Infectología al Día

 

Colistín en la era post-antibiótica

Colistin in the post-antibiotic era

 

Alejandro Aguayo, Sergio Mella, Gisela Riedel, Helia Bello, Mariana Domínguez y Gerardo González-Rocha

Correspondencia a:

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One of the most important features of the post-antibiotic era in the late 20^th century is the resurgence of colistin for the treatment of extensively drug resistant gram-negative bacteria (XDR). Colistin is a narrow spectrum anti-biotic, active against microorganisms with clinical significance such as Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae. Nowadays its toxicity is lower, partly explained by better pharmaceuticals and management of the critically ill patients. However, there has been much confusion regarding the dosage of the drug, its name and labeling, therefore, experts have recommended using a common language about this polymyxin. The lack of PK/PD studies for colistin is perhaps the main weakness of this area of knowledge, even though the before mentioned approach has contributed with new ways to manage and calculate the dose of this antimicrobial. Indeed, the efficiency of colistin in association with a second agent in reducing mortality has not been demonstrated.

Key words: Colistin, polymyxin, post-antibiotic era, bacterial drug-resistance, structure-activity relationship, combination therapy.

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Resumen

El resurgimiento de colistín para el tratamiento de bacilos gramnegativos extensamente resistentes a antimicrobianos a fines del siglo pasado es una de las características más importantes de la era post-antimicrobiana. Su espectro es reducido y cubre microorganismos con importancia clínica como Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y Klebsiella pneumoniae. En contraste a lo que se vio en el pasado, la toxicidad descrita en la actualidad es menor, en parte explicado por las mejores preparaciones farmacéuticas y la optimización del manejo del paciente crítico. Mucha confusión se ha generado respecto a la dosificación del fármaco, debido a la distinta denominación, etiquetado y sugerencias de los laboratorios, a pesar de que el compuesto es el mismo. Por lo anterior, el llamado de los expertos es a utilizar un lenguaje común para referirnos a esta polimixina. Los estudios modernos de PK/PD han contribuido con nuevas formas de administrar y calcular las dosis de este antimicrobiano; no obstante, falta mucho por desarrollar en esta área que se posiciona como su gran debilidad. A pesar que la terapia combinada se sustenta sobre una base teórica lógica, no se ha demostrado que la asociación de colistín con un segundo agente logre disminuir la mortalidad.

Palabras clave: Colistín, polimixina, era post-antibiótica, resistencia bacteriana, relación estructura-actividad, terapia combinada.

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Introducción

La reintroducción de colistín como terapia de última línea para el tratamiento de infecciones producidas por bacilos gramnegativos (BGN) extensamente resistentes a fármacos (XDR, extensively drug resistant), es decir, resistentes a carbapenémicos y otros agentes antibacterianos y sólo susceptibles a colistín y tigeciclina, es a nuestro juicio la característica más importante de la era post-antimicrobiana^1-8.

Colistín fue introducido en la práctica clínica en la década de los 50^9,10; sin embargo, su uso se discontinuó en forma sistemática con el desarrollo de otros agentes activos sobre BGN y que, en general, se asociaban a menores fenómenos de toxicidad^9-11. Sin embargo, el incremento sostenido e insospechado de la resistencia antimicrobiana, particularmente en BGN, y la ausencia del desarrollo de nuevos fármacos activos sobre este grupo en los últimos 30 años, motivó la reintroducción sistemática de esta polimixina^10-11. Así, actualmente su uso se ha incrementado en forma notable concomitantemente a la descripción de mejor tolerancia a la descrita en décadas previas, pero también a la creciente descripción de aislados resistentes^11-14.

Se revisará a continuación la estructura química y elementos básicos de relación estructura-actividad del complejo de las polimixinas. Posteriormente, se analizará la actividad antimicrobiana de dicha familia, características farmacocinéticas y farmacodinámicas y los principales mecanismos de resistencia descritos a la fecha.

Estructura química

De acuerdo a Bryskier^15,16, las polimixinas son lipopéptidos cíclicos, caracterizados por una cadena peptídica que se encuentra unida a un ácido graso, y pueden ser divididos en lineales y cíclicos (Figura 1).

 

Figura 1. Clasificación de los lipopéptidos. Peptide antibiotics.
Bryskier A (1ed).

 

Lipopéptidos cíclicos

Incluyen un amplio grupo de moléculas, algunas con uso clínico, como las polimixinas y la daptomicina, las que son estructuralmente similares, pero con espectro de acción diferente. De acuerdo a su actividad biológica se distinguen: actividad sobre bacterias gramnegativas; actividad sobre bacterias grampositivas, agentes antifúngicos y agentes antimicobacterianos.

