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Los Microbios: Cómo Funcionan y Cómo los Cambian los Antibióticos

Maura J. Meade-Callahan

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Los antibióticos y las sustancias antibacteriales pueden hacer más daño que bien porque ellos:

  • matan a las bacterias beneficiosas que viven dentro del cuerpo humano
  • destruyen los microbios que ayudan a limpiar a la contaminación
  • promueven la resistencia a los antibióticos en los microorganismos
  • cuando son sobre utilizados, hacen más difícil el tratamiento de algunas enfermedades

January 2001

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Los antibióticos permiten que variantes de microbios naturalmente resistentes dentro de una población sobrevivan y se reproduzcan. Fuente: Microsoft Images.

Los antibióticos y los antibacteriales han hecho más fuertes a los microbios.

Los microorganismos, tales como las bacterias, los Archaea (archeabacteria), los hongos, las algas, los virus y los protistas, son a menudo fáciles de ignorar. Por su mayor parte no los podemos ver, con la excepción de los cuerpos reproductivos productores de esporas de los hongos. Los efectos de los microbios que podemos sentir se encuentran generalmente asociados con enfermedades. La mayor parte de la gente sabe que las bacterias y los virus pueden actuar como “gérmenes” y producir enfermedades. Debido a esto, parece ser perfectamente aceptable el tratar de eliminarlos completamente del ambiente utilizando agentes antibacteriales (los cuales se pueden encontrar en una gran cantidad de productos, desde el jabón para las manos hasta en las medias deportivas) y antibióticos. Sin embargo, el uso actual de los antibióticos y de los agentes antibacteriales está cambiando la naturaleza de los microbios en el ambiente, creando gérmenes que son más difíciles de combatir y eliminando a algunos microbios beneficiosos.

El papel beneficioso de los microorganismos

Los microorganismos son esenciales para nuestra existencia. Son ubicuitos, encontrándose en todos los ambientes comunes tales como el suelo, el agua y el aire así como también en lugares exóticos y diversos tales como las fumarolas o chimeneas hidrotermales en los mares profundos y en lagos de aguas calizas. En estos ambientes naturales los microorganismos cumplen funciones muy específicas. Ellos son responsables del reciclaje de nutrientes en el suelo y de la purificación de las aguas. También usamos a los microorganismos en ambientes construidos donde sirven funciones específicas útiles a nosotros.

Los microbios reciclan los nutrientes en nuestro medio ambiente.
  • Reciclaje de nutrientes. Cuando las plantas y los animales consumen nutrientes, éstos dejan de estar disponibles a otros organismos vivientes. Cuando las plantas y los animales mueren, los nutrientes permanecen en el cuerpo o cadáver. Si este material muerto, o detritus, no es fragmentado y descompuesto por los microbios, esos nutrientes nunca podrán estar disponibles para sostener la vida de otros organismos. Existe una cantidad finita de nutrientes en el ambiente y simplemente no podemos hacer más. Los nutrientes atrapados en el detritus deben ser liberados para que la vida pueda continuar. La población de microbios en el ambiente es responsable de este reciclaje de nutrientes.
Las bacterias buenas dentro de nosotros destruyen a la bacteria dañina e invasiva.
  • La salud. Nuestra salud depende de una población de microbios llamada la microbiota. El cuerpo humano transporta adentro o sobre sí mismo una población de microbios que es diez veces más numerosa que el número de células en el cuerpo. Estas bacterias buenas que viven sobre y dentro de nosotros nos protegen de los invasores malos que podemos enfrentar. Sin estas bacterias buenas, las bacterias malas pueden entrar y fácilmente causarnos problemas. Nuestra propia digestión ha evolucionado para usar a las bacterias como asistentes, permitiéndonos aprovechar mejor los nutrientes que provienen de los polisacáridos de las plantas que nuestras propias enzimas no pueden degradar. Esta es una de las razones por la cual el uso de antibióticos puede llevar a episodios de diarrea. Los antibióticos perturban a nuestra biota o “flora” intestinal natural.
Los microbios proveen comida para nosotros a través de la fermentación.
  • Alimentos. Los microbios han sido usados por siglos para producir alimentos. El pan es el resultado de la fermentación de los azúcares para producir dióxido de carbono, que son las burbujas que causan que la masa del pan levante. Le debemos la cerveza y el vino a unas pequeñas levaduras que conviertes el azúcar en alcohol para nuestro consumo. El yogurt y el queso son producidos por la fermentación bacterial de la lactosa, el azúcar de la leche. Los microorganismos como el fitoplancton también sirven como una fuente de nutrientes que indirectamente alimenta a todos los animales marinos. Y las simbiosis microbianas con las plantas les permiten a éstas crecer fuertes y aumentar la productividad y, a veces, hasta son esenciales para la propia supervivencia de las plantas.
Los microbios pueden comer deshechos y polución.
  • Biodegradación. Los microorganismos son responsables de eliminar los desechos generados por la industria y por los hogares. Ellos detoxifican el drenaje ácido de las minas y otras toxinas que desechamos en el suelo y en las aguas. Los nutrientes generados por la descomposición de estos productos continúan su viaje alimentando a las plantas o a las algas, las cuales a su vez alimentan a todos los animales.
Los microbios purifican el agua de desperdicio.
  • Tratamiento de Aguas Servidas. Cuando nosotros eliminamos desechos en los drenajes o en los inodoros, ellos van a parar a un sistema séptico o a una planta de tratamiento de desechos líquidos al final de la línea. Después del tratamiento mecánico preliminar y de la aeración, los microbios remueven los materiales orgánicos de las inmundas aguas servidas que fluyen a estos sistemas y, eventualmente, el agua puede ser finalmente regresada a los ríos y arroyos con seguridad. Hasta el metano producido durante el tratamiento puede ser usado para generar calor y electricidad que ayudan a mantener a la operación.
Los microbios son constructores, haciendo productos como la vitamina C.
  • Biosíntesis. Hemos descubierto que los microorganismos también son útiles para construir cosas. Los productos como la goma xantan (un espesante para alimentos) son cosechados de los productores bacterianos. La mayor parte de nuestra vitamina B12, de la riboflavina y de la vitamina C es producida por la fermentación bacteriana. Aproximadamente el 70% de los antibióticos que se usan actualmente también son producto de la fermentación bacteriana.

