Estudio de la resistencia a antibióticos en infecciones oculares por Staphylococcus y Pseudomonas

Facultad de Farmacia UNIVERSIDAD DE SEVILLA Estudio de la resistencia a antibióticos en infecciones oculares por Staphylococcus y Pseudomonas David Monsalve Santiago Doble Grado en Farmacia, Óptica y Optometría Doble Grado en Farmacia, Óptica y Optometría. Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla. Alumno/a: DAVID MONSALVE SANTIAGO Título del TFG: Estudio de la resistencia a antibióticos en infecciones oculares por Staphylococcus y Pseudomonas. Revisión bibliográfica. Tutor académico: MIGUEL ÁNGEL CAVIEDES FORMENTO Departamento de Microbiología y Parasitología En Sevilla, a 13 de junio de 2022 Trabajo de fin de grado Curso 2021-2022 3 4 RESUMEN Las infecciones oculares representan uno de los problemas de salud más recurrentes en la sociedad. La Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que las enfermedades infecciosas se encuentran entre las principales responsables de ceguera a nivel mundial. Un alto porcentaje de todas las infecciones oculares como son las conjuntivitis bacterianas, los orzuelos o las queratitis, están ligadas tanto a Staphylococcus aureus (Gram positiva), como a Pseudomonas aeruginosa (Gram negativa). La incidencia y patología pueden variar dependiendo de la edad, género, clima y sistema de salud, entre otros factores. La queratitis por P. aeruginosa en usuarios de lentes de contacto suele relacionarse con malos hábitos de higiene y mantenimiento inadecuado de las mismas. Hoy en día, uno de los problemas más importantes en el ámbito de la salud es el progresivo aumento de resistencia bacteriana a la inmensa mayoría de antimicrobianos conocidos, haciéndolos ineficaces frente a las distintas enfermedades. Factores como la prescripción empírica de antibióticos, patrones de prescripción de determinados antibióticos, el tiempo de toma inferior al debido y el abuso en la toma, contribuyen en la aparición de resistencia a antibióticos oculares, al igual que influyen en el cambio de la microbiota ocular. A pesar de los problemas que plantean las resistencias a antimicrobianos, es destacable la aparición de otras alternativas tanto farmacológicas (nuevos principios activos con posible actividad ocular como Delafloxacin, Iclaprim o Solitromicina) como no farmacológicas (corneal crosslinking). Además, se están estudiando nuevas variables en la formulación de fármacos antimicrobianos, donde cobrarían importancia las nanosuspensiones y las nanopartículas. Palabras clave: Resistencia antibiótica, infección bacteriana, infección ocular, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa. 5 ÍNDICE 1. Introducción .......................................................................................................................... 6 1.1. Generalidades ............................................................................................................... 6 1.1.2. Características generales de Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa ..... 7 1.2. Infecciones oculares ...................................................................................................... 9 1.2.1. Infecciones oculares en las que están involucradas Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa ................................................................................................... 10 1.3. Antimicrobianos utilizados en infecciones oculares ................................................... 12 1.3.1. Antimicrobianos frente a Staphylococcus aureus ............................................... 12 1.3.2. Antimicrobianos frente a Pseudomonas aeruginosa .......................................... 14 2. Objetivos ............................................................................................................................. 15 3. Metodología ........................................................................................................................ 16 4. Resultados y discusión ........................................................................................................ 17 4.1. Factores influyentes en la aparición de infecciones oculares ..................................... 17 4.1.1. Uso de lentes de contacto ................................................................................... 20 4.2. Factores influyentes en la aparición de resistencias ................................................... 22 4.3. Estudio ARMOR ........................................................................................................... 25 4.3.1. Comparación del estudio ARMOR con otros estudios ........................................ 26 4.4. Alternativas frente al uso indiscriminado de antimicrobianos ................................... 28 4.5. Alternativas antimicrobianas de futuro ...................................................................... 30 4.5.1. Antimicrobianos con posible aplicación ocular ................................................... 30 4.5.2. Nuevas formulaciones de antimicrobianos ......................................................... 31 5. Conclusiones........................................................................................................................ 34 6. Bibliografía .......................................................................................................................... 