estructura de la penicillina

La penicilina, uno de los mayores inventos en la historia de la medicina

Por: Mou D. Khamlichi
Actualizado el 10 de marzo de 2021
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Existen pocos descubrimientos que hayan tenido tanto impacto en la ciencia médica como la penicilina. Es pionero y uno de los más utilizados a nivel mundial. Millones de personas se benefician de esta invención, siendo la penicilina el antibiótico que ha salvado innumerables vidas en todo el mundo. Lo cierto, es que antes de que este antibiótico viera la luz, una pequeña herida significaba una condena de muerte.

Este invento ha trascendido hasta la actualidad, siendo uno de los antibióticos más importantes. Las primeras penicilinas que se inventaron fueron nombradas como naturales. Este tipo de penicilinas curaron múltiples infecciones consideradas mortales. Con el paso del tiempo, las cepas, especialmente de Staphylococcus aureus, fueron creando resistencia a este medicamento.

Esta resistencia impulsó la creación de congéneres, que no eran susceptibles a la penicilinasa. Específicamente, la meticilina fue la primera que resolvió este problema. Posteriormente, fueron creadas la isoxazolil y nafcilina.

Por último, la penicilina, capaz de actuar sobre una gran variedad de bacterias, fue una de las mayores innovaciones que presentó este antibiótico. Dentro de esta familia se destacan la ampicilina y la amoxicilina. Son maravillosos los aspectos en la historia de este grandioso descubrimiento, que continuación te presentamos.

Penicillina descubrimiento

La penicilina, aspectos históricos relevantes

El hallazgo de este antibiótico se le reconoce a Alexander Fleming, en el año 1928. No obstante, en diversas épocas, así como diferentes culturas, se reconoce el uso de la observación para el conocimiento y empleo de las propiedades que contienen los mohos.

En otras culturas, era frecuente la aplicación, tanto de alimentos como de tierra, contentivos de hongos sobre heridas presentadas por las víctimas de la guerra. Data del siglo VIII la cura de infecciones en Arabia. Esta se llevaba a cabo mediante el uso de una especie de pasta de color blanco que se ponía sobre las heridas.

Dicha pasta era extraída de los arneses elaborados con cuero, los cuales se usaban para ensillar los animales de carga en ese tiempo. Para el siglo XVII, los productos farmacológicos y herbarios en Inglaterra, incluían tratamientos con hongos.

Al respecto, la historia registra entre los inventores de este evento a John Parkington. Para el siglo XIX se desarrollan los inicios de la investigación de los microorganismos como agentes que ocasionan enfermedades. Para 1909 se sintetizó el sarvarsán, compuesto eficaz para la sífilis.

Fleming el padre de la penicilina

Los registros históricos indican el 28-09-1928, como fecha en que Alexander Fleming descubrió la penicilina. Dicho evento surgió cuanto el científico se encontraba investigando la bacteria Staphylococcus aureus. Sucedió en un laboratorio ubicado en el Hospital St. Mary, en Londres.

Posterior a su ausencia de aproximadamente 30 días, por motivo de vacaciones, Fleming al regresar observó una gran cantidad de cultivos contaminados. En virtud de lo cual, los colocó en una bandeja con desinfectante. Pudo percatarse en ciertas placas que permanecían sin lavar que, alrededor del hongo se había formado como un halo transparente.

Alexander Fleming descubrió la penicilina
Fuente: Wikipedia

Este hecho significaba que algunas células estaban destruidas. Esta observación permitió concluir que era consecuencia de una sustancia procedente del hongo. Luego se dispuso a aislar y cultivar este contaminante con varios microorganismos para comprobar la sensibilidad específica de ellos.

Por otra parte, la publicación de este trabajo de Fleming pasó desapercibida para la comunidad científica. En relatos de sus compañeros expresaban que ni siquiera él se había percatado de su enorme descubrimiento y la trascendencia que tendría.

Penicilina y principales tipos

La penicilina constituye un conjunto de antibióticos capaces de eliminar bacterias responsables de infecciones. Son derivados a partir de una especie de hongo llamada Penicillium. Asimismo, se usan para la prevención de infecciones de origen bacteriano.

Este grupo es pionero en la historia. Se encuentra indicado en el tratamiento de infecciones, así como de otras enfermedades importantes. La penicilina se usa con frecuencia en la medicina actual. Este grupo se define ampliamente como antibióticos β-lactámicos (beta-lactámicos).

Existen diversos tipos, los cuales pueden reaccionar contra bacterias en diferentes grados. Entre los principales y más usados podemos mencionar los siguientes:

  • Ampicilina
  • Amoxicilina, un poco más soluble que la anterior
  • Floxacilina o Flucloxacilina
  • Penicilina V.

¿Cómo actúa este antibiótico?