Lipopéptidos activos sobre bacterias gramnegativas

La molécula principal del grupo es el complejo de las polimixinas, que corresponde a un decapéptido unido a una cadena de ácidos grasos. Este decapéptido contiene un loop cíclico de siete aminoácidos entre el grupo amino de la cadena lateral del ácido di-amino-butírico en posición 4 y el grupo carboxilo del carbono terminal del residuo 10 de treonina. Este loop se une a través de una cadena de tres aminoácidos al ácido graso amino terminal^11,15,17 (Figura 2). Otras características químicas incluyen: residuos de ácido alfa-gamma-di-amino-butírico, lo cual hace que esta molécula a pH 7,4 sea policatiónica. Asimismo, la presencia de la cadena lateral de ácidos grasos y los sustituyentes en posiciones 6 y 7 explican la hidrofobicidad de la molécula^15,17. Al igual que muchos otros péptidos antimicrobianos esta mezcla de grupos hidro y lipofílicos hacen de las polimixinas moléculas anfipáticas, propiedad físico-química que es esencial para el mecanismo de acción de este antimicrobiano¹⁷.

 

Figura 2. Estructura básica de las polimixinas. L: levógiro; D: dextrógiro; Dab: ácido diaminobutírico; Thr: treonina; Phe: fenilalanina; Leu: leucina; Ile: isoleucina; Val: valina;
Nva: norvalina. Se aprecia el loop cíclico de siete aminoácidos (posición 4-10) unidos a través
de una cadena de tres aminoácidos (posición 1-3) a un ácido graso. Además, los diferentes
residuos en posición 6 y 7 determinan las distintas polimixinas. Por último, el ácido graso
determina el subtipo (Lancet Infect Dis 2006; 6: 589-601).

 

Diferentes tipos de polimixinas han sido caracterizadas desde el año 1947 como producto de fermentación de Paenibacillus polymyxa. Cada grupo es definido por una letra (desde A a T) de acuerdo a los residuos de aminoácidos presentes en su secuencia, especialmente en base a la diferencia de los aminoácidos en posición 6 y 7. A su vez, cada uno de éstos han sido sub-clasificados según el ácido graso presente en el grupo amino terminal¹⁷ (Tabla 1). De los diferentes grupos de polimixinas identificados hasta ahora sólo las polimixinas B y E tienen uso clínico¹⁷. Dado que en nuestro medio sólo se dispone para uso sistémico de polimixina E, denominado colistín, nos enfocaremos en el análisis de este sub-grupo.

 

Tabla 1. Clasificación de las polimixinas en distintos tipos (según el aminoácido en
posición 6 y 7) y subtipos (según el ácido graso terminal)

D: dextrógiro; Phe: fenilalanina; Leu: leucina; Ile: isoleucina; Val: valina; Nva: norvalina.

 

La formulación farmacéutica de colistín es la molécula inactiva colistimetato de sodio (CMS), también denominado colistín metanosulfonato, e incluye a las polimixinas E1 y E2 como sus dos mayores componentes¹⁸. Debe recordarse que antimicrobianos de uso tan habitual como gentamicina también incluyen distintos tipos de variedades de la molécula activa¹⁹. Además, colistín es generalmente definido por la presencia de una D-leucina en posición 6 y una L-leucina en posición 7 (Figura 2). Los residuos de aminoácidos son de configuración levógira, excepto la D-leucina en posición 6. Por otra parte, tal como se mencionó previamente, el ácido graso en la posición amino terminal, que contiene en forma variable entre siete a nueve átomos de carbono, permite la subclasificación del grupo de la polimixina E (E1, E2, E3, E4, E7 y E8-Ile).

Mecanismo de acción

Las bacterias gramnegativas poseen una estructura especial, que por lo demás es una barrera de paso para muchas substancias -entre ellas los antimicrobianos- nos referimos a la membrana externa²⁰. Esta membrana posee una capa interna, de naturaleza fosfolipídica y una externa, el lipopolisacárido (LPS).

Estructuralmente, el LPS de la bacteria gramnegativa está compuesto por tres dominios: el antígeno O, un polímero de oligosacáridos; el núcleo o core, un oligosa-cárido; el lípido A o endotoxina que funciona como ancla del LPS a la membrana externa²¹. El lípido A corresponde a un disacárido de glucosamina unido por un enlace β-1'-6, esterificado en cuatro posiciones con ácidos grasos saturados y fosforilado en los extremos 1' y 4'²² (Figura 3).