36 6 1. Introducción 1.1. Generalidades Las infecciones oculares representan uno de los problemas de salud más recurrentes en la sociedad. La Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que las enfermedades infecciosas se encuentran entre las principales responsables de ceguera a nivel mundial. El ojo constituye una fácil vía de entrada al torrente sanguíneo dada su alta vascularización. Sin embargo, el tratamiento de las patologías de origen infeccioso a nivel ocular presenta algunas dificultades. Esto es debido tanto a la baja eficacia terapéutica por las características anatómicas del ojo (supone una barrera frente a la dispersión de los fármacos), como a la dificultad para aislar una muestra de procedencia ocular y compleja identificación del agente infeccioso. Todo esto concluye en un limitado diagnóstico de la enfermedad. Además, se suma la inexistencia de una profilaxis antibacteriana determinada (OMS, 2001; Díaz-López et al., 2019). Más del 70% de todas las infecciones oculares están ligadas a Staphylococcus aureus (principal causante de enfermedades oculares de origen infeccioso), Staphylococcus epidermidis, Streptococcus pneumoniae, Moraxella sp., Pseudomonas aeruginosa (principal causante en el grupo de las bacterias Gram negativas), Candida albicans, Aspergillus sp. y Fusarium sp. La incidencia y patología pueden variar dependiendo de la edad, género, clima y sistema de salud, entre otros factores (Miller, 2017; Díaz-López et al., 2019). Entre los grandes logros de la medicina moderna se encuentra el desarrollo de compuestos antimicrobianos. Los antimicrobianos se denominan antibióticos cuando se obtienen como productos naturales, es decir, sintetizados por microorganismos, o bien modificaciones de estas moléculas con el fin de mejorarlas (semisintéticos). Los antimicrobianos obtenidos por síntesis química en laboratorios, se denominan quimioterápicos (Madigan et al., 2015). El problema se presenta a través de la resistencia bacteriana a estos fármacos denominados antimicrobianos, haciéndolos ineficaces frente a la enfermedad. Se denomina resistencia a la desaparición de sensibilidad de una colonia de bacterias frente a un antimicrobiano concreto. Existen dos tipos de resistencia. La resistencia natural o intrínseca, que es una característica inherente a una parte mayoritaria de las cepas de una especie bacteriana, y la resistencia adquirida, que se origina cuando una cepa de una especie que es susceptible a un antimicrobiano, de pronto se vuelve resistente al mismo. Este segundo grupo es impredecible clínicamente en relación con la resistencia, ya que esta puede ser derivada de una mutación cromosómica o por la adquisición de genes de otros microorganismos por mecanismos de transferencia. Cuando una bacteria se expone por primera vez a un nuevo agente 7 quimioterapéutico, la susceptibilidad de esta es frecuentemente elevada, al igual que su tasa de mortalidad. Solo habrá unos pocos sobrevivientes de una población de millones de bacterias. Estos supervivientes poseen alguna peculiaridad genética que determinan su salvación y su progenie posee una resistencia similar. Algunas diferencias genéticas se producen a partir de mutaciones al azar que se propagan entre estos microorganismos tanto horizontalmente (mediante procesos como la conjugación, la transformación o la transducción), como por reproducción normal una vez adquirida. Dada la alta tasa de reproducción de las bacterias, existe un corto período de tiempo hasta que prácticamente todas ellas adquieren dicha resistencia frente a un compuesto determinado (Tortora et al., 2017; OMS, 2022). 1.1.2. Características generales de Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa 1.1.2.1. Staphylococcus aureus Es una bacteria Gram positiva perteneciente a la Familia Staphylococcaceae. Tiene forma de coco (Figura 1) y suele agruparse en parejas, cadenas o racimos. El tamaño oscila entre 0,8 y 1,5 μm de diámetro y no presenta flagelos. En lo referente a su metabolismo, es anaerobia facultativa, coagulasa positiva, catalasa positiva y oxidasa negativa. S. aureus forma parte de la microbiota humana encontrándose principalmente en la nariz y la piel. Sobrevive durante semanas en los cadáveres, en los tejidos y órganos de los animales (carne) y, durante días, en la piel, en el suelo y en la superficie de los objetos metálicos y de vidrio. Tiene la capacidad de desarrollarse en soluciones salinas con concentraciones de hasta un 15% de cloruro sódico. La transmisión puede producirse por contacto entre personas, animales (zoonosis) o elementos contaminados, ocurriendo principalmente por la contaminación de heridas y mucosas. S. aureus es también un importante patógeno nosocomial (Tortora et al., 2017; Murray et al., 2021). S. aureus ha demostrado una elevada capacidad de adaptación a los agentes antimicrobianos, adquiriendo progresivamente resistencia a los antimicrobianos disponibles para el tratamiento de las infecciones que ocasiona. Existen tres mecanismos de resistencia a los antibióticos βlactámicos en S. aureus: resistencia mediada por enzimas (penicilinasas o β-lactamasas) las cuales desactivan al antibiótico; resistencia intrínseca, que es responsable de la resistencia a meticilina (la resistencia a meticilina fue denominada intrínseca debido a que no se produce destrucción del antibiótico por acción de enzimas β-lactamasas, sino que es conferida por una proteína de unión a penicilina (PBP) adicional, la cual no está presente en las cepas susceptibles a meticilina); y la modificación de las proteínas de unión a penicilinas (PBPs). De estos, el mecanismo más importante es la resistencia intrínseca que, probablemente, es mucho más compleja, debido a que varios factores pueden afectar también su expresión (Castellano y Perozo-Mena, 2010). 