Las fuentes de los antibióticos en el ambiente

A pesar de todos los beneficios de tener una población saludable de microbios, añadimos al ambiente más de 1 millón de libras (453.600 Kg.) de antibióticos y agentes antibacteriales cada semana. hay varias rutas a través de las cuales los agentes anti-microbianos entran al ambiente. Varios estudios han mostrado que la introducción por estas rutas ha cambiado la susceptibilidad de los microbios en esos ambientes y/o ha cambiado a los microbios predominantes.

  • Aguas Servidas. No todos los antibióticos que tomamos son procesados por nuestro cuerpo. Algunos de ellos son expulsados como desecho y vienen a parar en las plantas de tratamiento de agua. Un estudio mostró que el 46.4% de las bacterias aisladas del material de desecho producido después del tratamiento del agua de una de estas plantas poseían resistencia a múltiples antibióticos. Se ha demostrado que las aguas servidas de los hospitales y de las fábricas de farmacéuticos colaboran en la aparición de la resistencia a antibióticos en las plantas de tratamiento. Los ríos contaminados con efluentes urbanos y con aguas que se escurren de las áreas agrícolas poseen más poblaciones de bacterias resistentes a los antibióticos que las áreas río arriba de las fuentes de la contaminación. La resistencia a los antibióticos en los ríos es seleccionada indirectamente por el aumento en los desechos industriales que contienen metales pesados.

  • Desechos médicos. La prescripción de antibióticos en las instituciones médicas inevitablemente produce desechos. Las descargas de los hospitales han mostrado un aumento en las poblaciones de bacterias resistentes a ciertos antibióticos tales como la oxitetraciclina.

Los microbios se estan volviendo resistentes a los antibióticos debido a la polución ambiental, el uso excesivo de antibióticos, y agentes antibacteriales.
  • La Producción. La venta de antibióticos en el mundo es aproximadamente de $8,000 millones al año. Cada año se producen 50 millones de libras (22,68 millones de Kg.), de los cuales el 50% está prescrito para el uso humano. Las descargas de agua de desecho de las plantas farmacéuticas han sido asociadas con un aumento en la resistencia a antibióticos (simple o múltiple) en organismos indicadores.

