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19.2C: Antibióticos - Biología


Los seres humanos y nuestros animales domésticos pueden servir como huéspedes de una amplia variedad de organismos causantes de enfermedades (patógenos):

  • bacterias
  • virus
  • hongos
  • protozoos
  • helmintos (gusanos).

Esta página examinará solo aquellos agentes químicos que se utilizan para combatir patógenos bacterianos.

El problema

Hay muchas sustancias químicas que son letales para las bacterias (el cianuro hace un buen trabajo) pero no se pueden usar para curar infecciones porque también son letales para el huésped. El problema, entonces, es encontrar sustancias que ataquen una vía metabólica que se encuentra en la bacteria pero no en el huésped. Este no es un problema insuperable para los patógenos bacterianos porque difieren en muchos aspectos de los eucariotas.

La solución

Productos naturales. Se han descubierto varios productos naturales, como la penicilina, por ejemplo, que son antibióticos adecuados para la terapia. Originalmente se descubrieron como secreciones de hongos o bacterias del suelo. Los suelos son ecosistemas complejos y no es sorprendente que sus habitantes hayan desarrollado defensas químicas entre sí.

La foto (cortesía de Merck & Co., Inc.) muestra cómo el crecimiento de bacterias en el agar en una placa de cultivo ha sido inhibido por las tres colonias circulares del hongo. Penicillium notatum. El antibiótico penicilina, que se difunde hacia el exterior de las colonias, es el responsable de este efecto. Hoy en día, la penicilina se elabora a partir de cultivos de Penicillium chrysogenum que ha sido especialmente adaptado para altos rendimientos.

  • Productos semisintéticos. Estos son productos naturales que han sido modificados químicamente en el laboratorio (y en las instalaciones farmacéuticas) para
    • mejorar la eficacia del producto natural
    • reducir sus efectos secundarios
    • evitar el desarrollo de resistencia por parte de las bacterias objetivo
    • ampliar la gama de bacterias que se pueden tratar con él
  • Productos completamente sintéticos. Las sulfamidas son ejemplos.

Fármacos sulfa y análogos del ácido fólico

Drogas sulfa

Sulfanilamida fue el primer agente antibacteriano. Desde entonces, se han utilizado muchas otras sulfonamidas (como el sulfametoxazol).

Tanto las bacterias como sus huéspedes humanos requieren ácido fólico para la síntesis de ácidos nucleicos (se convierte en purinas y timidina) así como para la síntesis de proteínas (precursor de los aminoácidos metionina y glicina). Sin embargo, las bacterias sintetizar su ácido fólico comenzando con ácido para-aminobenzoico (PABA), mientras que debemos ingerir nuestro ácido fólico ya formado; es decir, para nosotros es un vitamina.

La sulfanilamida y las otras sulfamidas son análogos de PABA; compiten con PABA y, cuando se eligen, bloquean la síntesis de ácido fólico. Los mamíferos ignoran el PABA y sus análogos y, por lo tanto, pueden tolerar las sulfonamidas.

Análogos del ácido fólico

Estas moléculas sintéticas bloquean el paso final en la conversión de PABA en ácido fólico, por lo que también bloquean la síntesis de nucleótidos y proteínas en las bacterias, pero no en los mamíferos. Trimetoprima es uno de varios en uso actual. Estos análogos del ácido fólico se utilizan a menudo en combinación con una sulfa.

Los beta-lactamas

Los betalactámicos reciben su nombre de la estructura de anillo característica, que se muestra aquí en azul, que todos comparten. (La flecha verde muestra el vínculo que se rompe con las betalactamasas sintetizadas por muchas bacterias resistentes a la penicilina).

  • penicilinas tal como
    • penicilina G (un producto natural) producida por el hongo Penicillium chrysogenum
    • ampicilina (un semisintético)
    • amoxicilina (semisintética)
  • cefalosporinas Hay más de dos docenas de ellos en uso actual. La mayoría son semisintéticos derivados de la secreción del moho Cephalosporium. Algunos ejemplos:
    • cefalexina (por ejemplo, Keflex®)
    • cefaclor (por ejemplo, Ceclor®)
    • cefixima (por ejemplo, Suprax®)
  • carbapenémicos tal como
    • meropenem (Merrem®)
    • ertapenem (Invanz®)

Todos los betalactámicos actúan interfiriendo con la síntesis de la pared celular bacteriana, una estructura que no se encuentra en los eucariotas. Las paredes de las bacterias están hechas de un material polimérico complejo llamado peptidoglicano.

El peptidoglicano contiene aminoácidos y aminoazúcares. Los aminoazúcares son de dos tipos.

  • N-acetilglucosamina (ROCÍN) y su pariente cercano
  • Ácido N-acetilmurámico (NAM).

Estos dos forman un polímero lineal de NAG alternando con NAM. Están vinculados por un enlace glucosídico entre los carbonos n. ° 1 y n. ° 4 (este es el enlace atacado por la lisozima) y están orientados de la misma manera que en la celulosa. Las cadenas laterales que contienen 4 o 5 aminoácidos se unen a cada NAM. Estos forman enlaces covalentes con aminoácidos en cadenas adyacentes. Los enlaces pueden ser directos a la siguiente cadena o incluir adicionales puentes cruzados de péptidos (por ejemplo, 5 residuos de glicina) que se extienden a cadenas en el mismo plano (mostrado aquí) así como a cadenas arriba y abajo.

Esta elaborada estructura reticulada covalentemente proporciona la gran resistencia de la pared celular. ¡También lleva a la notable conclusión de que la pared celular bacteriana cumple con la definición de una sola molécula!

Los antibióticos betalactámicos se unen e inhiben las enzimas necesarias para la síntesis de la pared del peptidoglicano. Si bien tienen poco efecto sobre las bacterias en reposo, son letales para las bacterias en división, ya que las paredes defectuosas no pueden proteger al organismo de la explosión en entornos hipotónicos.

Aminoglucósidos

Estos son productos de actinomicetos (bacterias del suelo) o derivados semisintéticos de productos naturales.

Algunos ejemplos son:

  • estreptomicina
  • kanamicina
  • neomicina
  • gentamicina

El ribosoma bacteriano 70S se diferencia en varios aspectos del ribosoma eucariota 80S. Los aminoglucósidos se unen a la subunidad 30S del ribosoma bacteriano e interfieren con la formación del complejo de iniciación. También provocan una lectura incorrecta del ARNm. Aunque el ribosoma eucariota en el citosol no se ve relativamente afectado por estos fármacos, los ribosomas en las mitocondrias son 70S y sensibles a sus efectos.

Tetraciclinas

Se trata de productos naturales derivados de los actinomicetos del suelo o sus derivados semisintéticos. Ejemplos:

  • clortetraciclina (aureomycin®)
  • oxitetraciclina (terramycin®)
  • doxiciclina
  • tigeciclina (Tygacil®)

Las tetraciclinas se unen al 30S subunidad del ribosoma bacteriano. Evitan la transferencia de aminoácidos activados al ribosoma, por lo que se detiene la síntesis de proteínas.

Macrólidos, lincosamidas, estreptograminas y cetólidos

The Chink in the Armor = el ribosoma bacteriano

Estos antibióticos se unen a los grandes (50S) subunidad del ribosoma bacteriano donde bloquean la salida de la cadena de péptidos en crecimiento del ribosoma, lo que dificulta gravemente la síntesis de proteínas. Debido a su acción similar, el desarrollo de resistencia a los antibióticos a uno generalmente se extiende a todos los demás.

Macrólidos

Los macrólidos también son productos de actinomicetos (bacterias del suelo) o derivados semisintéticos de los mismos. Eritromicina, azitromicina (Zithromax®), y claritromicina (Biaxin®) son macrólidos comúnmente recetados.

Lincosamidas

El primer miembro de este grupo también se aisló de un actinomiceto del suelo (que se encuentra cerca de Lincoln, Nebraska). Un derivado semisintético, llamado clindamicina (Cleocin®), ahora se usa ampliamente contra bacterias Gram-positivas.

Estreptograminas

Quinupristina y dalfopristin son ejemplos. A partir del 1 de octubre de 1999, se venderán como una mezcla con el nombre comercial Synercid. Combinados, muestran una gran promesa en el tratamiento de ciertas infecciones resistentes a la vancomicina, actualmente el antibiótico de último recurso para algunas infecciones adquiridas en el hospital.

Cetólidos

Los cetólidos son derivados de macrólidos. La telitromicina (Ketek®) es un ejemplo. Los cetólidos también se unen a la subunidad 50S del ribosoma bacteriano. Al hacerlo, hacen que induzca cambios de marco durante la traducción. Las bacterias que se han vuelto resistentes a los macrólidos, lincosamidas y estreptograminas todavía son susceptibles a los cetólidos.

Fluoroquinolonas

Ciprofloxacina (Cipro®), levofloxacina y norfloxacina son ejemplos. Cipro es el antibiótico preferido para las personas que han estado expuestas intencionalmente al ántrax, aunque algunos otros antibióticos parecen ser igualmente efectivos.

The Chink in the Armor = ADN topoisomerasas

Las fluoroquinolonas bloquean la acción de dos topoisomerasas bacterianas, enzimas que alivian las espirales que se forman en el ADN cuando se abre la hélice en preparación para la replicación, transcripción o reparación. Las topoisomerasas en eucariotas no se ven afectadas.

Polipéptidos

El más común de estos es polimixina E (también conocida como colistina). Se comporta como un detergente, aumentando la permeabilidad de las membranas que recubren las bacterias y provocando que el contenido de la célula bacteriana se escape.

Rifampicina

Este antibiótico semisintético se une a la bacteria Polimerasa de ARN e impide que lleve a cabo su papel en la transcripción. Su afinidad por la enzima eucariota equivalente es mucho menor. La rifampicina también se conoce como rifampicina.

Mupirocina

Este antibiótico bloquea la acción de las bacterias. isoleucina tRNA sintetasa, la enzima responsable de unir el aminoácido isoleucina (Ile) a su ARNt en preparación para la síntesis de proteínas, por lo que se inhibe la síntesis de proteínas. Conserva la enzima eucariota equivalente.

