Achieve Mastery of Medical Concepts

Study for medical school and boards with Lecturio

Carbapenémicos y Aztreonam

Los carbapenémicos y el aztreonam son miembros de la familia de antibióticos betalactámicos bactericidas (similares a las penicilinas). Actúan impidiendo que las bacterias produzcan su pared celular, lo que en última instancia conduce a la muerte celular bacteriana. Hay 4 carbapenémicos disponibles, todos ellos terminados en “-penem” y 1 monobactámico disponible, que es el aztreonam. Los carbapenémicos son todos antibióticos de amplio espectro que se utilizan para una variedad de infecciones graves, a menudo infecciones resistentes a medicamentos y/o adquiridas en el hospital que pueden ocurrir en todo el cuerpo. El aztreonam tiene un espectro más estrecho y se utiliza normalmente para las infecciones por bacilos gram-negativos aerobios en pacientes que tienen una alergia grave a los betalactámicos, pero que requieren un tratamiento con betalactámicos, ya que no existe una alergenicidad cruzada significativa entre el aztreonam y los demás betalactámicos.

Última actualización: Mar 23, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Estructura Química y Clasificación

Clasificación de los betalactámicos

Los carbapenémicos y los monobactámicos son miembros de la familia de los antibióticos betalactámicos. Todos ellos son inhibidores de la síntesis de la pared celular. Los miembros de la familia de los betalactámicos incluyen:

  • Penicilinas
  • Cefalosporinas
  • Carbapenémicos:
    • Imipenem
    • Doripenem
    • Meropenem
    • Ertapenem
  • Monobactámicos:
    • Aztreonam

Estructura química de los carbapenémicos

Los carbapenémicos consisten en:

  • Un anillo betalactámico: un anillo de 4 miembros que contiene 2 carbonos (los carbonos α y β), un nitrógeno y un grupo carbonilo (carbono doblemente unido al oxígeno)
    • Forma la parte antibacteriana del medicamento
    • Puede ser hidrolizado (i.e., roto) por las betalactamasas, que son producidas por ciertas bacterias resistentes
    • Si este anillo se rompe, el medicamento pierde sus propiedades antibacterianas.
    • Todos los betalactámicos contienen un anillo betalactámico.
  • Una cadena lateral conocida como grupo R:
    • Unida al carbono-α del anillo beta-lactámico
    • Diferencia los distintos carbapenémicos entre sí
    • Responsable de sus características farmacocinéticas y espectros de actividad únicos
    • Algunas estructuras pueden inhibir estéricamente la hidrólisis del anillo betalactámico por la betalactamasa.
  • Un anillo de amida de 5 miembros con un segundo grupo R
Estructura de los betalactámicos

Estructura de los betalactámicos:
Todos los antibióticos betalactámicos contienen el mismo anillo central “betalactámico” de 4 miembros (resaltado en rojo). Este anillo es el responsable de las propiedades antibacterianas de estos medicamentos porque es la región que se une a las proteínas de unión a la penicilina y las inhibe. Las proteínas de unión a la penicilina catalizan la formación de la pared celular mediante la formación de enlaces entrecruzados entre las cadenas peptídicas de las moléculas de peptidoglicano; las proteínas de unión a la penicilina forman estos enlaces entrecruzados entre los péptidos acil-D-Ala-D-Ala, que tienen una estructura similar al anillo betalactámico.

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Estructura de los monobactámicos

Los monobactámicos son también antibióticos betalactámicos. Su estructura es lo suficientemente diferente a la de la penicilina como para que no haya alergia cruzada con las penicilinas. El aztreonam es el único monobactámico comercializado. Las estructuras de los monobactámicos incluyen:

  • Anillo beta-lactámico
  • Una cadena lateral con un grupo R
  • Grupo -SO3H
Estructura del aztreonam, el único monobactámico comercializado en estados unidos

Estructura del aztreonam, el único monobactámico comercializado en Estados Unidos

Imagen: “Chemical structure of aztreonam” por Mysid. Licencia: Dominio Público

Mecanismo de Acción y Resistencia

Todos los betalactámicos, incluidos los carbapenémicos y los monobactámicos, actúan inhibiendo la síntesis de la pared celular bacteriana.

