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Colistina

La colistina , también conocida como polimixina E , es un antibiótico que se utiliza como tratamiento de último recurso para infecciones por bacterias gramnegativas resistentes a múltiples fármacos, incluida la neumonía . [7] [8] Estas pueden involucrar bacterias como Pseudomonas aeruginosa , Klebsiella pneumoniae o Acinetobacter . [9] Viene en dos formas: el colistimetato de sodio se puede inyectar en una vena , inyectar en un músculo o inhalar, y el sulfato de colistina se aplica principalmente en la piel o se toma por vía oral. [10] El colistimetato de sodio [11] es un profármaco ; se produce por la reacción de la colistina con formaldehído y bisulfito de sodio, lo que conduce a la adición de un grupo sulfometilo a las aminas primarias de la colistina. El colistimetato de sodio es menos tóxico que la colistina cuando se administra por vía parenteral. En soluciones acuosas, sufre hidrólisis para formar una mezcla compleja de derivados parcialmente sulfometilados, así como colistina. La resistencia a la colistina comenzó a aparecer a partir de 2015. [12]

Los efectos secundarios comunes de la forma inyectable incluyen problemas renales y problemas neurológicos . [8] Otros efectos secundarios graves pueden incluir anafilaxia , debilidad muscular y diarrea asociada a Clostridioides difficile . [8] La forma inhalada puede provocar constricción de los bronquiolos . [8] No está claro si el uso durante el embarazo es seguro para el feto. [13] La colistina pertenece a la clase de medicamentos de polimixina . [8] Funciona descomponiendo la membrana citoplasmática , lo que generalmente provoca la muerte de las células bacterianas . [8]

La colistina fue descubierta en 1947 y el colistimetato de sodio fue aprobado para uso médico en los Estados Unidos en 1970. [9] [8] Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud . [14] La Organización Mundial de la Salud clasifica la colistina como de importancia crítica para la medicina humana. [15] Está disponible como medicamento genérico . [16] Se deriva de bacterias del género Paenibacillus . [10]

Usos médicos

Espectro antibacteriano

La colistina ha resultado eficaz en el tratamiento de infecciones causadas por especies de Pseudomonas, Escherichia y Klebsiella . A continuación se presentan los datos de susceptibilidad a la concentración inhibitoria mínima (CIM) para algunos microorganismos de importancia médica: [17] [18]

Por ejemplo, la colistina en combinación con otros fármacos se utiliza para atacar la infección por biopelícula de P. aeruginosa en los pulmones de pacientes con fibrosis quística. [19] Las biopelículas tienen un entorno con poco oxígeno debajo de la superficie donde las bacterias son metabólicamente inactivas, y la colistina es muy eficaz en este entorno. Sin embargo, P. aeruginosa reside en las capas superiores de la biopelícula, donde permanece metabólicamente activa. [20] Esto se debe a que las células tolerantes supervivientes migran a la parte superior de la biopelícula a través de pili y forman nuevos agregados a través de la detección de quórum . [21]

Administración y dosificación

Formularios

Existen dos formas de colistina disponibles comercialmente: sulfato de colistina y colistimetato de sodio (colistina metanosulfonato de sodio, colistimetato de sodio). El sulfato de colistina es catiónico ; el colistimetato de sodio es aniónico . El sulfato de colistina es estable, mientras que el colistimetato de sodio se hidroliza fácilmente a una variedad de derivados metanosulfonados. El sulfato de colistina y el colistimetato de sodio se eliminan del cuerpo por diferentes vías. Con respecto a Pseudomonas aeruginosa , el colistimetato es el profármaco inactivo de la colistina. Los dos fármacos no son intercambiables.

Dosificación

Tanto el sulfato de colistina como el colistimetato de sodio pueden administrarse por vía intravenosa, pero la dosificación es complicada. Li et al. observaron que los productos parenterales de metanosulfonato de colistina tienen diferentes etiquetas en diferentes partes del mundo. [28] El colistimetato de sodio fabricado por Xellia (colomicina inyectable) se prescribe en unidades internacionales, mientras que el colistimetato de sodio fabricado por Parkdale Pharmaceuticals (Coly-Mycin M Parenteral) se prescribe en miligramos de base de colistina:

Debido a que la colistina se introdujo en la práctica clínica hace más de 50 años, nunca estuvo sujeta a las regulaciones a las que están sujetos los medicamentos modernos y, por lo tanto, no existe una dosis estandarizada de colistina ni ensayos detallados sobre farmacología o farmacocinética. Por lo tanto, se desconoce la dosis óptima de colistina para la mayoría de las infecciones. La colomicina tiene una dosis intravenosa recomendada de 1 a 2 millones de unidades tres veces al día para pacientes que pesan 60 kg o más con función renal normal. La dosis recomendada de Coly-Mycin es de 2,5 a 5 mg/kg de base de colistina al día, lo que equivale a 6 a 12 mg/kg de colistimetato de sodio al día. Por lo tanto, para un hombre de 60 kg, la dosis recomendada de colomicina es de 240 a 480 mg de colistimetato de sodio, mientras que la dosis recomendada de Coly-Mycin es de 360 ​​a 720 mg de colistimetato de sodio. Asimismo, la dosis “máxima” recomendada para cada preparación es diferente (480 mg para Colomycin y 720 mg para Coly-Mycin). Cada país tiene diferentes preparaciones genéricas de colistina, y la dosis recomendada depende del fabricante. Esta completa ausencia de cualquier regulación o estandarización de la dosis hace que la dosificación intravenosa de colistina sea difícil para el médico. [ cita requerida ]

La colistina se ha utilizado en combinación con rifampicina ; existe evidencia de sinergia in vitro , [31] [32] y la combinación se ha utilizado con éxito en pacientes. [33] También existe evidencia in vitro de sinergia para el colistimetato de sodio utilizado en combinación con otros antibióticos antipseudomonas. [34]

El aerosol de colistimetato de sodio (Promixin; inyección de colomicina) se utiliza para tratar infecciones pulmonares, especialmente en la fibrosis quística. En el Reino Unido, la dosis recomendada para adultos es de 1 a 2 millones de unidades (80 a 160 mg) de colistimetato nebulizado dos veces al día. [35] [29] La colistina nebulizada también se ha utilizado para disminuir las exacerbaciones graves en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica e infección por Pseudomonas aeruginosa . [36]

Resistencia

La resistencia a la colistina es poco frecuente, pero se ha descrito. A fecha de 2017 , no existe acuerdo sobre cómo definir la resistencia a la colistina. La Société Française de Microbiologie  [fr] utiliza un valor de corte de CMI de 2 mg/L, mientras que la British Society for Antimicrobial Chemotherapy establece un valor de corte de CMI de 4 mg/L o menos como sensible, y de 8 mg/L o más como resistente. En Estados Unidos no existen estándares para describir la sensibilidad a la colistina.

El primer gen de resistencia a la colistina conocido en un plásmido que puede transferirse entre cepas bacterianas es el mcr-1 . Se encontró en 2011 en China en una granja de cerdos donde se utiliza colistina de forma rutinaria y se hizo público en noviembre de 2015. [37] [38] La presencia de este gen transmitido por plásmidos se confirmó a partir de diciembre de 2015 en el sudeste asiático, varios países europeos, [39] y los Estados Unidos. [40] Se encuentra en ciertas cepas de la bacteria Paenibacillus polymyxa . [ cita requerida ]

La India informó del primer estudio detallado sobre la resistencia a la colistina, que cartografió 13 infecciones resistentes a la colistina registradas durante 18 meses. Concluyó que las infecciones resistentes a varios fármacos, en particular las que se producen en el torrente sanguíneo, tienen una mayor mortalidad. Se informaron otros muchos casos en otros hospitales de la India. [41] [42] Aunque la resistencia a las polimixinas es generalmente inferior al 10%, es más frecuente en el Mediterráneo y el sudeste asiático (Corea y Singapur), donde las tasas de resistencia a la colistina están aumentando. [43] En mayo de 2016 se identificó E. coli resistente a la colistina en los Estados Unidos. [44]

Una revisión reciente de 2016 a 2021 descubrió que E. coli es la especie dominante que alberga genes mcr. La resistencia a la colistina mediada por plásmidos también se confiere a otras especies que portan diferentes genes resistentes a los antibióticos. La aparición del gen mcr-9 es bastante notable. [45]

El uso de colistina para tratar infecciones por Acinetobacter baumannii ha llevado al desarrollo de cepas bacterianas resistentes. También han desarrollado resistencia a los compuestos antimicrobianos LL-37 y lisozima , producidos por el sistema inmunológico humano. Esta resistencia cruzada es causada por mutaciones de ganancia de función en el gen pmrB , que controla la expresión de las transferasas de fosfoetanolamina del lípido A (similares a mcr-1 ) ubicadas en el cromosoma bacteriano. [46] Se han obtenido resultados similares con E. coli mcr-1 positiva , que sobrevivió mejor a una mezcla de péptidos antimicrobianos animales in vitro y fue más eficaz para matar orugas infectadas. [47]

No toda la resistencia a la colistina y a algunos otros antibióticos se debe a la presencia de genes de resistencia. [48] La heterorresistencia , el fenómeno en el que microbios aparentemente idénticos genéticamente exhiben un rango de resistencia a un antibiótico, [49] se ha observado en algunas especies de Enterobacter desde al menos 2016 [48] y se observó en algunas cepas de Klebsiella pneumoniae en 2017-2018. [50] En algunos casos, este fenómeno tiene consecuencias clínicas significativas. [50]