Cicloserina

La cicloserina inhibe la síntesis de la pared celular bacteriana, pero por un mecanismo diferente al de los antibióticos betalactámicos discutidos anteriormente. La cicloserina es un análogo de D-alanina y bloquea la incorporación de D-alanina en los puentes peptídicos de la pared celular bacteriana. Se deriva de un actinomiceto.

Aminociclitoles

Estos productos de otro actinomiceto logran su efecto al interferir con el 30S subunidad del ribosoma bacteriano. Espectinomicina (nombre comercial = Trobicin®) es un ejemplo. Es particularmente eficaz contra el gonococo, la bacteria que causa la gonorrea, una enfermedad de transmisión sexual (ETS).

Glucopéptidos

Los glucopéptidos también interfieren con la síntesis de la pared celular bacteriana, pero por un mecanismo diferente al de los betalactámicos.

Vancomicina es un glicopéptido ampliamente utilizado en los EE. UU. Se une al D-alaninas sobre los precursores de los puentes cruzados de peptidoglicano que impiden su reticulación. Se ha convertido en el antibiótico de último recurso a medida que la resistencia a los otros antibióticos se ha vuelto cada vez más común.

Oxazolidinonas

El primero de estos nuevos antibióticos, linezolid (Zyvox®), fue aprobado por la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos el 19 de abril de 2000. Es eficaz contra muchas bacterias grampositivas que han desarrollado resistencia a los antibióticos más antiguos.

Linezolid ataca una grieta previamente inexplorada en la armadura de la bacteria: el ensamblaje adecuado de las dos subunidades ribosómicas (30S y 50S). No afecta a los ribosomas eucariotas y, por lo tanto, a la traducción de los ARNm en el citosol. Sin embargo, sí afecta a los ribosomas mitocondriales de tipo bacteriano y puede interferir con la síntesis de las proteínas mitocondriales sintetizadas por ellos.

Lipopéptidos

Estos son compuestos naturales derivados de una especie de Streptomyces. El que se utiliza actualmente en la clínica es la daptomicina (Cubicin®). Es eficaz contra las bacterias Gram positivas. Ataca otra grieta previamente inexplorada en la armadura bacteriana: la integridad de sus membranas celulares.

Hasta el momento no hay evidencia de que las bacterias desarrollen resistencia contra él.

Resistencia a los antibióticos

Ninguno de los antibióticos discutidos anteriormente es eficaz contra todos los patógenos bacterianos.

Resistencia intrínseca

Algunas bacterias son intrínsecamente resistentes a ciertos antibióticos. Ejemplo: las bacterias Gram positivas son mucho menos susceptibles a las polimixinas que las bacterias Gram negativas. [Las designaciones de "Gram" se refieren al comportamiento de las bacterias cuando se tiñen con la tinción de Gram; este comportamiento es un reflejo de la organización muy diferente de sus paredes celulares.]

Resistencia adquirida

Muchas bacterias adquieren resistencia a uno o más de los antibióticos a los que antes eran susceptibles.

Ejemplo: En los EE. UU. En la década de 1985 a 1995, la resistencia de Shigella (que causa enfermedades gastrointestinales) a la ampicilina aumentó del 32% al 67%. Y, si bien solo el 7% de estos aislamientos eran resistentes a la combinación de sulfametoxazol y trimetoprima al comienzo de la década, esa cifra había aumentado al 35% a fines de la década.

Las bacterias desarrollan resistencia al adquirir genes que codifican proteínas que las protegen de los efectos del antibiótico. En algunos casos, los genes surgen por mutación; en otros, se adquieren de otras bacterias que ya son resistentes al antibiótico. Los genes se encuentran a menudo en plásmidos que se propagan fácilmente de una bacteria a otra, incluso de una especie de bacteria a otra.

Ejemplos:

  • Síntesis de la enzima penicilinasa u otra betalactamasas - proporciona protección contra los antibióticos beta-lactámicos. Estas enzimas rompen el anillo de betalactámicos en la posición que se muestra con la flecha verde en el diagrama de la penicilina G.
  • Asimismo, síntesis de cefalosporinasas derrota a las cefalosporinas.
  • Derrotando a las quinolonas:
    • Algunas bacterias hacen esto modificando su ADN girasa.
    • Otros, por ejemplo, Tuberculosis micobacteriana, desarrollan resistencia a las quinolonas al sintetizar una proteína que se asemeja a una pequeña longitud de ADN. Esta proteína se une a la girasa, por lo que no puede formar el complejo ADN / girasa que es el objetivo de la acción de las quinolonas.
  • Algunas bacterias sintetizan "bombas" en su membrana plasmática a través de las cuales eliminan antibióticos como las tetraciclinas del interior de la célula.
  • Las bacterias pueden metilar sus ribosomas oscureciendo el objetivo de los antibióticos (p. Ej., Eritromicina) que normalmente se unen al ribosoma e inactivan, o viceversa
  • pueden modificar enzimáticamente el antibiótico (por ejemplo, kanamicina) para que ya no pueda "ver" su objetivo ribosómico.
  • Las bacterias pueden modificar la estructura de sus pared de peptidoglicano y así evitar los efectos inhibidores de antibióticos como cicloserina.

Un número alarmante de patógenos humanos ha adquirido genes para combatir todos Han aparecido los antibióticos actualmente utilizados excepto la vancomicina y recientemente las bacterias resistentes a la vancomicina. Estas cepas resistentes a múltiples fármacos son particularmente comunes en hospitales donde el uso de antibióticos es intenso y los pacientes a menudo tienen sistemas inmunológicos debilitados.

Medición de la resistencia a los antibióticos

La figura ilustra el método más simple de los varios disponibles para medir la resistencia a los antibióticos.

  • Se extiende una suspensión de las bacterias que se van a analizar (por ejemplo, cultivadas del paciente infectado) sobre la superficie de una placa de Petri que contiene un medio de cultivo sólido.
  • Se presionan discos de varios antibióticos diferentes sobre la superficie del agar. La concentración de antibiótico en cada tipo de disco está estandarizada.
  • Incubar durante la noche.
  • Las bacterias se convertirán en un "césped", excepto donde un antibiótico al que son sensibles se haya difundido desde su disco.
  • Mida el diámetro de las zonas de inhibición que se formen.

¿Qué puede hacer para retrasar la propagación de la resistencia a los antibióticos?

  • No le pida a su médico un antibiótico para tratar una enfermedad viral (por ejemplo, un resfriado) para la cual los antibióticos son inútiles. (Sin embargo, su médico puede recetarle un antibiótico si está infectado por un virus de la influenza, no para combatir el virus, sino para protegerlo contra una infección bacteriana secundaria de sus pulmones dañados).
  • Mantener el rumbo. Use todas las dosis recetadas aunque se sienta mejor. Esto minimizará la oportunidad de seleccionar resistencia entre las bacterias que permanecen al final de la infección.
  • No guarde los antibióticos no utilizados para la automedicación posterior.

Agricultores También puede ayudar al evitar el uso de antibióticos en su ganado que son similares a los que se usan en humanos. Los antibióticos se utilizan ampliamente en ganado sano para mejorar su tasa de crecimiento (mediante un mecanismo desconocido).

Un artículo de la edición del 20 de mayo de 1999 de El diario Nueva Inglaterra de medicina documenta el desarrollo reciente de quinolona resistencia en Campylobacter jejuni, la causa bacteriana más frecuente de gastroenteritis en humanos. El aumento coincide con la aprobación en 1995 del uso de quinolonas por los avicultores estadounidenses (los pollos también se infectan por C. jejuni). Aumentos similares recientes en la resistencia a fluoroquinolonas C. jejuni Se han informado en los Países Bajos y también en España (donde hasta el 50% de las infecciones humanas son causadas ahora por bacterias resistentes al antibiótico). En cada país, la aparición de cepas resistentes siguió a la introducción generalizada del tratamiento con quinolonas para animales.

Perspectivas de futuro

Las compañías farmacéuticas, después de muchos años de complacencia, ahora están respondiendo a la amenaza de las bacterias resistentes a los antibióticos. Se están desarrollando más de una docena de nuevos antibióticos y algunos ya han llegado a los ensayos clínicos. Muchos de estos son modificaciones semisintéticas de antibióticos ya existentes, incluidos nuevos

  • betalactámicos
  • macrólidos
  • glucopéptidos
  • quinolonas
  • modificaciones de vancomicina

Otros son completamente nuevos y atacan grietas previamente inexploradas en la armadura bacteriana.

  • Hidroxamatos de urea, que bloquean la enzima (péptido deformilasa) que elimina el fMet de la proteína terminada para que pueda comenzar a funcionar. (Los eucariotas no comienzan la traducción con fMET).
  • Policiclos heteroaromáticos (HARP) que se unen a promotores bacterianos impidiendo la transcripción de genes.

Los antibióticos y la microbiota intestinal

Los antibióticos han sido una piedra angular de la innovación en los campos de la salud pública, la agricultura y la medicina. Sin embargo, estudios recientes han arrojado nueva luz sobre el daño colateral que imparten a las comunidades indígenas asociadas a los anfitriones. Se ha descubierto que estos fármacos alteran la capacidad taxonómica, genómica y funcional de la microbiota intestinal humana, con efectos que son rápidos y a veces persistentes. Los antibióticos de amplio espectro reducen la diversidad bacteriana al tiempo que expanden y colapsan la membresía de taxones indígenas específicos. Además, el tratamiento con antibióticos selecciona bacterias resistentes, aumenta las oportunidades para la transferencia horizontal de genes y permite la intrusión de organismos patógenos mediante el agotamiento de los nichos naturales ocupados, con profundas implicaciones para la aparición de resistencias. Debido a que estas alteraciones generalizadas pueden verse como un desacoplamiento de las relaciones mutualistas huésped-microbio, es valioso reconsiderar las terapias antimicrobianas en el contexto de un marco ecológico.Comprender la biología de la exclusión competitiva, la protección entre especies y el flujo de genes de las funciones adaptativas en el entorno intestinal puede informar el diseño de nuevas estrategias que traten las infecciones al tiempo que preservan la ecología de nuestros constituyentes beneficiosos.

Cifras

Figura 2. Mecanismos para la adquisición de…

Figura 2. Mecanismos de adquisición de genes de resistencia.

Las bacterias intercambian información genética con uno ...

Figura 1. Efectos de los antibióticos en la comunidad microbiana ...

