Abordando el desafío de la resistencia a los antibióticos
Un nuevo compuesto ofrece esperanza contra las bacterias resistentes a los antibióticos.
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Las infecciones bacterianas son un gran problema de salud y pueden llevar a complicaciones graves si no se tratan bien. Con el tiempo, el uso excesivo de antibióticos ha llevado a que algunas bacterias se vuelvan resistentes a estos medicamentos. Esta resistencia hace que sea más difícil tratar las infecciones, ya que los antibióticos comunes ya no funcionan. Además de su uso en medicina humana, los antibióticos también se utilizan en agricultura y acuicultura, lo que contribuye aún más al problema de la Resistencia a los antibióticos. A medida que aumenta el número de bacterias resistentes, los investigadores buscan nuevas formas de abordar este problema.
El Problema de la Resistencia a los Antibióticos
La resistencia a los antibióticos ocurre cuando las bacterias cambian y se vuelven menos susceptibles a los medicamentos diseñados para matarlas. El uso excesivo y el mal uso de antibióticos han acelerado este problema. En hospitales y clínicas, el mal uso de antibióticos puede ocurrir cuando se prescriben para infecciones virales, donde son ineficaces. De manera similar, en la agricultura, los antibióticos se usan a menudo para promover el crecimiento en animales sanos, lo que lleva a bacterias resistentes que pueden propagarse a los humanos a través de la cadena alimentaria.
A medida que aumenta la resistencia a los antibióticos, se pone en riesgo a los pacientes. Los antibióticos existentes pierden su efectividad con el tiempo, y los proveedores de atención médica tienen que usar medicamentos más fuertes o más tóxicos. Hay una necesidad urgente de nuevos antibióticos que puedan combatir eficazmente a las bacterias resistentes.
La Necesidad de Nuevas Estrategias
Para abordar el creciente problema de la resistencia a los antibióticos, es necesario un nuevo enfoque en el desarrollo y uso de antibióticos. Los antibióticos actuales necesitan ser modificados o se deben desarrollar nuevas clases de antibióticos. Entre las estrategias que se están considerando está el uso de compuestos que pueden trabajar en las bacterias desde afuera. Estos compuestos podrían atacar la estructura de las bacterias sin necesidad de entrar en la célula.
Un enfoque así es usar agentes que afecten la estructura externa de las bacterias, como sus membranas celulares. Por ejemplo, algunas sustancias pueden cambiar los niveles de humedad dentro de las células bacterianas, llevando a su muerte. Sin embargo, muchas de estas sustancias, como el alcohol, pueden ser dañinas para los tejidos humanos, limitando su uso en medicina.
Características de Agentes Antibacterianos Ideales
Un agente antibacterial efectivo debe tener varias características clave. Debe ser fácil de fabricar y modificar, seguro para los humanos y efectivo contra una amplia gama de bacterias. Idealmente, también debería tener baja toxicidad y poder ser tomado por vía oral para una fácil administración.
Los nuevos medicamentos necesitan ser probados por su efectividad contra varios patógenos bacterianos y otros microorganismos, incluidos los hongos. Los investigadores buscan encontrar agentes que puedan inhibir el crecimiento de las bacterias en bajas concentraciones. Después de las pruebas de laboratorio, es esencial verificar la seguridad de estos nuevos medicamentos en modelos animales antes de que puedan usarse en medicina humana.
Introduciendo Tetra Hidroxietil Disulfato Disódico (THES)
En este contexto, se ha propuesto un nuevo compuesto llamado tetra hidroxietil disulfato disódico (THES) como un agente antibacterial efectivo. THES está diseñado para interrumpir la integridad estructural de las membranas celulares bacterianas y se espera que tenga un mecanismo de acción único que evite el problema de la resistencia.
Cómo Funciona THES
THES actúa sobre la capa de peptidoglicano, un componente vital de la pared celular bacteriana. Afecta los enlaces que mantienen unidas las proteínas estructurales y azúcares. Al interrumpir estas conexiones, THES aumenta la permeabilidad de la membrana celular bacteriana, lo que puede llevar a la muerte de las bacterias.
Desarrollo y Pruebas de THES
El viaje de THES desde el laboratorio hasta su posible uso como tratamiento involucró una serie de procesos complejos. Primero, los investigadores estudiaron cómo interaccionaba THES con la capa de peptidoglicano de las células bacterianas. Usaron simulaciones por computadora para predecir su unión con esta importante estructura celular.
Luego, se realizaron pruebas de laboratorio para evaluar la efectividad de THES contra varias cepas de bacterias, incluidas las que son resistentes a múltiples medicamentos. Estos experimentos midieron la concentración mínima necesaria para inhibir el crecimiento bacteriano, entre otros factores.
Métodos Utilizados en las Pruebas
Se emplearon varias técnicas avanzadas de laboratorio para evaluar THES. Por ejemplo, los investigadores utilizaron microscopía electrónica para observar cambios en la estructura de las bacterias después de la exposición a THES. Estas imágenes revelaron cómo THES afectó las membranas bacterianas.
