Evaluación in vitro de las propiedades antimicrobianas de vasopresores

Resúmenes

Justificativa y objetivo:

Los medicamentos administrados como perfusión intravenosa pueden ser contaminados durante las diversas etapas de producción o preparación. Sin embargo, son muy raros los estudios existentes sobre los efectos antibacterianos de los vasopresores. Este estudio investiga la actividad antimicrobiana in vitro de las formas de vasopresores usados clínicamente.

Materiales y métodos:

Actividades antimicrobianas in vitro de sustancias vasopresoras de diferentes concentraciones fueron investigadas con el uso de la técnica de microdilución. Los microrganismos usados en el test fueron: Escherichia coli ATCC 25922, Yersinia pseudotuberculosis ATCC 911, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Listeria monocytogenes ATCC 43251, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Bacillus cereus 702 Roma, Mycobacterium smegmatis ATCC607, Candida albicans ATCC 60193 y Saccharomyces cerevisiae RSKK 251. Los ensayos antibacterianos se hicieron en un caldo de cultivo Mueller-Hinton (pH 7,3) y los ensayos antifúngicos en una solución tapón de base nitrogenada para levadura (pH 7,0).

Resultados:

Dos preparaciones diferentes de dopamina mostraron actividad antimicrobiana. Ninguna otra sustancia del estudio mostró alguna actividad antimicrobiana.

Conclusiones:

En nuestra opinión, los efectos antibacterianos de la dopamina pueden ser ventajosos para inhibir la propagación de la contaminación bacteriana durante la preparación de las soluciones para perfusión. Sin embargo, destacamos la importancia del seguimiento riguroso de las directrices de esterilización de los equipos y de asepsia durante todos los procedimientos realizados en las unidades de cuidados intensivos.

Activid adantimicrobiana; Vasopresores; Contaminación de medicamentos

Justificativa e objetivo:

os medicamentos administrados como perfusão intravenosa podem ser contaminados durante as várias etapas de produção ou preparação. No entanto, estudos sobre os efeitos antibacterianos de vasopressores são muito raros. Este estudo investiga a atividade antimicrobiana in vitro das formas de vasopressores usados clinicamente.

Materiais e métodos:

atividades antimicrobianas in vitro de substâncias vasopressoras de diferentes concentrações foram investigadas com o uso da técnica de microdiluição. Os microrganismos empregados no teste foram: Escherichia coli ATCC 25922, Yersinia pseudotuberculosis ATCC 911, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Listeria monocytogenes ATCC 43251, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Bacillus cereus 702 Roma, Mycobacterium smegmatis ATCC607, Candida albicans ATCC 60193 e Saccharomyces cerevisiae RSKK 251. Os ensaios antibacterianos foram feitos em caldo de cultura Mueller-Hinton (pH 7,3) e os ensaios antifúngicos em solução tampão de base nitrogenada para levedura (pH 7,0).

Resultados:

duas preparações diferentes de dopamina mostraram atividade antimicrobiana. Nenhuma outra substância do estudo mostrou qualquer atividade antimicrobiana.

Conclusões:

em nossa opinião, os efeitos antibacterianos da dopamina podem ser vantajosos para inibir a propagação de contaminação bacteriana durante a preparação das soluções para perfusão. Contudo, salientamos a importância do seguimento rigoroso das diretrizes de esterilização dos equipamentos e de assepsia durante todos os procedimentos feitos em unidades de terapia intensiva.

Atividade antimicrobiana; Vasopressores; Contaminacão de medicamentos

Background:

Drugs administered as intravenous infusion may be contaminated during several stages of production or preparation. However studies focusing on antibacterial effects of vasopressor drugs are very rare. This study investigates the in vitro antimicrobial activity of the clinically used forms of vasopressors.

Materials and methods:

In vitro antimicrobial activities of vasopressor drugs of different concentrations were investigated by using the micro dilution technique. Microorganisms used in the test were Escherichia coli ATCC 25922, Yersinia pseudotuberculosis ATCC 911, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, Listeria monocytogenes ATCC 43251, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Bacillus cereus 702 Roma, Mycobacterium smegmatis ATCC607, Candida albicans ATCC 60193, and Saccharomyces cerevisiae RSKK 251. Antibacterial assays were performed in Mueller-Hinton broth at pH 7.3 and antifungal assays were performed in buffered Yeast Nitrogen Base at pH 7.0.

