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Penicilinas

Los antibióticos betalactámicos contienen un anillo betalactámico como parte de su estructura química. Los medicamentos de esta clase incluyen las penicilinas G y V, las penicilinas sensibles y resistentes a la penicilinasa, las cefalosporinas, los carbapenémicos y el aztreonam. Los antibióticos betalactámicos bloquean la transpeptidasa bacteriana (proteína fijadora de penicilina) y, por lo tanto, inactivan el entrecruzamiento de peptidoglucano en la pared celular. Todos los antibióticos betalactámicos son bactericidas. Los mecanismos comunes de resistencia incluyen la producción de betalactamasas o la mutación en el gen de la proteína de unión a la penicilina. Los efectos secundarios comunes incluyen reacciones de hipersensibilidad, malestar gastrointestinal y anemia hemolítica.

Última actualización: Jul 18, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Química

Las penicilinas son miembros de la familia de medicamentos betalactámicos y consisten en:

  • Un anillo betalactámico: un anillo de 4 miembros que contiene 2 carbonos (carbonos α y β), un nitrógeno y un grupo carbonilo (un carbono con doble enlace al oxígeno)
    • El grupo betalactámico del compuesto es responsable de la actividad antibacteriana.
    • Puede ser hidrolizado (i.e., descompuesto) por las betalactamasas, que son producidas por ciertas bacterias resistentes.
    • Si se rompe el anillo betalactámico, el medicamento pierde sus propiedades antibacterianas.
    • Todos los betalactámicos contienen un anillo betalactámico.
  • Anillo de tiazolidina: un anillo de 5 miembros que contiene azufre y nitrógeno.
  • Cadena lateral:
    • Unido al carbono α en el anillo betalactámico
    • Diferencia las penicilinas entre sí.
    • Responsable de su farmacocinética única y espectros de actividad.
    • Ciertas estructuras pueden inhibir estéricamente la hidrólisis del anillo betalactámico por las betalactamasas.
    • Ciertos compuestos pueden ser absorbidos más fácilmente por bacterias gramnegativas que otros.
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 responsable de las propiedades antibacterianas del medicamento porque es la región que se une e inhibe las proteínas de unión a penicilina. Las proteínas de unión a penicilina catalizan la formación de la pared celular al generar enlaces cruzados entre las cadenas peptídicas en las moléculas de peptidoglicano; Las proteínas de unión a penicilina forman estos enlaces cruzados 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 química de la penicilina

Penicilinas

Imagen: “Strukturen verschiedener Penicillinen” por Roland Mattern. Licencia: Dominio Público

Mecanismo de Acción y Resistencia

Todos los betalactámicos, incluidas las penicilinas, ejercen sus efectos al inhibir la síntesis de la pared celular bacteriana.

Antecedentes: comprensión de las paredes celulares

  • Las paredes celulares bacterianas contienen cadenas de peptidoglicano (capas grandes y gruesas en organismos grampositivos y capas relativamente más pequeñas/delgadas en organismos gramnegativos).
  • Las cadenas de peptidoglicano están compuestas por:
    • Una columna vertebral de azúcar con 2 azúcares alternos:
      • Ácido N-acetilmurámico
      • Ácido N-acetilglucosamina
    • Cadenas laterales peptídicas cortas que se ramifican de los azúcares ácido N-acetilmurámico
  • Los péptidos cortos forman puentes entrecruzados entre cadenas de peptidoglicano adyacentes y crean una estructura de red:
    • Los puentes entrecruzados son necesarios para la estructura del peptidoglucano (y, por lo tanto, de la pared celular).
    • Las proteínas de unión a penicilina son enzimas que crean estos puentes entrecruzados.
Estructura de las paredes celulares bacterianas

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 penicilina → los antibióticos betalactámicos inhiben la síntesis de la pared celular

Presencia de un antibiótico betalactámico, que se une e inhibe irreversiblemente a la pbp

Presencia de un antibiótico betalactámico, que se une de forma irreversible e inhibe la proteína de unión a penicilina, evitando que forme nuevos enlaces cruzados:
El antibiótico betalactámico inhibe eficazmente la síntesis de la pared celular y, en última instancia, conduce a la muerte celular.

NAM: ácido N-acetilmurámico
NAG: N-acetilglucosamina
Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Actividad bactericida

Los betalactámicos, incluidas las penicilinas, ejercen un efecto bactericida (en lugar de bacteriostático).

