Un estudio ha encontrado que se necesitan dosis mucho más altas de antibióticos para eliminar una infección bacteriana de las vías respiratorias cuando hay otros microbios presentes. Ayuda a explicar por qué las infecciones respiratorias a menudo persisten en personas con enfermedades pulmonares como la fibrosis quística a pesar del tratamiento.
Los resultados destacan la necesidad de considerar la interacción entre diferentes especies de microbios al tratar infecciones con antibióticos y ajustar la dosis en consecuencia.
«Las personas con infecciones crónicas a menudo tienen coinfección con varios patógenos, pero el problema es que no tomamos eso en cuenta al decidir con qué cantidad de un antibiótico en particular tratarlos. Nuestros resultados podrían ayudar a explicar por qué, en estas personas, los antibióticos simplemente no funcionan tan bien como deberían», dijo Thomas O’Brien, quien llevó a cabo la investigación para su doctorado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge y es el primer autor conjunto del artículo.
Las infecciones bacterianas crónicas, como las de las vías respiratorias humanas, son muy difíciles de curar con antibióticos. Aunque estos tipos de infección a menudo se asocian con una sola especie patógena, el sitio de infección suele ser co-colonizado por una serie de otros microbios, la mayoría de los cuales no suelen ser patógenos por derecho propio.
Las opciones de tratamiento generalmente giran en torno al patógeno y tienen poco en cuenta las especies que cohabitan. Sin embargo, estos tratamientos a menudo no logran resolver la infección. Hasta ahora, los científicos han tenido poca idea de por qué sucede esto.
Para obtener sus resultados, el equipo desarrolló un modelo simplificado de las vías respiratorias humanas, que contenía esputo artificial («flema») diseñado para parecerse químicamente a la flema real expulsada durante una infección, repleta de bacterias.
El modelo les permitió cultivar una mezcla de diferentes microbios, incluidos patógenos, de forma estable durante semanas. Esto es novedoso, porque generalmente un patógeno superará a los otros muy rápidamente y estropeará el experimento. Permitió a los investigadores replicar y estudiar infecciones con múltiples especies de microbios, llamadas «infecciones polimicrobianas», en el laboratorio.
Los tres microbios utilizados en el experimento fueron las bacterias Pseudomonas aeruginosa y estafilococo aureus, y el hongo Candida albicans — una combinación comúnmente presente en las vías respiratorias de las personas con fibrosis quística.
Los investigadores trataron esta mezcla microbiana con un antibiótico llamado colistina, que es muy efectivo para matar Pseudomonas aeruginosa. Pero cuando los otros patógenos estaban presentes junto con Pseudomonas aeruginosa, el antibiótico no funcionó.
«Nos sorprendió descubrir que un antibiótico que sabemos debería eliminar una infección de Pseudomonas efectivamente, simplemente no funcionó en nuestro modelo de laboratorio cuando había otros errores presentes», dijo Wendy Figueroa-Chavez, del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge, primera autora conjunta del artículo.
El mismo efecto ocurrió cuando la mezcla microbiana se trató con ácido fusídico, un antibiótico que ataca específicamente estafilococo aureus, y con fluconazol, un antibiótico que ataca específicamente Candida albicans.
Los investigadores encontraron que se necesitaban dosis significativamente más altas de cada antibiótico para matar bacterias cuando formaba parte de una infección polimicrobiana, en comparación con cuando no había otros patógenos presentes.
«Los tres antibióticos específicos de especie fueron menos efectivos contra su objetivo cuando los tres patógenos estaban presentes juntos», dijo Martin Welch, profesor de Fisiología y Metabolismo Microbianos en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo.
En la actualidad, los antibióticos generalmente solo se prueban en laboratorio contra el patógeno principal para el que están diseñados, para determinar la dosis efectiva más baja. Pero cuando se usa la misma dosis para tratar la infección en una persona, a menudo no funciona, y este estudio ayuda a explicar por qué. El nuevo sistema modelo permitirá probar la eficacia de nuevos antibióticos potenciales frente a una mezcla de especies de microbios juntas.
Las infecciones polimicrobianas son comunes en las vías respiratorias de las personas con fibrosis quística. A pesar del tratamiento con fuertes dosis de antibióticos, estas infecciones a menudo persisten a largo plazo. Las infecciones crónicas de las vías respiratorias en personas con asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) también suelen ser polimicrobianas.
Mirando el código genético del Pseudomonas bacterias en su mezcla cultivada en laboratorio, los investigadores pudieron identificar mutaciones específicas que dan lugar a esta resistencia a los antibióticos. Se encontró que las mutaciones surgían con mayor frecuencia cuando también estaban presentes otros patógenos.
Comparación con el código genético de 800 muestras de Pseudomonas de todo el mundo reveló que estas mutaciones también han ocurrido en pacientes humanos que habían sido infectados con Pseudomonas y tratado con colistina.
«El problema es que tan pronto como se usa un antibiótico para tratar una infección microbiana, el microbio comenzará a desarrollar resistencia a ese antibiótico. Eso es lo que ha sucedido desde que se comenzó a usar la colistina a principios de la década de 1990. Este es otro recordatorio de la necesidad vital de encontrar nuevos antibióticos para tratar infecciones humanas», dijo Welch.