 

Figura 3. Estructura de la membrana externa. El LPS constituye la cara externa, conformado
por el antígeno O, el núcleo o core y el lípido A; la cara interna es de naturaleza fosfolipídica.
El lípido A es un disacárido de glucosamina unido por un enlace β-1'-6, esterificado en cuatro
posiciones con ácidos grasos y fosforilado en los extremos 1' y 4'. En relación a los fosfoésteres
del lípido A, los cationes divalentes Ca²⁺ y Mg²⁺ unen y estabilizan las moléculas de LPS.
LPS: lipopolisacárido; G: glucosamina; P: fosfato; Mg²⁺: ion magnesio; Ca²⁺: ion calcio.

 

Para entender el mecanismo de acción de colistín es necesario saber que existen dos cationes divalentes, Mg²⁺ y Ca²⁺ asociados a los fosfoésteres del lípido A, los cuales tienen un rol estructural muy relevante al tener la función de unir y estabilizar las moléculas de LPS adyacentes²³ (Figura 3). De esta forma, la membrana externa de la bacteria gramnegativa se configura como una barrera no sólo mecánica, sino también electrostática, con una elevada carga aniónica repulsiva, conferida por las fracciones fosfoéster del lípido A, así como también por los fosfatos y carboxilatos de los azúcares de las otras dos estructuras del LPS (core y antígeno O).

El sitio blanco de las polimixinas es el lípido A del LPS y para su acción es crucial la naturaleza anfipática de estos antimicrobianos. Como se mencionó anteriormente, las polimixinas a pH fisiológico (7,4) configuran una molécula policatiónica, al cargarse positivamente las aminas presentes en los residuos de ácido di-amino-butírico (en posición 1, 3, 5, 8 y 9). De esta forma se genera, inicialmente, una atracción electrostática entre la molécula de polimixina y los fosfatos del lípido A cargados negativamente. Luego de esta interacción inicial se produce un desplazamiento de los cationes bivalentes, Ca²⁺ y Mg²⁺, que como ya se mencionó, estabilizan el LPS bacteriano (Figura 4a). Una vez desestructurado el LPS, se inserta la molécula antimicrobiana en la membrana externa a través de sus segmentos hidrófobos, es decir, mediante la cola de ácido graso de la posición amino-terminal y a través de los residuos hidrófobos de la posición 6 y 7 del antimicrobiano (Figura 4a). Después de insertada la molécula de polimixina condiciona un deterioro del ensamblaje de los ácidos grasos de la molécula del lípido A, provocando una expansión estructural de la membrana externa. Posteriormente, y a través de mecanismos no bien dilucidados, se genera una fusión de la capa interna de la membrana externa (la que se encuentra orientada hacia el espacio periplásmico) con la cara externa de la membrana citoplasmática. Se cree que esto genera cambios en su estructura fosfolipídica, lo que finalmente determina que se pierda la resistencia osmótica de la bacteria, que lleva al efecto bactericida²⁴ (Figura 4b).

 

Figura 4. Mecanismo de acción de las polimixinas. A: Inicialmente se genera una atracción
electrostática entre la polimixina, de carga neta positiva, y el lípido A, de carga negativa, lo
que genera el desplazamiento repulsivo de los cationes divalentes que estabilizan el LPS, a lo
que sigue la inserción del antimicrobiano a través de sus residuos hidrófobos en la membrana
externa; B: Una vez inserta la polimixina, se genera una alteración estructural de la membrana
citoplasmática que llevaría a la lisis bacteriana por pérdida de la resistencia osmótica.
LPS: lipopolisacárido; G: glucosamina; P: fosfato; Mg²⁺: ion magnesio; Ca²⁺: ion calcio.
Intencionalmente no se esquematizó el core ni el antígeno O.

 

Actividad antimicrobiana

En general, el espectro clínico de todas las polimixinas es similar. Sólo existen algunas pequeñas diferencias cuantitativas de su actividad in vitro. El espectro de colistín incluye a la mayoría de las bacterias gramnegativas, excepto los géneros Neisseria, Proteus, Providencia, Brucella, Serratia y Edwardsiella^10,25. Además, no es activo frente a Burkholderia mallei y B. cepacia. Las especies no cubiertas con mayor importancia clínica quedan representadas en el acrónimo PPBS (Proteus-Providencia-Burkholderia-Serratia). Colistín tampoco tiene actividad sobre bacterias grampositivas, ni anaerobios. Por lo anterior, las polimixinas son consideradas antimicrobianos de reducido espectro.