8 Una de las características más relevantes de S. aureus, que contribuye notablemente tanto a su patogenicidad como a su virulencia, es la producción de enzimas y toxinas extracelulares que le confieren la capacidad de dañar los tejidos y facilitan su invasión en el cuerpo. Entre todos los factores de virulencia que es capaz de producir este estafilococo, cabe destacar: coagulasa (convierte el fibrinógeno en fibrina); β-lactamasa (inactiva antibióticos β-lactámicos); βhemolisina (lisa eritrocitos); leucocidinas (destruyen leucocitos); toxina exfoliativa (produce el síndrome de la piel escaldada); toxina del síndrome del shock tóxico; y enterotoxinas (producen intoxicación alimentaria) (Madigan et al., 2015; Tortora et al., 2017). 1.1.2.2. Pseudomonas aeruginosa Es un bacilo (Figura 1) perteneciente a la Familia Pseudomonaceae. Es una bacteria Gram negativa recta o ligeramente curvada, con un tamaño de 2 a 4 μm de largo por 0,5 a 1 μm de ancho. Es móvil gracias a la presencia de un único flagelo polar. Es aerobia (aunque puede desarrollarse en condiciones anaerobias utilizando nitrato) y da positivas las pruebas de la catalasa y oxidasa. Se caracteriza por producir una considerable variedad de pigmentos, con colores muy vistosos, como piocianina, pioverdina, fluoresceína y piorrubina. Se encuentra en humanos y animales. También se halla ampliamente distribuida en la naturaleza: agua, vegetales y materiales húmedos (suelos, alimentos, fómites, etc.); puede formar parte de la microbiota saprófita de las zonas húmedas de la piel (axilas, conducto auditivo, región perineal y mucosas). Aunque su temperatura óptima de crecimiento es 37 oC, puede tolerar temperaturas de hasta 50 oC. Puede sobrevivir durante al menos 70 días en agua destilada. La transmisión se produce principalmente a través del contacto de la piel lesionada o reblandecida y de las mucosas con el agua u objetos contaminados. Otros mecanismos de transmisión son la inhalación de bioaerosoles o gotitas de agua o fluidos contaminados, así como la ingesta de agua Figura 1. Imágenes al microscopio electrónico de S. aureus (izquierda) (Li et al., 2016) y P. aeruginosa (derecha) (Hernández-Amado et al., 2020). 15 2. Objetivos El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado ha sido recopilar información bibliográfica referente a la resistencia bacteriana a los antibióticos oculares utilizados en el tratamiento de las infecciones oculares producidas por Staphyloccocus aureus y Pseudomonas aeruginosa, con el fin de conocer las características generales de este fenómeno. Para conseguir este objetivo general, se han propuesto los siguientes objetivos secundarios: 1. Mencionar las características generales de las infecciones oculares. 2. Enumerar las principales propiedades de Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa, patógenos con mayor incidencia en la producción de infecciones oculares. 3. Describir las distintas patologías oculares en las que están implicados S. aureus y P. aeruginosa como agentes etiológicos. 4. Clasificar en grupos farmacológicos los diferentes antimicrobianos a los que son susceptibles S. aureus y P. aeruginosa. 5. Destacar los factores que influyen en la aparición de infecciones oculares, haciendo hincapié en aquellos elementos socio-económicos y ambientales. 6. Señalar el uso de lentes de contacto como uno de los factores de riesgo en la adquisición de infecciones oculares. 7. Analizar los elementos que inciden en la aparición de resistencia bacteriana a los antimicrobianos. 8. Discutir la evolución de la resistencia bacteriana a lo largo del tiempo a través de algunos estudios publicados. 9. Exponer alternativas a la utilización inapropiada de antimicrobianos. 10. Enumerar algunas propuestas de antimicrobianos de futuro. 11. Mostrar nuevas formulaciones de antimicrobianos. 16 3. Metodología Para la realización de este trabajo se ha llevado a cabo una exhaustiva búsqueda bibliográfica sobre el tema a tratar, utilizando para ello distintas fuentes como artículos, libros online, publicaciones en revistas científicas, así como en distintos sitios web y bases de datos. Previo a su redacción, se ha recopilado información procedente de diversas fuentes, tanto online como físicas, que ofreciesen una perspectiva general sobre el tema que se abarca. Posteriormente, se seleccionaron distintos apartados de interés procedentes de esta previa recopilación y se inspeccionaron diferentes artículos científicos más específicos que ofreciesen la información suficiente para profundizar en cuanto a infecciones oculares, antimicrobianos empleados en el tratamiento de S. aureus y P. aeruginosa, y diversos temas relacionados con la resistencia antibacteriana. Por último, se han utilizado diferentes sitios web, bases de datos y revistas científicas para la obtención de figuras (imágenes, gráficas y tablas) que sustentaran