Results:

Two different dopamine preparations showed antimicrobial activity. No other study drug showed any antimicrobial activity.

Conclusions:

In our opinion, dopamine's antibacterial effects may be advantageous for inhibiting the spread of bacterial contamination during the preparation of the infusion solutions. However, it is important that strict guidelines regarding the need for sterile equipment and deliverables be adhered to during all procedures performed in the intensive care units.

Antimicrobial activities; Vasopressor drugs; Drug contamination

Introducción

El choque séptico es la principal causa de muerte en las unidades de cuidados intensivos. Los estados de choque se caracterizan principalmente por el fracaso circulatorio agudo que conlleva a la hipoperfusión, con un potencial resultando en el fracaso multiorgánico. La hipotensión puede ser la consecuencia de 3 importantes trastornos hemodinámicos: hipovolemia, insuficiencia vascular e insuficiencia cardíaca¹. Cuando la administración adecuada de líquidos no logra restaurar la perfusión tisular y la presión arterial, los vasopresores son generalmente necesarios para aumentar la presión sistémica, el débito cardíaco y el suplemento de oxígeno².

Estudios in vitro de moléculas de catecolaminas han demostrado la proliferación de bacterias^3-5. Una parte de las catecolaminas, que son usadas como vasopresores, se produce de forma endógena en el cuerpo. Sin embargo, las catecolaminas usadas como vasopresores son producidas sintéticamente y perfundidas para el tratamiento de la insuficiencia cardiovascular proveniente de choque séptico. La dopamina, dobutamina, adrenalina y noradrenalina son las sustancias vasopresoras más a menudo usadas, preparadas sintéticamente con productos químicos complementarios con una actividad antioxidante y antimicrobiana. El metabisulfito de sodio, N-acetilcisteína y edetato disódico son los antioxidantes y antimicrobianos usados más a menudo para ese propósito en medicamentos frecuentemente encontrados en los mercados farmacológicos (tabla 1).

Tabla 1
Medicamentos e ingredientes del estudio

Catecolaminas	Ingredientes
Epinefrina	En ampolla de 1 mL:
	- Epinefrina 0,5mg
	- Cloruro de sodio 8,5 mg
	- Metabisulfito 0,5 mg
	- Agua para inyección
Norepinefrina	En ampolla de 4 mL:
	- Bitartarato de norepinefrina 8 mg (equivalente a 4 mg de norepinefrina base)
	- Metabisulfito de sodio 4 mg
	- Cloruro de sodio 34,35 mg
	- Agua para inyección
Dobutamina	En ampolla de 20 mL:
	- Clorhidrato de dopamina 280 mg (equivalente a 250 mg de dobutamina base)
	- Metabisulfito de sodio 4,8 mg
	- Agua para inyección
Dopamina	En ampolla de 5 mL:
	- Cloruro de dopamina 200 mg
	- N-acetilcisteína 2 mg
	- Edetato disódico 2 mg
	- Agua para inyección
Dopamina	En ampolla de 5 mL:
	- Clorhidrato de dopamina 200 mg
	- Metabisulfito de sodio 50 mg

Considerando los diversos estudios que relatan los efectos de las moléculas de catecolaminas sobre la proliferación de bacterias, investigamos el efecto in vitro de productos comercialmente preparados con catecolaminas sobre la proliferación de varios hongos y cepas de bacterias a menudo encontradas en el choque séptico.

Materiales y métodos

Los microorganismos usados en los test se obtuvieron en el Instituto Refik Saydam Hifzissihha (Ancara, Turquía) y fueron los siguientes: Escherichia coli (E. coli)ATCC 25922, Yersinia pseudotuberculosis (Y. pseudotuberculosis) ATCC 911, Pseudomonas auroginosa (P. auroginosa) ATCC 10145, Listeria monocytogenes (L. monocytogenes) ATCC 43251, Enterococcus faecalis (E. faecalis) ATCC 29212, Staphylococcus aureus (S. aureus) ATCC 25923, Bacillus cereus (B. cereus) 709 ROMA, Mycobacterium smegmatis (M. smegmatis) ATCC607, Candida albicans (C. albicans) ATCC 60193 y Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) ATCC 60193.

