Estrés oxidativo y su relación con la resistencia a antibióticos

• Autores: Aiassa, Virginia
• Año de publicación: 2010
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Albesa, Inés; Ortiz, Cristina Susana; Genti de Raimondi, Susana Del Valle; Smania, Andrea María; Gutkind, Gabriel O.
• Materia: Medicamentos; Resistencia microbiana de los medicamentos; Antibióticos; Estrés oxidativo
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2010.
Fil: Aiassa, Virginia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Ciencias Farmacéuticas; Argentina.
Fil: Aiassa, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; Argentina.
El término estrés oxidativo se define como una perturbación en una célula u organismo del balance prooxidante-antioxidante a favor del primero y resulta de la exposición a agentes físicos o químicos generadores de especies reactivas del oxígeno (ROS) o de alteraciones de los sistemas biológicos antioxidantes. Existen numerosos compuestos que resultan oxidantes para las bacterias, dentro de ellos se ha demostrado en los últimos años que varios antibióticos estimulan la producción de ROS en diversas especies microbianas. Teniendo en cuenta que las bacterias cuentan con múltiples mecanismos de resistencia a antibióticos un punto necesario de destacar es la resistencia adquirida mediante la adhesión a superficies y posterior formación de biofilms. En base a estos conceptos se planteó el siguiente objetivo principal para el presente trabajo de Tesis Doctoral: Evaluar el rol del estrés oxidativo en el mecanismo de acción de antibióticos y la relación entre los mecanismos de defensas antioxidantes y la resistencia a los antimicrobianos en forma comparativa entre bacterias planctónicas y biofilms. Para cumplimentar los objetivos se realizaron determinaciones de concentración inhibitoria mínima (CIM), cuantificación de ROS y óxido nítrico (ON), análisis genéticos de la región determinante de resistencia a quinolonas (QRDR), acumulación de ciprofloxacina (CIP) actividad de las enzimas catalasa (CAT) y superóxido dismutasa (SOD), glutatión (GSH), capacidad antioxidante (determinada mediante el ensayo, ferric reducing antioxidant power assay o FRAP) y alteración de macromoléculas, entre otros. Para evaluar posibles diferencias de comportamiento frente a CIP de cepas sensibles y resistentes se trabajó con Proteus mirabilis sensibles, con resistencia natural y con resistencia inducida (denominadas variantes resistentes, VR). Se observaron diferencias en el comportamiento de cepas de P. mirabilis frente al estrés oxidativo generado por CIP, relacionándose los valores bajos de CIM con los mayores incrementos de ROS provocados por el antibiótico en cepas sensibles; evidenciándose en consecuencia menor aumento de ROS en las cepas resistentes. La cuantificación de nitritos permitió asociar al ON con un sistema de defensa rápido en las células planctónicas, porque ON reacciona con las ROS y con los productos proteicos oxidados generados por la acción de CIP. Lo que no fue necesario en el biofilm, ya que la bacteria en este estado no sufre estrés frente al antibiótico, presentando por lo tanto menor concentración basal de ON y ausencia de un consumo significativo de ON al incubar con CIP. Teniendo en cuenta que la resistencia inducida por CIP se da frecuentemente en la clínica, resultó de interés estudiar el o los mecanismos que pudiesen estar participando en la resistencia que presentan las VR de P. mirabilis a CIP. La ausencia de mutaciones en GyrA, GyrB y ParC (QRDR) en las VR condujo a la evaluación de la presencia de bombas de eflujo y a la investigación de los sistemas antioxidantes como involucrados en la resistencia a CIP. Estos ensayos mostraron que algunas cepas resistentes presentaron un proceso de eflujo activo que limitó la acumulación del antibiótico y que todas las VR tenían aumentadas las defensas antioxidantes, siendo claro el aumento de la actividad SOD, de los niveles de GSH y de FRAP. Esta inducción de los sistemas antioxidantes confirió una mayor resistencia a la acción oxidante de CIP y también al telurito de potasio un importante agente oxidante, concepto que se fortaleció cuando se determinó aumento de la CIM a CIP de la VR con la adición de antioxidantes exógenos. Se observó que el efecto oxidativo de CIP mediado por ROS se extendió a los lípidos y a las proteínas destacando la importancia que revisten las vías proteolíticas como sistemas de defensas antioxidantes secundarios, puesto que las cepas resistentes mostraron mayor capacidad de oxidar las proteínas a productos proteicos de oxidación avanzada (AOPP) que las cepas sensibles, lo que previno la acumulación de proteínas carboniladas ó agregadas y lípidos oxidados. En biofilms, estructura caracterizada por la resistencia natural a los antibióticos, no se apreció estímulo de ROS frente al antibiótico y se observó aumento de defensas antioxidantes con escaso o nulo incremento de la oxidación de macromoléculas en presencia de CIP.y lo que reforzó la idea de asociar la resistencia bacteriana con la resistencia al estrés oxidativo. Mediante el estudio con especies bacterianas que presentan distinto metabolismo oxidativo se observó asociación entre estímulo de ROS e interferencia en el inicio de la formación y la permanencia de los biofilms cuando se utilizaron agentes estresantes como D-Glucosamina y N-acetil-glucosamina en Staphylococcus epidermidis ó N-acetil-cisteína y menadiona combinada con imipenem en Acinetobacter. baumannii. A través de los distintos capítulos de este trabajo se fortalece el rol del estrés oxidativo en el mecanismo de acción de antibióticos y se concluye que existe una asociación entre la resistencia a antibióticos y mayores niveles de defensas antioxidantes, teniendo en cuenta que la resistencia bacteriana a antimicrobianos es un fenómeno multifactorial.
Fil: Aiassa, Virginia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Ciencias Farmacéuticas; Argentina.
Fil: Aiassa, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; Argentina.