La importancia del uso de colistín radica en su acción frente a patógenos gramnegativos XDR, incluyendo Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae y Stenotrophomonas maltophilia²⁶. Según el CLSI la susceptibilidad para P. aeruginosa y A. baumannii es definida con una CIM ≤ 2 mg/L, mientras que el EUCAST coincide con su contraparte estadounidense en el punto de corte para A. baumannii, pero establece una CIM ≤ 4 mg/L para P. aeruginosa^27,28.

Farmacocinética-farmacodinámica (PK/PD)

La introducción de colistín en la década de 1950 se llevó a cabo en una época en que los estudios de farmacocinética cumplían estándares de calidad menores y, por lo tanto, el proceso de aceptación de un fármaco era menos riguroso que el actual. Su retirada por toxicidad (a inicios de 1980) determinó que existiera una falta de interés por este antimicrobiano y, por lo tanto, el conocimiento de esta polimixina se detuvo. Esto determinó un gran problema al momento de reintroducir el colistín en la práctica clínica como tratamiento de última línea frente a BGN, ya que no existía información PK/PD que guiara apropiadamente su uso²⁹. Desde su reintroducción, ha existido información contradictoria respecto a la eficacia y seguridad de este antimicrobiano. Uno de los principales hechos que generan confusión es que la misma molécula tenga distintos preparados comerciales, con etiquetados diferentes y dosis recomendadas incongruentes. Así, en Reino Unido (y Europa) se usa Colomycin^® y en Estados Unidos de América Coly-Mycin M^® Parenteral. Como se puede comprobar, el problema ya se inicia sólo con lo similar de la denominación comercial del preparado. Más confusión produce el hecho que el mismo producto venga etiquetado de distintas formas: "colistimetato de sodio" en el caso de Colomycin y "actividad de colistín base" (CBA) para Coly-Mycin M Parenteral. Se suma a lo anterior, el hecho que la etiqueta de cada frasco viene en diferentes unidades de medida: Unidades Internacionales (UI) para Colomycin y miligramos de CBA para el caso de Coly-Mycin M parenteral^30,31. En relación a lo anterior las equivalencias son las siguientes: 1 millón de UI = 80 mg de CMS = 30 mg de CBA³².

Para no dejar dudas respecto al desorden que se ha visto con el uso de colistín, mencionaremos el hecho que la dosis recomendada por los distintos laboratorios para sus respectivos preparados (que insistimos, es el mismo producto) son inconsistentes entre si^33,34, tal como queda resumido en la Tabla 2. Lo anterior ha generado que, incluso en publicaciones de las más importantes revistas de enfermedades infecciosas a nivel mundial, se hayan producido errores respecto a la denominación y dosificación de polimixina E³⁵. Por lo mismo, en los últimos años se ha hecho un llamado a la comunidad médica internacional para unificar criterios de dosificación y para evitar denominaciones que sólo generan confusión; por ejemplo, equivalencias en Unidades Internacionales de CBA^33,36.

 

Tabla 2. Comparación de distintos preparados comerciales de colistimetato de sodio

CMS: colistimetato de sodio; UI: unidades internacionales; mg: miligramos; kg: kilogramos.

 

Muchos de los problemas en el conocimiento de la farmacocinética de colistín provienen del hecho que se administra en su forma inactiva, la prodroga CMS³¹. Este último es un compuesto inestable que es capaz de convertirse en colistín, tanto in vivo como en fluidos ex vivo. Por lo mismo, si la prodroga no es rápida ni adecuadamente almacenada para su estudio, se puede seguir hidrolizando en colistín, incluso después de obtenida una muestra y, por lo tanto, generar niveles falsamente elevados del compuesto activo²⁹. Otro problema de los estudios antiguos de farmacocinética fue que por mucho tiempo no se pudo diferenciar el CMS del colistín en las pruebas de concentraciones plasmáticas. Sólo a partir del año 2000 se comenzó a usar nuevos métodos croma-tográficos (HPLC; LC-MS/MS) capaces de diferenciar cuantitativamente ambos compuestos³⁸. Por lo mismo los datos farmacocinéticos previos al año 2003 pueden considerarse como no válidos²⁹.