  • Productos caseros. En los últimos 5 años, se han introducido a mercado más de 700 productos “antibacteriales” para el uso doméstico. Éstos incluyes medias deportivas, pastas de dientes, plásticos para la cocina, cemento y pinturas. Los ingredientes antibacteriales más comunes en estos productos son el triclosán, compuestos amoniacales cuaternarios, alcohol y blanqueadores. La resistencia de los microbios a cada uno de estos compuestos ha sido documentada en la naturaleza y en algunos patógenos humanos. Estos productos eventualmente vienen a parar en las aguas servidas o en los basureros después de ser usados en nuestras casas.

  • Uso en los cultivos. Aproximadamente unos 300,000 libras (136.080 Kg.) de antibióticos son usados en las plantas de producción cada año. Estos antibióticos son atomizados o fumigados en cultivos de alto valor, como por ejemplo, en árboles frutales, para prevenir infecciones bacterianas. Este uso puede seleccionar la resistencia bacteriana en nuestros cultivos. No todo lo que se fumiga le llega a la fruta. La mayor parte de los antibióticos terminan en el suelo y eventualmente llegan a las aguas subterráneas.

  • Producción animal. Los antibióticos son añadidos comúnmente a niveles sub-terapéuticos en el alimento animal con el fin de promover el crecimiento. También son añadidos a las aguas en acuicultura. Cada año, los animales que consumimos reciben unos 24 millones de libras (casi 11 millones de Kg.) de antibióticos. La resistencia a los antibióticos en nuestro alimento se ha convertido en una preocupación a nivel de salud debido a esta práctica. Las bacterias resistentes a las drogas tales como Salmonella typhimurium, Escherichia coli y Enterococcus han aumentado clínicamente, a medida que aumenta el uso de antibióticos en los animales. También es posible que nuestra microbiota entérica normal esté ganando resistencia a los antibióticos debido a la exposición a alimentos provenientes de animales tratados. Una teoría popular es que las variedades de la bacteria Enterococcus (VRE) (causante de infecciones post-quirúrgicas) resistentes a la vancomicina han aumentado en Europa debido al uso del antibiótico avoparcina como un promotor del crecimiento en animales. Sin embargo, por lo menos un estudio ha demostrado que el VRE ocurre raramente en la carne molida de res y de cerdo. Se ha demostrado que el uso de la oxitetraciclina en la acuicultura causa un cambio estacional en las especies de bacteria hacia el grupo de las Enterobacteriaceae, además de estar asociado a un aumento en la resistencia a los antibióticos.

Mecanismos de dispersión de la resistencia a los antibióticos

La resistencia a los antibióticos esta codificada en el ADN de los microbios.

Los antibióticos no causan, por sí mismos, la resistencia. Ellos permiten que las variedades resistentes que ocurren naturalmente en una población sobrevivan y se reproduzcan, mientras que aquellos individuos sin el factor de resistencia, mueren. Una vez establecida en la población bacteriana, la resistencia a los antibióticos se puede dispersar rápidamente. Algunas bacterias pueden obtener resistencia de otras especies en un fenómeno conocido como transferencia horizontal de genes. La resistencia a los antibióticos se encuentra codificada en el ADN, el patrón genético de la vida. Las bacterias son capaces de intercambiar el ADN, especialmente en forma de plásmidos (círculos pequeños y auto-replicantes de ADN) y pasar así la resistencia rápidamente.

  • Conjugación. Las bacterias pueden fusionarse e intercambiar plásmidos y, a veces, fragmentos de cromosomas. El aumento en la movilización de plásmidos ha sido asociado con el uso de antibióticos en la cría de cerdos. Estos plásmidos poseen un amplio grupo de huéspedes y pueden cruzar las líneas de los géneros durante la transferencia.

  • Transfección. Los virus pueden infectar a las bacterias y a los hongos, pasando genes de un organismo infectado a otro. Estos genes a veces codifican factores de resistencia. El uso de antibióticos promotores de crecimiento en la cría de animales puede aumentar la cantidad de fagos libres en el intestino y puede contribuir a la dispersión de la resistencia a los antibióticos.

  • Transformación. Cuando una bacteria lleva a cabo la lisis en su ambiente, otras bacterias que están activamente creciendo en los alrededores pueden recoger parte de su ADN. Este es otro de los mecanismos de dispersión de la resistencia, dado que los plásmidos (incluyendo a los plásmidos de resistencia, o plásmidos R) son más fácilmente utilizados por las bacterias recipientes que el material cromosómico.

Algunas enfermedades ya no son tratables con antibióticos.