la información expuesta en el trabajo. Los libros utilizados para la búsqueda de recursos necesarios para el trabajo se han obtenido del Portal Web de la Biblioteca de la Universidad de Sevilla, haciendo uso de las herramientas de búsqueda que dicha web nos proporciona (Fama). Las bases de datos que se han utilizado en la realización de este trabajo han sido las siguientes: Pubmed, MedlinePlus, Organización Mundial de la Salud (OMS), Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC), Medigraphic, Elsevier y Google Académico (Google Scholar). Para la obtención de la información necesaria en estas bases de datos se aplicaron diferentes filtros que facilitasen la búsqueda del contenido deseado, como la disponibilidad de los textos o las fechas de publicación. Se escogieron, principalmente, aquellos estudios publicados a partir del año 2015. Para aquellos casos que no se encontraron resultados, se consultaron documentos anteriores a dicha fecha, siempre dando prioridad a los más novedosos, para garantizar que tanto la información como los resultados obtenidos ofrecen un enfoque actualizado del tema. Se han excluido aquellos textos e investigaciones sin respaldo científico. Además, ha sido necesario el uso de diferentes palabras clave para agilizar el proceso de búsqueda de los distintos artículos científicos. Los términos más utilizados han sido: Antibioticresistance (resistencia antibiótica), bacterial (referente a bacterias), infection (infección), ocular (ocular), Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa. Por último, debido a que la mayoría de artículos, libros y textos utilizados eran en inglés, en ocasiones ha sido útil el uso de WordReference a la hora de aclarar algunos tecnicismos. 17 4. Resultados y discusión 4.1. Factores influyentes en la aparición de infecciones oculares La prevalencia y etiología de las enfermedades oculares varían mucho dependiendo del país en el que se desarrollen. En los países industrializados es bastante común encontrar enfermedades infecciosas producidas por bacterias. Por otro lado, en las naciones en vías de desarrollo se observan asiduamente infecciones parasitarias o producidas por hongos. Por ejemplo, la causa más frecuente de queratitis bacterianas en países desarrollados es el aumento del uso en lentes de contacto. Sin embargo, esta patología produce un mayor número de casos en países en vías de desarrollo, ya que en estos abundan prácticas profesionales denominadas “de riesgo”, como la agricultura o la ganadería (Egrilmez y Yildirim-Theveny, 2020). Las enfermedades infecciosas se producen por el contacto entre humanos, contacto con animales, interacción con la comida y con el medio ambiente en sí. Esta transmisión se facilita a medida que aumenta el grado de pobreza: lugares donde conviven un elevado número de personas, donde no hay accesibilidad al agua potable, disponen de sistemas de alcantarillado deficientes, tienen pocos recursos sanitarios y además una insuficiente educación sanitaria (Alvarez-Uria et al., 2016). Otro factor desencadenante son las variables condiciones ambientales y climáticas ligadas al cambio de estaciones. En el caso de S. aureus, se manifiesta en mayor medida en las de clima cálido, y con ello, incrementa la colonización de las cepas resistentes SARM, con su punto máximo al finalizar el verano y principio de otoño. Sin embargo, no se han encontrado evidencias en cambios a la hora de adquirir resistencia bacteriana en función de las estaciones o condiciones meteorológicas (Zheng et al., 2021). 18 Tabla 2. Porcentajes de bacterias aisladas de pacientes afectados por conjuntivitis en Miami y Pittsburgh (EE.UU.) y Lagos (Nigeria) (Miller, 2017). En la Tabla 2 se muestran los porcentajes de bacterias aisladas en pacientes con conjuntivitis en tres estudios realizados en Miami y Pittsburgh (EE.UU) y Lagos (Nigeria). Como se puede apreciar, las variaciones de incidencia en las distintas regiones son significativas (incluso tratándose de un mismo país como en los dos casos de Estados Unidos). También hay algunos puntos de encuentro, ya que algunos patrones como la permanencia en el primer lugar de incidencia de S. aureus es constante en los tres estudios (Miller, 2017). Cuando comparamos incidencia de patógenos en distintos grupos de edad, se evidencian algunas diferencias notables. Los niños, en comparación con los adultos, son más vulnerables a sufrir infecciones oculares por S. aureus, ya que se exponen a transmisión vertical, malos hábitos de higiene, un sistema inmune más débil y suelen llevar a cabo peor las pautas antibióticas como la aplicación de gotas (Zheng et al., 2021). Sin embargo, Lee et al., (2019) muestran que aun siendo más vulnerables S. aureus tiene más incidencia en adultos que en niños en todos los niveles de atención sanitaria (Figura 2). Esto lo atribuyen al uso más extendido de lentes de contacto entre adultos, lo que les hace más susceptibles de padecer infecciones por S. aureus. Por otra parte, presentan a Haemophilus sp. como el microorganismo con mayor porcentaje de infecciones en niños, indicando que se debe a las frecuentes infecciones de las vías altas respiratorias y a la escasez de higiene en este grupo de edad. 19 La propia microbiota ocular varía de un país/región a otro. Por tanto, incluso infecciones como las que producen endoftalmitis varían en