Los antibióticos son fármacos potentes y de acción rápida que se desarrollaron para combatir las infecciones bacterianas. En los últimos años, sin embargo, su fiabilidad ha disminuido a medida que las bacterias resistentes a los antibióticos siguen desarrollándose y propagándose. El Staphylococcus aureus es una de las principales causas de infecciones y muertes asociadas a la resistencia a los antibióticos. También es la infección bacteriana más frecuente en personas con diabetes mellitus, una enfermedad crónica que afecta al control de la glucemia y reduce la capacidad del organismo para combatir las infecciones.
Los microbiólogos Brian Conlon, PhD, y Lance Thurlow, PhD, de la Facultad de Medicina de la UNC, han demostrado que las personas con diabetes también son más propensas a desarrollar cepas de Staphylococcus aureus resistentes a los antibióticos. Sus hallazgos, publicados en Science Advances, ponen de relieve cómo el entorno microbiano de los diabéticos genera mutaciones resistentes, al tiempo que apuntan a formas de combatir la resistencia a los antibióticos en esta población de pacientes. “Hemos descubierto que la resistencia a los antibióticos surge mucho más rápidamente en los modelos de diabetes que en los modelos de enfermedad no diabética”, afirma Conlon, profesor asociado del Departamento de Microbiología e Inmunología. Esta interacción entre bacterias y diabetes podría ser un factor importante en el rápido desarrollo y propagación de la resistencia a los antibióticos”.
Estudio con antibióticos en un modelo de ratón diabético
La diabetes deteriora la capacidad del organismo para controlar un tipo de azúcar llamado glucosa, lo que a menudo conduce a la acumulación de un exceso de glucosa en el torrente sanguíneo. El Staphylococcus aureus se alimenta de estos altos niveles de azúcar, lo que le permite multiplicarse más rápidamente. Además, la bacteria puede crecer sin consecuencias, ya que la diabetes también merma la capacidad del sistema inmunitario para destruir células y controlar las infecciones. A medida que aumenta el número de bacterias en una infección diabética, también lo hace la probabilidad de resistencia. Se producen mutaciones aleatorias y algunas desarrollan resistencia a factores de estrés externos, como los antibióticos. Una vez que un mutante resistente está presente en una infección diabética, se apodera rápidamente de la población y utiliza el exceso de glucosa para su rápido crecimiento.
“El Staphylococcus aureus está especialmente adaptado para aprovechar este entorno diabético”, afirma Thurlow, profesora adjunta de microbiología e inmunología con cargos conjuntos en la Facultad de Medicina de la UNC y la Facultad de Odontología Adams. “Una vez que se produce esta mutación resistente, hay un exceso de glucosa y el sistema inmunitario es incapaz de eliminar al mutante, por lo que se apodera de toda la población bacteriana en pocos días”.
Conlon, experto en el fracaso del tratamiento antibiótico, y Thurlow, experta en la patogénesis estafilocócica en la diabetes, llevaban tiempo interesados en comparar la eficacia de los antibióticos en un modelo con y sin diabetes. Aprovechando sus conexiones dentro del Departamento de Microbiología e Inmunología, los investigadores unieron sus laboratorios para llevar a cabo un estudio de antibióticos en un modelo de ratón diabético de infección por S. aureus .
Las bacterias desarrollan resistencia al fármaco
En primer lugar, el equipo preparó un modelo de ratón con una infección bacteriana de la piel y los tejidos blandos. Los modelos de ratón se dividieron en dos grupos: Una mitad recibió un compuesto que mata selectivamente las células del páncreas y los hace diabéticos, mientras que la otra mitad no recibió el compuesto. A continuación, los investigadores infectaron con S. aureus tanto a los modelos diabéticos como a los no diabéticos y los trataron con rifampicina, un antibiótico al que se desarrolla resistencia con gran rapidez. Tras cinco días de infección, llegó el momento de observar los resultados.
Los investigadores se dieron cuenta rápidamente de que la rifampicina no tenía prácticamente ningún efecto en los modelos diabéticos. Así que tomaron algunas muestras para analizarlas. Se sorprendieron al descubrir que las bacterias habían desarrollado resistencia a la rifampicina, y que la infección contenía más de cien millones de bacterias resistentes a la rifampicina. En los modelos no diabéticos, no había bacterias resistentes a la rifampicina. Y lo que es aún más sorprendente, la mutación se había apoderado de toda la infección en sólo cuatro días. A continuación, se inocularon modelos diabéticos y no diabéticos con Staphylococcus aureus como antes, pero esta vez con un número conocido de bacterias resistentes a la rifampicina. De nuevo, estas bacterias se apoderaron rápidamente de la infección diabética, pero permanecieron sólo como una subpoblación en los modelos no diabéticos tras cuatro días de tratamiento con rifampicina.
Investigar el desarrollo de la resistencia en humanos (con y sin diabetes)
Los nuevos hallazgos han suscitado muchos interrogantes. Sin embargo, los investigadores están seguros de que el desarrollo de resistencia a los antibióticos en personas con diabetes podría llegar a ser problemático para el conjunto de la población. Las cepas de bacterias resistentes a los antibióticos se propagan de una persona a otra del mismo modo que otras bacterias y virus: a través del aire, los picaportes de las puertas y los alimentos que ingerimos. Prevenir este tipo de infecciones es, por tanto, una prioridad absoluta.
¿Qué se puede hacer para evitarlo? Los laboratorios de Conlon y Thurlow han demostrado que la reducción de los niveles de glucosa en sangre en modelos diabéticos (mediante la administración de insulina) priva a las bacterias de su combustible, mantiene su número bajo control y reduce la probabilidad de que se produzcan mutaciones resistentes a los antibióticos. Sus hallazgos sugieren que controlar los niveles de glucosa en sangre mediante la administración de insulina podría ser la clave para prevenir la resistencia a los antibióticos. Cuando los investigadores administraron insulina a sus ratones, consiguieron normalizar sus niveles de azúcar en sangre y no se produjo una rápida proliferación de bacterias resistentes.
Ahora los investigadores están ampliando sus esfuerzos para estudiar el desarrollo de la resistencia en humanos (con y sin diabetes) y en otras bacterias resistentes a los antibióticos de interés, como Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa y Streptococcus pyogenes. Reconociendo el importante papel que desempeña el huésped en el desarrollo de la resistencia a los antibióticos, los expertos planean realizar estudios similares en pacientes sometidos a quimioterapia y en receptores de trasplantes recientes para ver si estas poblaciones también son susceptibles de contraer infecciones resistentes a los antibióticos.