Cefalosporina

Qué es una cefalosporina

Una cefalosporina es un antibiótico bactericida que pertenece a la familia de los betalactámicos. Su estructura química se organiza en torno al ácido 7-aminocefalosporánico (7-ACA), un núcleo bicíclico formado por un anillo betalactámico fusionado a un anillo dihidrotiazínico de seis miembros. Esa diferencia estructural con las penicilinas, que poseen un anillo tiazolidínico de cinco miembros, confiere a las cefalosporinas mayor estabilidad frente a muchas betalactamasas bacterianas.

El nombre procede del hongo del que se obtuvieron por primera vez. Cephalosporium combina dos raíces griegas: κεφαλή (kephalḗ, «cabeza») y σπορά (sporá, «semilla» o «espora»), en alusión a la disposición que adoptan las esporas del hongo en el extremo de sus hifas reproductivas, formando agrupaciones con aspecto redondeado. El sufijo -ina sigue la convención farmacológica habitual para denominar sustancias activas. La RAE recoge el término como «antibiótico de amplio espectro obtenido del hongo Cephalosporium acremonium y que se puede obtener también de forma sintética».

El descubrimiento en Cerdeña y la purificación en Oxford

En 1945, el médico e higienista italiano Giuseppe Brotzu (1895-1976), que era también catedrático de Higiene y rector de la Universidad de Cagliari, observó algo que le llamó la atención: las aguas costeras cercanas a un desagüe de alcantarillado en el sur de Cerdeña parecían inhibir el crecimiento de ciertas bacterias patógenas. Brotzu aisló del agua un hongo, Cephalosporium acremonium (hoy reclasificado como Acremonium chrysogenum), y publicó sus hallazgos en 1948 en la revista Lavori dell'Istituto di Igiene di Cagliari.

Sin recursos suficientes para continuar la investigación en Cerdeña, Brotzu envió el cultivo del hongo a la Escuela de Patología Sir William Dunn de la Universidad de Oxford. Allí, Edward Abraham y Guy Newton lograron aislar tres sustancias antibióticas del filtrado: la cefalosporina P (activa contra grampositivos), la cefalosporina N (que resultó ser en realidad una penicilina, posteriormente renombrada penicilina N) y la cefalosporina C, menos potente pero con un rasgo notable: resistía la acción de la penicilinasa.

Fue precisamente la cefalosporina C la que abrió el camino. A partir de su núcleo, el ácido 7-ACA, fue posible sintetizar derivados semisintéticos con actividad antibacteriana mucho mayor. La primera cefalosporina comercializada, la cefalotina, llegó al mercado en 1964.

Mecanismo de acción sobre la pared bacteriana

Como todos los betalactámicos, las cefalosporinas interfieren en la síntesis de la pared celular bacteriana. Las bacterias construyen su pared a partir de peptidoglicano, un polímero reticulado que les da rigidez. Para completar esa reticulación hacen falta unas enzimas llamadas proteínas fijadoras de penicilina (PBPs, por sus siglas en inglés), que catalizan la transpeptidación final.

Las cefalosporinas se unen de forma covalente a esas PBPs e inactivan su función catalítica. Sin transpeptidación, la pared no puede cerrarse correctamente, y la presión osmótica interna acaba provocando la lisis de la célula bacteriana. El resultado es bactericida, no solo bacteriostático.

Hay un matiz que conviene señalar: la afinidad por unas u otras PBPs varía según la cefalosporina concreta, lo que explica en parte las diferencias de espectro entre generaciones. No todas las PBPs participan por igual en la reticulación del peptidoglicano; algunas tienen funciones accesorias cuya inhibición produce efectos morfológicos distintos en la bacteria (filamentación, esferoplastos).

Clasificación por generaciones

Las cefalosporinas se agrupan convencionalmente en generaciones, una clasificación que refleja tanto la cronología de su desarrollo como la evolución de su espectro antimicrobiano. No existe un criterio único universalmente aceptado para delimitar cada generación (en Japón, por ejemplo, la cuarta generación no se reconoce como categoría separada), pero la división en cuatro generaciones principales está consolidada en la mayoría de las guías clínicas.

