El descubrimiento de los antibióticos: historia y evolución

El origen de la palabra antibiótico proviene del griego : anti significa contra, y bios, vida. Los antibacterianos son sustancias naturales, semisintéticas o sintéticas, que a concentraciones bajas, inhiben el crecimiento o provocan la muerte de las bacterias. Pero popularmente se les conoce a todos como antibióticos, aunque en realidad, estos son únicamente las sustancias producidas de forma natural por algunos microorganismos [1,2]. Desde la antigüedad el ser humano ha utilizado compuestos orgánicos para el tratamiento de enfermedades infecciosas, como el extracto de algunas plantas y hongos de algunos quesos. En el siglo XIX, el prestigioso francés Louis Pasteur descubrió que algunas bacterias saprofitas podían destruir la bacteria del ántrax. En 1900, el bacteriólogo alemán Rudolf von Emmerich aisló una sustancia que podía destruir los microbios causantes del cólera y la difteria en un tubo de ensayo, pero no pudo aplicarlo en el tratamiento de las enfermedades. Se puede decir que la historia de los antibióticos como tal comienza en 1928, cuando un científico británico llamado Alexander Fleming, descubrió la penicilina. Sin embargo, no hay que olvidar la aportación de Paul Ehrlich a comienzos del siglo XX con el salvarsán para el tratamiento de la sífilis (1909)[1].

Ehrlich estudió la relación entre composición química de los fármacos y su modo de acción sobre el organismo, así como sobre las células diana a la que iban dirigidos. Entre sus objetivos estaba el de encontrar productos específicos que tuvieran afinidad por los organismos patógenos y por ello, habló de “balas mágicas”, es decir, actuar sobre el agente causante de la enfermedad sin dañar al huésped. La idea de matar los microorganismos mediante el uso de agentes químicos era anterior a Ehrlich. Unna, en 1886, utilizó el ictiol y la resorcina en dermatología; Koch, por su parte, empleó el cloruro mercúrico; Biebrich (1882), el rojo escarlata; Laveran, Koch y Shiga utilizaron el atoxil –obtenido en 1860 por Béchamp, para tratar las tripanosomiasis [2,3].

Tras muchos estudios, con decenas de sustancias químicas y el uso riguroso del método científico, Ehrlich comenzó la labor de convertir el atoxil en un tóxico para el microorganismo patógeno que tuviese escasa o nula repercusión sobre el organismo huésped (enfermo). De este trabajo surgió el compuesto 606, al que puso el nombre de salvarsán o “arsénico que salva”, que se utilizó para el tratamiento de la sífilis. Se observó, que el compuesto producía ciertos efectos secundarios, por lo que Ehrich fue muy criticado por algunos adversarios. A pesar de que se trató de retener el producto hasta que se hubiera probado en centenares de pacientes, Ehrlich no pudo evitar la demanda creciente del nuevo fármaco. El salvarsán también tuvo otros de enemigos: la iglesia ortodoxa rusa, por ejemplo, consideraba que las enfermedades venéreas no debían tratarse, porque eran un castigo de Dios a la inmoralidad. Por otro lado, la policía alemana tampoco apoyaba la comercialización del salvarsán, para evitar la prostitución. Pasaron cuatro años para que Ehrlich sustituyera el 606 por el 914 o neosalvarsán, un producto más soluble, fácil de usar y que no perdía eficacia [2,3,6].

Años más tarde, en septiembre de 1928, un científico británico, Alexander Fleming estaba realizando varios experimentos en su laboratorio cuando al vigesimosegundo día, tras inspeccionar sus cultivos antes de destruirlos observó fortuitamente que la colonia de un hongo había crecido espontáneamente, como un contaminante, en una de las placa de Petri sembradas con Staphylococcus aureus. Fleming observó más tarde las placas y comprobó que las colonias bacterianas que se encontraban alrededor del hongo (Penicillium notatum) eran transparentes debido a que se había producido muerte bacteriana. Concretamente, el género Penicillium produce una sustancia natural con efectos antibacterianos a la que se le denominó penicilina. En un principio, sus colegas científicos subestimaron el descubrimiento de Fleming, pero durante la Segunda Guerra Mundial el antibiótico adquirió mayor interés. Los químicos Ernst Boris Chain y Howard Walter Florey desarrollaron un método de purificación de la penicilina que permitió su síntesis y su comercialización [2,4].También fueron los primeros en utilizarla en humanos [1].

