático
Cambios PBP
Proteínas ligantes PNC
Beta lactamasas
gran diversidad
4 grupos moleculares
genes codificantes en plasmidios o cromosomas
diferencias en el espectro de resistencia antibiótica, capacidad de
inhibición por ácido clavulánico, tazobactam o sulbactam o en las
especies asociadas
inducibles (genes reguladores) o constitutivas
Algunas diferencias relevantes entre beta-lactamasas de los grupos A y C.
Variable Beta-lactamasas grupo C Beta-lactamasas grupo A Ubicación preferente de genes codificantes
Cromosomal Plasmidial
Especies asociadas y escenario epidemiológico
Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter sp, Citrobacter freundii, Serratia sp.
Escenario nosocomial
Klebsiella pneumoniae, E. coli, N. gonorrhoeae, H. influenzae, M. catharralis, Shigella, S.aureus, B. fragilis Escenario comunitario o nosocomial
Ampliación del espectro Por mutaciones que desregulan síntesis de la enzima
Por mutaciones complementarias en sitio activo de la enzima
Espectro de resistencia No hiperproductora: Ampicilina, Cef. 1aG Hiperproductora Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
No BLEE:
Ampicilina, Cef. 1aG BLEE
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
Sin espectro sobre Carbapenémicos Carbapenémicos
Efecto de inhibidores de beta-lactamasas
Sin efecto Efecto inhibitorio
Mutaciones en el sitio
activo de beta-
lactamasas tipo A
Mutaciones en el sitio
activo de beta-
lactamasas explican
optimización en la
afinidad por diferentes
beta-lactámicos y
aumento de espectro
Incorpora Cef 3ª G :
BLEE
Mejora la calidad de la
enzima, no su cantidad
La presión selectiva
permite su
persistencia y
expansión
Beta-lactamasas Clase A
Hospital
seleccion variantes, evolucion enzimatica
resistencia a cefalosporinas de 3a G
Ceftazidima R, espectro expandido (BLEE)
Comunidad
mecanismo prevalente
resistencia a ampicilina, cefalosporinas de primera G
E. coli, Shigella, N. gonorrhoeae, H. influenzae, S. aureus, B. fragilis
enzimas originales
TEM-1, TEM-2
SHV-1
Característico de ciertas especies
Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae, E. coli,
Klebsiella pneumoniae, Citrobacter diversus, Proteus sp
beta-lactamasas clase A
E. coli o Klebsiella pneumoniae
Cepa no BLEE
TEM-1, TEM-2, SHV-1
Cepa BLEE
TEM > 2; SHV > 1
Ambiente comunitario Ambiente nosocomial
Ampicilina/amoxicilina R Ampicilina/amoxicilina R
Cefalosporinas1aG R Cefalosporinas1aG R
Cefalosporinas 2aG S Cefalosporinas 2aG R
Ceftriaxona/cefotaxima S Ceftriaxona/cefotaxima R
Ceftazidima S Ceftazidima R
Cefoperazona-sulbactam S Cefoperazona-sulbactam S
Cefoperazona S Cefoperazona R
Piperacilina R Piperacilina R
Piperacilina-tazobactam S Piperacilina-tazobactam S
Carbapenémicos S Carbapenémicos S
Beta-lactamasas de espectro extendido
TEM, SHV
CTX-M, PER, VEB, GER, BES, TLA, SFO y BEL.
El grupo CTX-M se divide en 5 subfamilias y dentro de ellas ha habido
una enorme diversificación
Estas subfamilias corresponden a CTX-M1, CTX-M2, CTX-M8, CTX-M9
y CTX-M25, algunas de ellas identificadas en Chile
La extensa diseminación en varias partes del mundo es una propiedad
de estas enzimas, la que ocurre a nivel nosocomial como comunitario.
Una característica central de las enzimas de la línea CTX-M es su
actividad sobre cefotaxima o ceftriaxona con mínima actividad sobre
ceftazidima, estableciendo un contrapunto con las BLEE asociadas a
TEM y SHV que se caracterizan por el perfil opuesto
Características de diferentes tipos de beta-lactamasas de espectro
extendido (BLEE).
Línea TEM y SHV CTX-M
Clase o grupo A A
Actividad preferencial Sobre ceftazidima Sobre cefotaxima o
ceftriaxona
Evolución Modificación sitio activo Modificación sitio activo
Inhibición Posible Posible
Diseminación Amplia, por plasmidios Amplia, por plasmidios
Implicancias terapéuticas ante beta-lactamasas Clase A espectro
extendido en hospitales
Sospechar enzimas de espectro expandido ante resistencia a
cefalosporinas de tercera generación (ceftriaxona o ceftazidima)
en especies específicas de BGN
Alternativas terapéuticas:
Uso beta-lactámico apropiado con inhibidor de beta-
lactamasa
Compuestos estables (carbapenémicos)
Otra familia (si es posible por antibiograma)
No siempre el inhibidor funciona con enzimas tipo A
Más difícil inhibir BLEE línea SHV que línea TEM
Mayor número copias de plasmidios que codifican por BLEE (dosis genética)
implica una mayor cantidad para inhibir
Alteraciones asociadas en permeabilidad a beta-lactámicos
Beta-lactamasa AmpC
Operon que incluye zona
regulatoria
Presencia beta-lactámico
inhibe represor y permite
síntesis de enzima (inducción)
En ocasiones hay mutación
en la zona que codifica el
represor o promotor y en
forma constitutiva
(permanente) sintetiza enzima
en grandes cantidades Estado hiperproductor
Enzima de baja afinidad que
aumenta su espectro por
cantidad
No sirven los inhibidores
Algunas diferencias relevantes entre beta-lactamasas de los grupos A y C.
