Resistencia Antibiótica: Un Problema Global en la Salud Pública

Los antibióticos (son medicamentos que combaten las infecciones bacterianas en personas y animales), descubiertos a mediados del siglo XX, revolucionaron la medicina al convertirse en herramientas clave para combatir infecciones bacterianas. Estos medicamentos tienen la capacidad de inhibir bacterias que causan enfermedades graves, como Bacillus anthracis, que produce el ántrax; Mycobacterium tuberculosis, responsable de la tuberculosis; y Treponema pallidum, que provoca la sífilis. Debido a su efectividad, los antibióticos se popularizaron rápidamente y fueron empleados para tratar heridas, incluso durante la Primera Guerra Mundial, marcando un antes y un después en el tratamiento de infecciones bacterianas. Sin embargo, hoy en día, la resistencia a los antibióticos (RA) se ha convertido en una de las mayores amenazas para la salud pública mundial, poniendo en peligro nuestra capacidad de tratar infecciones bacterianas comunes. La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que, si no se toman medidas urgentes, la RA podría causar 10 millones de muertes al año para 2050 (Okaiyeto et al., 2024).

¿Qué es la resistencia bacteriana a los antibióticos?

La RA ocurre cuando las bacterias desarrollan la capacidad de sobrevivir a la acción de los antibióticos (bacterias resistentes a los antibióticos, BRA) que antes eran efectivos para eliminarlas. Este fenómeno es un proceso evolutivo natural, en el cual los antibióticos residuales interactúan con las bacterias; sin embargo, su velocidad se ha incrementado drásticamente debido al uso excesivo e inapropiado de estos medicamentos en la medicina humana, veterinaria, la agricultura y la acuicultura (Gallegos-Rubianes et al., 2023).

El papel de los ecosistemas acuáticos

Los ecosistemas acuáticos, como ríos, lagos y mares, juegan un papel crucial en la amplificación y propagación de la RA. Estos ambientes actúan como reservorios de BRA y genes de resistencia a los antibióticos (GRA), provenientes de diversas fuentes de contaminación (Rodríguez y Quiceno, 2023). En particular, los cuerpos de agua que reciben efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales presentan tanto bacterias sensibles como resistentes a los antibióticos (Figura 1, A). La presencia de residuos de antimicrobianos en estos ecosistemas ejerce una presión selectiva sobre las bacterias que habitan allí (Figura 1, B). Esta presión selectiva, causada por la descarga constante de contaminantes, facilita la transferencia de elementos genéticos móviles que contienen GRA (Figura 1, C). Como resultado, la comunidad microbiana cambia su composición genética, predominando bacterias resistentes. Estas bacterias pueden entrar en contacto con seres humanos y, a su vez, propagar la resistencia a otros ambientes (Figura 1, D) (Barrantes et al., 2022 modificado).

Figura 1. Mecanismos de selección y propagación de resistencia a los antibióticos en ecosistemas acuáticos contaminados. (Fuente: Barrantes et al., 2022, modificado).

Las principales fuentes de contaminación son de acuerdo a Rodríguez y Quiceno, 2023:

● Hospitales: Los efluentes de hospitales contienen altas concentraciones de antibióticos y BRA, lo que contribuye a la contaminación de los cuerpos de agua.

● Hogares: El uso de antibióticos en la comunidad también libera BRA y GRA en las aguas residuales domésticas.

● Agricultura, acuicultura y ganadería: El uso masivo de antibióticos en la producción animal, tanto para tratar enfermedades como para promover el crecimiento, genera una gran cantidad de residuos que contaminan el agua y el suelo.

● Industria farmacéutica: La producción de antibióticos puede liberar residuos que contribuyen a la presión selectiva en los ecosistemas acuáticos, favoreciendo la RA.

Mecanismos de resistencia y propagación

Una vez en el ambiente acuático, las bacterias pueden intercambiar GRA a través de la transferencia horizontal de genes (figura 2). Este proceso permite que bacterias sensibles adquieran resistencia de otras bacterias, incluso de diferentes especies. Además, la presencia de metales pesados y biocidas (son sustancias o mezclas diseñadas para eliminar o controlar organismos nocivos mediante acciones químicas o biológicas) en el agua puede inducir mecanismos de resistencia que también pueden proteger a las bacterias contra los antibióticos (Gallegos-Rubianes et al., 2023).

