«Los niveles clínicos de antibióticos pueden causar un estrés oxidativo que puede provocar daños en el ADN, las proteínas y los lípidos de las células humanas, pero este efecto puede aliviarse con antioxidantes», dijo el doctor Jim Collins, que dirigió el estudio. Collins, pionero de la biología sintética y miembro de la Facultad Principal del Instituto Wyss, es también el Profesor Distinguido William F. Warren de la Universidad de Boston, donde dirige el Centro de Biología Sintética.
Los médicos suelen recetar antibióticos libremente, pensando que dañan a las bacterias y dejan indemnes los tejidos humanos. Pero a lo largo de los años se han acumulado informes sobre los efectos secundarios ocasionales de diversos antibióticos, como tendinitis, problemas en el oído interno y pérdida de audición, diarrea, deterioro de la función renal y otros problemas.
Collins sospechaba que estos efectos secundarios se producían cuando los antibióticos desencadenaban estrés oxidativo, una condición en la que las células producen moléculas de oxígeno químicamente reactivas que dañan el ADN y las enzimas de las bacterias, así como la membrana que encierra la célula.
El equipo de Collins ya había descubierto que los antibióticos que matan a las bacterias lo hacen desencadenando estrés oxidativo en ellas. Se preguntaron si los antibióticos causaban efectos secundarios al desencadenar el estrés oxidativo en las mitocondrias, un orgánulo similar a las bacterias que suministra energía a las células humanas.
El doctor Sameer Kalghatgi, un antiguo becario postdoctoral del laboratorio de Collins que ahora es Científico Principal de Plasma en EP Technologies en Akron (Ohio), y Catherine S. Spina, candidata a doctora en medicina de la Universidad de Boston e investigadora del Instituto Wyss, probaron primero si los niveles clínicos de tres antibióticos (ciprofloxacina, ampicilina y kanamicina) causaban estrés oxidativo en células humanas cultivadas. Descubrieron que todos estos fármacos eran seguros tras seis horas de tratamiento, pero que un tratamiento más prolongado de unos cuatro días provocaba el mal funcionamiento de las mitocondrias.
Los resultados significan que «los médicos sólo deberían recetar antibióticos cuando son necesarios, y los pacientes sólo deberían pedirlos cuando tienen una infección bacteriana grave», dijo Collins.
El equipo también trató a ratones con los mismos tres antibióticos en dosis del tamaño de un ratón, similares a las que reciben los pacientes en la clínica. El tratamiento a largo plazo con cada uno de los tres antibióticos dañó los lípidos de los animales y provocó el descenso de los niveles de glutatión, uno de los antioxidantes naturales del organismo, otro signo de estrés oxidativo.
Para marcar la diferencia en la clínica, sin embargo, los científicos seguían necesitando una forma de prevenir el estrés oxidativo inducido por los antibióticos, o una forma de remediarlo mientras se producía. Encontraron ambas cosas. Pudieron prevenir el estrés oxidativo utilizando un antibiótico bacteriostático, es decir, un antibiótico como la tetraciclina que impide que las bacterias se multipliquen pero no las mata. También podrían aliviar el estrés oxidativo limpiando las moléculas de oxígeno químicamente reactivas con un antioxidante aprobado por la FDA llamado N-acetilcisteína, o NAC, que ya se utiliza para ayudar a tratar a los niños con fibrosis quística.
Los nuevos resultados llegan tras otros dos avances recientes del grupo de Collins sobre el tratamiento de los antibióticos: un informe en Nature que muestra que los virus del intestino que infectan a las bacterias albergan genes que confieren resistencia a los antibióticos, y otro informe en Science Translational Medicine que muestra que la plata puede potenciar la eficacia de muchos antibióticos ampliamente utilizados.
«Jim y su equipo están avanzando a la velocidad del rayo para desvelar los misterios médicos que se interponen en el camino de un tratamiento antibiótico seguro y eficaz», dijo el doctor Don Ingber, director fundador del Instituto Wyss. «Los médicos saben desde hace años que los antibióticos causan ocasionalmente efectos secundarios graves, y los nuevos hallazgos de Jim ofrecen no una, sino dos estrategias nuevas y emocionantes que podrían abordar este problema de salud pública que se ha descuidado durante mucho tiempo.»
A continuación, Collins planea más estudios en animales para averiguar las mejores formas de remediar el estrés oxidativo. Pero dado que tanto los antibióticos bacteriostáticos como la NAC ya están aprobados por la FDA, los médicos podrían utilizar esta estrategia pronto.
«Nos interesa ver si esto podría trasladarse a la clínica», dijo Collins.