Microbiologia Amy Leestemaker-Palmer, Stephanie Nuss i Luiz E. Bermudez, de l’Oregon State University, publiquen a la revista Antibiotics una recerca que indicaria que la seqüència d’administració d’antibiòtics pot influir en la resposta a la infecció per Mycobacterium avium subsp. hominissuis. Aquest bacteri causa infeccions disseminades en pacients immunosuprimits i infeccions pulmonars en individus amb condicions respiratòries cròniques. Una vegada diagnosticada cal seguir un tractament llarg i que sovint fracassa. Una possible raó d’aquests fracassos seria la resposta del bacteri al contacte amb alguns antibiòtics, amb alteració de les vies de senyalització de funcions metabòliques i estructurals. El Laboratori de Bermúdez ha avaluat l’efecte de tres antibiòtics, la claritromicina, l’etambutol i la rifabutina, administrant-los en seqüències diferents. La resposta dependria de l’estat del bacteri. Quan el bacteri es troba en estat planctònic, la seqüència d’administració és indiferent. En canvi, quan el bacteri forma biofilms o quan el bacteri es troba en l’interior de macròfags, les respostes sí són diferents. Així quan els bacteris són dins de macròfags, la seqüència òptima per reduir el recompte bacterià és la que comença amb etambutol i segueix amb claritromicina i rifabutina. D’alguna manera, començar amb un antibiòtic actiu contra la paret cel·lular facilitat l’eficàcia terapèutica.
Electromicrografies de biofilms de M. avium amb maduracions de 4 hores (A), 24 hores (B), 4 dies (C) i una setmana (D)
Les infeccions per Mycobacterium avium subsp. hominissuis
Les infeccions per M. avium són una causa habitual d’infecció respiratòria en individus amb condicions pulmonars cròniques com la fibrosi cística, la bronquièctasi amb fibrosi no-cística o l’emfisema. El reservori del bacteri es trobaria en el medi natural, principalment en sòls i aigües. No obstant, també pot haver-hi una transmissió directa de pacient a pacient.
Sota l’etiqueta de M. avium s’apleguen un grup heterogeni de bacteris. Sovint expressen resistència a la majoria d’antibiòtics disponibles. A aquesta resistència natural s’hi afegeix la selecció de fenotips resistents o tolerants quan el tractament amb antibiòtics es perllonga, com sol ser el cas, en el temps. Per acabar-ho d’adobar, sol afectar pacients que per altres infeccions han estat sotmesos a altres tractaments antibiòtics previs.
Les guies mèdiques recomanen el tractament d’infecció per M. avium amb un mínim de tres antibiòtics, com ara la combinació de claritromicina o azitromicina amb etambutol en la teràpia inicial. El tractament es pot complementar amb rifampina o rifabutina. Per reduir l’aparició de tolerància se segueixen intervals d’una setmana entre règims de tractament.
El Laboratori de Bermúdez és interessat en factors farmacocinètics i farmacodinàmics com ara el volum de distribució de cada antibiòtics, i les possibles respostes fisiològiques del bacteri a la presència d’aquests antibiòtics.
Un model d’infecció en cultiu de monòcits
Leestemaker-Palmer et al. han treballat amb M. avium 104 (soca disponible a l’ATCC) i amb M. avium 100 (soca disponible a la col·lecció del Dr. Indelied de Los Angeles Children’s Hospital). Aquests bacteris són cultivats en agar Middlebrook 7H10. Quan els bacteris són sembrats en plaques de 96 pouets (a una ratio de 10 milions de cèl·lules per pouet), aquests acaben per madurar al cap d’una setmana en un biofilm.
Leestemaker-Palmer et al. treballen també amb monòcits humans THP1 (TIB-202) procedents d’ATCC. Amb l’addició de forbol de 12-miristat i 13-acetat (PMA), els monòcits es diferencien a macròfags.
Leestemaker-Palmer estimaren la concentració inhibidora mínima i la concentració bactericida mínima de la rifabutina, la claritromicina i l’etambutol per a M. avium 104 en condicions de creixement planctònic (en suspensió).
També en condicions planctòniques assajaren el tractament seqüencial dels tres agents antimicrobians esmentats en totes les combinacions possibles.
