La prevalencia del Staphyloccocus aureus resistente a la meticilina (SARM) como patógeno en los hospitales y otros entornos comunitarios subraya la importancia de erradicar la infección.1 Como el SARM no es susceptible a los antibióticos de uso común, se están buscando agentes antimicrobianos alternativos para su erradicación. Un área de interés es el uso del aceite del árbol del té, cuyos estudios han demostrado que trata eficazmente las infecciones de bacterias resistentes a los medicamentos, incluido el SARM.2
Introducción
El Staphyloccocus aureus, más conocido como bacteria estafilocócica o SARM, es una bacteria anaerobia con forma de coco Gram-positivo que se representa en la figura 1.1 El SARM es un tipo de bacteria estafilocócica resistente a los antibióticos betalactámicos, como la penicilina, la amoxicilina, la oxacilina y la meticilina. El SARM también se está volviendo resistente a la mupirocina, el actual antibiótico estándar utilizado en el tratamiento de la infección por SARM.3 El SARM suele colonizar la piel o las fosas nasales de los individuos sanos, y es relativamente inofensivo en estos lugares.1 Si el S. aureus entra en el cuerpo (por ejemplo, en heridas o cortes), puede causar infecciones. En estos casos, la infección por SARM puede ser desde leve (por ejemplo, granos) hasta potencialmente mortal (por ejemplo, infección del torrente sanguíneo, de las articulaciones o de los huesos).1 El SARM se propaga por contacto y se contrae con mayor frecuencia en entornos públicos, concretamente en los hospitales.
El aceite del árbol del té (TTO) es el aceite esencial derivado por destilación al vapor de la planta nativa australiana Melaleuca alternifolia. El aceite del árbol del té se ha utilizado durante siglos como antiséptico tópico. Se cree que el TTO tiene propiedades antibacterianas, antifúngicas, antivirales y antiinflamatorias cuando se utiliza de forma tópica.4 El TTO puede encontrarse como aditivo en productos de belleza y salud, incluyendo champú, jabón y spray nasal. Aunque las anécdotas históricas avalan las propiedades medicinales del TTO, se han realizado pocos estudios clínicos que respalden tales afirmaciones. Los estudios clínicos, aunque escasos, indican que el aceite del árbol del té puede tratar la infección de la piel causada por el SARM.4 Las propiedades antimicrobianas del aceite del árbol del té se atribuyen a la pertenencia a una clase de sustancias químicas conocidas como terpenos, específicamente el terpinen-4-ol.4 Los efectos bactericidas del aceite del árbol del té hacen que este extracto de la planta sea una adición o un complemento plausible para un plan de tratamiento del SARM.
Composición y química del aceite del árbol del té
El TTO disponible en el mercado tiene una composición de casi 100 compuestos químicos determinados por cromatografía de gases-espectrometría de masas.5 El TTO se compone principalmente de una clase de sustancias químicas llamadas monoterpenos. Normalmente, los monoterpenos son hidrocarburos aromáticos volátiles que son lipofílicos, lo que significa que pueden disolverse en grasas o lípidos.4
El Terpinen-4-ol, representado en la Figura 2, es el compuesto monoterpénico específico que se cree que es el principal responsable de la actividad antimicrobiana del TTO. Este compuesto hidrocarbonado tiene un grupo de alcohol unido al cuarto carbono. Como todos los monoterpenos, la estructura mayoritariamente hidrocarbonada del terpinen-4-ol confiere a la molécula propiedades lipofílicas.4 Los investigadores afirman que la naturaleza lipofílica de los monoterpenos contribuye a su actividad antimicrobiana, aunque actualmente se desconocen los detalles exactos del mecanismo antimicrobiano.4 Otros compuestos monoterpénicos de la TTO son el 1,8-cineol, el terpinoleno y el α-terpineol, cuyas propiedades medicinales también se están investigando.4
La composición de la TTO está disponible comercialmente en varios quimiotipos. El quimiotipo más común es el de terpinen-4-ol, en el que el terpinen-4-ol comprende entre el 30 y el 40% del TTO disponible en el mercado.4 Una composición relativamente alta de terpinen-4-ol es más común en la producción comercial debido a su demostrado amplio espectro de actividades biológicas. 4,5
Actividad antimicrobiana: Daño de la membrana citoplasmática
El objetivo de la actividad antimicrobiana de la TTO, y la razón principal de su eficacia en el laboratorio y en la clínica, es, según los informes, la membrana citoplasmática del SARM. La membrana celular bacteriana separa físicamente el entorno interno de la célula del entorno externo. Es selectivamente permeable a las moléculas orgánicas y a los iones. Como tal, regula el movimiento del agua y otras sustancias dentro y fuera de la célula.6 Si la permeabilidad de la membrana se viera comprometida, la barrera entre el entorno interno y externo se debilitaría. En consecuencia, el material extraño podría entrar en la célula con mayor facilidad, mientras que el material citoplasmático podría salir de ella con mayor facilidad (como se muestra en la Figura 3).7,2
A partir de la lipofilia de la molécula de terpinen-4-ol y otros componentes de la TTO, los investigadores han propuesto que la TTO puede insertarse en las membranas biológicas ricas en lípidos y dañarlas.4 Los estudios que examinan la integridad de la membrana tras el tratamiento con TTO indican que el aceite esencial perturba la función vital de la membrana biológica 7,2
Un estudio in vitro (es decir, de laboratorio) realizado por Cox et al. descubrió que el tratamiento con TTO perturbaba la permeabilidad de la membrana del SARM, lo que permitía que el yoduro de propidio, una sustancia extraña, entrara en la célula y que los iones de potasio, que forman parte del material citoplasmático, salieran de ella.7 Otro estudio in vitro demostró que el SARM tratado con TTO tenía una mayor susceptibilidad al cloruro de sodio (NaCl), una toxina celular.2 A partir de estas pruebas, los investigadores creyeron que el TTO alteraba la membrana celular.