Figura 1. Efectos de los antibióticos en la microbiota intestinal humana en toda la comunidad microbiana.


19.2C: Antibióticos - Biología

a Universidad Estatal de Bakú, ICRL, Z. Khalilov 23, Bakú, Azerbaiyán
Correo electrónico: [email protected]

b Universit & # 233 de Lorraine, CNRS, CRM2, 54000 Nancy, Francia

c Instituto de Problemas de Radiación de ANAS, B. Vahabzada 9, Bakú, Azerbaiyán

d Laboratoire de Chimie des Mat & # 233riaux, Facult & # 233 des Sciences de Bizerte, Universit & # 233 de Carthage, Zarzouna, Túnez

e Departamento de Biología Molecular y Biotecnología, Universidad Estatal de Bakú, Z. Khalilov 23, Bakú, Azerbaiyán

f Universita di Pavia, V.le Taramelli 10, 27100 Pavia, Italia

Abstracto

Se reportan las síntesis e investigaciones de nuevos derivados biológicamente activos de dihidropirimidinas por reacción de Biginelli en presencia de triflato de cobre. Debido al hecho de que el salicilaldehído y sus derivados en las condiciones de reacción de Biginelli pueden conducir a la formación de 2 tipos de dihidropirimidinas, también se investigó la influencia del triflato de cobre en la formación del producto. Además de esto, se realizó la oxidación regioselectiva de dihidropirimidinas en presencia de nitrato de amonio y cerio y se obtuvieron nuevas dihidropirimidinas oxidadas. Se obtuvieron monocristales de algunos de ellos y como resultado, se investigaron las estructuras de los mismos mediante el método de difracción de rayos X, que permite determinar la presencia de enlaces de hidrógeno en sus estructuras. Además de esto, la presencia de enlaces de hidrógeno en sus estructuras afecta la formación del tautómero correspondiente durante la oxidación de dihidropirimidinas. Dado que se afirma que las dihidropirimidinas son compuestos biológicamente activos, se estudiaron las actividades de los compuestos sintetizados contra Acinetobacter baumanii, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae y Staphylococcus aureus bacterias.


Biología (BIOL)

Descripción general de los conceptos y cuestiones básicos relacionados con la interacción entre los seres humanos y su entorno. Los temas incluyen el crecimiento de la población, la pérdida de biodiversidad, el cambio climático global, el agotamiento del ozono, el consumo de energía y varios tipos de contaminación. Este curso está destinado a estudiantes que no se especializan en especialización y cumple con el requisito de distribución de ciencias de laboratorio. También se requiere para las especializaciones en Ciencias Ambientales / Planificación Regional de WSU-Vancouver. [NS, SE]

El proceso de descubrimiento
BIOL 102 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Introducción a los procesos de descubrimiento utilizados en las ciencias naturales y sociales. Incluye investigación auténtica sobre los factores que contribuyen al éxito de los estudiantes universitarios, estudiada en contextos sociales, psicológicos y fisiológicos. Los temas de investigación incluyen desarrollo de hipótesis, diseño experimental, búsqueda de literatura, análisis de datos, ética de la investigación y consideraciones de investigación con sujetos humanos. El curso cumple con los resultados de COLL 101: College Essentials, que incluyen el establecimiento de metas, habilidades de gestión personal, desarrollo de un plan académico, desarrollo de competencias culturales y habilidades de comunicación, conocimientos financieros y una introducción a los recursos estudiantiles en la universidad. [NS, SS, SE, GE] [PNP]

Investigación de antibióticos en el pequeño mundo 1
BIOL 105 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Curso de investigación que involucra investigación auténtica para descubrir antibióticos potencialmente nuevos. Descripción general de los conceptos y problemas básicos de la biología, incluida la base celular de la vida, el metabolismo, los principios de la herencia, la evolución y la ecología en relación con la microbiología del suelo y los procesos y el tratamiento de enfermedades humanas. Fuerte énfasis en la investigación científica, incluido el pensamiento crítico, la metodología de investigación de laboratorio y las habilidades de comunicación. Este curso está destinado a estudiantes que no son de biología y cumple con los requisitos de ciencias de laboratorio o como un curso recomendado para otros cursos de biología. Se recomiendan las habilidades de escritura en inglés. [GE, SE, NS] [PNP]

Investigación de antibióticos en el pequeño mundo 2b
BIOL 106 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Se centra en la investigación para descubrir nuevos antibióticos que ayuden a aliviar la actual crisis mundial de bacterias resistentes a los antibióticos, incluida la estructura, el crecimiento, la genética y la producción de antibióticos de las células microbianas, la secuenciación de ADN, la PCR, la secuenciación del genoma basada en nanoporos y el análisis bioinformático. El trabajo de laboratorio se centrará en determinar, analizar y 'minar' la secuencia del genoma de bacterias productoras de antibióticos aisladas en BIOL 105, con el objetivo de descubrir nuevos antibióticos. Fuerte énfasis en la investigación científica, incluido el pensamiento crítico, la metodología de investigación de laboratorio y las habilidades de comunicación. [NS, GE, SE] [PNP]

Introducción a la vida silvestre
BIOL 139 3 Créditos / Unidades

Conservación y manejo de la vida silvestre en los EE. UU. Y en todo el mundo. Examina los aspectos sociales y políticos de la conservación y el manejo de la vida silvestre, los desafíos para el manejo de la biodiversidad, el manejo de las poblaciones de vida silvestre y el manejo de los ecosistemas. [NS, SE]

Mamíferos del Noroeste
BIOL 140 3 Créditos / Unidades

Mamíferos importantes del Pacífico Noroeste. Su identificación, clasificación, historias de vida, ecología, estado actual y manejo. [NS, SE]

Aves del noroeste del Pacífico
BIOL 141 3 Créditos / Unidades

Aves importantes del noroeste del Pacífico. Su identificación, clasificación, historias de vida, ecología, estado actual y manejo. [NS, SE]

Peces de agua dulce del noroeste del Pacífico
BIOL 142 3 Créditos / Unidades

Peces importantes del Pacífico Noroeste. Identificación, clasificación y biología básica de peces de agua dulce del noroeste del Pacífico. Introducción a los conceptos de ordenación pesquera. Resumen de los factores que afectan al salmón en la cuenca del río Columbia. [NS, SE]

Introducción a la silvicultura
BIOL 143 3 Créditos / Unidades

Un curso de manejo forestal que incluye la estructura y función de los árboles, suelos, ecología forestal, insectos y enfermedades forestales, manejo de la madera, manejo de incendios y economía forestal. La clase se reunirá ocasionalmente fuera del campus y se requiere una excursión el sábado. [NS, SE]

Reptiles y anfibios del Pacífico NW
BIOL 145 3 Créditos / Unidades

Introducción a la biología, ecología, evolución y distribución geográfica de reptiles y anfibios del noroeste del Pacífico. [NS, SE]

Biología Marina
BIOL 150 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

El medio marino (propiedades físicas y químicas), sus plantas, bacterias, vida animal (vertebrados, invertebrados), ecosistemas, pesca y contaminación. [NS, SE]

Biología humana
BIOL 164 4 Créditos / Unidades

Un manual de introducción al cuerpo humano para estudiantes que no se especializan en ciencias. Los temas incluyen fundamentos de química, estructura y función celular, y anatomía y fisiología de sistemas de órganos seleccionados (digestivo, circulatorio, respiratorio, endocrino, reproductivo, etc.) y discusiones sobre problemas de salud asociados con los sistemas de órganos. Obtenga un mayor conocimiento de cómo funciona el cuerpo y una mayor confianza para comunicarse con los médicos u otras personas. [NS, SE]

Laboratorio de biología humana
BIOL 165 1 Crédito / Unidad

Requisito previo: Inscripción simultánea o finalización de BIOL 164 (calificación de & quotC & quot o superior)

Curso de laboratorio para especializaciones no científicas. Brinda oportunidades estructuradas, a través de simulaciones y actividades por computadora, para reforzar y ampliar los temas discutidos en BIOL 164. [NS, SE]

Genética humana
BIOL 167 3 Créditos / Unidades

Una introducción a una variedad de temas de genética para estudiantes no especializados en ciencias. Los temas incluyen: biología celular básica, estructura y función del ADN, mutaciones, enfermedades hereditarias, pruebas genéticas / ancestrales en el hogar, análisis de pedigrí, ciencias forenses, terapia génica, clonación, eugenesia e impactos sociales realizados y / o potenciales. Obtenga un mayor conocimiento y comprensión de la genética y cómo le afecta o puede afectarle. [NS, SE] [PNP]

Bioética
BIOL 180 3 Créditos / Unidades

Estudio de la ciencia biológica y la ética. Los principios y teorías éticas se utilizan para resolver dilemas bioéticos. Los conceptos estudiados incluyen ingeniería genética, trastornos hereditarios, clonación, suicidio asistido por un médico, asignación de recursos de salud, donación de órganos y ética ambiental. [GE, NS, SE]

Experiencia laboral cooperativa
BIOL 199 1-5 Créditos / Unidades

Experiencia laboral supervisada en un trabajo homologado. Cumplimiento de objetivos de aprendizaje específicos y evaluación del empleador. [GE]

Estudios de campo en biología
BIOL 208 1-10 Créditos / Unidades

2 horas de conferencia / 26 horas de laboratorio

Requisito previo: Finalización de un curso de Biología de 100 o 200 niveles (BIOL, BIOL & amp) con una calificación de & quotC & quot o superior

Para estudiantes interesados ​​en biología. Un enfoque ecológico con una diversidad de hábitats que se visitan (marino en invierno, desierto de la Gran Cuenca y tierras pantanosas en primavera). Los créditos para BIOL 208 se acumulan para cada viaje con un total de 15 créditos posibles para todos los viajes. [NS, SE]

Plantas con flores del noroeste del Pacífico
BIOL 224 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Identificación y ecología de flores silvestres locales mediante el uso de claves taxonómicas, preparación de especímenes y salidas de campo para estudiar especies nativas en sus hábitats. Para estudiantes de silvicultura, vida silvestre, recreación, botánica y no biología interesados ​​en aprender a reconocer las flores silvestres locales. Se requiere una excursión el sábado. [NS, SE]

