Inhibidores de la síntesis de metabolitos: cómo funcionan las sulfamidas
Metabolismo
Cuando escuche la palabra ‘metabolismo’, podría pensar en personas flacas y no tan flacas y en cómo la gente dice cosas como: ‘Tiene un metabolismo súper rápido; por eso puede comer lo que quiera y seguir luciendo tan bien ‘.
De todos modos, ¿qué es el metabolismo? El metabolismo son todas las reacciones químicas que ocurren dentro de un organismo para mantener su vida. Cuando las personas hablan de acelerar su metabolismo, están hablando de las reacciones químicas involucradas en convertir los alimentos en energía y quemar calorías. Pero también hay muchos otros tipos de metabolismo, ya que hay muchas reacciones químicas y transformaciones que ocurren en todas nuestras células.
Las bacterias también tienen metabolismos; así es como convierten los nutrientes que ingieren del medio ambiente en todas las moléculas útiles que necesitan para su vida cotidiana. Y el metabolismo de las bacterias tiene algunas diferencias importantes en comparación con el metabolismo de nuestras células. Eso significa que, lo adivinó, los antibióticos que inhiben el metabolismo bacteriano pueden ser selectivamente tóxicos.
En esta lección, aprenderemos sobre dos antibióticos que inhiben el metabolismo bacteriano: las sulfonamidas y la trimetoprima.
Drogas sulfa
Las sulfonamidas son una clase de drogas sintéticas que tienen un grupo químico de sulfonamidas. Estos medicamentos tienen muchos usos diferentes, pero en esta lección, nos centraremos en los que son antibacterianos. A menudo se utilizan para tratar infecciones de la vejiga porque alcanzan altas concentraciones en la orina. Los antibióticos sulfa inhiben la vía que utilizan las bacterias para sintetizar el ácido fólico, que es un metabolito importante o sustancia formada por el metabolismo de todas las células.
El ácido fólico es una vitamina que se necesita para producir nucleótidos y muchos aminoácidos. Entonces, básicamente, sin ácido fólico, las células no podrían producir ADN, ARN o la mayoría de las proteínas. Es un metabolito bastante importante.
Los seres humanos obtenemos ácido fólico de lo que comemos, como verduras de hoja verde, frijoles, nueces y frutas. Incluso podemos comprarlo como complemento nutricional. Por ejemplo, las mujeres que están embarazadas o que esperan quedar embarazadas toman ácido fólico para prevenir defectos de nacimiento en sus nuevos bebés.
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Pero las bacterias tienen que producir ácido fólico por sí solas. Arriba está la vía que conduce a la síntesis de ácido fólico en bacterias. Puede ver las enzimas involucradas y los metabolitos que se producen en el camino. Los medicamentos que inhiben la síntesis de ácido fólico son bacteriostáticos porque las bacterias no pueden reproducirse si no tienen suficiente ácido fólico para producir ADN, ARN y proteínas nuevos. También son fármacos de amplio espectro: son eficaces contra muchos tipos de bacterias.
Los fármacos sulfa como el sulfametoxazol inhiben la enzima que cataliza el primer paso de esta vía. Las sulfas son inhibidores competitivos de esta enzima, lo que significa que compiten con el sustrato real de la enzima, que es el ácido para-aminobenzoico y se llama PABA para abreviar.
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Si comparamos las estructuras de PABA y un fármaco sulfa, visto anteriormente, podemos ver fácilmente cómo estos fármacos pueden ser inhibidores competitivos. Se parecen mucho a nosotros, y también a la enzima. Si la mayoría de las copias de esta enzima en la célula bacteriana se unen a las sulfamidas en lugar de a la PABA, no se puede producir gran parte del siguiente metabolito en la vía.
Sin embargo, se podría producir parte del siguiente metabolito, porque es probable que al menos algunas de las enzimas se unan a PABA en lugar de a la sulfa. Eso significa que todavía se podría producir algo de ácido fólico.
Sinergismo con trimetoprima
Es por eso que las sulfonamidas a menudo se administran en combinación con trimetoprima , que es otro medicamento que inhibe la vía bacteriana para la síntesis de ácido fólico. La trimetoprima inhibe competitivamente la enzima que cataliza el último paso de la vía. Nuevamente, esto funciona porque la estructura de la trimetoprima es muy similar a la estructura del sustrato real de la enzima, el ácido dihidrofólico. Es importante tener en cuenta que los humanos también tienen esta enzima. Sin embargo, la trimetoprima es selectivamente tóxica porque tiene una afinidad de unión mucho mayor por la enzima bacteriana que la humana.
Cuando hay trimetoprima, no se formará tanto ácido fólico. Esto es especialmente cierto si también está presente una sulfa, porque entonces se inhiben dos pasos en la vía en lugar de solo uno. Es como un puñetazo uno-dos. Cuando dos medicamentos funcionan significativamente mejor en combinación que cuando se administran solos, se denomina sinergismo . Las sulfas y la trimetoprima son un gran ejemplo de sinergismo farmacológico.
Resumen de la lección
Revisemos. Hoy aprendimos que el metabolismo son todas las reacciones químicas que ocurren dentro de un organismo para mantener su vida. Dado que los metabolismos de las células bacterianas y humanas tienen diferencias importantes, es posible que los antibióticos inhiban selectivamente el metabolismo bacteriano.
Las sulfonamidas y la trimetoprima son antibióticos bacteriostáticos sintéticos de amplio espectro que inhiben dos pasos diferentes en la vía que utilizan las bacterias para producir ácido fólico. Ambos fármacos funcionan mediante la inhibición competitiva de sus enzimas diana porque tienen estructuras muy similares a los sustratos reales de las enzimas.
Las sulfamidas y la trimetoprima generalmente se usan en combinación. Dado que inhiben dos pasos en la misma vía, tienen efectos sinérgicos , lo que significa que funcionan mejor juntos que solos.
Los resultados del aprendizaje
Después de completar esta lección, podrá:
- Definir metabolismo y sinergismo
- Resumir cómo funcionan las sulfonamidas antibióticas
- Explique por qué las sulfonamidas y la trimetoprima tienen efectos sinérgicos