El primer estudio farmacocinético moderno, que significó un gran avance en el conocimiento de colistín, fue el realizado por Plachouras y cols.³⁹, en un grupo de 18 pacientes críticos. Un hallazgo relevante fue que las concentraciones plasmáticas previstas tras la primera dosis de CMS (en un esquema de 3 millones de UI cada 8 h iv) serían 0,6 mg/L y en el estado de equilibrio 2,3 mg/L. Esto es extremadamente importante, considerando que el límite propuesto para considerar a los microorganismos susceptibles a colistín es 2 mg/L y, si la concentración del antimicrobiano es insuficiente (como se vio tras la primera dosis), habrá un impacto en la morbi-mortalidad y en emergencia de resistencia. Por lo mismo, los autores sugirieron una carga de hasta 9 millones de UI de CMS al inicio del tratamiento y, además, se cuestionó por primera vez el punto de corte de susceptibilidad para colistín, ya que con el esquema de dosificación habitual, a menudo se obtendrán concentraciones plasmáticas sub-inhibitorias de colistín. Otro hallazgo importante de este estudio es el lento incremento de la concentración plasmática del antimicrobiano, demorándose (sin dosis de carga) aproximadamente 60 h en llegar al estado de equilibrio. Y por último, la hidrólisis de CMS en colistín en pacientes críticos fue lenta, demorándose aproximadamente siete horas en llegar a la concentración plasmática máxima post dosis.

El segundo estudio farmacocinético moderno relevante fue el realizado por Garonzik y cols⁴⁰, también llevado a cabo en un grupo pacientes críticos. Además de confirmar la necesidad de una dosis de carga, ayudó a comprender mejor la farmacocinética de colistín en diversos espectros de función renal. Los autores revelaron que la concentración plasmática de colistín se eleva en insuficiencia renal, presumiblemente al no eliminarse CMS, que queda más disponible para hidrolizarse posteriormente en el fármaco activo. Lo anterior hace necesario su ajuste en casos de deterioro de la función renal. Además, confirmaron que CMS/colistín son eficientemente aclarados por hemodia-filtración veno-venosa y durante hemodiálisis. Los autores proponen la primera fórmula para calcular la dosis de carga (basada en el peso corporal) y de mantención (que incorpora el aclaramiento de creatinina), además de hacer recomendaciones para pacientes en hemodiálisis intermitente y en terapias continuas de sustitución renal. Los autores, además, sugieren que la administración de CMS sea en tres dosis en pacientes con función renal normal, lo que se asociaría a menor toxicidad en modelos animales⁴¹, y a menor emergencia de resistencia en estudios in vitro⁴².

Si aceptamos la recomendación de Garonzik y cols⁴⁰, el objetivo plasmático de colistín a alcanzar es 2,5 mg/L, algo así como un punto intermedio entre eficacia y toxicidad. Sin embargo, es necesario mencionar que con esta concentración sérica del antimicrobiano el fAUC 0-24 es aproximadamente 24 pgh/mL lo que en estudios in vitro se ha asociado, en el mejor de los casos, a actividad bacteriostática contra BGN con CIM entre 0,5-2,0 mg/L^43,44. Desafortunadamente, no se cuenta con estudios que evalúen el impacto en eficacia y seguridad de mayores dosis del antimicrobiano. Lo anterior es la base teórica para que muchos expertos recomienden terapias antimicrobianas combinadas.

La penetración de colistín a través de la barrera hemato-encefálica es pobre, y se estima aproximadamente en 5%⁴⁵, lo que aumentaría hasta un rango de 25-67% durante una meningitis. Su penetración también es baja en el tracto biliar, líquido pleural y articular¹⁰.

Colistín produce una rápida muerte bacteriana dependiente de la concentración, con un insignificante efecto post-antibiótico⁴⁶⁴⁷. Recientes modelos in vitro y en animales, proponen que la relación del área bajo la curva concentración plasmática libre versus tiempo en relación a la CIM (fAUC/CIM) es el parámetro PK/PD que mejor se relaciona con la actividad y eficacia antibacteriana del colistín contra P. aeruginosa y A. baumannii^43,44. Actualmente hay estudios en marcha, que buscan profundizar los conocimientos en farmacocinética de CMS/colistín con el objetivo de optimizar la forma de usar nuestro "último recurso terapéutico".

