Viñeta clínica

Hombre de 32 años, profesional, previamente sano, consultó a urgencias por falla respiratoria aguda. La semana anterior había tenido un cuadro tipo influenza. A la auscultación se encontraron crépitos en ambas bases pulmonares y los rayos X mostraron infiltrados alveolo-intersticiales bilaterales. El esputo mostró cocos Gram positivos en racimos y por la historia de anafilaxia a la penicilina se inició vancomicina 1 g cada 12 horas. El cultivo y antibiograma mostraron Staphylococcus aureus meticilino-resistente (MRSA). Tras 3 días de tratamiento con vancomicina el paciente seguía febril, desarrolló leucopenia, y una tomografía de tórax mostró infiltración extensa con cavitaciones sugestivas de abscesos múltiples (1).

Desarrollo

1. Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus se observa al microscopio como un coco Gram positivo en racimos. Es uno de los principales patógenos humanos y su espectro clínico va desde la colonización asintomática (principalmente en las narinas), infecciones de piel y tejidos blandos, osteomielitis, hasta infecciones graves como bacteriemia, endocarditis, neumonía y meningitis.

Inicialmente sensible a la benzil-penicilina, rápidamente adquirió resistencia por producción de b-lactamasas. Como respuesta se desarrollaron penicilinas estables ante estas enzimas, primero la meticilina, y más tarde la oxacilina y dicloxacilina. Sin embargo, pocos años después de su introducción se aislaron cepas resistentes (MRSA, por methicillin-resistant S. aureus) a todos los b-lactámicos disponibles, que obligaron a usar otras familias de antibióticos como los glicopéptidos, lincosamidas, sulfonamidas y oxazolidinonas (2, 3).

Resistencia a b-lactámicos

Prácticamente la totalidad de las cepas de S. aureus producen b-lactamasa. Esta es una penicilinasa de la cual se han identificado cuatro tipos: A, B, C y D, que inactiva la benzil-penicilina, las aminopenicilinas (amoxicilina y ampicilina) y las ureidopenicilinas (piperacilina), sin embargo, no afecta las cefalosporinas (con excepción de la cefazolina en infecciones de alto inóculo) ni los carbapenems.

Poco tiempo después de la introducción de la meticilina se encontraron cepas resistentes, no solo a este grupo de penicilinas sino a todos los b-lactámicos, con excepción de las cefalosporinas de quinta generación (ceftarolina, ceftobiprol). El mecanismo fue la adquisición de una PBP (penicillin-binding protein) de baja afinidad, la PBP2a o PBP2’, a partir de otro estafilococo (S. sciuri). La PBP2a es una transpeptidasa que reemplaza la actividad de la PBP2 nativa cuando esta es inhibida por los b-lactámicos; está codificada por el gen mecA, presente en un casete cromosomal denominado SCCmec (Staphylococcal chromosomal cassette mec), del cual se han descrito varios tipos (I a XI) y que varían en tamaño, y pueden portar solo el determinante de resistencia a meticilina en el caso de los más pequeños (como el tipo IV), o determinantes adicionales de resistencia en el caso de los más grandes (como el tipo II, que también confiere resistencia a macrólidos, lincosamidas y estreptograminas). Según los datos más recientes (2019) del grupo GERMEN, que recoge información de 30 instituciones hospitalarias y 9 laboratorios clínicos del valle de Aburrá, la frecuencia promedio de resistencia a meticilina en S. aureus es del 29 % (4).

Las cefalosporinas de quinta generación (ceftarolina y ceftobiprol) se diseñaron específicamente para inhibir la PBP2a, al aprovechar su interacción con una región alostérica que ensancha el sitio activo (más estrecho en la PBP2a comparada con la PBP2, lo cual impide el ingreso de los otros b-lactámicos) y le permite al antibiótico acilar e inactivar la enzima (5).

Resistencia a glicopéptidos

Aunque la vancomicina se empezó a utilizar desde finales de la década de 1950, no fue sino hasta 1997 que se reportaron las primeras cepas con resistencia intermedia (llamadas VISA por vancomycin-intermediate S. aureus, con una concentración inhibitoria mínima [MIC] de 4-8 mg/L) y hasta 2002 que apareció la primera cepa completamente resistente (VRSA, por vancomycin-resistant S. aureus, con MIC ³16 mg/L).