Los efectos antimicrobianos de los fármacos fueron testados cuantitativamente en medios de agar apropiados usando el método de dilución doble y los valores en μg/mL de la concentración inhibitoria mínima (CIM) fueron determinados^6,7. Los ensayos antibacterianos fueron realizados en caldo de cultivo Mueller-Hinton (MH) (Difco, Detroit, MI, Estados Unidos) a un pH de 7,3 y los ensayos antifúngicos realizados en solución tapón de base nitrogenada para levadura (BNL) (Difco, Detroit, MI, Estados Unidos) a un pH de 7,0. Cada fármaco testado fue preparado en volúmenes de 0,1 mL de MH estéril en BNL, en concentraciones variando de 5 μg/mL a 5 mg/mL para microdilución. Una gota (0,02 mL) de suspensión del microorganismo (aproximadamente 10⁶ microrganismos por mL) fue adicionada a las diluciones de extracto/agar. Después de la incubación a 35 °C durante 18-72horas, los medios se examinaron para la proliferación. La CIM es definida como la menor concentración del fármaco que no presenta proliferación de microorganismos. Las diluciones sin proliferación visible fueron usadas para determinar la concentración bactericida mínima (CBM), repartiendo 100 μL de la muestra en la superficie de las placas de agar secas (MH y BNL) con bastones de vidrio estériles y enseguida incubadas a 35 °C durante 18 horas. La CBM de cada extracto está definida como la menor concentración que no presenta proliferación de microrganismos en placa de agar. El fluconazol, ampicilina y la estreptomicina fueron usados como medicamentos-estándar antifúngicos y antibacterianos, respectivamente.

La tabla 1 presenta los ingredientes de los medicamentos del estudio ampliamente utilizados como vasopresores en el área médica.

Resultados

Ninguno de los medicamentos del estudio conteniendo noradrenalina, adrenalina y dobutamina presentó ninguna actividad antimicrobiana (tabla 2). Sin embargo, los medicamentos del estudio con dopamina mostraron una actividad antimicrobiana (tabla 2), y uno de los cuales no presentó ninguna actividad contra microorganismos similares a los hongos. Las soluciones que contenían dopamina (125-1.000 μg/mL), N-acetilcisteína y edetato disódico (1,25-10 μg/mL) presentaron una actividad bacteriostática contra las bacterias gram-positivas y negativas.

Tabla 2
Actividad antimicrobiana de los compuestos expresados como valor de la CIM en volumen de 100 mL

Medicamentos del estudio	Ingredientes	Concentración (μg/mL)	Valores CIM (100 mL)
			Ec		Yp		Pa		Li		Ef		Sa		Bc		Ms		Ca		Sc
Norepinefrina 4 mg/4 mL ampolla	Norepinefrina	1.000	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Metabisulfito de sodio	1.000	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Cloruro de sodio	34.350	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
Adrenalina 0,5 mg/1 mL ampolla	Epinefrina	500	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Metabisulfito de sodio	500	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Cloruro de sodio	8.500	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
Dobutamina 250 mg/20 mL ampolla	Dobutamina	12.500	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
	Metabisulfito de sodio	240	-		-		-		-		-		-		-		-		-		-
Dopamina 200 mg/5 mL ampolla	Dopamina	40.000	125		125		250		250		125		125		1.000		250		-		-
	N-acetilcisteína	400	1,25		1,25		2,50		2,50		1,25		1,25		10		2,50		-		-
	Edetato disódico	400	1,25		1,25		2,50		2,50		1,25		1,25		10		2,50		-		-
Dopamina 200 mg/5 mL ampolla	Dopamina	40.000	500		500		500		250		250		500		250		250		500		125
	Metabisulfito de sodio	10.000	125		125		125		62,5		62,5		125		62,5		62,5		125		62,5
Ampicilina		10	2		32		> 128		2		2		2		< 1
Estreptomicina		10															4
Fluconazol		5																	< 8		< 8