cuanto al principal agente etiológico dependiendo de la región en la que se diagnostique (Wang et al., 2015). En lo referente a patologías, se muestra que en torno a un tercio de las endoftalmitis diagnosticadas se manifiestan en pacientes menores de 70 años, un tercio entre los 70-79 años y el tercio restante en mayores de 80 años. Esto es debido a que suelen aparecer endoftalmitis derivadas de operaciones quirúrgicas oculares, como puede ser la operación de cataratas. A pesar de emplearse antibióticos como profilaxis, se dan infecciones por factores como el retraso en la cicatrización de heridas, insuficiente penetración, dosis ineficaz o por resistencia antibiótica (Slean et al., 2017). Figura 2. Frecuencia de aparición de bacterias en infecciones oculares en adultos y niños en diferentes niveles de la atención sanitaria (Modificado de Lee et al., 2019). 20 4.1.1. Uso de lentes de contacto La queratitis por P. aeruginosa en usuarios de lentes de contacto suele relacionarse con malos hábitos de higiene y mantenimiento inadecuado de las mismas, pero también puede ocurrir en pacientes que no presentan ningún factor de riesgo de este tipo. La infección está relacionada con la hipoxia corneal, detritus acumulados, microtraumatismos y el uso prolongado o durante el sueño de las lentes de contacto (Subedi et al., 2018). Existen posibles mecanismos por los que el uso de lentes de contacto podría favorecer el arraigo en la superficie ocular de P. aeruginosa reduciendo la protección epitelial de la misma. Esto se debe a que en los usuarios de lentes de contacto se produce una alteración de la composición del fluido lagrimal y, a su vez, una reducción del intercambio lagrimal en la superficie corneal. El fluido lagrimal ejerce muchos efectos antimicrobianos directos sobre las bacterias, como la inhibición de la motilidad, la aglutinación de cuerpos en la superficie y distintos efectos bacteriostáticos dependientes de la cepa afectada. También protege a las células epiteliales frente a la invasión bacteriana y la citotoxicidad que estas provocan. Este mecanismo de protección podemos observarlo gráficamente (Figura 3), donde se aprecia cómo se produce una infección bacteriana en una cornea expuesta por el uso de lentes de contacto. El riesgo de infección aumenta con el uso nocturno de lentes de contacto. Lo mismo sucede cuando se produce un uso prolongado de estas. Además de aumentar el tiempo de uso antes de retirarlas, el mantenimiento de las lentes en el ojo por la noche implica más horas de utilización durante el sueño, y por ello, en el organismo se produce una respuesta fisiológica al detectarlas que provoca un proceso inflamatorio ocular (Fleiszig et al., 2020). Figura 3. Mecanismo de infección en una cornea ligado al uso de lentes de contacto (Fleiszig, et al., 2020). 21 Como se menciona en apartados anteriores, P.aeruginosa es una bacteria Gram negativa, móvil y aerobia. Presenta escasas exigencias nutricionales, se desarrolla en temperaturas entre 10oC y 42oC y crece a pH cercano a la neutralidad. Se encuentran en diversas superficies como el suelo, el agua, las plantas, los animales e incluso pueden desarrollarse en ambientes con alta humedad. En el ser humano podemos hallarla en la microbiota intestinal común (en bajo porcentaje) y en la piel. Esta gran versatilidad hace que pueda adaptarse a casi todas las circunstancias (Carroll et al., 2017). Al tener las condiciones idóneas para el desarrollo en diversas situaciones (como puede ser la que se presenta en los usuarios de lentes de contacto), P. aeruginosa es una de las bacterias con mayor tasa de infecciones en este tipo de personas. P. aeruginosa se ha convertido en un microorganismo multirresistente a un amplio grupo de antimicrobianos, siendo esta una de las cuestiones más importantes para la salud en todo el mundo. El aumento de resistencias antimicrobianas hace que cada vez dispongamos de menos opciones de tratamiento para esta enfermedad infecciosa (Delgado et al., 2008). Un ejemplo claro sería la queratitis microbiana. Esta patología es una seria complicación asociada al mal uso de lentes de contacto y puede presentarse con cualquier tipo de lente. Se estima que la incidencia de queratitis microbiana en pacientes que usan lentes de hidrogel de silicona de uso prolongado es de 0,53 casos anuales por cada 10.000 pacientes. Este valor es 40 veces mayor en pacientes que dan un uso excesivamente prolongado a las lentes de contacto (Holden et al., 2009). Una de las circunstancias que favorece la alta incidencia de P. aeruginosa en queratitis en portadores de lentes de contacto, es la interacción de la bacteria con algunas proteínas lagrimales que favorecen la adhesión de Pseudomonas a la propia lente. Distintas proteínas como la albúmina, las gammaglobulinas y la lisozima no se eliminan totalmente de las soluciones de mantenimiento. Estas proteínas se pegarían a la superficie de la lente y facilitarían así la colonización de la misma por P. aeruginosa (Delgado et al., 2008). Las bacterias se unen a las lentes de contacto con la implicación de los lipopolisacáridos, la exotoxina A, proteasas bacterianas e incluso la capacidad de formar biofilms. Todo en conjunto colabora. Además, los pili de las bacterias Gram negativas, como P. aeruginosa, colaboran también de manera importante en la adhesión a superficies (Ajayi et al., 2012; Fleiszig et al., 2020). 