  • La pared celular bacteriana es necesaria para su supervivencia → si falta, se inicia la muerte celular
  • Cuando las bacterias intentan replicarse, se desprenden de sus paredes celulares.
  • Sin embargo, en presencia de penicilinas, las bacterias no pueden formar una nueva pared celular.
  • Las bacterias no pueden dividirse de manera efectiva 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 se despoja de su pared y se convierte 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 utilizan 3 mecanismos principales para resistir las penicilinas:

  • Resistencia a las betalactamasas (las penicilinas están inactivadas):
    • La betalactamasa es una enzima que escinde el anillo betalactámico e inactiva el antibiótico.
    • En el caso de la resistencia a la penicilina, las enzimas suelen denominarse penicilinasas.
    • Puede ser producido por organismos grampositivos y gramnegativos
    • Generalmente secretado
    • Puede secretarse solo en presencia de un antibiótico betalactámico.
    • Tipo de resistencia más común.
    • La mayoría de los bacilos gramnegativos poseen un gen de betalactamasa.
  • Resistencia mediada por la proteína de unión a penicilina (↓ unión de penicilina a la proteína de unión a penicilina):
    • Mutaciones en proteína de unión a penicilina → ↓ afinidad de las penicilinas por la proteína de unión a penicilina
    • A pesar de las mutaciones, la proteína de unión a penicilina aún pueden producir una pared celular.
  • Resistencia mediada por porinas (↓ captación de penicilina):
    • Las penicilinas ingresan a las bacterias a través de canales llamados porinas en las paredes celulares.
    • Las bacterias pueden ↓ producción de porinas → ↓ niveles de antibióticos dentro de la célula → resistencia a los antibióticos
    • Mecanismo común de resistencia en Pseudomonas aeruginosa

Medicamentos resistentes a la penicilinasa

  • Algunos medicamentos pueden ayudar a superar la penicilinasa al actuar como inhibidores de la penicilinasa.
  • Los medicamentos resistentes a la penicilinasa a menudo se combinan con penicilinas sensibles a la penicilinasa para mejorar la actividad.
  • Los inhibidores de la penicilinasa incluyen:
    • Ácido clavulanico
    • Sulbactam
    • Tazobactam

Clasificación

Las penicilinas se pueden clasificar en penicilinas naturales, penicilinas antiestafilocócicas y penicilinas de amplio espectro. Las penicilinas también se pueden clasificar como compuestos sensibles a la penicilinasa o resistentes a la penicilinasa.

Penicilinas sensibles a la penicilinasa

  • Penicilinas naturales (sustancias químicas que se producen naturalmente):
    • Penicilina G
    • Penicilina V
  • Penicilinas de amplio espectro (mucho mejor actividad contra bacilos gram-negativos):
    • 2da generación (aminopenicilinas):
      • Ampicilina (intravenosa/oral)
      • Amoxicilina (oral)
    • Los medicamentos de 3ra generación (carbenicilina y ticarcilina) no están disponibles en los EE.UU.
    • 4ta generación (también conocidas como penicilinas antipseudomonas):
      • Piperacilina
      • Mezlocilina

Penicilinas resistentes a la penicilinasa

Las penicilinas resistentes a la penicilinasa tienen un gran grupo R junto al anillo betalactámico, lo que impide la degradación de los medicamentos por la penicilinasa. Las penicilinas resistentes a la penicilinasa son eficaces contra los estafilococos sensibles a la meticilina; por lo tanto, se les conoce comúnmente como penicilinas antiestafilocócicas.

  • Dicloxacilina
  • Cloxacilina
  • Oxacilina
  • Nafcilina
  • Meticilina (rara vez se usa debido a la resistencia y el riesgo de nefritis intersticial)

Combinaciones de inhibidores de penicilina-penicilinasa

  • Ampicilina-sulbactam (Unasyn)
  • Amoxicilina-clavulanato (Augmentin)
  • Piperacilina-tazobactam (Zosyn)

Farmacocinética

Distribución

  • Todas las penicilinas se distribuyen en:
    • Cavidad pleural/pulmones
    • líquido pericárdico
    • Líquido peritoneal/ascitis
    • Líquido sinovial
    • Orina
    • Bilis (especialmente mezlocilina)
  • Mala penetración a través de la barrera hematoencefálica (excepción: durante la inflamación en la meningitis)

Enlace proteico

  • Varía según el medicamento.
  • Penicilinas resistentes a la penicilinasa (nafcilina, oxacilina, cloxacilina): > 90% se une a proteínas.
  • Penicilina V: > 80% se une a proteínas.
  • Amoxicilina, ampicilina y piperacilina: 15%–20% se une a proteínas.

Media vida

  • Relativamente corto para todas las penicilinas (generalmente < 1 hora)
  • Los agentes parenterales normalmente se administran cada 4 horas.
  • Excepción: la piperacilina tiene una vida media más larga cuando se administra en dosis más altas.

Metabolismo

  • Las penicilinas resistentes a la penicilinasa (nafcilina, oxacilina, cloxacilina) sufren metabolismo hepático.
  • La mayoría de los demás no se metabolizan extensamente.

