¿Qué es la penicilina y cómo se descubrió?
La penicilina fue el primer antibiótico del mundo, un tipo de medicamento que mata o ralentiza el crecimiento de las bacterias.
Después de que el médico escocés Alexander Fleming descubriera la penicilina en una placa de Petri que contenía bacterias y moho, los científicos acabaron por aislar el agente antimicrobiano y utilizarlo para tratar infecciones bacterianas. Antes de la producción masiva de antibióticos, enfermedades como la neumonía, la tuberculosis y la fiebre reumática eran a menudo mortales.
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La mayoría de las bacterias tienen paredes externas formadas por grandes moléculas llamadas peptidoglicano. La penicilina actúa impidiendo que las bacterias produzcan peptidoglicano, lo que hace que sus paredes celulares se debiliten, se colapsen y derramen las entrañas de las células. Esto mata a las bacterias.
Algunas bacterias producen betalactamasa, una enzima que puede dañar la penicilina y bloquear sus efectos. Para evitar que esto ocurra, las penicilinas pueden combinarse con sustancias capaces de neutralizar la betalactamasa, como el ácido clavulánico, según el recurso médico StatPearls.
En la actualidad, los tipos naturales y semisintéticos de penicilina se utilizan ampliamente en todo el mundo para tratar una serie de infecciones bacterianas, como la neumonía, la faringitis estreptocócica, la meningitis bacteriana y ciertas infecciones bacterianas de transmisión sexual, como la sífilis, según el National Institute for Health and Care Excellence. Se trata de un antibiótico bien estudiado y con pocos efectos secundarios.
Sin embargo, el uso excesivo de penicilina y otros antibióticos ha llevado a algunas cepas de bacterias a desarrollar resistencia a estos fármacos, lo que hace que las infecciones bacterianas sean más difíciles, y a veces imposibles, de tratar.
Las penicilinas pueden dividirse en dos grupos: naturales y semisintéticas. Las penicilinas naturales se fabrican mediante la fermentación del hongo Penicillium chrysogenum, que produce el compuesto antibiótico a medida que crece. Las penicilinas semisintéticas suelen producirse en un laboratorio a partir de una sustancia derivada de la penicilina llamada ácido (+)-6-aminopenicilánico (6-APA), según la Enciclopedia de Toxicología, tercera edición (Academic Press, 2014).
Las penicilinas suelen administrarse mediante inyección, en una vena o en un músculo, en dosis divididas con varias horas de intervalo. Algunos tipos de penicilina, como la penicilina V, también pueden tomarse por vía oral en forma de líquido o comprimidos. La vía de administración -a través de una aguja o por ingestión- afecta al modo en que el organismo absorbe el fármaco y a la cantidad que llega a la bacteria diana, según StatPearls.
La amoxicilina es un derivado de la penicilina muy utilizado que se creó añadiendo un grupo químico adicional a la penicilina. Se administra por vía oral porque es más resistente a los efectos de los ácidos estomacales que la mayoría de las demás penicilinas y se absorbe mejor en el aparato digestivo, según una revisión de 2009 publicada en la revista Infectious Disease Clinics of North America. También mata un espectro más amplio de bacterias que la penicilina.
La penicilina es relativamente segura, aunque un pequeño porcentaje de personas son alérgicas al antibiótico. En las personas que no son alérgicas, la penicilina conlleva un pequeño riesgo de efectos secundarios, como malestar estomacal, náuseas, vómitos y diarrea, y una erupción roja y plana que se resuelve por sí sola, según los recursos médicos UpToDate y StatPearls.
En concreto, la penicilina G puede provocar desequilibrios electrolíticos, sobre todo cuando se administra en grandes dosis, y puede causar efectos como espasmos y dolores musculares, fiebre o hipotensión arterial.
En la alergia a la penicilina, el sistema inmunitario reacciona erróneamente a la penicilina como si fuera una sustancia nociva y libera compuestos como histaminas en el torrente sanguíneo, según la Academia Americana de Alergia, Asma e Inmunología (AAAAI).
Estos compuestos provocan urticaria (una erupción elevada que pica) e hinchazón alrededor de la cara, las manos y los pies. Los médicos suelen tratar la alergia a la penicilina con antihistamínicos y a veces corticosteroides. En raras ocasiones, la penicilina puede provocar una reacción potencialmente mortal denominada anafilaxia, que requiere tratamiento inmediato con epinefrina, la hormona de los EpiPens. Otros tratamientos pueden incluir albuterol para relajar y abrir las vías respiratorias, líquidos intravenosos y corticosteroides.
Una reacción alérgica a la penicilina suele producirse menos de una hora después de que alguien reciba una dosis del antibiótico, según la AAAAI.
Alrededor del 10% de la población estadounidense declara tener alergia a la penicilina, pero las estimaciones aproximadas sugieren que menos del 1% de la población puede ser realmente alérgica a esta clase de antibióticos, según los CDC. Y los CDC señalan que el 80% de las personas con un diagnóstico válido pierden su sensibilidad a la penicilina en un plazo de 10 años.
Los médicos pueden confirmar una alergia a la penicilina mediante una prueba de punción cutánea, durante la cual se inyecta en la piel una pequeña cantidad del antibiótico. Si aparece un bulto que pica en los 30 minutos siguientes a la prueba, es probable que el paciente sea alérgico a la penicilina. A las personas que dan positivo se les puede recetar un antibiótico distinto, según Yale Medicine.