También se realizaron pruebas de unión para confirmar la interacción entre THES y el peptidoglicano. Esto implicó medir el calor producido durante el proceso de unión, lo que proporcionó información sobre la fuerza de su interacción.
Observaciones y Resultados
Los estudios mostraron que THES podía penetrar las membranas bacterianas y causar cambios estructurales significativos. Bajo examen microscópico, las bacterias tratadas mostraron signos de daño, como agujeros en sus membranas y alteraciones en su forma. Estos hallazgos sugieren fuertemente que THES interrumpe efectivamente la integridad de la pared celular bacteriana.
Además, THES mostró promesa contra varias bacterias resistentes a los medicamentos. Incluso después de una exposición prolongada a THES, las bacterias no desarrollaron resistencia, lo que indica su potencial como opción de tratamiento a largo plazo.
Comparación de THES con Otros Agentes
Se comparó THES con desinfectantes tradicionales como el fenol. A pesar de que el fenol es un antiséptico establecido, THES mantuvo su efectividad con el tiempo y no mostró una disminución en la actividad antibacteriana, lo que lo convierte en un candidato valioso para un desarrollo adicional.
Implicaciones para la Salud Pública
La aparición de bacterias resistentes a los antibióticos representa una amenaza seria para la salud global. Dado que THES ha demostrado efectividad contra cepas resistentes, podría ofrecer una nueva vía en la lucha contra infecciones. Su mecanismo de acción único también ayuda a mitigar el riesgo de que las bacterias desarrollen resistencia, que es una preocupación significativa con muchos antibióticos actuales.
Si estudios adicionales confirman la seguridad y efectividad de THES en humanos, podría convertirse en una herramienta importante para tratar infecciones que actualmente son difíciles de manejar. Este progreso podría mejorar las opciones de tratamiento, particularmente para aquellos que sufren de infecciones severas o resistentes.
Conclusión
El problema de la resistencia a los antibióticos sigue desafiando a los proveedores de atención médica y a los investigadores. Compuestos como THES representan una nueva estrategia para abordar este problema urgente. Al atacar los componentes estructurales de las células bacterianas, THES ha mostrado resultados prometedores en pruebas de laboratorio y podría allanar el camino para nuevos antibióticos que sean efectivos contra cepas resistentes.
En un mundo donde los antibióticos están volviéndose menos efectivos, el desarrollo de nuevos agentes como THES es crucial. La investigación y pruebas continuas serán esenciales para determinar su potencial como una opción de tratamiento segura y efectiva para las infecciones bacterianas. A medida que buscamos soluciones para combatir la resistencia a los antibióticos, innovaciones como THES podrían desempeñar un papel vital en la salvaguarda de la salud pública.
Título: Tetra hydroxy ethyl disulfate disodium: a novel non-resistant antibacterial chelating agent
Resumen: Discovery of novel antibacterial drugs is urgently required as common antibiotics have numerous side effects and are becoming less effective due to antibiotic resistance occurrences. Developing a novel class of antibacterial compounds without inducing the prevalence of resistance when used repeatedly against bacterial pathogens is presumably one of the best approaches to overcome this problem. Tetra hydroxy ethyl disulfate disodium (THES) is a novel antibacterial agent, capable of disrupting cell activity without any need for drug influx. In this study, the molecular interaction between THES, Gram-positive, and Gram-negative bacteria was investigated. It was suggested that THES possessed the desirable characteristics of a non-resistant bacterial agent with bactericidal properties. Additionally, the non-resistant characteristics of THES were validated as a novel antibacterial agent. The unique feature of THES was the property of chelation with its strong binding ability to target ligands. This binding played a major role in bacterial peptidoglycan porosity enlargement, resulting in lysis and cell death. The bacterial cell membrane porosity enlargement was confirmed by Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy, as well as Atomic Force Microscopy. These findings were further supported by the results from in silico analysis which showed that THES formed favorable interactions with peptidoglycan with a binding affinity of -4.7 kcal/mol. The minimum inhibitory concentration value against multidrug-resistant (MDR) bacteria was notably low, between 0.05 - 0.1%. Furthermore, the analysis of resistance over a seven-month course showed that Staphylococcus aureus did not develop resistant characteristics to repeated treatment to THES treatment. This study has also shown that bactericidal characteristics can be easily manipulated and modified for more preferable antibacterial activities, whilst yielding desirable pharmacokinetic/pharmacodynamics (PK/PD) properties. There are several advantages of THES as compared to common antibiotics, including its flexibility in the killing capacity of different microbial strains. The simplicity, efficacy, and non-resistant properties of THES make it a promising drug candidate or compound to combat the outbreak of MDR bacteria in the future.
Autores: Kholis Abdurachim Audah, G. E. Jogia, D. Kustaryono, A. Julkipli, A. S. Anisa, J. Darmadi, S. Himawan, S. Saidin, B. A. Tejo, C. Budiman, S. Singh, J. Thekkiniath
Última actualización: 2024-06-04 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.04.597394
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.04.597394.full.pdf
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