Disección de cadáveres humanos
BIOL 275 1-6 Créditos / Unidades

Disección de los sistemas muscular, circulatorio, nervioso, digestivo y reproductivo. [SE]

Temas seleccionados
BIOL 280 1-5 Créditos / Unidades

Temas seleccionados en Biología. Los temas varían y los contenidos del curso cambian para reflejar nuevos temas. Debido a que el curso varía en contenido, se puede repetir para obtener crédito en diferentes temas. [SE]

Proyectos especiales
BIOL 290 1-5 Créditos / Unidades

Oportunidad de planificar, organizar y completar proyectos especiales aprobados por departamento. [SE]

Encuesta de biología
BIOL & amp 100 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Descripción general de los conceptos y problemas básicos de la biología, incluida la base celular de la vida, el metabolismo, los principios de la herencia, la evolución y la diversidad. Fuerte énfasis en el proceso de investigación científica utilizando el pensamiento crítico y las habilidades de comunicación. Este curso está destinado a estudiantes que no son de biología y cumple con los requisitos de ciencias de laboratorio o como un curso recomendado para otros cursos de biología. Se recomiendan las habilidades de escritura en inglés. Requerido para las carreras de psicología. [NS, SE]

Biología general con laboratorio
BIOL & amp 160 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Introducción al estudio de la célula, componente básico de todos los organismos vivos. Énfasis en la química celular, estructura, metabolismo, energética, división celular y principios genéticos. Destinado a estudiantes que buscan un título de dos años en ocupaciones de la salud. Se requiere trabajo de laboratorio. [GE, SE, NS] [PNP]

Biología humana con laboratorio
BIOL & amp 175 5 Créditos / Unidades

4 horas de conferencia / 2 horas de laboratorio

Manual de introducción al cuerpo humano para estudiantes no especializados en ciencias. Obtenga un mayor conocimiento de cómo funciona su cuerpo y más confianza cuando encuentre información sobre biología humana o se comunique con los médicos. Temas: fundamentos de la química, estructura / función celular, anatomía / fisiología de sistemas de órganos seleccionados (por ejemplo, digestivo, circulatorio, respiratorio, endocrino, reproductivo, etc.) y ejemplos de problemas de salud asociados con los respectivos sistemas de órganos. Las simulaciones y actividades de laboratorio refuerzan y amplían los temas de las conferencias.

Mayores Ecología / Evolución
BIOL & amp 221 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Requisito previo: BIOL & amp 100 (grado & quotB & quot o superior) o BIOL & amp 222 (grado & quotC & quot o superior)

Tercer curso de tres cursos introductorios para las carreras de ciencias de la vida. Abarca la genética, la evolución, la adaptación, la especialización, la biodiversidad y la ecología mendeliana. BIOL & amp 222 es el primer curso de la serie de tres cursos para especialidades, que se tomará antes de BIOL & amp 223 y BIOL & amp 221. [NS, SE]

Mayores Célula / Molecular
BIOL & amp 222 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Requisito previo: Inscripción simultánea o finalización de CHEM & amp 121, CHEM & amp 139 o CHEM & amp 141 (calificación de & quotC & quot o superior)

Primer curso de tres cursos introductorios para especializaciones en ciencias de la vida. Incluye química orgánica, estructura celular, estructura y replicación del ADN, expresión genética, división celular, desarrollo de organismos, genética molecular y biotecnología. BIOL & amp 222 es el primer curso de la serie de tres cursos para especialidades: se tomará antes de BIOL & amp 223 y BIOL & amp 221. [NS, SE]

Mayor Phys Organismal
BIOL & amp 223 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Requisito previo: BIOL & amp 222 (grado de & quotC & quot o superior)

Segundo curso de tres cursos introductorios para las carreras de ciencias de la vida. Cubre la fisiología de los principales sistemas de órganos animales y vegetales. BIOL & amp 222 es el primer curso de la serie de tres cursos para especialidades, que se tomará antes de (segundo) BIOL & amp 223 y (tercero) BIOL & amp 221. [NS, SE]

Anatomía y fisiología humana I
BIOL & amp 241 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Inscripción simultánea en BIOL y amp 241L.

Requisito previo: BIOL & amp 160 (grado de & quotC & quot o superior)

El primero de una secuencia de dos términos que explora las relaciones entre estructura y función en el cuerpo humano. La secuencia está pensada como un prerrequisito para los estudiantes que planean especializarse en Enfermería, Higiene Dental u otros programas de salud relacionados, o como crédito de ciencias de la vida para las especialidades que no son de biología. Los temas incluyen homeostasis, terminología, histología, los sistemas tegumentario, esquelético, articular, muscular, nervioso y endocrino. [NS, SE]

Anatomía y fisiología humana II
BIOL & amp 242 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Inscripción simultánea en BIOL y amp 242L.

Requisito previo: BIOL & amp 241 (grado de & quotC & quot o superior)

El segundo en una secuencia de dos términos que explora las relaciones entre estructura y función en el cuerpo humano. La secuencia está pensada como un prerrequisito para los estudiantes que planean especializarse en Enfermería, Higiene Dental u otros programas de salud relacionados, o como crédito de ciencias de la vida para las especialidades que no son de biología. Los temas incluyen los sistemas endocrino, cardiovascular, respiratorio, digestivo, urinario y reproductivo y el equilibrio de líquidos y electrolitos. [NS, SE]

Human A & amp P I
BIOL & amp 251 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

El primero de una secuencia de tres términos que explora las relaciones entre estructura y función en el cuerpo humano. La secuencia está pensada como un prerrequisito para los estudiantes que planean especializarse en Enfermería, Higiene Dental u otros programas de salud relacionados, o como crédito de ciencias de la vida para las especialidades que no son de biología. Los temas incluyen la homeostasis, la terminología, las células, la síntesis de proteínas, la replicación del ADN, la histología, los sistemas tegumentario, esquelético, articular y muscular, y la fisiología de los huesos, los músculos y las membranas. [NS, SE]

Human A & amp P II
BIOL & amp 252 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Requisito previo: BIOL & amp 251 (grado de & quotC & quot o superior)

El segundo de una secuencia de tres términos que explora las relaciones entre estructura y función en el cuerpo humano. La secuencia está pensada como un prerrequisito para los estudiantes que planean especializarse en Enfermería, Higiene Dental u otros programas de salud relacionados, o como crédito de ciencias de la vida para las especialidades que no son de biología. Los temas incluyen la homeostasis, el tejido neural, la médula espinal y los nervios espinales, el cerebro y los nervios craneales, la integración de la función neural, los sentidos especiales, los sistemas endocrino y reproductivo, el desarrollo y la herencia. [NS, SE]

Humanos A & amp P III
BIOL & amp 253 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Requisito previo: BIOL & amp 252 (grado de & quotC & quot o superior)

El tercero de una secuencia de tres términos que explora las relaciones entre estructura y función en el cuerpo humano. La secuencia está pensada como un prerrequisito para los estudiantes que planean especializarse en Enfermería, Higiene Dental u otros programas de salud relacionados, o como crédito de ciencias de la vida para especializaciones que no son de biología. Los temas incluyen la homeostasis, los sistemas cardiovascular, linfático, digestivo, respiratorio y urinario, el metabolismo celular y el equilibrio de líquidos y electrolitos. F [NS, SE]

Microbiología
BIOL & amp 260 5 Créditos / Unidades

3 horas de conferencia / 4 horas de laboratorio

Requisito previo: BIOL & amp 160 (grado de & quotC & quot o superior)

Historia de la microbiología y relevamiento de organismos incluidos en el estudio de microbiología con énfasis en bacterias. Fisiología, morfología, genética, crecimiento y reproducción de bacterias. Los experimentos enfatizan las técnicas de laboratorio y los organismos que son un factor en los entornos clínicos y hospitalarios. [NS, SE]


Introducción

Las comunidades microbianas especializadas habitan la piel, las superficies mucosas y el tracto gastrointestinal de los seres humanos (y otros vertebrados) desde el nacimiento hasta la muerte, con las poblaciones más grandes en el colon [1,2]. Los seres humanos dependen de su microbiota nativa para la nutrición y la resistencia a la colonización por patógenos [3-6]. Además, descubrimientos recientes han demostrado que los microbios simbióticos hacen contribuciones esenciales al desarrollo, metabolismo y respuesta inmune del huésped [7-10]. Las interacciones entre humanos y microbios coevolucionadas y beneficiosas pueden alterarse por muchos aspectos de un estilo de vida moderno, incluida la urbanización, los viajes globales y los cambios en la dieta [1], pero en particular por los antibióticos [11]. Los efectos agudos del tratamiento con antibióticos sobre la microbiota intestinal nativa van desde la diarrea “funcional” autolimitada hasta la colitis pseudomembranosa potencialmente mortal [12,13]. Las consecuencias a largo plazo de tales perturbaciones para la simbiosis microbiana-humana son más difíciles de discernir, pero enfermedades crónicas como el asma y la enfermedad atópica se han asociado con el uso de antibióticos en la niñez y una microbiota intestinal alterada [14-16].Debido a que muchas transformaciones químicas en el intestino están mediadas por poblaciones microbianas específicas [17], con implicaciones para el cáncer [18,19] y la obesidad [20,21], entre otras condiciones [22], los cambios en la composición de la microbiota intestinal podrían tienen efectos sobre la salud importantes pero no descubiertos. Un retorno aproximado a las condiciones previas al tratamiento a menudo (pero no siempre) se produce días o semanas después de la interrupción del tratamiento con antibióticos, según se evalúa mediante juicios subjetivos de la función intestinal y caracterizaciones de la composición general de la comunidad utilizando técnicas con baja resolución filogenética [23-25]. Sin embargo, los efectos de un único ciclo de antibióticos sobre poblaciones microbianas específicas in vivo pueden persistir durante años [26-28]. En general, la duración y el alcance de la alteración inducida por antibióticos en toda la microbiota intestinal sigue estando mal caracterizada, especialmente a nivel de especie y cepa donde la diversidad de la comunidad es mayor [2,29], y carecemos de información para comparar estas alteraciones con variación temporal normal en la composición de la comunidad.