Resumen: Entendiendo las paredes celulares

  • Las paredes celulares de las bacterias contienen cadenas de peptidoglicano (capas grandes y gruesas en los organismos gram-positivos y capas relativamente más pequeñas/delgadas en los organismos gram-negativos)
  • Las cadenas de peptidoglicano están formadas por:
    • Un esqueleto de azúcar con 2 azúcares alternados:
      • Ácido N-acetilmurámico
      • N-acetilglucosamina
    • Cadenas peptídicas laterales cortas de los azúcares N-acetilmurámico
  • Estos péptidos cortos forman puentes entrecruzados entre cadenas de peptidoglicano adyacentes, creando una estructura en forma de red.
    • Estos puentes son necesarios para la estructura del peptidoglicano (y, por tanto, de la pared celular).
    • Las proteínas de unión a la penicilina son las enzimas que crean estos puentes entrecruzados.
Estructura de las paredes celulares bacterianas cefalosporinas

Estructura de las paredes celulares bacterianas

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Mecanismo de acción

Todos los betalactámicos actúan inhibiendo irreversiblemente las proteínas de unión a la penicilina los antibióticos betalactámicos inhiben la síntesis de la pared celular

Actividad bactericida

Los betalactámicos, incluidos los carbapenémicos y los monobactámicos, son bactericidas (en lugar de bacteriostáticos).

  • La pared celular bacteriana es necesaria para su supervivencia → sin ella se inicia la muerte celular
  • Cuando las bacterias intentan replicarse, se desprenden de su pared celular.
  • Sin embargo, en presencia de betalactámicos, estas son incapaces de formar nuevas paredes celulares.
  • Las bacterias son incapaces de dividirse eficazmente y la célula restante se autocataliza y muere.
Bacterias que intentan dividirse en presencia de penicilina

Bacteria que intenta dividirse en presencia de penicilina:
La bacteria acaba desprendiéndose de su pared y convirtiéndose en un esferoplasto. El esferoplasto no puede sobrevivir y se autocataliza (muere).

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Mecanismos de resistencia

Las bacterias emplean 3 mecanismos principales para resistir a los betalactámicos:

  • Resistencia por betalactamasa:
    • La betalactamasa es una enzima que escinde el anillo betalactámico e inactiva el antibiótico.
    • Tipo de resistencia más común
    • Aunque la mayoría de los carbapenems y monobactamasas son resistentes a las betalactamasas, cada vez hay más resistencia, especialmente entre los organismos gramnegativos.
    • Las carbapenemasas son betalactamasas que pueden hidrolizar los carbapenems y otros antibióticos betalactámicos (e.g., penicilina, cefalosporinas).
  • Resistencia mediada por proteínas de unión a la penicilina (↓ en la unión a proteínas de unión a la penicilina):
    • Mutaciones en las proteínas de unión a la penicilina → dan lugar a una afinidad ↓ de los betalactámicos a las proteínas de unión a la penicilina
    • A pesar de las mutaciones, estas proteínas de unión a la penicilina siguen siendo capaces de producir una pared celular.
  • ↓ Permeabilidad de la membrana
    • Los carbapenémicos entran en las células a través de canales especializados.
      • Las pruebas sugieren que los carbapenémicos no utilizan los canales de porina utilizados por otros betalactámicos; utilizan un canal diferente.
      • Aunque es menos común, este canal puede ser alterado para ↓ la permeabilidad al carbapenémico
    • ↓ Permeabilidad → ↓ antibiótico dentro de la célula → resistencia al antibiótico.
    • Mecanismo común de resistencia a los carbapenémicos en Pseudomonas aeruginosa

Mecanismo de degradación del imipenem

  • Deshidropeptidasa renal: un tipo diferente de enzima producida por el riñón, que es capaz de inactivar el imipenem
  • Cilastatina es un inhibidor de la deshidropeptidasa y siempre se administra en combinación con el imipenem.

Inhibidores de la betalactamasa

Debido al creciente problema de la resistencia por las betalactamasas, se han desarrollado inhibidores de betalactamasas que a menudo se combinan con diferentes antibióticos betalactámicos. Las combinaciones disponibles de carbapenémicos y monobactámicos/inhibidores de la betalactamasa incluyen:

  • Meropenem/vaborbactam
  • Imipenem/cilastatina/relebactam
  • Aztreonam/avibactam

Carbapenémicos

Farmacocinética

  • Distribución: penetra bien en todos los fluidos y tejidos corporales, incluidos el líquido peritoneal, líquido pulmonar, huesos, bilis y orina
  • Unión a proteínas:
    • < 20%: meropenem, imipenem, doripenem
    • > 85%: ertapenem
  • Metabolismo:
    • Imipenem:
      • Metabolizado en el túbulo renal proximal por la deshidropeptidasa renal
      • Para prolongar la actividad del medicamento, el imipenem se combina con la cilastatina, un inhibidor de la deshidropeptidasa.
    • Otros:
      • Estable frente a la deshidropeptidasa I renal, por lo que puede administrarse sin cilastatina
      • Hidrólisis hepática del anillo betalactámico a metabolitos inactivos
  • Vida media:
    • Ertapenem: cerca de 4 horas → una dosis diaria
    • Otros: 1–2 horas; requieren dosis más frecuentes
  • Excreción:
    • Principalmente en la orina como medicamento inalterado
    • Algunos tienen niveles muy pequeños de excreción fecal.