Variable Beta-lactamasas grupo C Beta-lactamasas grupo A Ubicación preferente de genes codificantes
Cromosomal, incluye zona reguladora y sensor
Plasmidial
Especies asociadas y escenario epidemiológico
Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter sp, Citrobacter freundii, Serratia sp.
Escenario nosocomial
Klebsiella pneumoniae, E. coli, N. gonorrhoeae, H. influenzae, M. catharralis, Shigella, S.aureus, B. fragilis Escenario comunitario o nosocomial
Ampliación del espectro Por mutaciones que desregulan síntesis de la enzima
Por mutaciones complementarias en sitio activo de la enzima
Espectro de resistencia No hiperproductora:
Ampicilina, Cef. 1aG Hiperproductora
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
No BLEE:
Ampicilina, Cef. 1aG BLEE
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
Sin espectro sobre Carbapenémicos Carbapenémicos
Efecto de inhibidores de beta-lactamasas
Sin efecto Efecto inhibitorio
Beta-lactamasas AmpC
Beta-lactamasas cromosomales de importancia hospitalaria
Tipo Amp C o clase C
Restringidas a ciertas especies
P. aeruginosa, Enterobacter spp, Citrobacter freundii, Serratia spp.
Sensibilidad a Cefalosporinas de 3ª G
Desrepresión, Hiperproducción
Resistencia a Cefalosporinas 3aG
Susceptibilidad a Carbapenémicos
Pseudomonas aeruginosa
Cepa no hiperproductora Cepa hiperproductora
Origen comunitario Ambiente nosocomial
Ceftazidima S Ceftazidima R
Cefoperazona-sulbactam S Cefoperazona-sulbactam R
Cefoperazona S Cefoperazona R
Piperacilina-tazobactam S Piperacilina-tazobactam R
Piperacilina S Piperacilina R
Cefepime S Cefepime V
Imipenem /Meropenem S Imipenem / Meropenem S
Efecto cuantitativo o estequiométrico en aparición de
Resistencia
Compuesto Cantidad relativa de AmpC Susceptibilidad
Ceftazidima + S
Ceftazidima +++ R
Piperacilina + S
Piperacilina +++ R
Cefepime + S
Cefepime +++ S
Cefepime ++++ R
Imipenem + S
Imipenem ++++ S
Sorteando obstáculos
Carbapenems Otra familia si es posible
amikacina, ciprofloxacino, otros
Estrategias terapéuticas en casos
de hiperproducción de beta-lactamasas AmpC
Cefepime en ocasiones
Carbapenemasas
Enzima con espectro sobre todos los beta-lactámicos
Incluye carbapenémicos
No utilidad inhibidores
Pertenecientes al grupo B y algunos casos al grupo A
Constituyen la peor amenaza
Resistencia a carbapenémicos
Mecanismo Carbapenemasa Carbapenemasa Mutación porina +
hiperproducción
AmpC
Grupo o Clase Grupo o clase B Grupo o clase A
Denominación Metalo beta-
lactamasas
KPC
Especies
asociadas
S. maltophilia (100%),
P. aeruginosa (VIM,
<20%)
Otras especies
K. pneumoniae P. aeruginosa
Espectro Todos los beta-
lactámicos.
Incluye
carbapenémicos
Todos los beta-
lactámicos.
Incluye
carbapenémicos
Todos los beta-
lactámicos.
Incluye
carbapenémicos
Causa más frecuente resistencia a todos los B-L
Pseudomonas aeruginosa
Cepa panresistente a B-
lactámicos
2 mecanismos
Cepa panresistente a B-
lactámicos
1 mecanismo
Hiperproducción AmpC +
mutación porina
Carbapenemasa
Ceftazidima R Ceftazidima R
Cefoperazona-sulbactam R Cefoperazona-sulbactam R
Cefoperazona R Cefoperazona R
Piperacilina-tazobactam R Piperacilina-tazobactam R
Piperacilina R Piperacilina R
Cefepime R Cefepime R
Imipenem /Meropenem R Imipenem / Meropenem R
Causa más frecuente resistencia a todos los B-L
Variantes de enzimas modificantes de aminoglucósidos y su espectro de acción.