Inherentemente resistente

Resistencia variable

Reacciones adversas

Las principales toxicidades descritas con el tratamiento intravenoso son nefrotoxicidad (daño a los riñones) y neurotoxicidad (daño a los nervios), [52] [53] [54] [55] pero esto puede reflejar las dosis muy altas administradas, que son mucho más altas que las dosis recomendadas actualmente por cualquier fabricante y para las cuales no se realizó ningún ajuste por enfermedad renal preexistente. Los efectos neurotóxicos y nefrotóxicos parecen ser transitorios y disminuir al suspender la terapia o reducir la dosis. [56]

En una dosis de 160 mg de colistimetato IV cada ocho horas, se observa muy poca nefrotoxicidad. [57] [58] De hecho, la colistina parece tener menos toxicidad que los aminoglucósidos que la reemplazaron posteriormente, y se ha utilizado durante períodos prolongados de hasta seis meses sin efectos nocivos. [59] La nefrotoxicidad inducida por colistina es particularmente probable en pacientes con hipoalbuminemia. [60]

La principal toxicidad descrita con el tratamiento aerosolizado es el broncoespasmo , [61] que puede tratarse o prevenirse con el uso de agonistas de los receptores β2-adrenérgicos como el salbutamol [62] o siguiendo un protocolo de desensibilización. [63]

Mecanismo de acción

La colistina es un péptido policatiónico y tiene fracciones tanto hidrofílicas como lipofílicas . [64] Estas regiones catiónicas interactúan con la membrana externa bacteriana desplazando los contraiones bacterianos de magnesio y calcio en el lipopolisacárido . [ cita requerida ] Las regiones hidrofóbicas e hidrofílicas interactúan con la membrana citoplasmática como un detergente, solubilizando la membrana en un entorno acuoso. [ cita requerida ] Este efecto es bactericida incluso en un entorno isosmolar. [ cita requerida ]

La colistina se une a los lipopolisacáridos y fosfolípidos de la membrana celular externa de las bacterias gramnegativas. Desplaza competitivamente a los cationes divalentes (Ca 2+ y Mg 2+ ) de los grupos fosfato de los lípidos de la membrana, lo que provoca la ruptura de la membrana celular externa, la fuga de contenido intracelular y la muerte bacteriana.

Farmacocinética

La colistina no se absorbe clínicamente en el tracto gastrointestinal, por lo que en caso de infección sistémica, debe administrarse por inyección. El colistimetato se elimina por los riñones, pero la colistina se elimina por mecanismos no renales que aún no se han caracterizado. [65] [66]

Historia

La colistina fue aislada por primera vez en Japón en 1949 por Y. Koyama, a partir de un matraz de fermentación de Bacillus polymyxa var. colistinus , [67] y estuvo disponible para uso clínico en 1959. [68]

El colistimetato de sodio, un profármaco menos tóxico, empezó a comercializarse para inyección en 1959. En la década de 1980, el uso de polimixina se interrumpió ampliamente debido a su nefrotoxicidad y neurotoxicidad. A medida que las bacterias resistentes a múltiples fármacos se hicieron más frecuentes en la década de 1990, la colistina comenzó a recibir una segunda consideración como solución de emergencia, a pesar de su toxicidad. [69]

La colistina también se ha utilizado en la agricultura, particularmente en China desde la década de 1980 en adelante. La producción china para la agricultura superó las 2700 toneladas en 2015. China prohibió el uso de colistina para promover el crecimiento del ganado en 2016. [70]

Biosíntesis

La biosíntesis de la colistina requiere el uso de tres aminoácidos: treonina , leucina y ácido 2,4-diaminobutírico. La forma lineal de la colistina se sintetiza antes de la ciclización. La biosíntesis de péptidos no ribosómicos comienza con un módulo de carga y luego la adición de cada aminoácido posterior. Los aminoácidos posteriores se agregan con la ayuda de un dominio de adenilación (A), un dominio de proteína transportadora de peptidilo (PCP), un dominio de epimerización (E) y un dominio de condensación (C). La ciclización se logra mediante una tioesterasa . [71] El primer paso es tener un dominio de carga, ácido 6-metilheptanoico, asociado con los dominios A y PCP. Ahora con un dominio C, A y PCP que está asociado con ácido 2,4-diaminobutírico. Esto continúa con cada aminoácido hasta que se completa la cadena peptídica lineal. El último módulo tendrá una tioesterasa para completar la ciclización y formar el producto colistina.

El dominio de carga del ácido 6-metilheptanoico se muestra en el salmón; el amarillo es el ácido 2,4-diaminobutírico; el azul claro es treonina; el magenta es leucina.

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