Excreción

  • La mayoría se excreta principalmente en la orina:
    • La mayoría se excreta sin cambios.
    • La ampicilina y la piperacilina requieren ajustes de dosis en pacientes con insuficiencia renal.
  • Algunos se excretan principalmente en la bilis o las heces, incluidos:
    • Penicilinas resistentes a la penicilinasa (nafcilina, oxacilina y cloxacilina)
    • Mezlocilina

Indicaciones

Tabla: Espectro de actividad y usos clínicos de las penicilinas
Medicamento (vía de administración) Espectro de actividad Usos clínicos
Penicilina G (intravenosa/intramuscular) y penicilina V (oral) Estrecho:
  • Cocos grampositivos:
    • Streptococcus pyogenes
    • S. pneumoniae
    • S. agalactiae
  • Bacilos grampositivos:
    • Listeria monocytogenes
    • Actinomyces israeli
  • Cocos gramnegativos:
    • Neisserria meningitidis
    • N. gonorrhoeae
  • Espiroquetas:
    • Treponema pallidum
    • Leptospira spp.
  • Faringitis estreptocócica (i.e., faringitis estreptocócica)
  • Endocarditis
  • Síndrome de shock tóxico causado por Streptococcus spp.
  • Profilaxis de la fiebre reumática
  • Meningitis bacteriana causada por L. monocytogenes o N. meningitidis
  • Gonorrea
  • Infecciones por S. agalactiae en el embarazo
  • Sífilis (penicilina G)
  • Leptospirosis
  • Ántrax
  • Botulismo (complemento)
  • Difteria (complemento)
  • Tétanos (adyuvante)
Cloxacilina y dicloxacilina Estrecho:
Cocos grampositivos:
  • Staphylococcus spp. (excluyendo MRSA)
  • Streptococcus spp.
  • Infecciones de piel y tejidos blandos
    • Impétigo
    • Celulitis
    • Mastitis
  • Otitis externa
  • Artritis séptica
  • Neumonía por bacterias susceptibles
Ampicilina (intravenosa/oral) y amoxicilina (oral) Más amplio:
  • Bacterias grampositivas:
    • Streptococcus spp.
    • L. monocytogenes
  • Bacterias Gram-negativo:
    • Helicobacter pylori
    • Haemophilus influenzae
    • Escherichia coli
    • Proteus mirabilis
    • Salmonella spp.
    • Shigella spp.
  • La actividad se mejora con el uso de clavulanato.
  • Infecciones otorrinolaringológicas:
    • Faringitis
    • Amigdalitis
    • Otitis media
    • Rinosinusitis
  • Infecciones gastrointestinales:
    • Erradicación de H. pylori
    • Salmonela
    • Complementario con aminoglucósidos para infecciones por enterococos
  • Neumonía adquirida en la comunidad
  • Profilaxis de endocarditis
  • Meningitis bacteriana
  • Septicemia
  • Infecciones genitourinarias:
    • Infecciones del tracto urinario (no de 1ra línea)
    • Infecciones intraamnióticas
    • Endometritis postparto
    • Absceso tubo-ovárico
Piperacilina (solo disponible como piperacilina/tazobactam en los EE. UU.) Más ancho:
  • Bacterias grampositivas:
    • Streptococcus spp.
    • Staphylococcus spp. (excluyendo MRSA)
  • Bacterias Gram-negativo:
    • P. aeruginosa
    • Muchas enterobacterias
  • Combinado con el inhibidor de la penicilinasa tazobactam para mejorar la actividad.
  • Septicemia
  • Fiebre neutropénica en pacientes de alto riesgo
  • Infecciones intraabdominales/pélvicas:
    • Apendicitis
    • Enfermedad pélvica inflamatoria
    • Endometritis postparto
  • Infecciones de piel y tejidos blandos:
    • Celulitis
    • Abscesos
    • Infecciones del pie isquémico/diabético
Mezlocilina Amplio: buena cobertura de gramnegativos Infecciones del tracto biliar (e.g., colangitis biliar)

Efectos Secundarios y Contraindicaciones

Efectos secundarios

Los efectos más comunes están relacionados con reacciones alérgicas.