Sin embargo, si la penicilina es absolutamente necesaria -por ejemplo, cuando una infección potencialmente mortal no tiene alternativas terapéuticas-, el paciente puede necesitar un tratamiento de desensibilización al fármaco. Esto implica administrar dosis progresivamente mayores de penicilina cada 15 o 20 minutos hasta alcanzar una dosis terapéutica completa, lo que permite al sistema inmunitario tolerar temporalmente el fármaco.
El médico y bacteriólogo escocés Alexander Fleming descubrió accidentalmente la penicilina en su laboratorio en 1928.
Al volver de vacaciones, se dio cuenta de que algunas placas de Petri que contenían bacterias Staphylococcus se habían contaminado con un moho del género Penicillium. Los estafilococos no crecían como se esperaba en los lugares invadidos por el hongo. Fleming obtuvo un extracto del moho, bautizó su agente activo como "penicilina" y determinó que el extracto mataba varios tipos de bacterias dañinas, según un artículo de 2017 publicado en la revista Emerging Infectious Diseases.
Fleming publicó sus hallazgos en 1929, pero nunca pudo aislar el compuesto recién descubierto. Durante una década, Fleming envió su molde de Penicillium a cualquiera que lo solicitara, con la esperanza de que pudiera obtener penicilina pura, sin éxito.
El compuesto fue aislado finalmente en 1939 por un grupo de científicos dirigidos por Ernst Chain y Howard Florey, bioquímicos de la Universidad de Oxford (Inglaterra). También llevaron a cabo la primera prueba de la penicilina en animales, inyectando a ocho ratones bacterias dañinas y proporcionando después a cuatro de los roedores un tratamiento. Al día siguiente, todos los ratones no tratados habían muerto, pero los animales tratados sobrevivieron.
El 12 de febrero de 1941, el equipo de Florey administró la primera dosis de penicilina a un ser humano, según la American Chemical Society (ACS). Albert Alexander sufría una infección potencialmente mortal y, a los pocos días de recibir la penicilina, empezó a recuperarse. Por desgracia, el equipo de Florey se quedó sin el fármaco antes de que Alexander se curara por completo, y murió.
Según el artículo Emerging Infectious Diseases, en junio de 1941, Florey y Chain viajaron para reunirse con Charles Thom, micólogo principal del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, y Andrew Jackson Moyer, director del Laboratorio de Investigación del Norte del departamento.
Thom identificó la especie de moho que permitió el descubrimiento inicial de Fleming -Penicillium notatum- , que inicialmente se había clasificado como P. rubrum. También ayudó a determinar que otra especie de Penicillium, el P. chrysogenum, producía seis veces más penicilina que la cepa de Fleming. Moyer sugirió utilizar un producto de desecho de la fabricación de almidón de maíz para cultivar el moho y fabricar abundante penicilina, y poco después las empresas farmacéuticas desarrollaron una nueva técnica de fermentación para hacer lo mismo a escala industrial.
La producción aumentó y, en 1945, Fleming, Florey y Chain recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina "por el descubrimiento de la penicilina y su efecto curativo en diversas enfermedades infecciosas".
El uso indebido de la penicilina contribuye al desarrollo de la resistencia a los antibióticos.
Los antibióticos matan a las bacterias sensibles al fármaco, mientras que las cepas resistentes crecen y se multiplican. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), la exposición repetida a los antibióticos presiona a las bacterias para que desarrollen nuevas estrategias de resistencia a los fármacos, que luego pueden compartir con otras bacterias a través de un proceso denominado "transferencia horizontal de genes".
La propagación de la resistencia a la penicilina se documentó por primera vez en 1942 en múltiples cepas de Staphylococcus aureus, causantes de muchas infecciones cutáneas y respiratorias. Desde entonces, la resistencia a la penicilina ha aparecido en otros patógenos, como S. pneumoniae y Escherichia coli, según una revisión de 2017 publicada en The Yale Journal of Biology and Medicine.
Según los CDC, no deben recetarse antibióticos para infecciones víricas, como resfriados, gripe, la mayoría de los dolores de garganta y bronquitis. Ello se debe a que las personas son portadoras de bacterias sensibles a la penicilina sin que éstas causen enfermedades. Cuando los médicos administran penicilina para tratar infecciones víricas, no hacen nada por tratar la enfermedad, pero sí presionan a las bacterias sensibles a la penicilina que viven inofensivamente en el organismo para que desarrollen resistencia.
Según los CDC, al menos el 28% de los antibióticos recetados en ambulatorios no son necesarios para los pacientes, y hasta la mitad del uso total de antibióticos en estas clínicas puede ser inadecuado debido a que los médicos seleccionan el antibiótico, la dosis o la duración del tratamiento equivocados.
"En general, hay un gran problema con la prescripción inadecuada de antibióticos en Estados Unidos", declaró a Live Science el Dr. Saul R. Hymes, director médico de administración antimicrobiana pediátrica del Hospital Infantil Stony Brook de Nueva York.
Este artículo sólo tiene fines informativos y no pretende ofrecer asesoramiento médico.
Recursos adicionales
Para saber más sobre el descubrimiento casual de la penicilina, vea esta charla de TED-Ed. En este vídeo de SciShow se explica de forma sencilla qué es la resistencia a los antibióticos y cómo se propaga. Y para más información sobre cómo deben (y no deben) usarse los antibióticos, visite la página "Antibiotic Do's & Don'ts" de los CDC.