La pérdida de material intracelular y la incapacidad de mantener la regulación osmótica es coherente con un mecanismo de acción que implica la pérdida de la integridad de la membrana. A pesar de las evidencias del daño de la membrana citoplasmática, el mecanismo molecular de esta alteración aún se desconoce y merece una mayor investigación.4
Tratamiento y eficacia
Los esfuerzos para validar las propiedades terapéuticas del aceite del árbol del té (TTO) han dado lugar a estudios in vitro y clínicos que muestran que el tratamiento con TTO erradica y reduce la infección por SARM, respectivamente. Aunque el TTO presenta una eficacia in vitro y clínica, no se ha demostrado que el TTO prevenga la colonización inicial de SARM. Varios estudios descritos a continuación e ilustrados por la Figura 4, apoyan las afirmaciones sostenidas por los curanderos tradicionales de que el TTO es un agente antimicrobiano eficaz.
Eficacia in vitro
La eficacia del aceite del árbol del té (TTO) contra el SARM se ha demostrado en estudios de laboratorio utilizando muestras de S. aureus cultivadas. Un estudio in vitro realizado por May et al. demostró que el 99,9% de los aislados de SARM fueron eliminados por el TTO en 4 horas y que todos fueron erradicados tras 6 horas de exposición continua al 5% de TTO.8 Estos resultados sugieren que las propiedades antimicrobianas del TTO lo convierten en un buen agente para controlar el SARM y reducir su transmisión entre los seres humanos.
Eficacia clínica
La eficacia del TTO en la erradicación de los cultivos de SARM in vitro condujo a la realización de pruebas clínicas con pacientes humanos mediante el uso de productos mejorados con TTO. El TTO puede añadirse a los productos comerciales, como los jabones corporales, las cremas para la piel y las pomadas nasales debido a sus propiedades antimicrobianas. La eficacia clínica de los lavados y cremas corporales con TTO como agente de descolonización para el SARM ha sido respaldada por Caelli et al. y Dryden et al..9, 3 Ambos investigadores encontraron que el tratamiento con TTO es tan eficaz como el régimen de tratamiento estándar, lo que indica que el tratamiento con TTO puede mejorar un régimen de erradicación del SARM.
Caelli et al. determinaron clínicamente que el tratamiento con TTO era tan eficaz como el tratamiento médico estándar contra el SARM.9 Caelli comparó la eficacia del tratamiento con TTO con la de los tratamientos estándar contra el SARM, medida por las concentraciones de SARM después del tratamiento en la piel y dentro de la nariz de los pacientes humanos.9 En comparación con el tratamiento estándar, el régimen tópico con aceite del árbol del té redujo o erradicó la infección por SARM en más sujetos. A pesar de este hallazgo optimista, el pequeño tamaño de la muestra impidió que este resultado fuera estadísticamente significativo. En consecuencia, Caelli concluyó que el tratamiento con TTO tenía un efecto similar al del tratamiento médico estándar para erradicar el SARM 5
En un estudio similar, Dryden et al. descubrieron que el TTO eliminaba las infecciones cutáneas relacionadas con el SARM mejor que el tratamiento médico estándar.3 El estudio clínico de Dryden descubrió que la aplicación diaria de un lavado corporal con TTO al 5% y de una crema con TTO al 10% era más eficaz que el tratamiento estándar para eliminar las lesiones cutáneas asociadas a la infección por SARM.3 Aunque la investigación sugiere la eficacia de la TTO contra el SARM, habría que realizar más estudios clínicos para evaluar exhaustivamente los efectos de la TTO en los pacientes con SARM. A partir de estos experimentos, se consideró que el TTO era lo suficientemente eficaz, seguro y bien tolerado como para considerarlo parte de un régimen de erradicación del SARM.3
Toxicidad dérmica
A pesar de caracterizar las propiedades antimicrobianas del TTO, los investigadores no han realizado muchos trabajos sobre la seguridad y la toxicidad del uso del TTO por vía tópica. La justificación del uso tópico continuado del TTO se basa principalmente en la evidencia anecdótica de su uso seguro a bajas concentraciones.4 No se ha informado de ninguna muerte humana debida a la exposición al TTO.4 Aunque hay pocos estudios científicos sustanciales sobre la seguridad del TTO, éste puede causar reacciones irritantes o alérgicas cuando se aplica a la piel.4 Serían necesarias pruebas más concretas de la toxicidad de la TTO para determinar su concentración óptima para un uso seguro.
