Antibióticos radicales

Uno de los temas de investigación que sigo desde la distancia es la investigación sobre los antibióticos. Lo creo importante porque las enfermedades infecciosas son la primera causa de mortalidad en el mundo; las bacterias son causantes de muchas enfermedades infecciosas y los antibióticos son las herramientas que ayudan a mantenerlas a raya. Sin el descubrimiento de los antibióticos, quizás en este momento ni yo estuviera vivo para escribir esto, ni usted vivo para leerlo.

Como ya he mencionado en otras ocasiones, uno de los problemas más importantes con el que se enfrenta la medicina mundial es el desarrollo de cepas de bacterias patógenas resistentes a la acción de los antibióticos. Este fenómeno es una consecuencia casi inevitable de uno de los mecanismos más importantes de la vida: la evolución por selección natural.

Debido a que no todas las bacterias de una misma especie son genéticamente idénticas, no todas son igualmente sensibles a los antibióticos. El tratamiento con antibióticos elimina primero a las más sensibles, pero puede dejar vivas a las mas resistentes. Estas últimas, evidentemente, se reproducen mejor en presencia de antibiótico que las no resistentes y de esta manera se expanden por las poblaciones de bacterias, que con el tiempo acaban por estar formadas solo por bacterias resistentes.

Una de las estrategias de la investigación biomédica para minimizar las consecuencias de este fenómeno es descubrir, y sintetizar, nuevos antibióticos, que, por desgracia, son cada vez más caros. Esta estrategia ha dado sus frutos y ahora contamos con una panoplia de más de doce clases diferentes de antibióticos, que incluyen varios antibióticos diferentes en cada una.

Cada una de estas clases de antibióticos posee un modo de acción particular. Por ejemplo, algunos frenan la replicación del ADN bacteriano, otros impiden la producción de proteínas por la bacteria y aún otros, como la penicilina, destruyen la pared celular bacteriana que protege de la ruptura de la bacteria en un medio acuoso diluido, ya que sin pared celular la bacteria se hincha de agua y acaba por explotar.

Dependiendo de los resultados de su acción, los antibióticos se dividen en dos clases muy amplias: bacteriostáticos, que detienen el crecimiento bacteriano, pero no matan las bacterias, y bactericidas, los cuales, como su sufijo indica, acaban con la vida de estos microorganismos. De todas formas, esta distinción no es importante sino en el laboratorio, ya que ni los bacteriostáticos ni los bactericidas son capaces de detener una infección si nuestro sistema inmune no lo hace. En otras palabras, los antibióticos ayudan al sistema inmune a detener la infección, pero es éste el que debe conseguirlo, o de lo contrario moriremos.

Sin embargo, no se conoce con exactitud todavía el modo de acción de cada clase de antibiótico. Y conocerlo es importante, ya que de esta manera se puede comprender y se puede intervenir sobre los mecanismos que las bacterias ponen en marcha para convertirse en resistentes.

La investigación ha proporcionado algunas sorpresas respecto al modo de acción de antibióticos, que se creía, sin embargo, bien comprendido. Por ejemplo, investigadores de la universidad de Boston encontraron recientemente que un grupo de antibióticos, las quinolonas, que actúan impidiendo la replicación del ADN, también actúan sobre la regulación del hierro y los procesos de oxidación y reducción en los que éste átomo participa (recordemos que el hierro forma parte integral de muchos procesos bioquímicos en los que la oxidación es importante, y también el transporte de oxígeno, como en la hemoglobina de la sangre).

Este efecto sobre los procesos en los que el hierro participa causa la aparición de radicales libres oxidrilo (representados por OH·), formados por la unión de un oxígeno con un hidrógeno, y muy dañinos para las bacterias y para las células en general. Los radicales libres OH· poseen un electrón libre (que se representa por ·), el cual tiene tendencia a reaccionar con lo primero que se encuentra, que muchas veces es el propio ADN, al que daña seriamente. Con el ADN dañado más allá de la posible reparación (lo que también las bacterias saben hacer cuando el daño no es demasiado grande) la bacteria muere.

Si lo anterior parece muy lejano al lector, me permito indicarle que el agua oxigenada, H2O2, en contacto con átomos de hierro de nuestra sangre, produce radicales OH· que son los que poseen las propiedades antisépticas de ese producto de uso común. Es decir, resulta ahora que estas investigaciones sugieren que las quinolonas, además de impedir la replicación del ADN, pueden funcionar por un mecanismo similar al del agua oxigenada. ¿Quién lo hubiera pensado?

Una vez descubierto que las quinolonas contribuían a la formación de radicales OH·, el mismo grupo de investigadores decidió investigar si éste fenómeno no sucedía también con otras clases de antibióticos que supuestamente funcionan por otros mecanismos. Pues bien, estos investigadores publican en el último número de la revista Cell, quizá la más prestigiosa revista de biología molecular y celular del mundo, que antibióticos de las clases que impiden la síntesis de proteínas o que impiden la formación de la pared bacteriana también producen radicales libres OH· de efectos bactericidas.

Más aún, estos investigadores han demostrado que solo los antibióticos bactericidas, es decir, los que matan las bacterias, poseen la propiedad de generar radicales libres OH·. Sin embargo, los antibióticos bacteriostáticos, aquellos que sin matar a las bacterias frenan su crecimiento, no los generan.

¿Qué nuevas oportunidades terapéuticas ofrecen estos hallazgos? Y bien, parece que para acabar con las bacterias es necesario el concurso de radicales libres y es necesario además impedir el buen funcionamiento de los mecanismos reparadores del ADN que estos microorganismos utilizan para defenderse de sus efectos. Este conocimiento podría pues conducir al diseño de antibióticos más eficaces que actúen mediante estos mecanismos de acción. Es decir, se puede pensar ahora en la generación de super antibióticos o en combinaciones de antibióticos, que, además de generar radicales libres, impidan la reparación del daño que estos causan. Esto es un ejemplo más de cómo la investigación básica genera conocimiento que puede ponerse en buen uso para todos. Esperemos que esta idea pueda un día convertirse en realidad, lo que sin duda salvará millones de vidas en el futuro.