Estos antibióticos bactericidas, no solamente interfieren para que las bacterias no proliferen, sino que también las destruyen. La penicilina interrumpe la actividad regular de las enzimas, encargadas de convertir en monómeros estables las moléculas de glucopéptidos de la pared de la célula.

Asimismo, los organismos gramnegativos que se encuentran envueltos por capas lipopolisacáridas más fuertes, serán menos dependientes que los grampositivos de la integridad de la molécula glucopéptida, con la finalidad de resistir la lisis osmótica.

En tal sentido, es menos susceptible ante la actuación de la penicilina que las bacterias grampositivas. Las cepas más sensibles presentan diferentes grados de inhibición frente a los diferentes similares de esta familia. No existen razones claras para explicarlo.

Estructura

Las penicilinas forman parte de una familia de compuestos químicos caracterizados por una estructura química particular. Esta estructura le otorga o permite llevar a cabo una actividad específica en contra de un grupo específico de bacterias.

El descubrimiento de esta estructura química se le atribuye a Dorothy Crowfoo Hodgkin, alrededor de 1942 y 1945. ​ Generalmente, poseen un núcleo de ácido 6-aminopenicilánico o 6-APA, el cual se emplea para obtener penicilina sintética.

La cadena lateral anclada al grupo amino, es un elemento diferenciador entre sí. El 6-APA, se compone de un anillo tiazolidínico que se enlaza con otro  β-lactámico. Este se hidroliza por medio de las penicilinasas y por causa de las bacterias resistentes a las penicilinas. ​

Aunado al nitrógeno y el azufre presentes en el anillo tiazolidínico y β-lactámico, la penicilina presenta los siguientes grupos:

  • Un grupo carboxi (–COOH) o carboxilo, ubicado en la segunda posición
  • El radical 2-metil, ubicado en la tercera posición
  • Aminas, en el puesto 6

Por último, la molécula contiene tres carbonos que se presentan de forma asimétrica:

  1. Un carbono C2.
  2. Un carbono C5 y otro C6.

Importancia y primeros usos de la penicilina

Los mayores interesados en el descubrimiento de este antibiótico fueron los miembros de las empresas farmacéuticas. Las farmacéuticas comenzaron a producir penicilina como su más novedoso y lucrativo aliado comercial. En el transcurso de la Segunda Guerra Mundial, su uso fue de vital importancia.

Se utilizó para tratar las infecciones contraídas por las víctimas de la guerra. Asimismo, en el transcurso de este período se usó para tratar la neumonía. Alrededor de 1940, este antibiótico se encontraba ampliamente disponible. Llegó a llamarse, entre muchos medios, el medicamento milagroso.

Antes de la invención de este antibiótico, se estima que un 90% de los niños con meningitis bacteriana morían frente a la carencia de alternativas para tratarla. Asimismo, la mayoría de los sobrevivientes presentaba graves discapacidades que incluían retraso mental, entre sus principales consecuencias.

Infecciones de la garganta, oído, algunas de sus complicaciones más graves, la tuberculosis y la neumonía, eran graves enfermedades antes de la penicilina. Gracias a este antibiótico existe, hoy en día, una amplia variedad de medicamentos para combatir múltiples enfermedades.  

Usos clínicos

Con la comercialización de la penicilina, cerca de 1948, un gran número de bacterias incrementaron su sensibilidad a este fármaco. Una de las principales causas de la resistencia antibiótica se debe al inadecuado uso de estos medicamentos.

El paso del tiempo ha permitido que se incremente el número de bacterias ultra resistentes. No obstante, en la actualidad, la penicilina sigue siendo útil y efectiva para muchas bacterias. Se encuentra indicada durante el embarazo, a forma de profilaxis.

Entre sus usos se puede incluir, además, la prevención de fiebre reumática. La penicilina tipo V en forma inyectable, es utilizada para tratar algunos tipos de infecciones gástricas de origen bacteriano, así como infecciones sanguíneas, articulares, del sistema circulatorio, entre otras.

La Amoxicilina se usan para tratar la borreliosis, enfermedad capaz de causar síntomas en el sistema neurológicos y/o cardíaco. Para el tratamiento del tétanos el antibiótico de elección es la penicilina, usada en dosis altas para tal fin.

El problema de la resistencia a los antibióticos

Los antibióticos se utilizan tanto para prevenir como para tratar infecciones de origen bacteriano. La resistencia a estos medicamentos es producida cuando estas bacterias mutan, consecuencia de la ingesta del medicamento. Las bacterias son las que se vuelven resistentes a los antibióticos, no así, las personas o los animales.

Estas bacterias mutadas pueden generar infecciones, ya sea en las personas o animales, cuyo tratamiento resulta más complicado que en las bacterias no resistentes. Esta resistencia representa en la actualidad una gran amenaza a la salud y la seguridad alimentaria en todo el mundo.