Susceptibilidad a la resistencia a los antibióticos tras la exposición a la TTO
Las formas disponibles de TTO van desde el aceite puro hasta los productos de venta al por menor para el cuidado de la salud personal, el cuidado del hogar y el cuidado de las mascotas.10 Los preparados comerciales de TTO, que pueden variar en las concentraciones de sus componentes, proporcionan a los usuarios más oportunidades de aplicar TTO en concentraciones ineficaces. El creciente uso de TTO también implica que una diversidad de microbios está entrando en contacto con concentraciones de TTO subletales.10 Existe la preocupación de que la exposición del SARM a concentraciones subletales de TTO pueda conducir a una menor susceptibilidad a los antibióticos (es decir, un aumento de la resistencia a los antibióticos). 11
La resistencia a los antibióticos inducida por TTO es poco probable
Si la exposición al TTO disminuye la susceptibilidad a los antibióticos en el SARM sigue siendo objeto de investigación. McMahon et al. y Thomsen et al.12,13 han presentado pruebas para ambos lados de este debate. Ambos investigadores utilizaron un diseño experimental similar: examinaron los cambios en las concentraciones inhibitorias mínimas (CIM) de varios antibióticos antes y después de que el SARM fuera inoculado con aceite del árbol del té durante 72 horas. 12,13 El estudio clave de McMahon informó de que habituar a los aislados de SARM a una concentración sutil de TTO aumentaba la resistencia del SARM a los antibióticos.12 Durante un intento de replicar los hallazgos de McMahon, Thomsen descubrió que habituar a los aislados de SARM a una concentración sutil de TTO no aumentaba la resistencia del SARM a los antibióticos.13 Aunque los hallazgos de McMahon no pudieron confirmarse, su estudio clave dio lugar a una serie de estudios adicionales sobre la posibilidad de resistencia a los antibióticos inducida por el SARM.
Una investigación posterior informa de que es poco probable que el TTO induzca resistencia a los antibióticos. Un estudio realizado por Hammer et al. secundó la idea de Thomsen de que la exposición a niveles subletales de aceite del árbol del té no estaba relacionada con el desarrollo de resistencia a los antibióticos.14 Hammer también afirmó que, dado que los monoterpenos se dirigen a la «estructura, función e integridad de las membranas microbianas, parece poco probable que surja una verdadera resistencia» por el uso de TTO.14
Implicaciones de la resistencia a los antibióticos inducida por TTO
Dada la importancia clínica inexplorada con respecto a la resistencia a los antibióticos inducida por TTO, el debate sobre la resistencia a los antibióticos inducida por TTO sigue siendo relevante.12 Si se descubre que influye en la susceptibilidad a los antibióticos, las concentraciones de TTO en los productos de venta al por menor pueden aumentarse para que haya menos exposición a concentraciones de TTO subletales.12 Esto puede lograrse mediante la legislación o la regulación de la formulación de TTO.
Conclusión
Descubrir una terapia alternativa para el tratamiento del SARM es muy importante a medida que la resistencia a los antibióticos se hace más prevalente. La creciente resistencia del SARM a la mupirocina, el principal antibiótico en los tratamientos estándar de erradicación del SARM, ha sido señalada por Dryden.3 Dado que el TTO muestra pocos signos de inducir la susceptibilidad a los antibióticos en el SARM tras el tratamiento, un tratamiento alternativo es el uso del aceite del árbol del té como agente antimicrobiano.13
La aplicación de un régimen de TTO es comparable al tratamiento estándar del SARM en la erradicación del SARM.9,3 El mecanismo descrito para los efectos bactericidas del TTO es el daño a la membrana citoplasmática, lo que hace que la membrana sea más permeable a las sustancias, como el agua.2 El deterioro de la osmorregulación puede conducir a la lisis celular.2
La investigación actual se centra en el mecanismo de acción del TTO, la seguridad y el efecto sobre la susceptibilidad a los antibióticos. Aunque se cree que el daño a la membrana citoplasmática es el principal efecto bactericida, el mecanismo está todavía en gran parte inexplorado. Otras investigaciones examinan los efectos citotóxicos del aceite del árbol del té comercial si se aplica de forma tópica a la piel humana.15 Estas investigaciones determinarían la seguridad de aplicar el TTO de forma regular y, con suerte, la fuerza óptima del TTO para la formulación farmacéutica.
