Implicancias estructurales y fisiológicas de la célula bacteriana en los mecanismos de resistencia antibiótica / Structural and physiological implications of bacterial cell in antibiotic resistance mechanisms

RESUMEN

RESUMEN La alta capacidad de adaptación de las bacterias a ambientes hostiles ha permitido el desarrollo de resistencia a antibacterianos, causando problemas de impacto mundial en la salud hospitalaria y de la comunidad, limitando las opciones terapéuticas lo que afecta el control de enfermedades, elevando las tasas de morbi-mortalidad. Esta capacidad de resistencia es mediada por factores estructurales y fisiológicos de las bacterias que actúan a diferentes niveles tanto extracelular como intracelular. A niveles extracelulares se destaca la capacidad de las poblaciones bacterianas en la formación de biopelículas y la regulación de señales celulares quorum sensing, permitiendo la evasión de la acción antibiótica. A nivel de envoltura celular se destaca el funcionamiento y comportamiento de la pared celular y de la membrana celular, principalmente por medio de la regulación de la expresión de canales de entrada o porinas y/ o bombas de expulsión que impiden el acceso o inducen la salida de antibióticos; otros mecanismos integran la modificación de la actividad de drogas por medio de la hidrólisis o modificación del sitio activo del fármaco. A nivel intracelular, las bacterias pueden cambiar los procesos de óxido/reducción, modificar los sitios objetivos del antibiótico e inactivar los grupos transfer, y modificar las subunidades ribosomales afectando la acción de los antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas. A esto se añaden las modificaciones en la expresión génica y del código genético, que regula todos los anteriores, y es capaz de generar cambios adaptativos, resistencia a fármacos y desinfectantes, entre otros. La presente revisión tiene como objetivo describir las implicancias estructurales y fisiológicas de la célula bacteriana en los mecanismos de resistencia antibiótica considerando la organización estructural y fisiológica involucrada en los principales mecanismos de resistencia a antibióticos presentes en bacterias de importancia clínica que conllevan a fallas terapéuticas con alto costo en salud humana.

ABSTRACT

SUMMARY: The high adaptability of bacteria to hostile environments has favored antibacterial resistance development, impacting hospital and community healthcare worldwide. It has also affected disease control, limited therapeutic options and raised morbiditymortality rate. This resistance ability is mediated by structural and physiological factors of bacteria acting at both extracellular and cellular levels. The ability of bacterial populations in biofilm formation and regulation of cellular signal quorum sensing at the extracellular level, allows for the evasion of antibiotic action. At a cellular level, the performance and behavior of the cell wall and cell membrane is emphasized, mainly by regulating the expression of inlet channels or porins and/or expulsion pumps preventing access to, or inducing the outflow of antibiotics. Other mechanisms integrate modification of drug activity by hydrolysis or modification of the active site of the drug. Further into intracellular level, bacteria can change the oxidation/reduction processes; modify the target sites of the antibiotic and inactivate transfer groups. Bacteria can also modify the ribosomal subunits affecting the antibiotics which inhibit protein synthesis, and cause modifications of gene expression and genetic code that regulate the above mechanism. These may also generate adaptive changes and resistance to drugs and disinfectants. The aim of the present review is to describe the structural and physiological implications of bacterial cell in the mechanisms of antibiotic resistance. The study also considered the structural and physiological organization involved in the main mechanisms of antibiotic resistance in bacteria relevant to clinical healthcare.