Se ha demostrado que las poblaciones microbianas cambian después de la exposición a los antibióticos y a los agentes antibacteriales. Estamos observando un aumento en la resistencia a los antibióticos en todo el mundo. Algunas enfermedades que antes eras susceptibles al tratamiento con antibióticos ahora no son tratables. De acuerdo a Centro de Control de Enfermedades (CDC en sus siglas en inglés), aproximadamente el 70% de las infecciones que la gente adquiere mientras están hospitalizadas es resistente a por lo menos un antibiótico. La resistencia a los antibióticos está sobrepasando rápidamente nuestra habilidad de sintetizar nuevas drogas. Aún cuando solo una pequeña proporción de las bacterias en nuestra vida pueden ser potencialmente dañinas, estamos perdiendo nuestro arsenal para tratar a estas infecciones raras.

Deteniendo la dispersión de la resistencia a los antibióticos

La resistencia a los antibióticos es inevitable. Sin embargo, hay algunas acciones que nosotros, como consumidores, podemos tomar para controlar la dispersión de la resistencia a los antibióticos.

Los antibióticos no tienen efecto en enfermedades virales, pero las personas las siguen usando.
  • No use antibióticos para el tratamiento de infecciones virales, tales como la gripe común, los dolores de garganta, o la influenza. Los antibióticos no tienen efecto sobre las enfermedades virales. El usar antibióticos en forma inapropiada simplemente lleva a que lleguen más antibióticos a las aguas servidas y a que aumente el número de bacterias resistentes a los antibióticos en su propia microbiota.

  • Tome el tratamiento completo de antibióticos cuando le sean prescritos. Parar el tratamiento cuando uno se empieza a sentir mejor quiere decir que algunas bacterias en el cuerpo fueron expuestas solamente a pequeñas dosis del antibiótico y pueden haber sobrevivido. Ellas ahora son resistentes a pequeñas cantidades de antibiótico. La próxima vez que usted tenga una infección será más difícil eliminarlas.

El jabón antibacterial y otros productos destruyen las bacterias beneficiosas.
  • Evite el uso indiscriminado de productos antibacteriales caseros. Nosotros necesitamos a las bacterias que nos rodean y es posible que al tratar de eliminarlas estemos causando daño. Al introducir productos antibacterianos en los rellenos sanitarios y en las plantas de tratamiento de aguas servidas estamos garantizando que solo los microbios resistentes a estos productos sobrevivan. Existen investigaciones que están tratando de determinar si estamos seleccionando la creación de poblaciones de bacterias resistentes, causando así que estos agentes antibacteriales (como los antibióticos) pierdan su efectividad o perturben la efectividad de las plantas de tratamiento o del ciclo de nutrientes en el suelo. Utilice jabones antibacterianos solamente cuando esta trabajando con individuos enfermos o que tengan sus sistemas inmunes comprometidos.

  • Lávese las manos. La mejor manera de detener la dispersión de infecciones bacterianas en siguiendo simples medidas higiénicas. El lavarse las manos con agua tibia jabonosa por veinte minutos es suficiente para eliminar a la mayoría de los patógenos potenciales. También asegúrese de lavar bien las frutas y los vegetales antes de comerlos.

Conclusión

Los microbios son una parte esencial de toda la vida en la tierra. La adición de antibióticos y compuestos antibacteriales está cambiando a las poblaciones bacterianas del suelo, de las aguas y a nuestra propia microbiota. El reconocimiento de las numerosas e invaluables funciones de los microbios deberá disminuir la fobia a los gérmenes tan prevaleciente en las sociedades occidentales.

La Dra. Maura Meade-Callahan es profesora de biología en el Allegueny College en Meadville, Pennsylvania, donde da clases de biología, microbiología y resistencia a los agentes anti-microbianos en bacterias. Finalizó su doctorado en patología vegetal en la Universidad Estadal de Carolina del Norte. Ella participa en un proyecto de ética a nivel graduado de la Asociación para la Ética Práctica y Profesional y en varios aspectos de la educación a nivel de pre-grado en microbiología a través de la Sociedad Americana de Microbiología. También sirve como árbitro de varias revistas científicas, libros de texto y sitios Web.

Julio 2003: La Dra. Callahan actualmente trabaja en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad Rowan en Glassboro, New Jersey.
4/09 update: Unable to locate Dr. Callahan’s current information online.

Los Microbios: Cómo Funcionan y Cómo los Cambian los Antibióticos

Estas referencias están en inglés. Las referencias no han sido traducidas al español dado que la mayoría de los artículos citan fuentes en el idioma inglés.

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