1. Infección por SARM. Sitio web del Servicio Nacional de Salud (NHS). Revisado por última vez el 23/09/2011. Consultado el 21/03/2013.
2. Carson, C. F., Mee, B. J., Riley, T. V. Mechanism of action of Melaleuca alternifolia (tea tree) oil on Staphylococcus aureus determined by time-kill, lysis, leakage, and salt tolerance assays and electron microscopy. Antimicrob. Agents Chemother. 46, 1914-1920. (2002)
3. Dryden, M. S., Dailly, S., Crouch, M. A randomized, controlled trial of tea tree topical preparations versus a standard topical regimen for the clearance of MRSA colonization. J. Hosp. Infect. 56, 283-286 (2004)
4. Carson, C. F., Hammer, K. A., Riley, T. V. Malalueca alternifolia (tea tree) oil: a review of antimicrobial and other medicinal properties. Clin. Microbiol. Rev. 19, 50-62 (2006)
5. Brophy, J. J., N. W. Davies, I. A. Southwell, I. A. Stiff y L. R. Williams. Gas chromatographic quality control for oil of Melaleuca terpinen-4-ol type (Australian tea tree). J. Agric. Food Chem. 37, 1330-1335 (1989)
6. Todar, K. «Structure and function of bacterial cells» Online Textbook of Bacteriology. 2012 Publicado. 15/04/2013 Consultado.
7. Cox, S. D., Mann, C. M., Markham, J. L., Bell, H. C., Gustafson, J. E., Warmington, J. R., Wyllie, S. G. El modo de acción antimicrobiana del aceite esencial de Melaleuca alternifolia (aceite del árbol del té). J. Applied Microbiol. 88, 170-175 (2000).
8. May, J., Chan, C. H., King, A., Williams, L., French, G. L. Time kill studies of tea tree oils on clinical isolates. J. Antimicrob. Chemo. 45, 639-643 (2000)
9. Caelli, M., Porteous, J., Carson, C. F., Heller, R., Riley, T. V. Tea tree oil as an alternative topical decolonization agent for methicillin-resistant Staphylococcus aureus. J. Hosp. Infect. 46, 236-237 (2000)
10. «Tea tree oil» American Cancer Society Web site. 28/11/2008 Revisado. 16/04/2013 Consultado.
11. Gilbert, P., McBain A. J. Impacto potencial del aumento del uso de biocidas en productos de consumo en la prevalencia de la resistencia a los antibióticos. Clin. Microbiol. Rev. 16, 189-208 (2003)
12. McMahon, M. A. S., Blair, I. S., Moore, J. E., McDowell, D. A. La habituación a concentraciones subletales de aceite del árbol del té (Melaleuca alternifolia) se asocia con una menor susceptibilidad a los antibióticos en patógenos humanos. J. Antimicrob. Chemother. 59, 125-127. (2007)
13. Thomsen, N. A., Hammer, K. A., Riley, T. V. Belkum, A. V., Carson, C. F. Effect of habituation to tea tree (Melaleuca alternifolia) oil on the subsequent susceptibility of Staphylococcus spp. to antimicrobials, triclosan, tea tree oil, terpinen-4-ol and carvacrol. Int. J. Antimicrob. Agents. 41, 343-351. (2013)
14. Hammer, K. A., Carson, C. F., Riley, T. V. Effects of Malaleuca alternifolia (Tea Tree) essential oil and the major monoterpene component terpinen-4-ol on the development of single- and multistep antibiotic resistance and antimicrobial susceptibility. Antimicrob. Agents Chemother. 56, 909-915 (2012)
15. Loughlin, R., Gilman, B. F., McCarron, P. A., Tunney, M. M. Comparison of the cidal activity of tea tree oil and terpinen-4-ol against clinical bacterial skin isolates and human fibroblast cells. Letters Applied Microb. 48, 428-433 (2008)
[Editado por Karen Leung, estudiante de Nora Sullivan en BIOL187S (Vida Microbiana) en el Departamento de Ciencias Keck de los Claremont Colleges Primavera 2013.