enzimas estreptomicina Gentamicina C1 amikacina
Acetiltransferasas AAC-6’ - - +
AAC-2’ - + - AAC-3’ - + - Fosfotransferasas
APH-3’ - - V
APH-2’’ - + V
APH-3’’ + - - APH-6 + - - Enzimas adenilantes
ANT-2’’ - + - ANT-4’ - - +
V: variable, no presente en todas las isoformas
Resistencia a aminoglucósidos
Más frecuente R a GM que AMK
En BGN la multiresistencia se da por suma de genes y no por evolución sitio activo de la
misma enzima
Resistencia a aminoglucósidos
Mecanismos predominantemente enzimáticos
Enzimas modificantes
Espectro de acción limitado y reducido para cada una de ellas
Escasa resistencia cruzada
Multiresistencia originada por suma alélica de genes
Resistencia infrecuente ante amikacina
¿Qué mecanismos podrían estar presente en este
antibiograma?
P. aeruginosa
Antimicrobiano Sensibilidad Mecanismo
Gentamicina R Enzima modificante
Amikacina S No aplicable
Ciprofloxacino R Mutación DNA girasa
Ceftazidima R Hiperproducción AmpC
Piperacilina-tazobactam R Hiperproducción AmpC
No efecto inhibidores clásicos
Imipenem o Meropenem S No aplicable
Integrones
Estructuras genéticas que facilitan la multiresistencia
Integrones permiten cosecha genes de R
Explican resistencia modular (simultánea)
Expresan todos los mecanismos simultáneamente
Habitualmente residen en plasmidios
Resistencia en cocáceas Gram positivas
Enterococcus faecium
Enterococo resistente a vancomicina-teicoplanina (VanA)
Enterococo resistente a vancomicina (VanB)
Staphylococcus aureus
Resistencia a PNC
Resistencia a cloxacilina (meticilina)
Resistencia a glicopéptidos
El problema del enterococo
Autonomía y efecto sinérgico entre dos antibióticos
tiempo en horas
log
bacte
rias v
iab
les / m
L
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 4 8 12 16 18 24
x-micina
z-micina
x + z-micina
autonomíao efecto indiferente
sinergia
efecto no se incrementa más de 10 veces sobre el más activo
efecto se incrementa más de 100 veces a 24h
Patógeno ocasional pero sobre el cual es difícil lograr un efecto bactericida
Tolerante a muchos ATB bactericidas
Requiere combinación sinérgica en infecciones graves
Combinación habitual PNC o Ampicilina + gentamicina
Evolución de resistencia en enterococo
• Especie tolerante
• Efecto bacteriostático ATB por separado
• Efecto bactericida en combinación sinérgica de PNC/ampi + GM
Situación previa
• Resistencia a PNC/Ampicilina y GM por separado
• Vancomicina reemplaza a beta-lactámicos
• Efecto sinérgico bactericida se mantiene
Transición • Resistencia a
Glicopéptidos
• Fenotipo Van B:sensible a teicoplanina
• Fenotipo Van A: resistente a ambos glicopéptidos
ERV
La emergencia de ERV implica la pérdida
de alternativas clásicas
La emergencia de ERV implica la pérdida
casi total de alternativas bactericidas
(necesarias en cuadros graves)
Mecanismo de acción y de resistencia
de glicopéptidos en Enterococos
Bacterias resistentes a vancomicina modifican los precursores
del pentapéptido, cambiando D-Ala terminal por D-Lac, sin afinidad por glicopéptidos
Evolución resistencia en S. aureus
S. aureus S a PNC
Beta-lactamasa grupo A
Meticilina (cloxacilina)
Compuesto estable a
beta-lactamasa
Adquisición gen mecA
Cassette cromosomal
Nueva PBP
(PBP2a)
SAMR
Uso glicopéptidos
Alteraciones permeabilidad
(GISA)
Adquisición VanA (GRSA)
Resistencia a glicopéptidos
Enterococo S. aureus
Mecanismo Reemplazo de D-ala terminal
por D-lactato
Alteraciones de
permeabilidad
Adquisición de fenotipo
VanA desde
enterococo
Magnitud de la
resistencia
Se divide en 2 de acuerdo al
espectro sobre los 2
glicopéptidos
Se identifican por fenotipos A
y B
Se divide en dos de
acuerdo al nivel de
resistencia:
Intermedio
(permeabilidad)
Alta resistencia (VanA)
Resistencia a quinolonas
Mecanismos tradicionales no
transferibles
Codificación cromosomal
Mutación DNA Girasa o
Topoisomerasa
Mecanismos transferibles
Incrementan CIM discretamente
pero pueden ser aditivos
Pueden estar codificados en
plamidios o integrones
Mecanismos transferibles Denominación
Proteínas protectoras del sitio
blanco
Qnr
Enzimas modificantes conjuntas
para AMG y quinolonas
AAC(6´)-1b-cr
Bombas de eflujo Oqx, Qep
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