La diversidad y abundancia de la microbiota humana, y de la comunidad intestinal en particular, plantea un desafío para los investigadores que investigan los cambios en la composición de la comunidad a lo largo del tiempo. Las laboriosas técnicas de cultivo que fueron el pilar de la microbiología durante un siglo han revelado solo una minoría de las especies que habitan el colon humano [30,31]. Durante la última década, las técnicas moleculares independientes del cultivo, en particular las basadas en el gen del ARN ribosómico de subunidad pequeña (ARNr 16S), nos han proporcionado una visión más amplia y menos sesgada de la microbiota intestinal [32,33]. Las secuencias de ARNr 16S de longitud completa ofrecen el mayor grado posible de resolución taxonómica utilizando este gen, pero el costo de la secuenciación didesoxi de Sanger limita nuestra capacidad para estudiar a los miembros menos abundantes de esta comunidad diversa. Los estudios que comparan los cambios en la microbiota intestinal a lo largo del tiempo o entre tratamientos han utilizado a menudo técnicas moleculares alternativas que son más rápidas y menos costosas que la secuenciación, pero que ofrecen una resolución taxonómica más baja y revelan solo los miembros más abundantes de la comunidad [23-25,34 –37]. Estos enfoques pueden enfocarse más estrechamente en grupos taxonómicos particulares, lo que facilita la investigación de taxones menos abundantes, pero a expensas de una visión más amplia de la composición de la comunidad que podría revelar importantes interacciones microbianas.

La pirosecuenciación mejora algunas de estas limitaciones al generar una cantidad mucho mayor de datos de secuencias genéticas a un costo menor [38]. Tanto con este enfoque como con el enfoque establecido de secuenciación de bibliotecas de clones, el ADN se extrae de una muestra y los cebadores de PCR complementarios a las regiones conservadas del ARNr 16S se utilizan para amplificar la secuencia variable interviniente. La diversidad y abundancia relativa de variantes de secuencia de ARNr 16S en el grupo de amplicones se analiza como un proxy de la diversidad y abundancia relativa de las poblaciones microbianas en la muestra. Debido a que el reconocimiento basado en la secuencia de genes de poblaciones microbianas no cultivadas no es equivalente a la clasificación taxonómica tradicional, términos como "especie" o "cepa" no son apropiados. En cambio, las poblaciones que se infiere que existen sobre la base de los datos de secuencia se denominan unidades taxonómicas operativas (OTU), que pueden definirse de diversas formas y con diferentes niveles de resolución.

Tanto la biblioteca de clones como los enfoques de pirosecuenciación pueden verse afectados por la amplificación por PCR sesgada de las poblaciones microbianas en la muestra, aunque el problema se reduce para los amplicones de pirosecuenciación más cortos [39]. El enfoque de pirosecuenciación también evita el sesgo de clonación de la técnica anterior al unir amplicones individualmente a las perlas y separar físicamente las perlas en pocillos a escala de picolitro en una placa especializada. Se dispone de menos información filogenética de una sola lectura de pirosecuenciación (como máximo, ∼230 bases informativas con tecnología reciente) que de una secuencia del gen de ARNr 16S casi de longitud completa (1,400 bases con cebadores de uso común), pero lecturas que abarcan regiones variables particulares de el gen es muy informativo [40,41]. Por otro lado, se pueden obtener más de 200.000 lecturas cortas de secuencias de rRNA 16S, a las que nos referimos como etiquetas, en una sola ejecución del Genome Sequencer FLX System. En comparación, se requieren dos corridas de un secuenciador Sanger capilar de última generación para obtener como máximo 384 secuencias de ARNr 16S de longitud completa.

Sogin y sus colaboradores han demostrado el poder de la pirosecuenciación amplificando la región variable V6 del ARNr 16S de muestras de aguas profundas marinas y respiraderos hidrotermales, analizando más de 900.000 etiquetas de bacterias y arqueas del sistema de ventilación y revelando una mayor riqueza taxonómica (más de 20.000 OTU observado al 3% de divergencia de secuencia) de lo que se ha informado anteriormente para cualquier hábitat microbiano [39, 42, 43]. Roesch y col. siguió una estrategia similar utilizando la región V9 para analizar muestras de suelo de América del Norte [40,44], y un grupo liderado por Knight se ha centrado en una etiqueta más larga que incluye la región V2 en muestras de intestino de macaco y en una mezcla de cinco hábitats microbianos diversos [45,46]. Simulaciones por computadora de Liu et al. [43], Wang y col. [41] y Sundquist et al. [47] han indicado que las etiquetas de pirosecuenciación de diferentes regiones del gen variarán en su utilidad para las distintas tareas de revelar la diversidad microbiana y realizar la clasificación taxonómica, los cuales contribuyen a hacer comparaciones informativas entre comunidades microbianas complejas. Al igual que con el enfoque establecido de generar datos a partir de bibliotecas de clones, el rendimiento real de la pirosecuenciación de etiquetas para los objetivos de un estudio en particular dependerá de la región del gen de ARNr 16S analizado, los cebadores de PCR utilizados y la composición de las comunidades microbianas en Las muestras.

En el presente estudio, utilizamos etiquetas de pirosecuenciación que abarcan las regiones V6 y V3, así como secuencias de ARNr 16S de longitud completa para analizar la composición de la comunidad bacteriana en una serie temporal de muestras de heces obtenidas de tres adultos sanos antes, durante y después de un breve período de tiempo. curso del antibiótico ciprofloxacino (Cp). Un artículo complementario [48] informa un alto grado de similitud en la composición de la comunidad inferida de las dos regiones variables y de las secuencias completas. Aquí describimos la diversidad de bacterias intestinales humanas de manera más completa y con más precisión de lo que antes era posible. Cp tiene un efecto extenso e individualizado sobre la composición de estas comunidades, pero la mayoría de los miembros de la comunidad regresaron a su abundancia previa al tratamiento en cuestión de semanas.


Antibióticos - Bibliografías de biología - al estilo de Harvard

Tu bibliografía: Alan Carter, P., 2019. Antibióticos: usos, resistencia y efectos secundarios. [en línea] Medical News Today. Disponible en: & lthttps: //www.medicalnewstoday.com/articles/10278.php> [Consultado el 12 de septiembre de 2019].

Precios, cupones y programas de asistencia al paciente de amoxicilina - Drugs.com

En el texto: (Precios, cupones y programas de asistencia al paciente de amoxicilina - Drugs.com, 2019)

Tu bibliografía: Drugs.com. 2019. Precios, cupones y programas de asistencia al paciente de amoxicilina - Drugs.com. [en línea] Disponible en: & lthttps: //www.drugs.com/price-guide/amoxicillin> [Consultado el 12 de septiembre de 2019].

Enfermedad bacteriana | Definición, tipos y mecanismos de amplificación

En el texto: (enfermedad bacteriana | Definición, tipos y mecanismos de amplificación, 2019)

Tu bibliografía: Enciclopedia Británica. 2019. enfermedad bacteriana | Definición, tipos y mecanismos de amplificación. [en línea] Disponible en: & lthttps: //www.britannica.com/science/bacterial-disease> [Consultado el 12 de septiembre de 2019].

J. L. Martínez, F. B.

Frecuencias de mutación y resistencia a los antibióticos

En el texto: (J. L. Martínez, 2019)

Tu bibliografía: J. L. Martínez, F., 2019. Frecuencias de mutación y resistencia a los antibióticos. [en línea] PubMed Central (PMC). Disponible en: & lthttps: //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC89960/> [Consultado el 12 de septiembre de 2019].

Tasas de mutación y resistencia a los antibióticos | Aprende ciencia en Scitable

En el texto: (Tasas de mutación y resistencia a los antibióticos | Aprenda ciencias en Scitable, 2019)

Tu bibliografía: Nature.com. 2019. Tasas de mutación y resistencia a los antibióticos | Aprende ciencia en Scitable. [en línea] Disponible en: & lthttps: //www.nature.com/scitable/topicpage/antibiotic-resistance-mutation-rates-and-mrsa-28360/#targetText=Antibiotic%20Resistance%2C%20Mutation%20Rates%20and%20MRSA&targetText = En% 20bacterias% 2C% 20 mutaciones% 20en% 20 plásmidos, estos% 20nuevos% 20antibióticos% 20resistentes% 20 cepas% 3F & amptargetText =% 5C% 22Staph% 5C% 22% 20skin% 20infecciones, media% 20horas% 20in% 20% 20condiciones óptimas. & G. Consultado el 12 de septiembre de 2019].

33.000 personas mueren cada año debido a infecciones con bacterias resistentes a los antibióticos

En el texto: (33.000 personas mueren cada año debido a infecciones con bacterias resistentes a los antibióticos, 2019)


Contenido

Fue sintetizado en Italia en 1964 y comercializado en 1966. [2]

Médico Editar

Puede usarse solo o como complemento de otra terapia, lo que brinda la posibilidad de un mayor efecto terapéutico con poco riesgo de interacción.

En algunos mercados, el medicamento se suministra como una crema de venta libre (Lonol en México de Boehringer Ingelheim) que se usa para el tratamiento tópico de los trastornos del sistema musculoesquelético: esguinces, distensiones, bursitis, tendinitis, sinovitis, mialgia, periartritis.

Recreativo Editar

La bencidamina se ha utilizado de forma recreativa. En sobredosis actúa como delirante y estimulante del SNC. [3] Este uso, particularmente entre los adolescentes, se ha informado en Polonia, [3] Brasil [4] [5] y Rumania.

No existen contraindicaciones para el uso de bencidamina excepto por hipersensibilidad conocida.

La bencidamina se tolera bien. Ocasionalmente, puede producirse entumecimiento del tejido oral o sensaciones de escozor, así como picazón, erupción cutánea, hinchazón o enrojecimiento de la piel, dificultad para respirar y sibilancias.