Mecanismos de resistencia

La resistencia a colistín, si bien ha sido descrita, es poco frecuente⁴⁸. Esto se relaciona muy probablemente con el poco uso que se le dio por muchos años, cuando fue retirado por toxicidad. No obstante, y como era de esperar, a medida que va aumentando su uso se van describiendo diferentes mecanismos de resistencia, algunos de ellos sorprendentes (Figura 5). El principal mecanismo es a través de modificación del sitio blanco del antimicrobiano, en este caso del LPS, específicamente del lípido A. Al momento de la redacción de este artículo, el mecanismo global más importante de resistencia está mediado por mutaciones en los genes del sistema regulatorio de PhoPQ-PmrAB, tanto en MgrB (regulador negativo de PhoQ) como en la quinasa PmrB, que finalmente producen un aumento en la transcripción de complejos-arn, permitiendo la biosíntesis de moléculas catiónicas que cambian la carga neta del LPS y, por tanto, disminuyen la unión de las polimixinas⁴⁹. Así, Adams y cols⁵⁰ describieron el sistema PmrAB (polimyxin resistance), describiendo que la mutación o el incremento de expresión de los genes pmrA y pmrB es seguido de un aumento en la cantidad de fosfoetanolamina y/o 4-amino-4-desoxi-l-arabinosa (LAra4N) en el lípido A. La adición covalente de estas moléculas, que son de carga positiva, hacen que la carga neta del lípido A sea menos negativa, lo que altera el primer mecanismo de unión de la polimixina con su sitio blanco, que es la atracción electrostática⁵¹. Todo lo anterior se traduce en disminución de la afinidad del antimicrobiano por su sitio blanco⁵². Otro mecanismo asociado al aumento de resistencia a polimixinas es la adición de cadenas adicionales de ácidos grasos a la estructura del lípido A, lo que haría a la membrana externa menos penetrable para las polimixinas⁵³.

 

Figura 5. Mecanismos de resistencia a las polimixinas. A) la mutación del sistema PmrAB lleva
a una disminución de la carga neta negativa del lípido A, alterando la interacción electrostática
inicial de la polimixina con su sitio blanco; B) Los hopanoides se han asociado a la insusceptibilidad
de algunas cepas a colistín; C) Bombas de eflujo capaces de movilizar las polimixinas;
D) Proteasas del espacio periplásmico capaces de hidrolizar colistín. P: fosfato.
Intencionalmente no se esquematizó el core ni el antígeno O.

 

La capacidad adaptativa de una bacteria para lograr ventajas evolutivas, le permite dejar de expresar estructuras determinantes. Es así como se ha descrito en A. baumannii la pérdida completa de la producción de LPS⁵⁴. Diferentes eventos moleculares, tales como deleciones, inserciones o mutaciones puntuales pueden inactivar cualquiera de los tres principales genes de la vía sintética del lípido A: lpxA, lpxC, y lpxD^55,56. La ausencia del sitio blanco hace inviable la acción de las polimixinas. La bacteria compensa la pérdida del LPS aumentando la síntesis de otras estructuras, tales como fosfolípidos, lipoproteínas y poli-p-1,6-A-acetilglucosamina⁵⁶.

Existen otros mecanismos de resistencia no relacionados a la modificación del LPS. En K. pneumoniae se ha relacionado resistencia a polimixinas con la cantidad de polisacáridos capsulares⁵⁷. Además, se ha visto que la expresión de ciertas proteínas de la membrana citoplasmática, como bombas de expulsión, se asocia a resistencia en bacterias gramnegativas. En P. aeruginosa se ha descrito resistencia a colistín por sobre-expresión del sistema de bombas de expulsión mexAB-oprM⁵⁸. Así mismo, en K. pneumoniae y Escherichia coli se ha asociado resistencia a polimixinas y la presencia de la bomba de expulsión AcrAB-TolC y en Burkholderia vietnamiensis la bomba multidroga NorM^59-61.

Los hopanoides son compuestos pentacíclicos presentes en algunas especies bacterianas que presentan una similitud estructural con los esteroles de las células eucariotas y se cree que tienen una función de barrera en la membrana de ciertas bacterias⁶². Se ha relacionado el déficit de hopanoides con el aumento de la susceptibilidad a polimixinas y, por lo mismo, se cree que estas moléculas contribuyen a la insusceptibilidad de, por ejemplo, Burkholderia multivorans a esta clase de antimicrobianos⁶³. Otro mecanismo descrito en Burkholderia cenocepacia que le confiere resistencia natural a polimixinas es la presencia de proteasas en el espacio periplásmico⁶⁴.

Por otra parte, hay evidencia de la importante frecuencia de resistencia a colistín en aislados de K. pneumoniae resistentes a carbapenémicos, con frecuencias que varían entre 9,7 y 32%; con frecuencias intermedias de resistencia en A. baumannii, alrededor de 5%, y más baja para E. coli y P. aeruginosa, < 1%⁴⁹.