• Bc: bacillus cereus 702 Roma; Ca: candida albicans ATCC 60193; Ec: escherichia coli ATCC 25922; Ef: enterococcus faecalis ATCC 29212; Li: listeria monocytogenes ATCC 43251; Ms: mycobacterium smegmatis ATCC607; Pa: pseudomonas aeruginosa ATCC 10145; Sa: staphylococcus aureus ATCC 25923; Sc: saccharomyces cerevisiae RSKK 251; Yp: yersinia pseudotuberculosis ATCC 911.
  (-): ninguna actividad.

Las soluciones con concentraciones más altas tenían una actividad bactericida contra todos los microorganismos, excepto Y. pseudotuberculosis, que es capsular. Las soluciones con diferentes concentraciones de dopamina (125-500 μg/mL), N-acetilcisteína y edetato disódico (1,25-5 μg/mL) trajeron como resultado valores similares de CIM y CBM para cepas de bacterias gram-positivas como el bacilo L. monocytogenes y el coco E. faecalis y gram-negativas como el M. smegmatis que contiene ácidos micólicos en su pared celular. Sin embargo, esos valores fueron significativamente diferentes para cada solución. Las soluciones conteniendo dopamina (125-250 μg/mL), N-acetilcisteína y edetato disódico (1,25-2,5 μg/mL) tenían una actividad bacteriostática contra E. coli, P. aeruginosa y S. aureus. Las soluciones con dopamina 2.000 μg/mL, N-acetilcisteína y edetato 20 μg/mL tenían una actividad bactericida contra los mismos microrganismos. Las soluciones con dopamina 1.000 μg/mL, N-acetilcisteína y edetato 10 μg/mL tenían una actividad bacteriostática y bactericida contra B. cereus.

Otros medicamentos con dopamina (125-500 μg/mL) y metabisulfito de sodio (62,5-125 μg/mL) tenían una actividad bactericida contra todos los microrganismos usados en el test.

Discusión

En este estudio, descubrimos que de todas las preparaciones testadas, 2 preparaciones diferentes de dopamina tenían una actividad antimicrobiana.

Los medicamentos producidos para el uso intravenoso deben ser preparados y administrados en condiciones estériles. Microorganismos infecciosos pueden ser introducidos en el paciente por medio de recipientes contaminados, diafragma de látex, agujas y equipos de perfusión. Los agentes anestésicos y los vasopresores pueden ser contaminados por microorganismos durante la preparación de una infusión. Por eso, los efectos antimicrobianos de los agentes anestésicos y vasopresores son considerados importantes y fueron investigados en estudios anteriores⁸. De lejos, al propofol se le conoce por favorecer el crecimiento de microorganismos⁸. Por otro lado, estudios anteriores han demostrado que el sulfato de morfina, tiopental de sodio, citrato de fentanilo, dexmedetomidina y el midazolam poseen efectos antimicrobianos^8-13. Sin embargo, los estudios sobre los efectos antimicrobianos de vasopresores a menudo usados en las unidades de cuidados intensivos (UCI) son muy pocos.

Existe un aumento en los estudios que demuestran que las catecolaminas estimulan el crecimiento de los microorganismos^4,5,14,15. Entre los factores de causa están la conexión de las catecolaminas a la transferrina y lactoferrina, permitiendo que las bacterias adquieran un sistema específico de respuesta óxido férrico¹⁴ y posiblemente α-adrenérgico de alguna bacteria para reconocer catecolaminas¹.

Por otro lado, los aditivos con propiedades antioxidantes y antimicrobianas son a menudo adicionados a fórmulas comerciales de vasopresores para evitar la contaminación bacteriana^16-19. Sin embargo, existen pocos estudios que investigan la actividad antimicrobiana in vitro de fórmulas comerciales de vasopresores usados clínicamente. Los aditivos más usados en vasopresores son N-acetilcisteína y edetato disódico, conocidos como potentes antioxidantes con propiedades antimicrobianas^16-19.