A pesar de ser un fenómeno natural, evidentemente el uso inadecuado de antibióticos, tanto en humanos como en animales, acelera este proceso. Cada día aumenta el número de infecciones resistentes a los antibióticos. Tal es el caso de la neumonía, la tuberculosis o gonorrea, las cuales son más difíciles de tratar.

¿Cómo actúa la resistencia a la penicilina?

Para entender el tema de la resistencia es importante considerar la definición de un organismo resistente como aquél que no se inhibe por una droga o fármaco. En tal sentido, si son administradas grandes dosis de un antibiótico, pueden no ser aplicables los ensayos comunes de susceptibilidad.

En el caso de las penicilinas, los niveles de resistencia a la carbenicilina y ticarcilina, son de aproximadamente 100 veces más alto que para otras de esta familia. El mecanismo para la resistencia a este antibiótico se puede dividir en subgrupos generales:

1. La creación de sustancias, entre ellas las penicilinasas, las cuales son capaces de inactivar el antibiótico.

2. Modificación del sitio receptor, lo que imposibilita la actuación entre la penicilina y el receptor.

3. Por impermeabilidad de la bacteria. Impide que este medicamento alcance su objetivo.

Efectos adversos

Como cualquier fármaco, la penicilina puede ocasionar efectos adversos. Entre los más frecuentes se encuentran la hipersensibilidad al medicamento, que incluye erupciones. Otros efectos suelen presentarse con menos frecuencia.  A continuación, mencionamos algunos de los más importantes.

Hipersensibilidad a la penicilina

Se trata del efecto adverso que se presenta con mayor frecuencia. Algunas reacciones a la penicilina se presentan de inmediato. Entre estas podemos destacar: la anafilaxia, la urticaria y el edema angioneurótico. Se estima que aproximadamente 0,3 por cada 10.000 inyecciones, pueden causar la muerte como parte de un efecto adverso.

Como parte de los efectos tardíos tenemos la enfermedad del suero, exantemas y dermatitis exfoliativa. Suelen aparecer días después de la terapia. El riesgo de que se presente un efecto adverso es 10 veces mayor para aquellos que han experimentado previamente esta condición.

En estos casos, son fundamentales las pruebas de evaluación cutánea, con la finalidad de encontrar una alternativa de antibiótico. En caso de que no exista alternativa de antibiótico, la desensibilización es una buena opción para comenzar el tratamiento.

En aquellos pacientes que hayan presentado anafilaxia por causa del uso de penicilina, no es recomendable que reciban ningún beta-lactámico, ni siquiera para las pruebas sobre la piel. Son estos casos puntuales los que ameritan precauciones especiales, además de protocolos de desensibilización.

Exantemas

Dentro del grupo de las penicilinas, la ampicilina y amoxicilina, con mayor frecuencia, producen exantemas. Aquellos pacientes que presentan mononucleosis infecciosa son capaces de desarrollar un exantema que no es de tipo alérgico. Este exantema maculopapular suele aparecer típicamente entre los 4 y 7 días desde el comienzo del tratamiento con el antibiótico.

Otros efectos adversos

Las penicilinas son capaces de ocasionar algunos de los siguientes efectos adversos:

  • Intoxicación del sistema nervioso central, cuando se administran dosis elevadas, como por ejemplo en pacientes que presentan insuficiencia renal
  • Nefritis
  • Diarrea producida por Clostridioides difíciles
  • Anemia hemolítica con prueba de Coombs positiva
  • La Leucopenia que frecuentemente es producida por nafcilina o ticarcilina, sobre todo en presencia de fallo renal
  • Trombocitopenia
  • Dolor en el lugar de la infección intra muscular, tromboflebitis, trastornos de tipo gastrointestinal.

La penicilina, un profundo cambio en la historia de la humanidad

Sin duda la penicilina constituye uno de los inventos que ha tenido mayor trascendencia en la historia de la medicina. Desde sus inicios, cuando la esperanza de tratar algunas enfermedades había desaparecido, el descubrimiento de este antibiótico salvó millones de vidas en todo el mundo.

Hoy en día lo sigue haciendo, a pesar del problema de la resistencia antibiótica, son muchas las cepas sobre las que todavía se usa eficientemente. Su evolución ha permitido atacar a bacterias de formas más específicas.

Grandes fármacos fueron impulsados por este descubrimiento, constituyendo así uno de los pilares fundamentales de la salud mundial.

Referencias:

www.msdmanuals.com/es/professional/enfermedades-infecciosas/bacterias-y-f%C3%A1rmacos-antibacterianos/penicilinas

www.binasss.sa.cr/revistas/rccm/v1no1/art1.pdf

www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/resistencia-a-los-antibi%C3%B3ticos

https://es.wikipedia.org/wiki/Penicilina

www.fondecyt.gob.pe/fondecyt-informa/como-se-descubrio-la-penicilina


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