Hasta este punto, todos los mecanismos descritos son mediados en el cromosoma. Lamentablemente Liu y cols⁶⁵ describen en China el primer mecanismo plasmídico de resistencia a colistín en Enterobacteriaceae, tanto en animales como en humanos, denominado MCR-1, que corresponde a una fosfoetanolamina transferasa, capaz de modificar el sitio blanco y así disminuir la afinidad del colistín por el lípido A (la atracción electrostática). La trascendencia de este hallazgo es máxima, ya que nos adelanta en la era post-antibiótica, por las crecientes descripciones de BGN pandrogo-resistentes. El sobreuso de colistín en agricultura, tal como ocurre en Europa y Asia es una instancia crucial de selección de cepas resistentes, por lo que se hace extremadamente necesario que se tomen medidas gubernamentales para controlar este tipo de prácticas.

Toxicidad

En esta revisión se ha mencionado reiteradamente que debido a los efectos adversos estas moléculas fueron retiradas del mercado en la década de 1980 y que la razón de su re-introducción no se debió a que haya mejorado su perfil de seguridad, sino que fue una necesidad ante la inexistencia de alternativas terapéuticas frente a BGN XDR.

La nefrotoxicidad es la principal y más preocupante reacción adversa descrita para colistín. Lamentablemente los estudios que buscaron analizar la incidencia de toxicidad renal para esta polimixina, carecen de uniformidad en las definiciones de falla renal, y esto mismo explica que se describan valores que fluctúan, en general, entre 10-50%^66-77. No obstante lo anterior, es probable que actualmente la frecuencia de nefrotoxicidad sea más baja, ya que contamos con mejores unidades de pacientes críticos y preparados farmacéuticos más puros^78,79. De hecho, en pacientes con fibrosis quística, CMS ha sido comparado favorablemente con los aminoglucósidos⁸⁰. La dosis utilizada se ha relacionado en forma directamente proporcional con la incidencia de este evento adverso. Para algunos autores se asocia con la dosis total acumulada^72,73 y para otros con la dosis diaria administrada^74,75,81. Se ha descrito para pacientes que reciben CMS por más de dos semanas 3,7 veces más riesgo de nefrotoxicidad⁷³ y, por esta razón, se debe evitar cursos prolongados de tratamiento con polimixinas cuando el contexto clínico lo permita. En la gran mayoría de los casos la falla renal aparece en los primeros siete días de tratamiento y la función renal se recupera tras la suspensión de éste, en al menos 90% de los casos¹⁰. El mecanismo específico de la nefropatía inducida por colistín no se conoce completamente, aunque modelos animales recientes sugieren que en su patogenia estarían involucrados el estrés oxidativo y la activación de algunas vías apoptóticas, como las caspasas⁸².

La neurotoxicidad es otra de las preocupaciones de los clínicos al usar polimixina E, aunque su incidencia es mucho menor que el daño renal, es leve y además resuelve rápidamente tras la discontinuación del antimicrobiano⁷⁹. Las parestesias son su principal manifestación y se estima su incidencia en una cifra cercana a 30% de los casos. Sin embargo, una gran lista de eventos adversos neurológicos han sido descritos con el uso de CMS, entre ellas: vértigo, debilidad muscular, hipoacusia, alteraciones visuales, confusión, alucinaciones, convulsiones, ataxia y bloqueo neuromuscular¹⁰.

Terapia combinada

El uso de terapias combinadas con CMS/colistín se basa en los siguientes elementos: con los esquemas de dosificación más agresivos, es decir, aquellos que recomiendan utilizar dosis de carga y terapias con dosificaciones de alrededor de 9.000.000 UI al día en pacientes adultos no obesos, se logran concentraciones plasmáticas máximas cercanas a 2 mg/L, que corresponde al punto de corte de susceptibilidad para esta molécula. Por lo anterior, el uso de monoterapia, al menos teóricamente, es riesgosa y facilitaría la exposición al antimicrobiano en concentraciones incluso sub-inhibitorias, favoreciendo así los fenómenos de resistencia; más aún, in vitro se ha documentado que con concentraciones plasmáticas de 2,5 mg/L de CMS/colistín, sólo se produce un efecto bacteriostático sobre aislados con CIM entre 0,5-2,0 mg/L. Otras consideraciones que avalan la necesidad de terapia combinada son la descripción de hetero-resistencia a colistín en BGN XDR, la presencia de recrecimiento en los ensayos de curva de muerte y la presencia, dependiente del aislamiento estudiado, de un notable efecto sinérgico²⁹.