Las bacterias viven en muchos tipos de ambientes, donde necesitan distintos genes para poder sobrevivir. Uno de los modos de vida más comunes para las bacterias es el crecimiento en biopelículas (son comunidades de células que se agrupan y producen una matriz extracelular protectora). Estas biopelículas tienden a ser muy resistentes a los antibióticos por varios factores (Ciofu et al., 2022). En su estado planctónico (libre en el agua), las bacterias son susceptibles al efecto de los medicamentos (ver figura 2, parte A, 1). Sin embargo, dentro de una biopelícula, las células muestran una gran diversidad en sus estados metabólicos y en la expresión de genes, lo que les permite resistir de distintas maneras: algunas presentan permeabilidad reducida al medicamento (ver figura 2, A, 2), otras tienen una baja actividad metabólica que disminuye la expresión del objetivo del antibiótico (ver figura 2, parte A, 3), y muchas generan una gran cantidad de células persistentes o resistentes que pueden soportar el tratamiento (ver figura 2, parte A, 4) (Ciofu et al., 2022). Además, en las biopelículas, el intercambio genético entre bacterias es alto, lo que facilita la transferencia de genes de resistencia a los antimicrobianos (GRA) (ver figura 2, parte B) (Stewart et al., 2019).

Un ejemplo interesante de cómo un cambio en el estilo de vida de las bacterias puede llevar a la resistencia es el caso de las bacterias en forma L (“L-form”), que son células que, después de exponerse a situaciones de estrés, pierden su pared celular. Estas bacterias en forma L se vuelven resistentes a los medicamentos que atacan la pared celular (por ejemplo, β-lactámicos), y al usar estos medicamentos, rápidamente se seleccionan las bacterias que ya no tienen pared celular (ver figura 2, parte C).

Figura 2. El papel del entorno y el estilo de vida en la supervivencia. (Stewart et al., 2019, modificado).

Otro cambio en el estilo de vida de las bacterias que puede ser provocado por condiciones ambientales es la formación de células persistentes (ver figura 2, parte A, 4), que son células en estado latente. Estas células dejan de crecer temporalmente, pero siguen siendo viables. Las células persistentes son altamente resistentes a los antibióticos bactericidas, aunque recuperan su sensibilidad normal cuando vuelven a crecer. Se han propuesto varios mecanismos que explican cómo se forman las células persistentes, incluyendo los sistemas de toxina–antitoxina y la producción de guanosina pentafosfato (p)ppGpp, aunque todavía existe bastante debate sobre la relevancia de cada mecanismo. Datos recientes han mostrado que las células con bajos niveles de ATP (adenosín trifosfato) tienen más probabilidades de convertirse en células persistentes.

La tolerancia se refiere a grupos de células que pueden sobrevivir temporalmente a la exposición a antibióticos, incluso cuando las concentraciones de estos superan el nivel mínimo necesario para inhibir el crecimiento bacteriano. Las células tolerantes crecen más lentamente (aunque no se detienen por completo) debido a mutaciones en genes que influyen en su crecimiento. Este crecimiento lento permite que estas células resistan el efecto de los antibióticos y aumenta la posibilidad de que acumulen mutaciones que puedan llevar a una resistencia duradera cuando se exponen a estos medicamentos.

Las bacterias emplean distintas estrategias para defenderse de los antibióticos. En la figura 3 de Darby et al. (2023), se muestra un ejemplo de estos mecanismos: la inactivación del antibiótico. En este proceso, las bacterias producen enzimas que descomponen o alteran la estructura del antibiótico, volviéndolo ineficaz y evitando que afecte su funcionamiento interno. Por ejemplo, algunas enzimas rompen grupos funcionales del antibiótico mediante un proceso llamado hidrólisis, desactivándolo. Otras enzimas añaden grupos químicos al antibiótico para impedir que se una a su objetivo.

Otro mecanismo es la alteración del sitio objetivo, que consiste en cambiar la estructura del lugar al que se dirige el antibiótico dentro de la bacteria. Esto puede ocurrir a través de mutaciones en el gen que codifica la proteína que el antibiótico intenta atacar, o mediante cambios enzimáticos en el sitio de unión del antibiótico. En el proceso de desvío del objetivo, la bacteria utiliza una proteína alternativa para realizar la misma función que el objetivo del antibiótico. Esto hace que el antibiótico ya no sea necesario para esa función, por lo que pierde efectividad. Las bacterias también pueden reducir la entrada del antibiótico mediante cambios en la membrana celular, como la disminución de proteínas llamadas porinas (son proteínas especiales que se encuentran en las membranas de las células bacterianas y en otros organismos) que facilitan la entrada de sustancias (incluyendo antibióticos) en la célula bacteriana. Además, cuentan con bombas de expulsión activa o de eflujo, proteínas transmembrana que expulsan los antibióticos fuera de la célula para mantener su concentración interna baja. Finalmente, en la protección del objetivo, una proteína protectora se asocia físicamente con el objetivo del antibiótico, evitando que el antibiótico logre inhibir su función. Estos mecanismos permiten a las bacterias adaptarse y resistir el efecto de los antibióticos, dificultando así su eliminación en las infecciones.