El descubrimiento de la penicilina marcó un antes y un después en el tratamiento de las enfermedades infecciosas. Se describió como un hecho casual y fortuito, al que se ha rodeado de una romántica y atractiva leyenda. Sin embargo, muy pocas personas como Fleming tenía los conocimientos necesarios para interpretar la actividad biológica del hongo y la curiosidad científica e interés práctico para profundizar en el tema.

Actualmente, la penicilina es el antibiótico más conocido, y ha sido empleado para tratar múltiples enfermedades infecciosas, como la sífilis, la gonorrea, el tétanos o la escarlatina. Es importante mencionar que con el paso del tiempo y tras el descubrimiento la estructura de la penicilina, compuesta por un anillo betalactámico de cuatro átomos unido a otro de tiazolidina de cinco átomos, se pudieron obtener nuevas penicilina sintéticas y semisintéticas. Así surgió el grupo de los antibióticos conocidos como betalactámicos [2].

Siguiendo con la historia de los antibióticos, Dubos (estudiante de Waksman) en 1939 encontró la tirotricina, compuesta de dos polipéptidos, la tirocina y la gramicidina, que tenían propiedades antibacterianas. Había utilizado la sustancia purificada que había producido una bacteria para inhibir el crecimiento de otra [5]. En 1944, Selman Abraham Waksman, biólogo norteamericano instituyó un programa de investigación cuyo objeto era aislar sustancias que más tarde llamaría antibióticos. Con unos pocos estudiantes graduados y de doctorado, Waksman desarrolló técnicas de análisis para gran variedad de suelos y materias orgánicas. Realizó cultivos y estudió si inhibían el crecimiento de colonias de bacterias patógenas. Sus investigaciones fueron en actinomicetos, que eran los microorganismos que más conocía. En una década fueron aislados y caracterizados diez antibióticos, tres de los cuales tuvieron éxito en clínica: la actinomicina (Waksman y Woodruff, 1940), la estreptomicina (Schatz, Bugie y Waksman, 1944), y la neomicina (Waksman y Lechevalier, 1949)[2].

La estreptomicina tuvo especial relevancia al ser un agente bacteriostático y bactericida selectivo, activo contra las bacterias grampositivas y gramnegativas. El nombre “estreptomicina” deriva de una vieja denominación de los actinomicetos: estreptotríceas. Esta nueva sustancia era efectiva para el tratamiento de la tuberculosis pulmonar [3]. A partir de otras especies de Streptomyces posteriormente se obtuvieron neomicina (1949) y kanamicina (1957). Para mejorar la actividad antibacteriana y disminuir la toxicidad se continuó investigando y así surgieron: tobramicina (1967), amikacina (1972), dibekacina (1971) y netilmicina (1975) que a excepción del primero, son semisintéticos. A partir de distintas especies del género Micromonospora se obtuvieron gentamicina (1958) y sisomicina (1978). 1957, también señaló el comienzo de la antibiótico terapia por “combinación” y las mezclas de aminoglucósidos con otros agentes resultaron tener un espectro amplio y potente para controlar infecciones en individuos inmunodeprimidos, que tenían muchas infecciones.

Por otro lado, en 1950 en los laboratorios de investigación en Francia, fueron sintetizados un grupo de compuestos nitroimidoazólicos entre los que destacó posteriormente el metronidazol. Este último antibiótico era eficaz frente a Trichomonas vaginalis (párasito causante tricomoniasis, un tipo de vaginitis,que es una enfermedad de trasmisión sexual)[2].

A principios de 1970, durante el estudio de organismos de la tierra, en busca de inhibidores de la síntesis de peptidoglucano, se descubre el imipenem, que dio lugar a una nueva clase de antibióticos de amplio espectro, los carbapenémicos. Supusó un nuvo capítulo en la historia de los antibióticos betalactámicos, ya que se observo que ciertos agentes patógenos producían sustancias con un anillo betaláctamico diferente [2].

En la actualidad, no sólo no se han conseguido erradicar completamente las enfermedades infecciosas, sino que muestran una tendencia emergente, entre otras cosas por la aparición de resistencias por parte de los microorganismos frente a los antibióticos. Por ello el descubrimiento de nuevos antibióticos, así como la creación de antibióticos semisintéticos o sintéticos sigue siendo de gran importancia.

Adriana Morgado Sánchez y Amaia González Magaña

Bibliografía:

  1. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/salud/anti.htm
  2. http://www.sepeap.org/archivos/libros/antibioticos/1.pdf
  3. http://www.historiadelamedicina.org
  4. http://www.biografiasyvidas.com/monografia/
  5. http://www.fao.org/docrep/007/y5468s/y5468s02.htm#TopOfPage
  6. http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1908/ehrlich-bio.html

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