La sinergia, utilizando la técnica de cinética de muerte, es definida como la disminución de al menos dos log₁₀ con la terapia combinada en comparación con el agente más activo a las 24 h de incubación o una concentración inhibitoria fraccionada (sigla en inglés FIC) < 0,5⁸³. En general, la experiencia in vitro al ensayar CMS/colistín asociado a carbapenémicos contra distintos BGN, utilizando ensayos de cinética de muerte, ha demostrado resultados favorables particularmente sobre aislados de A. baumannii, destacando además una baja frecuencia de antagonismo y desarrollo de resistencia^84,85. Estos resultados han motivado la utilización clínica de este tipo de combinaciones. Sin embargo, los resultados en el área clínica han sido menos auspiciosos y a veces contradictorios⁸⁶'⁸⁸.

Particular importancia tiene el ensayo clínico prospectivo de Durante-Mangoni y cols⁸⁹ quienes compararon el uso de colistín (control) como monoterapia versus colistín más rifampicina (rama experimental) en infecciones producidas por A. baumannii XDR, especialmente neumonía asociada a ventilación mecánica, enrolando 210 pacientes críticos de cinco centros hospitalarios italianos. La mortalidad a 30 días fue muy similar en ambas ramas, alrededor de 43%, sin diferencia significativa desde el punto de vista estadístico. A pesar que la erradicación microbiológica de A. baumannii fue superior en la rama experimental (63 vs 47%, respectivamente, p = 0,034), no hubo diferencias tampoco en la duración de la estancia hospitalaria. Debe destacarse que este estudio se inició el año 2008, de modo que hay varios aspectos a considerar según el conocimiento actual de PK/PD de colistín/CMS: no utilización de dosis de carga y subdosificación de colistín, además hubo uso de otros agentes antibacterianos en ambos grupos, incluso hasta en 70% del grupo control (16% de uso de meropenem)^86,90. Aydemir y cols.⁹¹, tampoco encontraron diferencias significativas en mortalidad en pacientes con neumonía asociada a ventilación mecánica por A. baumannii al comparar colistín vs colistín más rifampicina. La conclusión sistemática de todos los estudios, tanto pre-clínicos como clínicos, es la necesidad de más estudios multicéntricos, controlados y aleatori-zados bien diseñados. Así, actualmente hay dos grandes estudios en desarrollo, uno en Europa, NCT01732250, en que se compara colistín dosis de carga 9.000.000 UI y luego 4,5 millones cada 12 h IV versus colistín dosis de carga 9.000.000 UI y luego 4,5 millones cada 12 h IV más meropenem 2 g cada 8 h IV (pacientes con función renal normal) en centros de Israel, Grecia e Italia y otro el NCT01597973 en varios centros de E.U.A., además de hospitales en Israel, Taiwán y Tailandia donde también se compara en una rama colistín, de acuerdo al conocimiento actual PK/PD, versus colistín más imipenem o meropenem⁸⁶.

Conclusión

En la actualidad contamos cada vez con menos opciones terapéuticas para combatir infecciones por bacterias gramnegativas extensamente resistentes a antimicrobianos. En este contexto, fue necesario re-introducir el colistín a la práctica clínica, molécula que había sido retirada previamente por toxicidad. Esta polimixina corresponde a un antimicrobiano lipopeptídico cíclico, con una interesante relación estructura-actividad, en la cual la positividad de sus cargas, aminas presentes en los residuos de ácido di-amino-butírico, le permiten una atracción electrostática con los fosfatos cargados negativamente del lípido A, favoreciendo una des-estructuración de la membrana externa y luego la inserción de la cola hidrofóbica (de naturaleza lipídica), produce una fusión entre la cara interna de la membrana externa y la cara que mira al espacio periplásmico de la membrana citoplasmática, induciendo -vía mecanismo(s) no totalmente dilucidado(s)- la muerte bacteriana.

A pesar que la farmacología moderna ha contribuido a aclarar algunas dudas sobre la administración de este agente antibacteriano, aún queda mucho por conocer. Si bien la resistencia global a este antimicrobiano es baja, a medida que ha aumentado su uso clínico se ha incrementado la descripción de resistencia en diferentes bacterias. Conceptualmente el mecanismo más importante es la modificación del LPS.

Por otra parte, el principal efecto adverso de este antimicrobiano es la toxicidad renal, seguido de la neurotoxicidad. Existen estudios de terapia combinada in vitro que han revelado resultados alentadores; sin embargo, a la fecha no hay evidencia clínica de que la asociación de colistín más un segundo agente logre impactar positivamente en la mortalidad.

 

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