Se une selectivamente a los tejidos inflamados (inhibidor de la prostaglandina sintetasa) y normalmente no presenta efectos sistémicos adversos. A diferencia de otros AINE, no inhibe la ciclooxigenasa ni la lipooxigenasa y no es ulcerogénico. [3] [6] Tiene un poderoso efecto reforzador y tiene sensibilización cruzada con drogas de abuso como la heroína y la cocaína en animales. Se hipotetiza que tiene actividad agonista cannabinoide. [7]

Farmacocinética Editar

La bencidamina se absorbe mal a través de la piel [8] y la vagina. [9]

La síntesis comienza con la reacción del nortederivado de bencilo de antranilato de metilo con ácido nitroso para dar el norte-derivado nitroso. La reducción mediante tiosulfato de sodio conduce a la hidracina transitoria (3), que sufre una formación interna espontánea de hidrazida. El tratamiento del enolato de esta amida con 3-cloro-1-dimetilaminopropano da bencidamina (5). Tenga en cuenta que hay un error en esta sección: el documento US3318905 establece que el derivado nitroso se reduce con hidrosulfito de sodio (ditionito de sodio) y no con hiposulfito de sodio (tiosulfato de sodio), como se muestra en el esquema anterior y se indica en el texto.

Una síntesis alternativa interesante de esta sustancia comienza por la reacción secuencial de norte-bencilanilina con fosgeno y luego con azida de sodio para producir la correspondiente carbonil azida. Al calentar, se desprende nitrógeno y se obtiene una mezcla separable de producto de inserción de nitreno y el cetoindazol # deseado. La última reacción parece ser un producto de tipo transposición de Curtius para producir un N-isocianato #, que luego se cicla. La alquilación del enol con metóxido de sodio y cloruro de 3-dimetilaminopropilo da bencidamina.

Alternativamente, el uso de cloroacetamida en la etapa de alquilación seguida de hidrólisis ácida produce bendazac en su lugar.

Los estudios indican que la bencidamina tiene una notable actividad antibacteriana in vitro y también muestra sinergismo en combinación con otros antibióticos, especialmente tetraciclinas, contra cepas resistentes a los antibióticos de Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa. [13] [14]

También tiene cierta actividad cannabinoide en ratas, pero no se ha probado en humanos. [7] También se ha planteado la hipótesis de que actúa sobre los receptores 5-HT2A debido a su similitud estructural con la serotonina. [2]


¿Cómo matan los antibióticos las células bacterianas pero no las células humanas?

Para que sean útiles en el tratamiento de infecciones humanas, los antibióticos deben apuntar selectivamente a las bacterias para su erradicación y no a las células de su huésped humano. De hecho, los antibióticos modernos actúan sobre procesos que son exclusivos de las bacterias, como la síntesis de paredes celulares o ácido fólico, o sobre objetivos específicos de bacterias dentro de procesos que son comunes tanto a las bacterias como a las células humanas, incluida la replicación de proteínas o ADN. . A continuación se muestran algunos ejemplos.

La mayoría de las bacterias producen una pared celular que se compone en parte de una macromolécula llamada peptidoglicano, que a su vez está formada por aminoazúcares y péptidos cortos. Las células humanas no producen ni necesitan peptidoglicano. La penicilina, uno de los primeros antibióticos que se usa ampliamente, previene el paso final de reticulación, o transpeptidación, en el ensamblaje de esta macromolécula. El resultado es una pared celular muy frágil que estalla y mata a la bacteria. El huésped humano no sufre ningún daño porque la penicilina no inhibe ningún proceso bioquímico que ocurre dentro de nosotros.

Las bacterias también pueden erradicarse selectivamente dirigiéndose a sus vías metabólicas. Las sulfonamidas, como el sulfametoxazol, tienen una estructura similar al ácido para-aminobenzoico, un compuesto fundamental para la síntesis de ácido fólico. Todas las células requieren ácido fólico y puede difundirse fácilmente en las células humanas. Pero la vitamina no puede ingresar a las células bacterianas y, por lo tanto, las bacterias deben producir las suyas propias. Las sulfamidas, como las sulfonamidas, inhiben una enzima crítica, la dihidropteroato sintasa, en este proceso. Una vez que se detiene el proceso, las bacterias ya no pueden crecer.

Otro tipo de antibiótico, la tetraciclina, también inhibe el crecimiento bacteriano al detener la síntesis de proteínas. Tanto las bacterias como los humanos llevan a cabo la síntesis de proteínas en estructuras llamadas ribosomas. La tetraciclina puede atravesar las membranas de las bacterias y acumularse en altas concentraciones en el citoplasma. Luego, la tetraciclina se une a un solo sitio en el ribosoma, la subunidad ribosómica 30S (más pequeña), y bloquea una interacción clave del ARN, que cierra la cadena de proteínas en alargamiento. En las células humanas, sin embargo, la tetraciclina no se acumula en concentraciones suficientes para detener la síntesis de proteínas.

De manera similar, la replicación del ADN debe ocurrir tanto en bacterias como en células humanas. El proceso es lo suficientemente diferente en cada uno de ellos como para que los antibióticos como la ciprofloxacina, una fluoroquinolona notable por su actividad contra el bacilo del ántrax, puedan dirigirse específicamente a una enzima llamada ADN girasa en las bacterias. Esta enzima relaja el ADN cromosómico fuertemente enrollado, lo que permite que prosiga la replicación del ADN. Pero este antibiótico no afecta las ADN girasas de los humanos y, de nuevo, las bacterias mueren mientras el huésped permanece ileso.

Muchos otros compuestos pueden matar tanto células bacterianas como humanas. Es la acción selectiva de los antibióticos contra las bacterias lo que los hace útiles en el tratamiento de infecciones y, al mismo tiempo, permite que el huésped viva un día más.


Contenido

La escopolamina tiene varios usos en medicina donde se usa en dosis bajas para tratar: [17] [18]

    . , incluido el mareo, lo que lleva a su uso por buzos (donde a menudo se aplica como un parche transdérmico detrás de la oreja) [19] [20] espasmos o espasmos biliares
  • Ayuda en radiología gastrointestinal y endoscopia - cólico babeante inducido
  • Inflamación ocular [21]

A veces se usa como premedicación (especialmente para reducir las secreciones del tracto respiratorio) en cirugía, más comúnmente por inyección. [17] [18]

Lactancia materna Editar

La escopolamina entra en la leche materna por secreción. Aunque no existen estudios en humanos que documenten la seguridad de la escopolamina durante la lactancia, el fabricante recomienda que se tome precaución si se administra escopolamina a una mujer que amamanta. [10]

Anciano Editar

La probabilidad de experimentar efectos adversos de la escopolamina aumenta en los ancianos en comparación con los más jóvenes. Este fenómeno es especialmente cierto para las personas mayores que también toman otros medicamentos. Se debe evitar el uso de escopolamina en este grupo de edad debido a estos potentes efectos adversos anticolinérgicos, que también se han relacionado con un mayor riesgo de demencia. [22] [23]

Incidencia de efectos adversos: [24] [25] [26] [27]

Los efectos adversos poco frecuentes (incidencia del 0,1% al 1%) incluyen:

Los efectos adversos raros (& lt0.1% de incidencia) incluyen:

Los efectos adversos de frecuencia desconocida incluyen:

La fisostigmina, un fármaco colinérgico que atraviesa fácilmente la barrera hematoencefálica, se ha utilizado como antídoto para tratar los síntomas de depresión del sistema nervioso central de una sobredosis de escopolamina. [28] Aparte de este tratamiento de apoyo, generalmente se recomiendan el lavado gástrico y la emesis inducida (vómitos) como tratamientos para las sobredosis orales. [27] Los síntomas de una sobredosis incluyen: [26] [27]

  • Taquicardia
  • Visión borrosa o reacción paradójica, que puede presentarse con alucinaciones respiratorias
  • Boca seca
  • Inhibición de la motilidad gastrointestinal.

Debido a las interacciones con el metabolismo de otros medicamentos, la escopolamina puede causar efectos secundarios no deseados cuando se toma con otros medicamentos. Se debe prestar especial atención a otros medicamentos de la misma clase farmacológica que la escopolamina, también conocidos como anticolinérgicos. Estos compuestos adicionales también podrían interactuar potencialmente con el metabolismo de la escopolamina: analgésicos / analgésicos, etanol, cannabis, zolpidem, diuréticos tiazídicos, nicotina, buprenorfina, fármacos anticolinérgicos como tiotropio, etc. [ cita necesaria ]

La escopolamina se puede tomar por vía oral, subcutánea, oftálmica e intravenosa, así como mediante un parche transdérmico. [29] El parche transdérmico (p.ej., Transderm Scōp) para la prevención de las náuseas y el mareo por movimiento emplea una base de escopolamina y es eficaz hasta por tres días. [30] Las formas oral, oftálmica e intravenosa tienen vidas medias más cortas y generalmente se encuentran en forma de bromhidrato de hioscina (por ejemplo, en Scopace, tabletas solubles o Donnatal).

Actualmente, la NASA está desarrollando un método de administración nasal. Con una dosis precisa, se ha demostrado que la fórmula en aerosol de la NASA funciona más rápido y de manera más confiable que la forma oral. [31]

La escopolamina sufre un metabolismo de primer paso y aproximadamente el 2,6% se excreta inalterada en la orina.El zumo de pomelo disminuye el metabolismo de la escopolamina y, en consecuencia, aumenta la concentración plasmática. [32]

La escopolamina es un antagonista muscarínico inespecífico en los cuatro receptores muscarínicos de acetilcolina (M1, M2, M3 y M4)., [33] [34]

La escopolamina se encuentra entre los metabolitos secundarios de plantas de la familia de plantas de las solanáceas (solanáceas), como el beleño (Hyoscyamus niger), maleza jimson (Datura), trompetas de ángel (Brugmansia), belladona (Belladona), mandrágora (Mandragora officinarum) y corcho (Duboisia). [35] [15]

Una putrescina oxidasa que reconoce específicamente la putrescina metilada cataliza la desaminación de este compuesto a 4-metilaminobutanal, que luego experimenta una formación espontánea de anillo al catión N-metil-pirrolio. En el siguiente paso, el catión pirrolio se condensa con ácido acetoacético produciendo higrina. No se pudo demostrar que la actividad enzimática catalizara esta reacción. La higrina se reordena más a tropinona. [36]

Posteriormente, la tropinona reductasa I convierte la tropinona en tropina, que se condensa con fenilactato derivado de fenilalanina en littorina. Un citocromo P450 clasificado como Cyp80F1 [37] oxida y reordena la littorina en aldehído de hiosciamina. En el paso final, la hiosciamina se somete a una epoxidación catalizada por la 6beta-hidroxihiosciamina epoxidasa produciendo escopolamina. [36]

Uno de los alcaloides más antiguos aislado de fuentes vegetales, la escopolamina se ha utilizado en sus formas purificadas (como varias sales, incluyendo clorhidrato, bromhidrato, yoduro y sulfato), desde su aislamiento por el científico alemán Albert Ladenburg en 1880, [38 ] y como varias preparaciones de su forma a base de plantas desde la antigüedad y quizás la prehistoria. Tras la descripción de la estructura y actividad de la escopolamina por Ladenburg, la búsqueda de análogos sintéticos y métodos para la síntesis total de escopolamina y atropina en las décadas de 1930 y 1940 resultó en el descubrimiento de la difenhidramina, un antihistamínico temprano y el prototipo de su sustancia química. subclase de estos fármacos, y petidina, el primer analgésico opioide totalmente sintético, conocido como Dolantin y Demerol, entre muchos otros nombres comerciales.