Evidencia de la resistencia en el agua

Diversos estudios han demostrado la presencia de BRA en diferentes ecosistemas acuáticos:

1. En el mar, más del 90% de las cepas bacterianas son resistentes a más de un antibiótico.

2. En ríos, la presencia de BRA aumenta cerca de las descargas de aguas residuales.

3. En lagos, se han encontrado bacterias con alta resistencia a antibióticos que son potencialmente patógenas para los humanos.

Figura 3. Mecanismos de resistencia bacteriana a antibióticos: Inactivación, alteración del sitio objetivo, desvío del objetivo, reducción de entrada y protección del objetivo (Darby et al., 2023).

Implicaciones para la salud pública

La RA en ambientes acuáticos representa un grave problema de salud pública. Las BRA presentes en el agua pueden infectar a los humanos a través del contacto directo, con el consumo de alimentos contaminados o el uso de agua contaminada para riego.

La propagación de la RA dificulta el tratamiento de las infecciones, lo que lleva a (Barrantes, Chacón y Aria, 2022):

● Mayor morbilidad y mortalidad.

● Estancias hospitalarias más prolongadas.

● Aumento de los costos de atención médica.

En primer lugar, la resistencia antimicrobiana (RAM) representa una de las mayores amenazas para la salud pública, al incrementar significativamente la morbilidad y mortalidad asociadas a infecciones que antes se consideraban manejables. Enfermedades como neumonías, infecciones urinarias o sepsis están volviéndose cada vez más difíciles de tratar debido a la aparición de bacterias resistentes a múltiples fármacos (Hernando-Amado et al., 2019). Esta situación es especialmente crítica en poblaciones vulnerables, como niños, ancianos y pacientes inmunodeprimidos, quienes enfrentan un mayor riesgo de complicaciones graves y mortalidad.

La RAM pone en peligro procedimientos médicos esenciales, como cirugías, quimioterapias y trasplantes, que dependen de la efectividad de los antibióticos para prevenir infecciones secundarias . Además, la globalización y la conectividad entre ecosistemas locales y globales facilitan la diseminación de microorganismos resistentes, agravando el problema (Hernando-Amado et al., 2019). Si no se toman medidas urgentes, las infecciones comunes podrían convertirse nuevamente en las principales causas de muerte, retrocediendo décadas de avances médicos y de salud pública.

Además, las estancias hospitalarias prolongadas son una consecuencia directa y preocupante de la resistencia antimicrobiana (RAM). Los pacientes infectados con bacterias resistentes requieren tratamientos más extensos, complejos y costosos, lo que sobrecarga los sistemas de salud al incrementar la ocupación de camas y limitar la capacidad de atención para otros pacientes (Hernando-Amado et al., 2019). Esta situación no solo afecta la calidad de la atención médica, sino que también eleva el riesgo de infecciones nosocomiales, ya que los hospitales pueden actuar como puntos clave de propagación de bacterias resistentes debido a las interacciones entre pacientes y al ambiente hospitalario contaminado . Este círculo vicioso intensifica el impacto de la RAM, dificultando aún más el control de las infecciones y aumentando la presión sobre los recursos hospitalarios (Barrantes, Chacón y Aria, 2022).

Por último, el aumento de los costos en la atención médica es una consecuencia inevitable y alarmante de la resistencia antimicrobiana (RAM). Los tratamientos para infecciones resistentes suelen ser significativamente más caros debido al uso de antibióticos de última generación, hospitalizaciones prolongadas y, en algunos casos, procedimientos quirúrgicos adicionales . Estos costos afectan tanto a los sistemas de salud como a los pacientes y sus familias, particularmente en países con acceso limitado a servicios médicos de calidad. A largo plazo, la RAM podría desencadenar una crisis financiera en los sistemas de salud, poniendo en riesgo su sostenibilidad y agravando las desigualdades en el acceso a la atención, especialmente en regiones con recursos limitados (Hernando-Amado et al., 2019).

Enfrentando la crisis: El enfoque de “Una Salud”

De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la RA se ha convertido en una de las principales amenazas para la salud, y en uno de los desafíos a nivel mundial para el bienestar humano, gracias a los efectos que puede ocasionar en lo económico. Actividades como el turismo y las grandes migraciones humanas pueden ser un detonante para este problema de salud (Giono-Cerezo et al., 2020).