Indicaciones

  • Se consideran antibióticos de muy amplio espectro con actividad contra:
    • Microorganismos gram-positivos:
      • Streptococcus spp.
      • Staphylococcus (no es activo contra el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA, por sus siglas en inglés))
      • Enterococcus faecalis
      • Listeria spp.
    • Mayoría de las Enterobacteriaceae:
      • Escherichia coli
      • Klebsiella
      • Proteus
      • Serratia
      • Enterobacter
      • Citrobacter
    • H. influenzae y N. gonorrhoeae productoras de betalactamasas
    • Pseudomonas aeruginosa
    • Anaerobios:
      • Bacteroides
      • Fusobacterium
      • Clostridium
      • Peptostreptococcus
  • Normalmente reservados para:
    • Infecciones graves o potencialmente mortales
    • Infecciones resistentes a medicamentos
    • Infecciones adquiridas en el hospital
  • Usos clínicos más comunes:
    • Infecciones intraabdominales y pélvicas graves (e.g., rotura de apendicitis, abortos sépticos)
    • Infecciones complicadas de la piel y los tejidos blandos
    • Meningitis bacteriana
    • Abscesos intracraneales y espinales
    • Osteomielitis
    • Neumonía complicada y/o asociada a cuidados de la salud
    • Infecciones complicadas del tracto urinario (ITU)
    • Sepsis
    • Fiebre neutropénica
  • Los carbapenémicos atraviesan la placenta, pero en general se consideran seguros en el embarazo si se cree que son necesarios.

Efectos secundarios

  • Toxicidad en el sistema nervioso central (SNC) (especialmente en pacientes con enfermedad subyacente del SNC o con función renal alterada):
    • Cambios en el estado mental
    • Mioclonía
    • Convulsiones (especialmente imipenem)
  • Efectos hematológicos:
    • Anemia
    • Trombocitopenia
  • Malestar gastrointestinal
  • ↑ Transaminasas séricas
  • Erupción
  • Superinfección:
    • Infecciones por hongos
    • Clostridioides difficile/colitis pseudomembranosa

Contraindicaciones

  • Alergias a los betalactámicos
  • Utilizar con precaución en pacientes que tengan:
    • Enfermedad subyacente del SNC
    • Deterioro de la función renal
  • El imipenem está contraindicado en infecciones pediátricas del SNC debido a su potencial convulsivo.

Monobactámicos: Aztreonam

Farmacocinética

  • Se distribuye ampliamente en los tejidos corporales, líquido cefalorraquídeo (LCR), secreciones bronquiales, líquido peritoneal, bilis y hueso
  • Unión a proteínas: aproximadamente el 50%
  • Metabolismo:
    • Metabolismo hepático menor
    • No se degrada por ciertos tipos de betalactamasas
  • Vida media: 1–2 horas con función renal normal
  • Excreción:
    • 60%–70% en la orina como medicamento inalterado
    • Aproximadamente el 10% en las heces

Indicaciones

  • Espectro más estrecho que los carbapenémicos
  • Se utiliza normalmente para las infecciones aerobias por bacilos gram-negativos en pacientes con alergias graves a los betalactámicos que requieren un tratamiento con betalactámicos:
    • Infecciones del tracto respiratorio inferior
    • ITU
    • Infecciones de la piel y de los tejidos blandos
    • Infecciones intraabdominales y pélvicas
    • Meningitis bacteriana
  • Tiene actividad contra:
    • Enterobacterias que no producen betalactamasas
    • Pseudomonas aeruginosa
  • No es activo contra:
    • Bacterias gram-positivas
    • Anaerobios
  • Sinérgico con los aminoglucósidos

Efectos secundarios

  • ↑ Transaminasas séricas
  • Neutropenia en niños
  • Erupción
  • Malestar gastrointestinal
  • Vértigo, cefaleas
  • Superinfección

Contraindicaciones

  • Alergia al aztreonam
  • La alergia cruzada con otros betalactámicos es extremadamente rara, aunque posible.