22 4.2. Factores influyentes en la aparición de resistencias Varios estudios demuestran que la susceptibilidad de las especies bacterianas y agentes infecciosos a determinados antibióticos difieren con el paso del tiempo y también dependiendo de la variabilidad en la región, la población y raza. Otro punto importante lo constituyen las variaciones del clima, que pueden influir en las condiciones idóneas para el desarrollo de los microrganismos (Liu et al., 2020). Factores como la prescripción empírica de antibióticos, patrones de prescripción de determinados antibióticos, el tiempo de toma inferior al debido y la repetición continuada en la toma, contribuyen en la aparición de resistencia a antibióticos oculares, al igual que influyen en el cambio de la microbiota ocular. Se ha demostrado que algunos antibióticos de aplicación tópica no alcanzan por sí solos la concentración mínima inhibitoria, por lo que producen una inadecuada erradicación de la infección y en consecuencia, un aumento de la aparición de resistencia (Slean et al., 2017). En un artículo publicado en “El País”, se hace referencia a algunos aspectos mencionados anteriormente. Así, se comenta: “En los países en vías de desarrollo no hay acceso generalizado a los antibióticos de última línea. Hablamos de compuestos de elevado presupuesto y que en numerosas ocasiones solo se administran por vía intravenosa y en centros hospitalarios. Esto produce que una gran parte de la población afectada muera de infecciones que serían curables en continentes como el europeo.” Y se añade: “Este no es un problema solo para los países pobres en sí, sino que también afecta a los países del primer mundo. Debido a la falta de acceso hay un creciente mercado negro de antibióticos que no cumplen con los estándares de calidad y que no llegan a curar del todo las infecciones. Yo mismo los he visto a la venta en mercadillos de la India, por ejemplo. Al no ser totalmente efectivos permiten que las bacterias desarrollen nuevos genes de resistencia y estas variantes tarde o temprano acaban llegando a todo el mundo”. Se hace referencia también a que, debido a la pandemia que estamos viviendo a causa del SARS-CoV-2, la situación está empeorando mucho más. La pandemia ha aumentado el número de ingresos hospitalarios que, sumados al mal uso de antibióticos en hospitales, sobre todo en América Latina y África, terminan desembocando en más muertes por infecciones y más variantes de cepas resistentes” (Domínguez, 2022). Un estudio reciente ha informado acerca de una creciente resistencia a las fluoroquinolonas en endoftalmitis y otras afecciones oculares. Concretamente, en dicho estudio se hace alusión a las bacterias Gram positivas. Estas presentan un incremento en la resistencia frente al levofloxacino 23 y el ciprofloxacino. El aumento del uso de fluoroquinolonas de aplicación tópica puede ser un factor determinante en la creciente aparición de resistencia en la microbiota ocular (Liu et al., 2020). Sin embargo, otro artículo científico menciona que, en Reino Unido, el uso de moxifloxacino se prescribe con prudencia, ya que son conscientes de que las alternativas antimicrobianas están agotándose y muestran temor a que se produzca también una elevada resistencia a esta fluoroquinolona de cuarta generación. Aun así, al observar la creciente aparición de resistencia a otros compuestos utilizados como primera línea empírica, se propone el acrecentamiento de esta fluoroquinolona a la hora de hacer frente a infecciones en Reino Unido. Y a su vez, monitorizar las tendencias en la resistencia para evitar la pérdida de susceptibilidad a este compuesto (Lee et al., 2019). El aumento del consumo de antibióticos en humanos y la falta de regulación en muchos países en la utilización de antibióticos con fines ganaderos y agrícolas, producen un aumento de los niveles de resistencia antibacteriana. Los antibióticos frente a cepas de bacterias resistentes son mucho más caros que los convencionales. Esto impide que los países con renta per cápita inferiores puedan hacer frente a estas patologías, y que, por lo tanto, al hacer un uso incorrecto de antibióticos ineficaces, aumente aún más el porcentaje de cepas resistentes. Como se observa en la Figura 4, en países con niveles bajo, medio y alto de riqueza, se puede deducir que, para SARM, los porcentajes de cepas resistentes son 36,4%, 29% y 19,2%, respectivamente (Alvarez-Uria et al., 2016). Figura 4. Prevalencia de Staphylococcus aureus resistente a meticilina en función de la renta per cápita de distintos países (Alvarez-Uria et al., 2016). 