En 1899, un Dr. Schneiderlin recomendó el uso de escopolamina y morfina para la anestesia quirúrgica, y comenzó a usarse esporádicamente con ese propósito. [11] [14] El uso de esta combinación en anestesiología obstétrica fue propuesto por primera vez por Richard von Steinbuchel en 1902 y fue recogido y desarrollado por Carl Gauss en Freiburg, Alemania, a partir de 1903. [39] El método llegó a ser conocido como Dämmerschlaf ("sueño crepuscular") o el "método de Friburgo". [14] [39] Se propagó con bastante lentitud, y diferentes clínicas experimentaron con diferentes dosis e ingredientes en 1915, el Revista de la Asociación Médica Canadiense informó, "el método [estaba] realmente todavía en un estado de desarrollo". [14] Se siguió utilizando ampliamente en los EE. UU. Hasta la década de 1960, cuando la creciente quimofobia y el deseo de un parto más natural llevaron a su abandono. [40]

Nombres Editar

El hidrobromuro de hioscina es el nombre común internacional y el hidrobromuro de escopolamina es el nombre adoptado en los Estados Unidos. Otros nombres incluyen levo-duboisina, aliento del diablo y burundanga. [41] [42]

Medicina arbustiva australiana Editar

Una medicina de arbusto desarrollada por los pueblos aborígenes de los estados del este de Australia a partir del alcornoque blando (Myoporoides de Duboisia) fue utilizado por los Aliados en la Segunda Guerra Mundial para evitar que los soldados se marearan cuando cruzaron el Canal de la Mancha en su camino a Francia durante la Invasión de Normandía. Más tarde, se descubrió que la misma sustancia se podía utilizar en la producción de escopolamina e hiosciamina, que se utilizan en cirugía ocular, y se construyó una industria multimillonaria en Queensland basada en esta sustancia. [43]

Uso recreativo y religioso Editar

Si bien se ha utilizado ocasionalmente de forma recreativa por sus propiedades alucinógenas, las experiencias a menudo son desagradables, mental y físicamente. También es físicamente peligrosa y formalmente clasificada como una droga delirante, por lo que su uso repetido es raro. [44] En junio de 2008, más de 20 personas fueron hospitalizadas con psicosis en Noruega después de ingerir tabletas de rohipnol falsificadas que contenían escopolamina. [45] En enero de 2018, nueve personas fueron hospitalizadas en Perth, Australia Occidental, después de haber ingerido escopolamina, según se informa. [46] El alcaloide escopolamina, cuando se toma de forma recreativa por su efecto psicoactivo, generalmente se toma en forma de preparaciones de plantas del género Datura o Brugmansia, a menudo por adolescentes o adultos jóvenes para lograr alucinaciones y un estado alterado de conciencia inducido por antagonismo muscarínico. [47] [48]

Históricamente, las diversas plantas que producen escopolamina se han utilizado psicoactivamente con fines espirituales y mágicos. [49] [50] [51] Cuando se usaron preparaciones enteogénicas de estas plantas, se consideró que la escopolamina era el principal compuesto psicoactivo y era en gran parte responsable de los efectos alucinógenos, particularmente cuando la preparación se convertía en un ungüento tópico ungüento). [52] Se informa que la escopolamina es el único alcaloide activo dentro de estas plantas que puede absorberse eficazmente a través de la piel para causar efectos. [53] Se exploraron diferentes recetas para estos ungüentos en la brujería europea al menos desde el período moderno temprano e incluían múltiples ingredientes para ayudar con la absorción transdérmica de escopolamina (como grasa animal), así como otros posibles ingredientes para contrarrestar sus efectos nocivos y disfóricos. [52]

En el cristianismo, aunque no se designa explícitamente para uso ritual o espiritual en la Biblia, hay múltiples menciones de Mandrake, que es una raíz de planta psicoactiva y alucinógena que contiene escopolamina. Se asoció con el poder de la fertilidad y el deseo (sexual) donde lo anhelaba Rachel, quien aparentemente era "estéril" (infértil) pero estaba tratando de concebir. [54] [55]

Interrogatorio editar

Los efectos de la escopolamina se estudiaron para su uso como suero de la verdad en los interrogatorios a principios del siglo XX, [56] pero debido a los efectos secundarios, se abandonaron las investigaciones. [57] En 2009, se demostró que la policía secreta de seguridad del Estado checoslovaco había utilizado escopolamina al menos tres veces para obtener confesiones de presuntos disidentes antiestatales. [58]

Crimen Editar

Un aviso de viaje publicado por el Departamento de Estado de los Estados Unidos en 2012 decía:

Un método común y particularmente peligroso que utilizan los delincuentes para robar a una víctima es mediante el uso de drogas. La más común [en Colombia] ha sido la escopolamina. Estimaciones no oficiales sitúan el número de incidentes anuales de escopolamina en Colombia en aproximadamente 50.000. La escopolamina puede dejar a la víctima inconsciente durante 24 horas o más. En grandes dosis, puede provocar insuficiencia respiratoria y la muerte. Se administra con mayor frecuencia en forma líquida o en polvo en alimentos y bebidas. La mayoría de estos incidentes ocurren en clubes nocturnos y bares, y generalmente los hombres, percibidos como ricos, son atacados por mujeres jóvenes y atractivas. Se recomienda que, para evitar ser víctima de la escopolamina, una persona nunca debe aceptar alimentos o bebidas ofrecidos por extraños o nuevos conocidos, ni dejar alimentos o bebidas desatendidos en su presencia. Las víctimas de escopolamina u otras drogas deben buscar atención médica inmediata. [59]

Entre 1998 y 2004, el 13% de los ingresos a urgencias por "envenenamiento con intenciones delictivas" en una clínica de Bogotá, Colombia, se han atribuido a la escopolamina y el 44% a las benzodiazepinas. [41] Lo más común es que la persona haya sido envenenada por un ladrón que le dio a la víctima una bebida mezclada con escopolamina, con la esperanza de que la víctima quedara inconsciente o no pudiera resistir eficazmente el robo. [41]

Además de los robos, también está presuntamente involucrado en secuestros expresos y agresiones sexuales. [60] El Hospital Clínic de Barcelona introdujo un protocolo en 2008 para ayudar a los trabajadores médicos a identificar los casos, mientras que los hospitales de Madrid adoptaron un documento de trabajo similar en febrero de 2015. [60] El Hospital Clínic ha encontrado poca evidencia científica que respalde este uso y se basa en la historias de las víctimas para llegar a alguna conclusión. [60] Aunque el envenenamiento por escopolamina aparece con bastante frecuencia en los medios de comunicación como una ayuda para violar, secuestrar, matar o robar, los efectos de esta droga y la forma en que es aplicada por los delincuentes (inyección transdérmica, en naipes y papeles, etc. .) son a menudo exageradas, [61] [62] [63] especialmente la exposición de la piel, ya que la dosis que puede ser absorbida por la piel es demasiado baja para tener algún efecto. [60] Los parches transdérmicos de escopolamina deben usarse durante horas o días. [29] Ciertos otros aspectos del uso de escopolamina en delitos se han descrito igualmente como "exagerados" o incluso inverosímiles. [64] La escopolamina en polvo, en una forma conocida como "aliento del diablo", no lava el cerebro ni controla a las personas para que sean defraudadas por sus atacantes. Estos supuestos efectos son probablemente leyendas urbanas. [65] No obstante, se sabe que el fármaco produce pérdida de la memoria después de la exposición y la somnolencia, similar al efecto de las benzodiazepinas o la intoxicación por alcohol.

La escopolamina se utiliza como herramienta de investigación para estudiar la codificación de la memoria. Inicialmente, en ensayos en humanos, se encontró que dosis relativamente bajas del antagonista del receptor muscarínico escopolamina inducían defectos cognitivos temporales. [66] Desde entonces, la escopolamina se ha convertido en un fármaco estándar para inducir experimentalmente defectos cognitivos en animales. [67] [68] Los resultados en primates sugieren que la acetilcolina está involucrada en la codificación de nueva información en la memoria a largo plazo. [69]

La escopolamina produce efectos perjudiciales sobre la memoria a corto plazo, la adquisición de la memoria, el aprendizaje, la memoria de reconocimiento visual, la praxis visuoespacial, la memoria visuoespacial, la función visuoperceptiva, el recuerdo verbal y la velocidad psicomotora. [70] [67] [68] Sin embargo, no parece afectar el reconocimiento y la recuperación de la memoria. [68] Las proyecciones de acetilcolina en las neuronas del hipocampo, que son vitales para mediar la potenciación a largo plazo, son inhibidas por la escopolamina. [68] [71] La escopolamina también inhibe la liberación de glutamato mediada por colinérgicos en las neuronas del hipocampo, que ayudan en la despolarización, potenciación del potencial de acción y supresión sináptica. Los efectos de la escopolamina sobre la liberación de acetilcolina y glutamato en el hipocampo favorecen el funcionamiento cognitivo de recuperación dominante. [68] La escopolamina se ha utilizado para modelar los defectos en la función colinérgica para modelos de Alzheimer, demencia, síndrome de X frágil y síndrome de Down. [68] [72] [73] [74]

La escopolamina también se ha investigado como un antidepresivo de inicio rápido, y varios estudios pequeños han encontrado resultados positivos. [75] [76] [77] [78]

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    Medios relacionados con la escopolamina en Wikimedia Commons
  • "Escopolamina". Portal de información sobre medicamentos. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.