Para abordar la amenaza de la RA es necesario un enfoque integral que involucre a diferentes sectores, como la salud humana, animal y ambiental. El enfoque de "Una Salud" reconoce la interconexión entre estos sectores y busca soluciones conjuntas para combatir la RA (Barrantes, Chacón y Aria, 2022; Rodríguez y Quiceno, 2023). Este enfoque ha sido promovido por organizaciones internacionales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la Organización Mundial de Sanidad Animal (OIE), quienes en 2015 desarrollaron el Plan de Acción Mundial sobre la Resistencia a los Antimicrobianos Bajo esta perspectiva (OMS, 2016).

Para afrontar la situación, es necesario unificar criterios y metodologías entre países. Estados Unidos, a través del Global Antimicrobial Resistance Surveillance System (GLASS), utiliza estándares de vigilancia para mejorar la seguridad del paciente (Giono-Cerezo et al., 2020). Además, el acceso a los antibióticos depende del criterio médico, factores culturales y socioeconómicos. En países como India, donde se permite la venta sin receta, se requiere una regulación más estricta a nivel global (Alós, 2015).

Estrategias clave para la salud pública

Considerando que la resistencia de las bacterias a los antibióticos afecta tanto a nivel individual como poblacional, es un reto de salud pública a nivel global. Para enfrentar esta problemática la OMS recomienda lo siguiente (Secretaría de Salud, 2017):

Uso responsable de antibióticos: El uso excesivo e inadecuado de antibióticos en medicina humana, veterinaria, acuicultura y agricultura es un factor clave en la resistencia antimicrobiana (RA). Promover un uso prudente implica regular la prescripción médica, evitar la automedicación y limitar el uso de antibióticos como promotores de crecimiento en la ganadería (Gallegos-Rubianes et al., 2023). En países como Costa Rica, normativas específicas han ayudado a reducir la presión selectiva que favorece la RA (Hinestroza., 2018).

Vigilancia epidemiológica: Es crucial para monitorear su propagación en hospitales, granjas, ríos y sistemas de tratamiento de aguas residuales (Rodríguez y Quiceno, 2023). En Costa Rica, se han detectado bacterias resistentes en alimentos como la lechuga, destacando la necesidad de extender la vigilancia a los sistemas alimentarios (Rodríguez et al., 2006). Las redes regionales de vigilancia, propuestas por la OMS, facilitan el intercambio de información y la coordinación entre países (FAO., 2016).

Tratamiento de aguas residuales: Los sistemas de tratamiento de aguas residuales son puntos críticos para la diseminación de la RA, ya que concentran bacterias resistentes y residuos de antibióticos. Es esencial implementar tecnologías avanzadas, como biorreactores y oxidación, para eliminar estos contaminantes (Rodríguez y Quiceno, 2023; Manaia et al., 2018). En países en desarrollo, la inversión en infraestructura es urgente para prevenir la contaminación ambiental.

Investigación e innovación: La investigación es fundamental para desarrollar nuevos antibióticos, terapias alternativas (como fagos o péptidos antimicrobianos) y estrategias contra la RA (Okaiyeto et al., 2024). Además, es crucial estudiar los mecanismos de transferencia de genes de resistencia y el impacto de contaminantes emergentes, como los microplásticos (Arias-Andrés et al., 2018). La colaboración entre instituciones académicas, gobiernos y la industria farmacéutica es clave para avanzar en este campo.

Es inminente un esfuerzo en conjunto a nivel internacional para afrontar esta problemática, hay que invertir en investigación básica y aplicada para desarrollar nuevos medicamentos, mejorar los sistemas sanitarios en todos los países, incluyendo los menos desarrollados (World Economic Forum, 2024).

Lo que se ha expuesto es sólo una parte de la solución, también hay que considerar productos naturales con funciones antibacterianas, como es el caso de un producto fúngico, aspergilomarasmina A, potente inhibidor de algunas carbapenemasas (enzimas que al ser producidas por las bacterias, confieren resistencia clínicamente significativa a los antibióticos) (Alós, 2015).

Conclusiones

La resistencia a los antibióticos es un problema global que exige una respuesta coordinada y multisectorial. Los ecosistemas acuáticos desempeñan un papel importante en la propagación de la RA, y su contaminación con BRA y GRA tiene graves consecuencias para la salud pública.

La implementación de estrategias como el enfoque de "Una Salud", la promoción del uso responsable de antibióticos, el fortalecimiento de la vigilancia epidemiológica y el desarrollo de nuevos tratamientos son esenciales para frenar la propagación de la RA y proteger la salud de las generaciones futuras. También sugerimos la creación y difusión de centros de acopio especializados en la recolección de antibióticos caducados o sobrantes. Esto contribuiría a una disposición final adecuada, evitando su ingreso al medio ambiente y reduciendo su impacto en los ecosistemas acuáticos y la propagación de la RA.

Referencias

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