La resistencia intermedia se debe al engrosamiento de la pared celular (aumento del número de capas de peptidoglicano) y a un aumento de D-Ala-D-Ala sin procesar, lo cual atrapa la vancomicina en la periferia y reduce el número de moléculas que alcanzan la cara externa de la membrana celular, donde se produce la inhibición de la transglicosilación (mecanismo de acción clave de los glicopéptidos). Estas cepas han surgido después de exposición prolongada a la vancomicina y llevan a falla terapéutica con el glicopéptido a las dosis recomendadas clínicamente. Cuando una cepa es sensible a la vancomicina (MIC hasta 2 mg/L) pero tiene subpoblaciones con MIC en el rango de resistencia intermedia se habla de una cepa VISA heterogénea (hVISA) y tiene el potencial de convertirse en VISA con la exposición a glicopéptidos. De acuerdo con un metanálisis de 2015, la frecuencia de VISA es del 3 % (entre 68.792 cepas MRSA) y la de hVISA de 6 % (entre 99.042 cepas MRSA) (6).

Las cepas con resistencia completa a la vancomicina (VRSA) adquirieron el mecanismo a partir de Enterococo, presente en un transposón (Tn1546), el cual lleva al reemplazo de la terminación D-Ala-D-Ala del peptidoglicano por D-Ala-D-Lactato, y que reduce la afinidad por los glicopéptidos (ver la sección de resistencia en Enterococos). Este mecanismo no parece ser eficiente y afortunadamente se han reportado menos de 20 cepas VRSA en todo el mundo (7).

Resistencia a otros antibióticos

La resistencia a macrólidos se da por eflujo activo y metilación del rRNA 23S (que también confiere resistencia a lincosamidas y estreptogramina B, fenotipo conocido como MLSB y codificado en los genes erm). Según el grupo GERMEN, la resistencia a eritromicina es del 29 %, mientras a clindamicina es del 8 %. En el caso de las tetraciclinas la resistencia es principalmente por eflujo activo o protección ribosomal (genes tet) y en nuestro medio la resistencia promedio a tetraciclina es del 24 %. Por otro lado, la sensibilidad a vancomicina es del 100 %, a linezolid 99,9 %, a daptomicina 99,6 %, a rifampicina 98,5 %, a trimetoprim-sulfametoxazol 98,5 %, y a gentamicina 98,2 % (4).

2. Enterococcus faecalis yEnterococcus faecium

Los Enterococos son cocos Gram positivos en cadenas, anaerobios facultativos y parte de la microbiota intestinal. Pueden causar un amplio rango de infecciones, desde urinarias hasta intraabdominales (usualmente acompañados de Enterobacterias y anaerobios), osteomielitis y endocarditis. El pilar del tratamiento han sido los b-lactámicos, pero en el caso de E. faecium la resistencia es un problema creciente, que afecta también otras familias de antibióticos como los glicopéptidos, lipopéptidos y aminoglicósidos (2, 3).

Resistencia a b-lactámicos

Enterococcus faecalis conserva una sensibilidad casi universal a las penicilinas, al ser la amoxicilina y ampicilina las más potentes. De acuerdo con el grupo GERMEN la sensibilidad de E. faecalis a ampicilina es del 99,3 % (4). En el reducido número de cepas resistentes, el mecanismo es la producción de una b-lactamasa idéntica a la penicilinasa tipo A de S. aureus que casi siempre está asociada con una enzima modificadora de aminoglicósido. La situación es muy distinta con E. faecium, y la resistencia a ampicilina alcanza el 58 %. En este Enterococo el mecanismo es por sobreexpresión o mutaciones de la PBP5, una transpeptidasa de baja afinidad por todos los b-lactámicos (4).

Resistencia a glicopéptidos

La resistencia a vancomicina se da por la sustitución de la terminación D-Ala-D-Ala del peptidoglicano por D-Ala-D-Lactato que reduce 1.000 veces la afinidad por el glicopéptido, o por D-Ala-D-Serina, que reduce la afinidad 7 veces. El mecanismo está mediado por los operones vanA, -B, -C, -D, -E, -G, -L, -M y -N, que varían la sustitución por lactato o serina, si es inducible o constitutivo y los glicopéptidos que afecta.

La mayoría de las infecciones humanas son causadas por cepas con el operón vanA, que se asocia con transposones como el Tn1546, es inducible y confiere resistencia a vancomicina y teicoplanina. En segundo lugar, está el operón vanB, asociado con los transposones Tn1547, Tn1549 y Tn5382, también inducible y que confiere resistencia a vancomicina, pero no a teicoplanina.

El operón vanA consta de un complejo de genes incluyendo vanS, vanR (reguladores), vanA, vanH, vanX y vanY (efectores). La proteína VanS se autofosforila en presencia de vancomicina y transfiere el grupo fosfato a VanR, que es un factor de transcripción para los demás genes. VanX y VanY hidrolizan los residuos D-Ala-D-Ala para que no se incorporen a la pared celular, blancos susceptibles a vancomicina. VanA cataliza la formación de D-Ala-D-Lactato y VanH, una alfa-cetoácido reductasa se encarga de aportar el D-Lactato necesario (8).