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Tetraciclina

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Tetraciclina, cualquiera de un grupo de compuestos antibióticos de amplio espectro que tienen una estructura básica común y están aislados directamente de varias especies de Streptomyces bacterias o producidas semisintéticamente a partir de esos compuestos aislados.

Las tetraciclinas actúan interfiriendo con la capacidad de una bacteria para producir ciertas proteínas vitales, por lo tanto, son inhibidores del crecimiento (bacteriostáticos) en lugar de asesinos del agente infeccioso (bactericidas) y son efectivas solo contra la multiplicación de microorganismos. Las tetraciclinas se utilizan contra diversas enfermedades infecciosas, como el cólera, las rickettsias, el tracoma (una infección crónica del ojo), la psitacosis (una enfermedad transmitida por determinadas aves), la brucelosis y la tularemia. Las tetraciclinas también se han utilizado para el tratamiento del acné.

Si bien todas las tetraciclinas tienen una estructura común, se diferencian entre sí por la presencia o ausencia de grupos cloruro, metilo e hidroxilo. Aunque estas modificaciones no cambian su actividad antibacteriana de amplio espectro, sí afectan propiedades farmacológicas como la vida media y la unión a proteínas en suero. Todas las tetraciclinas tienen el mismo espectro antibacteriano, aunque existen algunas diferencias en la sensibilidad de las bacterias a los diversos tipos de tetraciclinas. Inhiben la síntesis de proteínas tanto en células bacterianas como humanas. Las bacterias tienen un sistema que permite que las tetraciclinas sean transportadas al interior de la célula, mientras que las células humanas no las células humanas, por lo tanto, se libran de los efectos de la tetraciclina en la síntesis de proteínas.

Todas las tetraciclinas se absorben en el tracto gastrointestinal después de la administración oral y la mayoría pueden administrarse por vía intravenosa o intramuscular. Debido a que el calcio, el magnesio, el aluminio y el hierro forman productos insolubles con la mayoría de las tetraciclinas, no pueden administrarse simultáneamente con sustancias que contienen estos minerales (p. Ej., Leche). Los complejos entre tetraciclinas y calcio pueden causar manchas en los dientes y retraso del crecimiento óseo en niños pequeños o en recién nacidos si las tetraciclinas se toman después del cuarto mes de embarazo. La tetraciclina también puede causar fotosensibilidad en pacientes expuestos a la luz solar.

Debido a que no toda la tetraciclina administrada por vía oral se absorbe en el tracto gastrointestinal, la población bacteriana del intestino puede volverse resistente a las tetraciclinas, lo que resulta en un crecimiento excesivo (suprafección) de organismos resistentes. Se cree que el uso generalizado de tetraciclinas ha contribuido a un aumento en el número de organismos resistentes a las tetraciclinas, lo que a su vez hace que ciertas infecciones sean más resistentes al tratamiento. También se ha cuestionado el uso de tetraciclinas en la alimentación del ganado para promover el crecimiento.

Este artículo fue revisado y actualizado más recientemente por Kara Rogers, editora sénior.


Como parte del Proyecto Antibióticos-IA, estamos aprovechando el poder de la inteligencia artificial (IA) para descubrir nuevas clases de antibióticos y comprender rápidamente cómo funcionan. También estamos utilizando enfoques de aprendizaje profundo para el diseño de novo de nuevos antibióticos y el desarrollo de tratamientos combinados.

Materiales portátiles con sensores de biología sintética integrados para la detección de biomoléculas

Peter Q. Nguyen, Luis R. Soenksen, Nina M. Donghia, Nicolaas M. Angenent-Mari, Helena de Puig, Ally Huang, Rose Lee, Shimyn Slomovic, Tommaso Galbersanini, Geoffrey Lansberry, Hani M. Sallum, Evan M. Zhao , James B. Niemi y James J. Collins
Biotecnología de la naturaleza (2021)

La integración de la biología sintética en los dispositivos portátiles podría ampliar las oportunidades para el monitoreo no invasivo del estado fisiológico, los estados de enfermedad y la exposición a patógenos o toxinas. Sin embargo, el funcionamiento de circuitos sintéticos generalmente requiere la presencia de bacterias vivas diseñadas, lo que ha limitado su aplicación en dispositivos portátiles. Aquí informamos sobre sustratos y textiles ligeros y flexibles funcionalizados con circuitos sintéticos liofilizados y libres de células, incluidas herramientas basadas en CRISPR, que detectan metabolitos, sustancias químicas y firmas de ácidos nucleicos de patógenos. Los dispositivos portátiles se activan tras la rehidratación de eventos de exposición acuosa e informan la presencia de objetivos moleculares específicos mediante cambios colorimétricos o mediante una red de fibra óptica que detecta salidas fluorescentes y luminiscentes. Los límites de detección de ácidos nucleicos rivalizan con los métodos de laboratorio actuales, como la PCR cuantitativa. Demostramos el desarrollo de una máscara facial con un sensor CRISPR liofilizado para la detección no invasiva y portátil del SARS-CoV-2 a temperatura ambiente en 90 minutos, sin necesidad de la intervención del usuario más que presionar un botón.

Diseño de circuitos biológicos: biología sintética dentro del modelo de operón y más allá

Max A. English, Raphaël V. Gayet y James J. Collins
Revisión anual de bioquímica (2021)

En 1961, Jacob y Monod propusieron el modelo de operón de regulación génica. En el núcleo del modelo estaba el ensamblaje modular de reguladores, operadores y genes estructurales. Para ilustrar la componibilidad de estos elementos, Jacob y Monod vincularon la diversidad fenotípica a las arquitecturas de los circuitos reguladores. En esta revisión, examinamos cómo los planos de circuito imaginados por Jacob y Monod sentaron las bases para las primeras redes de genes sintéticos que lanzaron el campo de la biología sintética en 2000. Discutimos las influencias del modelo de operón y su marco teórico más amplio en la primera generación de circuitos biológicos sintéticos, que eran predominantemente circuitos transcripcionales y postranscripcionales. También describimos cómo los avances recientes en biología molecular más allá del modelo de operón, es decir, moléculas programables de unión de ADN y ARN, así como modelos de regulación epigenética y postraduccional, están expandiendo el conjunto de herramientas de biología sintética y permitiendo el diseño de circuitos biológicos más complejos.

La condensación citoplasmática inducida por el daño de la membrana se asocia con la letalidad de los antibióticos

Felix Wong, Jonathan M. Stokes, Bernardo Cervantes, Sider Penkov, Jens Friedrichs, Lars D. Renner y James J. Collins
Nature Communications (2021)

Los antibióticos bactericidas matan las bacterias perturbando diversos procesos y objetivos celulares. La interrupción del socio principal de unión al antibiótico induce una cascada de eventos moleculares, lo que conduce a la sobreproducción de subproductos metabólicos reactivos. Sin embargo, no está claro cómo estos eventos moleculares contribuyen a la muerte de las células bacterianas. Aquí, adoptamos un enfoque de biología física unicelular para investigar la función antibiótica. Mostramos que los aminoglucósidos y las fluoroquinolonas inducen la condensación citoplasmática a través del daño de la membrana y la posterior salida del contenido citoplasmático como parte de su letalidad. Un modelo cuantitativo de daño a la membrana y fuga citoplasmática indica que un pequeño número de defectos de membrana a escala nanométrica en una sola bacteria puede dar lugar al fenotipo de condensación citoplásmica a escala celular. Además, la condensación citoplasmática está asociada con la acumulación de subproductos metabólicos reactivos y la peroxidación lipídica, y el pretratamiento de las células con el antioxidante glutatión atenúa la condensación citoplasmática y la muerte celular. Nuestro trabajo amplía nuestra comprensión de los eventos moleculares posteriores que están asociados con la letalidad de los antibióticos, revelando la condensación citoplasmática como una característica fenotípica de la muerte celular bacteriana inducida por antibióticos.

Biología sintética en la clínica: ingeniería de vacunas, diagnóstico y terapéutica

Xiao Tan, Justin H. Letendre, James J. Collins y Wilson W. Wong
Celular (2021)

La biología sintética es una disciplina impulsada por el diseño centrada en la ingeniería de funciones biológicas novedosas a través del descubrimiento, caracterización y reutilización de partes moleculares. Varias soluciones biológicas sintéticas para problemas biomédicos críticos están al borde de una adopción generalizada y demuestran la maduración floreciente del campo. Aquí, destacamos las aplicaciones de la biología sintética en el desarrollo de vacunas, el diagnóstico molecular y la terapéutica basada en células, haciendo hincapié en las tecnologías aprobadas para uso clínico o en ensayos clínicos activos. Concluimos llamando la atención sobre las recientes innovaciones en biología sintética que probablemente tengan un impacto significativo en las aplicaciones futuras de la biomedicina.

Las mutaciones clínicamente relevantes en genes metabólicos centrales confieren resistencia a los antibióticos

Allison J. Lopatkin, Sarah C. Bening, Abigail L. Manson, Jonathan M. Stokes, Michael A. Kohanski, Ahmed H. Badran, Ashlee M. Earl, Nicole J. Cheney, Jason H. Yang y James J. Collins
Ciencia (2021)

Aunque el metabolismo juega un papel activo en la letalidad de los antibióticos, la resistencia a los antibióticos generalmente se asocia con la modificación del objetivo del fármaco, la inactivación enzimática y / o el transporte más que con los procesos metabólicos. Los experimentos de evolución de Escherichia coli se basan en la selección dependiente del crecimiento, que puede proporcionar una visión limitada del panorama de la resistencia a los antibióticos. Secuenciamos y analizamos E. coli adaptada a antibióticos representativos en estados metabólicos cada vez más elevados. Esto reveló varios genes no canónicos subestimados, como los relacionados con el carbono central y el metabolismo energético, que están implicados en la resistencia a los antibióticos. Estas alteraciones metabólicas conducen a una menor respiración basal, lo que evita la inducción mediada por antibióticos de la actividad del ciclo del ácido tricarboxílico, evitando así la toxicidad metabólica y minimizando la letalidad del fármaco. Varias de las mutaciones específicas del metabolismo identificadas están sobrerrepresentadas en los genomas de los patógenos clínicos de E. coli & gt3500, lo que indica relevancia clínica.