24 Tras las evidentes asociaciones negativas entre el estatus de los distintos países y la prevalencia de cepas resistentes, se propone una urgente necesidad de implementar políticas que mejoren la sanidad universal, que frenen el uso inapropiado de antibióticos y aumenten los ratios de vacunación. En definitiva, que mejoren y den facilidades a los sistemas de sanidad pública de los países menos desarrollados (Alvarez-Uria et al., 2016). Otro factor influyente en la aparición de resistencia es la edad de los pacientes infectados. En un estudio, se analizó la aparición de cepas con resistencia antibiótica de S. aureus y P. aeruginosa, clasificando a los pacientes en grupos de edad. Para S. aureus, se encontraron cepas resistentes en el 35,2% de los casos en personas mayores de 80 años, mientras que en los menores de 80 años, los porcentajes iban del 14,3% al 26,9%. En P. aeruginosa, para pacientes de 20 a 29 años, se hallaron tan solo un 2,2% de cepas resistentes. En contraposición, en pacientes de 50 a 59 años, se hallaron un total de 10,4%. Este aumento de cepas resistentes asociadas a la edad puede ser atribuida a que los grupos de edades más avanzados acostumbran a estar mayor número de veces en hospitales y centros de salud y, por tanto, están más expuestos a todo tipo de bacterias infecciosas que suelen colonizar estos lugares. También coexisten otros factores como la baja calidad de la película lagrimal en los adultos y personas de avanzada edad (Thomas et al., 2019). Figura 5. Porcentaje de resistencia a antimicrobianos por S. aureus y SARM en función de distintos rangos de edad (Thomas et al., 2021). 31 trimetoprima en infecciones bacterianas de la piel, con porcentajes superiores al 80% (Al-Tawfiq et al., 2021). 4.5.1.3. Solitromicina Se trata de un macrólido de cuarta generación. Inhibe la síntesis de proteínas actuando a nivel del ribosoma bacteriano. Actúa principalmente frente a cepas de S. pneumoniae y H. influenzae causantes de neumonías y que presentan resistencia a los macrólidos. El tratamiento oral de la solitromicina ha demostrado ser igual de efectivo que el oral de monofloxacino. Tras ser denegada su aprobación por la FDA en 2017, debido a que los datos de estudio de la solitromicina eran insuficientes para comprender completamente el riesgo potencial de lesión hepática, la agencia recomendó un estudio adicional con 9.000 pacientes para descartar el riesgo. Hasta la fecha, dicho estudio no se ha llevado a cabo debido a la caída en bolsa de la farmacéutica tras la denegación por parte de la FDA (Lakshminarayanan et al., 2018). 4.5.2. Nuevas formulaciones de antimicrobianos 4.5.2.1. Nanosuspensiones El uso de gotas oculares en ocasiones se presenta como un inconveniente para los pacientes, ya que es complicado ajustar la dosis necesaria para la máxima eficacia. Este desajuste contribuye de igual forma a la aparición de resistencia bacteriana. La nanosuspensión de moxifloxacinopamoato (MOX-PAM NS), se presenta como una alternativa que favorece la absorción y aumenta la eficacia frente a otros antibióticos de aplicación ocular. En el caso del empleo de antibióticos oculares, existe la necesidad de administrar numerosas aplicaciones ya que su baja solubilidad conlleva una menor absorción. El moxifloxacino suele ser el fármaco de elección en estos casos, ya que presenta la mayor biodisponibilidad en comparación con las otras fluoroquinolonas. Aun así, es necesario un mínimo de 3 administraciones diarias de este compuesto. Este inconveniente intentó paliarse con formulaciones tópicas como el uso de cremas y pomadas, pero estas producen problemas de visión como el emborronamiento de la misma. También se intentó con el uso de potenciadores de la penetración, pero todos causaban irritación ocular y toxicidad, por lo que se descartó dicha opción (Josyula et al., 2021). Para llevar a cabo el estudió se comparó la administración ocular de MOX-PAM NS frente a Vigamox (hidrocloruro de moxifloxacino) para tratar las infecciones de S. aureus en la córnea de ratas. 32 El experimento consistió en aplicar 1 gota de Vigamox, 3 gotas de Vigamox o 1 gota de MOXPAM NS en la córnea de distintos grupos de ratas a las que previamente se les había inoculado S. aureus para provocar la infección. Tras los períodos de tiempo establecidos para el estudio (3 y 4 días), se realizaron recuentos de bacterias en cultivos realizados a partir de las córneas de las ratas inoculadas. Pudieron comprobar, como se muestra en la Figura 6, que los resultados obtenidos con la aplicación de una sola gota de MOX-PAN NS son mejores o al menos iguales a los obtenidos con la aplicación de Vigamox, independientemente de la administración de una o tres gotas diarias. Este estudio demostró que al aumentar la eficacia de absorción de un fármaco ocular se consigue también incrementar su actividad sin la necesidad de administrar tantas aplicaciones del compuesto. Este avance es significativamente importante para las infecciones en niños y ancianos, que suelen ser los grupos de edad en los que más se ve reflejado este problema de dosificación (Josyula et al., 2021). Figura 6. Representación gráfica de los resultados obtenidos en distintas fases del estudio comparativo de la eficacia de MOX-PAN NS y Vigamox (Josyula et al., 2021). 33 4.5.2.2. Nanopartículas La nanociencia y nanotecnología ofrecen oportunidades potenciales en diversos campos como pueden ser el procesado de la comida, el tratamiento de aguas y hasta terapias para el cáncer, dolor y enfermedades infecciosas. Las nanopartículas se utilizan como transportadores de antibióticos para actuar en el foco de infección con una dosis alta. Gracias a este avance, se evita la degradación y se aumenta la biodisponibilidad de los fármacos. Además, son capaces de actuar por sí mismas como antimicrobianos frente a patógenos resistentes (Lakshminarayanan et al., 2018). 