Mecanismo de acción y clasificación de los antibióticos β-lactámicos

Resumen

El documento explica cómo los antibióticos β-lactámicos bloquean la síntesis del peptidoglicano de la pared bacteriana y cómo se unen a las PBP. Después describe la clasificación de penicilinas y cefalosporinas, incluyendo el papel de las β-lactamasas y de los inhibidores como el ácido clavulánico. Por último, repasa otros inhibidores de la síntesis de la pared según la fase en que actúan.

Puntos clave

Los β-lactámicos bloquean las peptidasas que forman los puentes cruzados del peptidoglicano, debilitando la pared bacteriana.
Se unen a las proteínas fijadoras de penicilina (PBP) y son bactericidas de amplio espectro.
La penicilina G es eficaz frente a Gram positivas, pero es inestable ante el ácido y las β-lactamasas.
Las β-lactamasas rompen el enlace C-N del anillo β-lactámico, siendo la principal causa de resistencia.
El ácido clavulánico tiene poca actividad propia, pero inhibe las β-lactamasas cuando se combina con amoxicilina.
Las cefalosporinas se clasifican en cuatro generaciones, con espectro creciente y mayor resistencia a las β-lactamasas.
La vancomicina, un glucopéptido, se une a las dos D-alaninas e impide la transferencia del disacárido-pentapéptido.

Ponte a prueba

Mecanismo de acción de los β-lactámicos

El peptidoglicano intacto presenta cadenas de NAM (ácido N-acetilmurámico) y NAG (ácido N-acetilglucosamina) unidos mediante puentes cruzados interpeptídicos. Los antibióticos β-lactámicos bloquean a las peptidasas que catalizan la síntesis de los puentes cruzados entre los NAM, lo que debilita la resistencia de la pared a la presión osmótica. Estos fármacos se unen a proteínas fijadoras de penicilina (PBP), las cuales activan enzimas autolíticas de la bacteria. El anillo β-lactámico posee una estructura espacial similar al residuo acil-D-ala-D-ala del nucleótido de Park, sustrato natural de las PBP. Son agentes bactericidas de amplio espectro.

Tipos de antibióticos β-lactámicos

Penicilinas

Todas las penicilinas contienen un anillo de tiazolidina y un anillo β-lactámico, diferenciándose por la composición de su cadena lateral (grupo R), lo que determina su actividad biológica.

Penicilina G (benzilpenicilina): Fue el primer antibiótico empleado. Es eficaz contra bacterias Gram positivas, tiene baja actividad en Gram negativas y es inestable frente al ácido y a las β-lactamasas.
Resistencias: Surgen con facilidad debido a las β-lactamasas, enzimas que rompen el enlace C-N del anillo β-lactámico.
Ampicilina: Diseñada para resistir mejor la acción de las β-lactamasas y permitir la administración oral.
Ácido clavulánico: Posee escasa actividad antibacteriana propia, pero actúa como inhibidor de las β-lactamasas. Se combina con amoxicilina para inactivar estas enzimas mediante un enlace covalente.

Cefalosporinas

Derivados del ácido 7-aminocefalosporánico, poseen un anillo β-lactámico y un carbono extra en comparación con las penicilinas. Son más resistentes a las β-lactamasas y se clasifican en:

1ª generación: Eficaces en Gram negativas y S. aureus sensible a meticilina.
2ª generación: Mayor actividad en Gram negativas y algunas Gram positivas.
3ª generación: Espectro más amplio, indicadas para infecciones nosocomiales.
4ª generación: Espectro amplio y alta resistencia a las β-lactamasas.

Inhibidores de la síntesis de la pared celular

Estos antibióticos se dividen según la fase de síntesis en la que actúan:

1. Fase citoplasmática

Fosfomicina: Análogo del fosfoenolpiruvato que inhibe de forma irreversible la unión de este a la molécula de UDP-NAG para formar UDP-NAM.
Cicloserina: Análogo de la alanina que inhibe la L-alanina racemasa (L-Ala → D-Ala) y la enzima que forma el dímero de D-alaninas. Se usa en Mycobacterium tuberculosis debido a su alta toxicidad.

2. Fase de membrana

Bacitracina: Mezcla de polipéptidos que bloquea la fosforilación del bactoprenol, impidiendo el transporte de precursores. Es nefrotóxica y actúa solo en Gram positivas.

3. Fase externa

Glucopéptidos (Vancomicina): Se unen a las 2 D-alaninas mediante 5 puentes de hidrógeno, impidiendo la transferencia del disacárido-pentapéptido al peptidoglicano en formación. Es fundamental en el tratamiento contra Staphylococcus aureus.

Preguntas frecuentes

¿Cómo actúan los antibióticos β-lactámicos?

Bloquean las peptidasas que catalizan la síntesis de los puentes cruzados del peptidoglicano, uniéndose a las proteínas fijadoras de penicilina. Así debilitan la pared bacteriana frente a la presión osmótica.

¿Qué es el ácido clavulánico?

Es un compuesto con escasa actividad antibacteriana propia que actúa como inhibidor de las β-lactamasas. Se combina con amoxicilina para inactivar estas enzimas mediante un enlace covalente.

¿Qué diferencia hay entre las generaciones de cefalosporinas?

Las de primera generación son eficaces sobre todo en Gram negativas, mientras que las de cuarta tienen un espectro amplio y gran resistencia a las β-lactamasas. Las de tercera generación se indican para infecciones nosocomiales.