Este estudio evalúa las propiedades antimicrobianas de los vasopresores más a menudo usados en las áreas médicas en concentraciones diferentes por el método de microdilución.

Los medicamentos vasopresores son administrados por perfusión a través de una vena preferentemente central de alto calibre para garantizar una concentración plasmática en estado estacionario. Usamos el método de microdilución para imitar los diferentes niveles de concentración, una vez que las catecolaminas interactúan en una amplia variación de dosis-respuesta y exhiben varias potencias.

Nuestro estudio descubrió una actividad antimicrobiana en ambos preparados de dopamina. Ningún otro medicamento del estudio logró inhibir el crecimiento de microorganismos en ninguna concentración. Ese hallazgo puede ser explicado por la elevada concentración de metabisulfito de sodio para uno de los preparados de dopamina en comparación con los preparados de noradrenalina, adrenalina y dobutamina.

El metabisulfito de sodio es un agente oxidante activo a un pH bajo. Mientras todos los medicamentos del estudio poseen variaciones efectivas de pH entre 2,2-5,0, el caldo de cultivo MH posee un pH de 7,3 ± 0,1 y la solución tamponada de BNL usada en nuestro estudio tiene un pH de 7,0-25 °C (medio de cultivo sin tapa tiene un pH de 5,4 ± 0,2 a 25 °C). Por tanto, no encontramos que el metabisulfito de sodio puede presentar ninguna actividad antimicrobiana a un pH neutro. Ya que la sangre humana tiene un pH ligeramente alcalino de 7,35-7,45 y la mayoría de las bacterias patógenas prefiere una variación estrecha de pH^6-8,11, pensamos que ese hallazgo está a tono con las aplicaciones de medicamentos en la vida real.

Otro aditivo oxidante presente en los medicamentos testados es la N-acetilcisteína, que demostró ser un agente mucolítico valioso capaz de ayudar en el tratamiento antimicrobiano en combinación con los antibióticos. Los ejemplos en que la actividad antimicrobiana de N-acetilcisteína es observada son en la lisis de la capa mucosa gástrica basal, que permite el escape de la Helicobacter pylori de las secreciones gástricas ácidas, y en la disminución de la formación de biofilmes al reducir la producción de la matriz de polisacáridos extracelulares²⁰ y promover la rotura del biofilme maduro²¹. Esas 2 actividades son aumentadas por un ambiente ácido, y los niveles de pH ligeramente alcalinos establecidos en los ambientes del caldo de cultivo del estudio pueden haber perjudicado la actividad antimicrobiana de la N-acetilcisteína. Sin embargo, para el metabisulfito, concluimos que un nivel de pH ligeramente alcalino está más a tono con las aplicaciones de medicamentos en la vida real.

Es importante que las directrices de esterilización de los equipos y la asepsia se respeten rigurosamente durante todos los procedimientos realizados en la UCI. En algunas circunstancias, los vasopresores pueden ser contaminados por microorganismos que pueden conllevar a infecciones^8,9. Por tanto, el efecto antimicrobiano del vasopresor en esos escenarios es de suma importancia^8,9. En nuestra opinión, los efectos antibacterianos de dopamina pueden ser suficientes para inhibir la contaminación durante la preparación de las soluciones para la perfusión.

Demostramos que la dopamina posee efectos antibacterianos contra algunos microrganismos a menudo encontrados en ambientes hospitalarios. Sugerimos que las preparaciones de dopamina deben ser preferidas en los pacientes sépticos, debido a su actividad antimicrobiana contra varios hongos y cepas de bacterias a menudo encontradas en el choque séptico. Sin embargo, la traducción de esas investigaciones laboratoriales en las recomendaciones, requiere la delimitación de las interacciones entre catecolaminas, varias moléculas coexistentes y cosegregadas con ellas y microorganismos en sus ambientes esperados.

Referências

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Fechas de Publicación

• Publicación en esta colección
  Mar-Apr 2014

Histórico

• Recibido
  05 Abr 2012
• Acepto
  28 Feb 2013