4.5.2.2.1. Nanonopartículas metálicas Las nanopartículas metálicas que incluyen plata, oro y cobre son capaces de causar muerte celular en diferentes tipos de bacterias. Cada uno de estos nanometales tiene su propio mecanismo de acción. De modo general, todas ellas rompen la membrana celular y generan especies reactivas de oxígeno que puede producir daño en el ADN bacteriano. El nanometal más eficaz es el de plata al poseer una alta actividad bactericida (Lakshminarayanan et al., 2018). 4.5.2.2.2. Nanopartículas poliméricas Las nanopartículas poliméricas son antimicrobianos muy útiles al poseer una estructura muy estable. Se estudió la acción de ácido poli-láctico (PLGA) en combinación con gentamicina para el tratamiento de una infección por P. aeruginosa. Se concluyó una mejor actuación de la combinación con PLGA que de la gentamicina por sí sola. La actividad antimicrobiana permanecía elevada tras 96 horas de la administración en la combinación PLGA y gentamicina a diferencia de la administración del antimicrobiano solo (Abdelghany et al., 2012; Spirescu et al., 2021). 4.5.2.2.3. Nanopartículas lipídicas Los liposomas son compuestos que poseen una membrana constituida por una bicapa de fosfolípidos y que están estrechamente relacionados con la administración de antimicrobianos. Los liposomas pueden actuar como antimicrobianos por sí mismos. Presentan propiedades antimicrobianas, ya sea solos, o mediante la encapsulación de fármacos. La bicapa lipídica imita a las membranas celulares y tiene la capacidad de fusionarse directamente con la membrana del microorganismo. Esto permite que la dosis de fármaco del interior del liposoma se libere en el propio patógeno. Además, las superficies de los liposomas pueden modificarse fácilmente para mejorar su estabilidad y para permitir un suministro de fármacos más específico. Por otra parte, están las nanopartículas lipídicas sólidas (SLN). Las SLN engloban un núcleo lipídico sólido, por lo que la movilidad del fármaco es más reducida que en lípidos de fase oleosa, 34 lo que permite una liberación más controlada de los fármacos. Las SLN están compuestas por excipientes que forman una fina película cuando se aplican sobre la piel, esto reduce la evaporación, ayudando a retener la humedad de la piel, y mejora la penetración de las moléculas. Las SLN son especialmente útiles en la administración de fármacos por vía ocular, ya que potencian la absorción corneal de los fármacos y mejoran la biodisponibilidad de estos, tanto en fármacos hidrofílicos como en lipofílicos. Las SLN tienen otra ventaja, y es que permiten la esterilización en autoclave, un paso indispensable para la formulación de preparados oculares (Seyfoddin et al., 2010; Lakshminarayanan et al., 2018). A la vista de los problemas que a corto y medio plazo ocasionan a la humanidad la aparición cada vez más frecuente de cepas resistentes y multirresistentes, la utilización de nanosuspensiones y nanopartículas, podría ser una alternativa viable para la administración de fármacos antimicrobianos en las infecciones oculares. 5. Conclusiones 1. La presencia en la microbiota ocular y periocular de S. aureus justificaría su incidencia en la mayoría de infecciones oculares conocidas, siendo además el principal agente etiológico en muchas de ellas. 2. Aunque P. aeruginosa no presenta la misma incidencia en infecciones oculares que S. aureus, es la bacteria Gram negativa que mayor número de infecciones ocasiona teniendo especial relevancia en las queratitis derivadas del uso de lentes de contacto. 3. Tanto S. aureus como P. aeruginosa son resistentes a muchos de los antimicrobianos conocidos en clínica. Esto es especialmente grave en P. aeruginosa donde es creciente la aparición de cepas resistentes. 4. Existe una gran preocupación por el aumento de cepas resistentes a los antimicrobianos. La prescripción y uso incorrectos de los antimicrobianos, entre otros factores, provocan la aparición de cepas resistentes, por lo cual resulta fundamental una correcta utilización de los mismos. 5. Los estudios realizados hasta la fecha prueban la involucración de factores socio-económicos en la aparición de resistencia. Así, la resistencia bacteriana tiene mayor presencia en países pobres que en ricos. Se concluye una urgente necesidad de implementar políticas que mejoren la sanidad universal, que frenen el uso inapropiado de antibióticos y aumenten los ratios de vacunación. 35 6. La existencia de bacterias multirresistentes nos dejan sin opciones terapéuticas para tratarlas. Por ello, es necesario invertir más en investigación para la búsqueda de mejoras en los antimicrobianos ya conocidos, así como en la búsqueda de nuevos antibióticos, que sean efectivos contras estas bacterias, y que su mecanismo de acción dificulte la posible aparición de resistencia a ellos, ya que actualmente son insuficientes tanto los resultados obtenidos, como la escasez de nuevos antimicrobianos. Es posible que las nuevas innovaciones en la formulación de fármacos, como el uso de nanopartículas, puedan abrir una puerta y nos sirvan como herramienta con la que hacer frente a este gran problema al que nos enfrentamos. 36 6. Bibliografía • Abdelghany, S.M., Quinn, D.J., Ingram, R.J., Gilmore, B.F., Donnelly, R.F., Taggart, C.C. and Scott, C.J. (2012). Gentamicin-loaded nanoparticles show improved antimicrobial effects towards Pseudomonas aeruginosa infection. International Journal of Nanomedicine, 7: 4053-4063. DOI: 10.2147/IJN.S34341. • Ajayi, B.O., Kio, F.E. and Otajevwo, F.D. 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