  • Reacciones alérgicas mediadas por IgE:
    • Se presenta con:
      • Prurito
      • Urticaria
      • Angioedema
      • Hipotensión
      • Anafilaxia.
    • Los síntomas generalmente aparecen dentro de las 4 horas posteriores a la administración (a menudo en minutos).
  • Enfermedad del suero:
    • Una reacción alérgica tardía debida a inmunocomplejos circulantes
    • Caracterizado por:
      • Fiebre
      • Urticaria
      • Adenopatía
      • Artritis
      • Glomerulonefritis (ocasionalmente)
  • Reacciones dermatológicas:
    • Erupción morbiliforme: erupción maculopapular debida a una reacción de hipersensibilidad
    • Eritema multiforme: lesiones en diana que se desarrollan con un inicio agudo
    • Síndrome de Stevens-Johnson: una afección cutánea descamativa que afecta a las superficies mucosas
  • Reacciones neurológicas:
    • Encefalopatía
    • Neurotoxicidad por penicilina:
      • Disminución del nivel de conciencia (e.g., somnolencia, coma)
      • Hiperreflexia generalizada
      • Mioclono
      • Convulsiones
  • Reacciones gastrointestinales y hepáticas:
    • Diarrea (especialmente con ampicilina y amoxicilina)
    • Colitis por Clostridioides difficile
    • Supresión de la flora intestinal que conduce a la deficiencia de vitamina K
    • Hepatitis por hipersensibilidad (especialmente con oxacilina y nafcilina)
  • Reacciones renales:
    • Glomerulonefritis (que ocurre en asociación con reacciones alérgicas)
    • Nefritis intersticial alérgica (especialmente con nafcilina y meticilina)
    • IRA (asociada al uso concomitante de piperacilina-tazobactam y vancomicina)
  • Reacciones hematológicas:
    • Neutropenia debida a la destrucción inmunomediada de leucocitos polimorfonucleares
    • Anemia hemolítica
    • Trombocitopenia inmune, especialmente con ticarcilina
    • Supresión de la flora intestinal→ deficiencia de vitamina K → coagulopatía

Contraindicaciones

  • Reacciones hipersensibles
  • Reacciones cutáneas graves (e.g., síndrome de Stevens-Johnson)

Comparación de Cobertura y Clasificación de Antibióticos

Comparación basada en mecanismos de acción

Los antibióticos se pueden clasificar de varias maneras. Una forma es clasificarlos según su mecanismo de acción:

Tabla: Antibióticos clasificados por mecanismo de acción primario
Mecanismo Clases de antibióticos
Inhibidores de la síntesis de la pared celular bacteriana
  • Penicilinas
  • Cefalosporinas
  • Penemas
  • Misceláneos
Inhibidores de la síntesis de proteínas bacterianas
  • Tetraciclinas
  • Macrólidos
  • Cetólido
  • Lincosamidas
  • Estreptograminas
  • Linezolida
Agentes que actúan contra el ADN y/o el folato
  • Sulfonamidas
  • Trimetoprim
  • Fluoroquinolonas
Agentes antimicobacterianos
  • Agentes antituberculosos
  • Agentes antileprosos
  • Agentes micobacterianos atípicos

Comparación basada en cobertura

Diferentes antibióticos tienen diferentes grados de actividad contra diferentes bacterias. La siguiente tabla describe los antibióticos que son activos contra 3 clases importantes de bacterias, que incluyen cocos grampositivos, bacilos gramnegativos y anaerobios.

Tabla de sensibilidad a los antibióticos

Sensibilidad a los antibióticos:
Gráfico que compara la cobertura microbiana de diferentes antibióticos para cocos grampositivos, bacilos gramnegativos y anaerobios.

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

Referencias

  1. Letourneau, A.R. (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
  2. Letourneau, A.R. (2019). Penicillin, antistaphylococcal penicillins, and broad-spectrum penicillins. In Bloom, A. (Ed.), UpToDate. Retrieved July 8, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/penicillin-antistaphylococcal-penicillins-and-broad-spectrum-penicillins 
  3. Letourneau, A.R. Cephalosporins. UpToDate. Retrieved May 20, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/cephalosporins
  4. Penicillin G Benzathine. Medscape. Retrieved May 20, 2021, from https://reference.medscape.com/drug/bicillin-la-permapen-penicillin-g-benzathine-999573
  5. Abraham, E.P. (1987). Cephalosporins 1945-1986. In: The Cephalosporin Antibiotics. Williams, J.D. (Ed.). Adis Press.
  6. Bodey, G.P. (1990). Penicillins, monobactams and carbapenems. Tex Heart Inst J. 17(4), 315-329.
  7. Deck, D.H., Winston, L.G. (2012). Beta-lactam & other cell wall- & membrane-active antibiotics (Chapter 43). In: Basic and Clinical Pharmacology. 12e. Katzung, B.G., Masters, S.B., Trevor, A.J. (Editors). McGraw-Hill/Lange.
  8. Hauser, A.R. (2013). Antibiotic basics for clinicians. The ABCs of choosing the right antibacterial agent. 2nd Ed. Lippincott Williams & Wilkins. ISBN-13: 978-1-4511-1221-4

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