De manera semblant les combinacions seqüencials foren aplicades a biofilms de M. avium 104 i de M. avium 100. Alguns mostres de biofilms foren examinades al microscopi electrònic.
En altres rondes d’experimens, cultius diferenciats de macròfags THP-1 foren infectats amb M. avium 104 o M. avium 100. Alguns cultius eren tractats amb diferents seqüències dels tres antibiòtics esmentats.
L’eficàcia dels antibiòtics en la fase planctònica de M. avium
El cultiu en suspensió de M. avium creix en condicions de control, sense tractament amb antibiòtic, durant més d’una setmana. La combinació simultània dels tres antibiòtics esmentats té un efecte bactericida. Quan la combinació es fa de forma seqüencial, l’efecte bactericida és semblant. En aquestes condicions, doncs, la seqüència temporal d’exposició a antibiòtics no semblaria afectar l’eficàcia conjunta del tractament.
L’eficàcia dels antibiòtics en la fase de biofilm de M. avium
En aquest cas, l’ordre d’exposició d’antibiòtics sí era rellevant. La seqüència òptima era aquella que començava per l’etambutol.
L’eficàcia dels antibiòtics en la fase intracel·lular M. avium dins de macròfags
Els monòcits diferenciats en macròfags tenen una alta capacitat fagocitadora. Ara bé, M. avium té la capacitat provada de sobreviure en les vacuoles fagocítiques dels macròfags. L’administració seqüencial d’antibiòtics en intervals de 15 minuts es capaç de reduir la supervivència dels bacteris dins dels macròfags.
Del laboratori a la pràctica clínica
Per al Laboratori de Bermúdez la farmacocinètica dels antibiòtics té una importància cabdal. Cal recordar que els antibiòtics s’administren amb la mirada posada en infeccions que tenen lloc en òrgans diferents. Quan s’administra una combinació d’antibiòtics en un mateix moment, cal saber que cada antibiòtic arribarà al seu òrgan diana en moments diferents segons la seva farmacocinètica.
La combinació d’antibiòtics pot tindre un efecte simplement additiu, o bé arribar a assolir un efecte sinèrgica, és a dir que l’eficàcia de la combinació sigui superior a la suma de les eficàcies individuals. Una altra raó per a recórrer a la combinació d’antibiòtics és prevenir l’aparició de resistències.
El Laboratori de Bermúdez també ens remarca la importància de la reacció immediata del microorganisme diana a cada antibiòtics d’una combinació.
En la pràctica clínica, les infeccions micobacterianes són tractades habitualment amb combinacions de dos, tres o més fàrmacs. No se solen administrar conjuntament, sinó en temps diferents i per vies diferents (oral, intramuscula, intravenosa).
En els seus experiments, Leestemaker-Palmer et al. mostren l’eficàcia de la combinació quan l’etambutol és el primer antibiòtic en entrar en contacte amb el biofilm de M. avium. L’etambutol té la seva diana en la paret bacteriana, de manera que la resposta fisiològica del bacteri a aquesta interacció d’alguna manera el fa més susceptible a l’acció de la claritromicina i de la rifampina.
Aquest efecte de primer contacte amb l’etambutol no s’observa en cultius bacterians en suspensió. Leestemaker-Palmer et al. consideren que aquest efecte no s’observaria en bacteris en situació d’estrès, com ara en biofilms o dins de macròfags.
La formació de biofilm és una estratègia de M. avium per a la creació d’un nínxol en la superfície de mucoses. La matriu extracel·lular del biofilm és una barrera contra la penetració d’antibiòtics. A més, dins del biofilm, una porció de la població bacteriana es troba en estat no-replicatiu, la qual cosa la fa immune a tot un grup d’antibiòtics.
El Laboratori de Bermúdez té la intenció d’aprofundir en aquestes qüestions amb anàlisis transcriptòmiques i proteòmiques en experiments in vitro. Això ajudarà a proposar criteris aplicables al tractament d’infeccions de M. avium.
Lligams:
- Sequence of Antibiotic Administration for the Treatment of Mycobacterium avium subsp. hominissuis Infection Might Influence the Response Outcome. Amy Leestemaker-Palmer, Stephanie Nuss, Luiz E. Bermúdez. Antibiotics (2026).