Comparación de la Cobertura de Antibióticos

Comparación basada en los mecanismos de acción

Los antibióticos pueden clasificarse de varias maneras. Una forma es clasificarlos por su mecanismo de acción:

Tabla: Antibióticos clasificados por su mecanismo de acción primario
Mecanismo Clases de antibióticos
Inhibidores de la síntesis de la pared celular bacteriana
  • Penicilinas
  • Cefalosporinas
  • Penems
  • Misceláneos
Inhibidores de la síntesis proteica bacteriana
  • Tetraciclinas
  • Macrólidos
  • Cétolidos
  • Lincosamidas
  • Estreptograminas
  • Linezolid
Agentes que actúan contra el ácido desoxirribonucleico (ADN) y/o el folato
  • Sulfonamidas
  • Trimetoprim
  • Fluoroquinolonas
Agentes antimicobacterianos
  • Agentes antituberculosos
  • Agentes antileprosos
  • Agentes micobacterianos atípicos

Comparación basada en la cobertura

Los diferentes antibióticos tienen distintos grados de actividad contra diferentes bacterias. En la tabla siguiente se indican los antibióticos que tienen actividad contra 3 clases importantes de bacterias, como los cocos gram-positivos, bacilos gram-negativos y anaerobios.

Tabla de sensibilidad a los antibióticos

Sensibilidad a los antibióticos:
Gráfico que compara la cobertura microbiana de diferentes antibióticos para cocos gram-positivos, bacilos gram-negativos y anaerobios.

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Referencias

  1. McCormack, J, Lalji, F. (2019). The “best” antibiotic sensitivity chart. Retrieved July 12, 2021, from https://therapeuticseducation.org/sites/therapeuticseducation.org/files/Antibiotic_Sensitivity_FINAL_Nov_2019.pdf 
  2. Letourneau, AR. (2019). Beta-lactam antibiotics: Mechanisms of action and resistance and adverse effects. In Bloom, A. (Ed.), Uptodate. Retrieved May 20, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/beta-lactam-antibiotics-mechanisms-of-action-and-resistance-and-adverse-effects
  3. Letourneau, AR. (2019).  Combination beta-lactamase inhibitors, carbapenems, and monobactams. In Bloom, A. (Ed.), Uptodate. Retrieved July 12, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/combination-beta-lactamase-inhibitors-carbapenems-and-monobactams 
  4. Pandey, N. (2021). Beta Lactam Antibiotics. StatPearls. Retrieved July 12, 2021, from https://www.statpearls.com/articlelibrary/viewarticle/18243/ 
  5. Werth, BJ. (2020). Carbapenems. Merck Manual. Retrieved July 12, 2021, from https://www.merckmanuals.com/professional/infectious-diseases/bacteria-and-antibacterial-drugs/carbapenems 
  6. Werth, BJ. (2020). Monobactams. Merck Manual. Retrieved July 12, 2021, from https://www.merckmanuals.com/professional/infectious-diseases/bacteria-and-antibacterial-drugs/monobactams?query=aztreonam 
  7. Lexicomp, Inc. (2021). Drug Information Sheets, UpToDate, Retrieved July 12, 2021, from:
    ◦ Meropenem, https://www.uptodate.com/contents/meropenem-drug-information 
    ◦ Imipenem and cilastatin, https://www.uptodate.com/contents/imipenem-and-cilastatin-drug-information 
    ◦ Ertapenem, https://www.uptodate.com/contents/ertapenem-drug-information 
    ◦ Doripenem, https://www.uptodate.com/contents/doripenem-drug-information 
    ◦ Aztreonam, systemic, https://www.uptodate.com/contents/aztreonam-systemic-drug-information

USMLE™ es un programa conjunto de la Federation of State Medical Boards (FSMB®) y la National Board of Medical Examiners (NBME®). MCAT es una marca registrada de la Association of American Medical Colleges (AAMC). NCLEX®, NCLEX-RN® y NCLEX-PN® son marcas registradas del National Council of State Boards of Nursing, Inc (NCSBN®). Ninguno de los titulares de las marcas registradas está avalado ni afiliado a Lecturio.

Estudia desde donde sea

Lecturio Medical es el complemento perfecto para la escuela de medicina. Estrategias de aprendizaje basadas en la evidencia, videos, preguntas de repaso, y mucho más – todo combinado en un recurso
fácil de usar.

Maximiza tu aprendizaje con Lecturio

Complementa tus estudios de medicina con Lecturio, una plataforma todo-en-uno fundamentada en estrategias de aprendizaje
basadas en la evidencia.

User Reviews

¡Hola!

Esta página está disponible en Español.

Details