En la primera generación, la actividad se concentra en cocos grampositivos como Staphylococcus y Streptococcus. A medida que se avanza hacia generaciones posteriores, la cobertura frente a bacilos aerobios gramnegativos se amplía de forma progresiva, aunque esa ganancia suele ir acompañada de una cierta pérdida de actividad frente a los grampositivos.

Con la segunda generación se añade actividad frente a algunos bacilos gramnegativos como Haemophilus influenzae y, en el caso del subgrupo de las cefamicinas, frente a anaerobios del género Bacteroides. Ya en la tercera generación, el espectro gramnegativo se amplía de forma considerable y algunas moléculas alcanzan concentraciones útiles en el líquido cefalorraquídeo. Por su parte, la cuarta generación, representadas sobre todo por la cefepima, combinan actividad extendida frente a gramnegativos con una estabilidad notable frente a las betalactamasas cromosómicas de tipo AmpC.

Diferenciación con penicilinas, carbapenemes y monobactámicos

Todos los betalactámicos comparten el anillo betalactámico de cuatro miembros, pero difieren en el anillo adicional fusionado a él. En las penicilinas es un tiazolidínico de cinco miembros; en las cefalosporinas, uno dihidrotiazínico de seis. Esos dos átomos de diferencia no son triviales: alteran la geometría de la molécula y, con ella, su capacidad para resistir la hidrólisis por betalactamasas.

Los carbapenemes poseen un anillo de cinco miembros con un carbono en lugar de azufre, lo que les confiere el espectro más amplio dentro de los betalactámicos. Los monobactámicos carecen de segundo anillo y solo son activos frente a gramnegativos aerobios. Existe un dato práctico relevante sobre la reactividad cruzada alérgica: aunque tradicionalmente se ha citado una tasa del 10 % entre pacientes alérgicos a penicilinas, estudios más recientes la sitúan en torno al 1-2 % para la mayoría de las cefalosporinas, y dependiente sobre todo de la similitud entre las cadenas laterales R1 de ambas moléculas.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra cefalosporina?

Del nombre del hongo Cephalosporium, que a su vez combina las raíces griegas κεφαλή (kephalḗ, «cabeza») y σπορά (sporá, «espora»). El hongo recibió ese nombre porque sus esporas se agrupan en el extremo de las hifas formando estructuras redondeadas con aspecto de pequeñas cabezas. El sufijo -ina es la terminación farmacológica convencional para sustancias activas.

¿Son lo mismo las cefalosporinas y las penicilinas?

No. Pertenecen a la misma superfamilia (betalactámicos) y comparten mecanismo de acción, pero su estructura química es distinta. Las cefalosporinas poseen un anillo dihidrotiazínico de seis miembros; las penicilinas, uno tiazolidínico de cinco. Esa diferencia tiene consecuencias clínicas: las cefalosporinas resisten mejor muchas betalactamasas y, en general, la reactividad alérgica cruzada entre ambas familias es baja.

¿Cuántas generaciones de cefalosporinas existen?

La clasificación más extendida distingue cuatro generaciones. Algunos autores incluyen una quinta para moléculas como la ceftarolina, activa frente a Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM), pero esa categoría no está universalmente aceptada. Cada generación refleja una evolución del espectro antimicrobiano: mayor cobertura frente a gramnegativos y, en algunos casos, menor actividad frente a grampositivos.

¿Es cierto que quien es alérgico a la penicilina no puede recibir cefalosporinas?

Depende. La tasa real de reactividad cruzada es mucho menor de lo que se pensaba hace décadas. Estudios recientes indican que la mayoría de las cefalosporinas pueden administrarse con precaución en pacientes con alergia documentada a penicilinas, siempre que esa alergia no haya cursado como anafilaxia grave. La cefazolina, por ejemplo, tiene una cadena lateral R1 única y una reactividad cruzada muy baja. La decisión siempre corresponde al equipo médico tras evaluar el tipo de reacción previa.

Referencias

1. Werth BJ. Cefalosporinas. Manual MSD, versión para profesionales.
2. Real Academia Española. Cefalosporina. Diccionario de la lengua española.
3. Sociedad Española de Quimioterapia. La búsqueda del anillo cefalosporánico.
4. Cefalosporinas. Manual MSD, versión para público general.