Según el grupo GERMEN, en nuestro medio la frecuencia de resistencia a vancomicina en E. faecalis es solo del 0,2 %, mientras que en E. faecium alcanza el 22 % (4).

Resistencia a aminoglicósidos

Los Enterococos son muy impermeables a los aminoglicósidos, por lo cual no son efectivos clínicamente en monoterapia. Sin embargo, en combinación con antibióticos de la pared celular (b-lactámicos o glicopéptidos) aumenta la captación del fármaco y se obtiene un potente sinergismo. La producción de enzimas modificadoras: acetil-transferasas (AAC), fosfo-transferasas (APH) o nucleotidil-transferasas (ANT), mono o bifuncionales, genera resistencia con MIC muy altas (>2.000 mg/L) y anula el sinergismo. La enzima más importante clínicamente es una acetil y fosfotransferasa, la Aac(6′)-Ie-Aph(2″)-Ia, que confiere resistencia a todos los aminoglicósidos en uso clínico con excepción de la estreptomicina (9). En caso de E. faecalis resistente a aminoglicósidos puede obtenerse sinergismo al combinar ampicilina y ceftriaxona (por saturación de diferentes PBP: la ampicilina bloquea la PBP5, lo que obliga a la bacteria a sobreexpresar la PBP3, que es inhibida por la ceftriaxona) (10).

En el valle de Aburrá la resistencia de E. faecium a altas concentraciones de gentamicina (predictor de pérdida del sinergismo) es del 17 %, mientras que en E. faecalis es del 12 % (4).

Resistencia a Linezolid

Linezolid es una oxazolidinona, un antibiótico sintético, inhibidor de la síntesis proteica en la subunidad 50S, bacteriostático y con un espectro reducido a cocos Gram positivos y Mycobacterium tuberculosis. Es una de las alternativas para tratar cepas resistentes a vancomicina (VRE, por vancomycin-resistant Enterococcus). La resistencia se da por mutaciones en el rRNA 23S, cambios en las proteínas ribosomales L3/L4 o metilación del rRNA 23S por la metilasa Cfr (chloramphenicol-florfenicol resistance). El mecanismo más frecuente son las mutaciones en el dominio V del rRNA 23S. Debido a que las bacterias tienen varias copias del gen que codifica este rRNA, se requiere acumular mutaciones en las diferentes copias para poder aumentar la MIC.

De acuerdo con el grupo GERMEN, la frecuencia de resistencia a linezolid en E. faecalis es del 4,7 % y en E. faecium del 1,6 % (4).

Resistencia a otros antibióticos

Los Enterococos son resistentes a las diaminopirimidinas y sulfonamidas (trimetoprim-sulfametoxazol) debido a que pueden tomar el folato del medio. En el caso de los lipopéptidos (daptomicina) la resistencia se asocia con un aumento de las cargas positivas en la membrana que causan repulsión del antibiótico (mecanismo principal en E. faecium), y con cambios en LiaSFR, un sistema regulador que dirige la respuesta de la pared celular al estrés, que causan una redistribución de los microdominios de cardiolipina lejos del septo, sitio crítico para la acción de la daptomicina (mecanismo principal en E. faecalis).

3. Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae o neumococo es un diplococo Gram positivo, capaz de colonizar la nasofaringe. Es uno de los principales agentes etiológicos de la otitis media aguda, neumonía adquirida en la comunidad, bacteriemia y meningitis. Inicialmente sensible a b-lactámicos y otros antibióticos como macrólidos, tetraciclinas y sulfonamidas, las primeras cepas resistentes se reportaron en la década de 1970 y en los últimos 30 años ha venido creciendo el número de aislamientos multirresistentes (11, 12).

Resistencia a b-lactámicos

Neumococo no produce b-lactamasas, el mecanismo de resistencia es la modificación de las PBP mediante la incorporación de material genético de otros estreptococos (como S. mitis y S. oralis) por transformación, que generan las denominadas PBP mosaico, con afinidad reducida por los b-lactámicos, y llevan inicialmente a resistencia intermedia y finalmente a resistencia de alto grado. A las PBP mosaico se suman mutaciones puntuales que potencian la resistencia. Las PBP afectadas son usualmente PBP1a, PBP2x y PBP2b.

