Nuevo antibiótico mata bacterias patógenas sin dañar la salud intestinal

Los antibióticos son medicamentos destinados a combatir infecciones causadas por bacterias y actúan matando estos patógenos, o inhibiendo su crecimiento y reproducción. También se utilizan como una forma de prevenir el desarrollo de una infección antes de determinados procedimientos médicos, como una cirugía. Pero es importante destacar que los antibióticos no son efectivos contra infecciones virales, como un catarro, una gripe, o el COVID.

En la actualidad tenemos un problema de salud pública a nivel mundial debido a su uso inadecuado o excesivo que ha contribuido a un incremento de las resistencias bacterianas, es decir, a que las bacterias desarrollen mecanismos que contrarresten el efecto de los antibióticos, lo que ha hecho que muchas infecciones sean muy difíciles de tratar.

Ahora, investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado un nuevo antibiótico que ha reducido o eliminado infecciones bacterianas resistentes a medicamentos en modelos de ratones con neumonía aguda y sepsis y, al mismo tiempo, no ha dañado a los microbios saludables en el intestino de estos animales. El fármaco se llama lolamicina y también previno infecciones secundarias por Clostridioides difficile –una grave infección bacteriana común que se suele adquirir en el entorno hospitalario– y resultó efectivo contra más de 130 cepas bacterianas multirresistentes en cultivos celulares.

Tratamientos que también eliminan a las bacterias beneficiosas

“La gente está comenzando a darse cuenta de que los antibióticos que hemos estado tomando –que combaten infecciones y, en algunos casos, nos salvan la vida– también tienen efectos perjudiciales en nosotros”, ha señalado Paul Hergenrother, profesor de química de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, que ha dirigido el estudio junto con la ex estudiante de doctorado Kristen Muñoz.

“Están matando nuestras bacterias buenas mientras tratan la infección. Queríamos empezar a pensar en la próxima generación de antibióticos que pudieran desarrollarse para matar las bacterias patógenas y no las beneficiosas”, ha añadido. Y es que numerosos estudios han encontrado que las alteraciones en el microbioma intestinal relacionadas con los antibióticos aumentan la vulnerabilidad a nuevas infecciones y están asociadas con problemas gastrointestinales, renales y hepáticos entre otros.

“La mayoría de los antibióticos clínicamente aprobados solo matan bacterias grampositivas, o matan tanto bacterias grampositivas como gramnegativas”, dijo Muñoz. Las bacterias grampositivas y gramnegativas difieren en la composición de sus paredes celulares. Las bacterias gramnegativas tienen una doble capa de protección, y esto hace que sean más difíciles de eliminar, ha explicado Muñoz.

El tratamiento con lolamicina  por vía oral permitió que se recuperaran el 100% de los ratones con septicemia y al 70% de los ratones con neumonía

Los pocos fármacos capaces de combatir infecciones gramnegativas también matan otras bacterias gramnegativas potencialmente beneficiosas. Por ejemplo, la colistina, uno de los pocos antibióticos aprobados para uso clínico solo contra gramnegativas, puede causar diarrea asociada a C. difficile y colitis seudomembranosa, una complicación potencialmente mortal. El medicamento también tiene efectos tóxicos en el hígado y los riñones, y “por lo tanto, la colistina se utiliza típicamente solo como un antibiótico de último recurso”, escribieron los investigadores.

Un fármaco que mata patógenos sin dañar a los microbios saludables

Para abordar los numerosos problemas asociados con la eliminación indiscriminada de bacterias gramnegativas, el equipo se centró en una serie de fármacos desarrollados por la empresa farmacéutica AstraZeneca. Estos medicamentos inhiben el sistema Lol, un sistema de transporte de lipoproteínas exclusivo de bacterias gramnegativas y genéticamente diferente en microbios patógenos y beneficiosos.

Estos fármacos no eran efectivos contra infecciones gramnegativas a menos que los investigadores primero socavaran las defensas bacterianas clave en el laboratorio. Pero debido a que estos antibióticos parecían distinguir entre bacterias gramnegativas beneficiosas y patógenas en experimentos con cultivos celulares, eran candidatos prometedores para una exploración más profunda, dijo Hergenrother.

Muñoz diseñó variaciones estructurales de los inhibidores de Lol y evaluó su potencial para combatir bacterias gramnegativas y grampositivas en cultivos celulares a través de diversos experimentos. Los investigadores comprobaron que uno de los nuevos compuestos, la lolamicina, apuntó selectivamente a algunas “cepas de laboratorio de patógenos gramnegativos, incluyendo Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae y Enterobacter cloacae”.

La lolamicina no tuvo ningún efecto detectable sobre las bacterias grampositivas en cultivos celulares. En dosis más altas, la lolamicina mató hasta el 90% de los aislamientos clínicos de E. coli, K. pneumoniae y E. cloacae resistentes a múltiples fármacos. Cuando se administró por vía oral a ratones con septicemia o neumonía resistente a medicamentos, la lolamicina rescató al 100% de los ratones con septicemia y al 70% de los ratones con neumonía, informó el equipo. Sus hallazgos se describen en la revista Nature.

“El microbioma del ratón es una buena herramienta para modelar infecciones humanas porque los microbiomas intestinales humanos y de ratón son muy similares”, dijo Muñoz. “Los estudios han demostrado que los antibióticos que causan disbiosis intestinal en ratones tienen un efecto similar en humanos”.

El tratamiento con los antibióticos estándar amoxicilina y clindamicina provocó cambios significativoss en la estructura general de las poblaciones bacterianas en el intestino de los ratones y redujo la población de varios grupos microbianos beneficiosos. “En contraste, la lolamicina no causó cambios drásticos en la composición taxonómica durante el curso del tratamiento de tres días o durante los 28 días de recuperación posteriores”, escribieron los investigadores.

Se necesitan muchos más años de investigación para ampliar los hallazgos, reconoce Hergenrother, ya que la lolamicina u otros compuestos similares se deben probar contra más cepas bacterianas y deben realizarse estudios toxicológicos detallados. El estudio es una prueba de concepto de que los antibióticos que matan un microbio patógeno mientras preservan las bacterias beneficiosas en el intestino pueden desarrollarse para infecciones gramnegativas, que constituyen algunas de las infecciones más difíciles de tratar, concluye Hergenrother.