Por razones farmacocinéticas y farmacodinámicas se emplean puntos de corte (breakpoints) diferentes para infecciones meníngeas y no meníngeas, y la resistencia solo es clínicamente significativa en infecciones del sistema nervioso central. Según el grupo GERMEN, la resistencia a penicilina en meningitis es del 51 % (en infecciones no meníngeas es solo del 3 %) y la resistencia a ceftriaxona en meningitis (indicando resistencia de alto grado a los b-lactámicos) es del 18 %. Por esta razón siempre debe incluirse vancomicina en el tratamiento empírico de la meningitis (4).

Resistencia a macrólidos y lincosamidas

Puede ser de bajo grado por eflujo o expulsión activa (gen mef) elevando la MIC a 4-16 mg/L (solo de macrólidos), o de alto grado por metilación del rRNA 23S mediante una enzima codificada por el gen ermB (MIC >32 mg/L) y que afecta macrólidos, lincosamidas y estreptogramina B (fenotipo MLSB).

De acuerdo con datos del Instituto Nacional de Salud, en Colombia la resistencia a eritromicina (cruzada con claritromicina y azitromicina) fue de 47 % en 2017.

Resistencia a tetraciclinas

La doxiciclina era considerada en el pasado como una alternativa apropiada en el tratamiento de la neumonía adquirida en la comunidad, sin embargo, la resistencia en nuestro medio es del 45 % y su uso solo se recomienda cuando la sensibilidad está demostrada por antibiograma. El principal mecanismo de resistencia en neumococo son las proteínas de protección ribosomal codificadas por genes tetM y tetO (4).

Resistencia a trimetoprim-sulfametoxazol

El mecanismo principal son las mutaciones en la dihidropteroato sintasa (el blanco molecular de las sulfonamidas) y las mutaciones en la dihidrofolato reductasa (el blanco del trimetoprim). De acuerdo con el grupo GERMEN la resistencia en neumococo alcanza el 27 % (4).

Resistencia a quinolonas

La resistencia a las quinolonas activas contra neumococo (levofloxacina y moxifloxacina) se da por mutaciones en los genes que codifican las topoisomerasas (gyrAB en el caso de la girasa y parCE en el caso de la topoisomerasa IV). La frecuencia reportada por el grupo GERMEN es solo del 1,3 % (4).

Tabla 1. Mecanismos de resistencia en cocos Gram positivos.

*TMP-SMX: trimetoprim-sulfametoxazol, DHPS: dihidropteroato sintasa, DHFR: dihidrofolato reductasa, PBP: penicillin-binding protein, rRNA: RNA ribosomal, VISA: vancomycin-intermediate S. aureus, VRSA: vancomycin-resistant S. aureus, VRE: vancomycin-resistant Enterococcus.

Mensajes indispensables

• La resistencia bacteriana en cocos Gram positivos es un problema creciente que afecta prácticamente todos los antibióticos en uso clínico.
• En S. aureus el mayor problema es la resistencia a meticilina (cepas MRSA) por adquisición de una PBP de baja afinidad que inutiliza todos los b-lactámicos con excepción de las cefalosporinas de quinta generación.
• Dentro de los Enterococos, E. faecium tiene altas tasas de resistencia a b-lactámicos por PBP de baja afinidad, a los aminoglicósidos por enzimas modificadoras (que anulan el sinergismo con b-lactámicos) y resistencia a vancomicina por modificación del peptidoglicano.
• Neumococo tiene altas tasas de resistencia a b-lactámicos por modificación de las PBP, aunque es significativa clínicamente solo en infecciones del sistema nervioso central. También hay resistencia importante a macrólidos, tetraciclinas y sulfonamidas.
• Es clave contar con una programa local o regional de vigilancia de resistencia (como el grupo GERMEN) para guiar la terapia antibiótica.
• Solo el uso prudente y racional de los antibióticos, la optimización de la dosis basada en la farmacodinamia y el desarrollo de nuevos fármacos, permitirán controlar el problema de la resistencia y preservar estos medicamentos esenciales para la medicina moderna.

Viñeta clínica (desenlace)

Ante el deterioro del paciente se sospechó una cepa productora de la leucocidina de Panton-Valentine (PVL) y se cambió el tratamiento por clindamicina (600 mg cada 8 horas) y linezolid (600 mg cada 12 horas), ambos inhibidores de la síntesis proteica, para reducir la producción de la toxina. Tras 48 horas se resolvió la fiebre y mejoraron los marcadores inflamatorios. A pesar de la mejoría inicial requirió ventilación mecánica y tratamiento antibiótico por 30 días por el desarrollo de abscesos y obstrucción bronquial por tejido necrótico. La caracterización posterior de la cepa confirmó la producción de PVL. Fue dado de alta después de 50 días de hospitalización y pudo reincorporarse plenamente a su trabajo, con persistencia de disnea de grandes esfuerzos como síntoma residual.

Bibliografía

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