Inappropriate use of antibiotics in hospitals: The complex relationship between antibiotic use and antimicrobial resistance

Hospitals are considered an excellent compartment for the selection of resistant and multi-drug resistant (MDR) bacteria. The overuse and misuse of antimicrobial agents are considered key points fuelling this situation. Antimicrobial stewardship programs have been designed for better use of these compounds to prevent the emergence of resistant microorganisms and to diminish the upward trend in resistance. Nevertheless, the relationship between antibiotic use and antimicrobial resistance is complex, and the desired objectives are difficult to reach. Various factors affecting this relationship have been advocated including, among others, antibiotic exposure and mutant selection windows, antimicrobial pharmacodynamics, the nature of the resistance (natural or acquired, including mutational and that associated with horizontal gene transfer) and the definition of resistance. Moreover, antimicrobial policies to promote better use of these drugs should be implemented not only in the hospital setting coupled with infection control programs, but also in the community, which should also include animal and environmental compartments. Within hospitals, the restriction of antimicrobials, cycling and mixing strategies and the use of combination therapies have been used to avoid resistance. Nevertheless, the results have not always been favorable and resistant bacteria have persisted despite the theoretical benefits of these strategies. Mathematical models as well as microbiological knowledge can explain this failure, which is mainly related to the current scenario involving MDR bacteria and overcoming the fitness associated with resistance. New antimicrobials, rapid diagnostic and antimicrobial susceptibility testing and biomarkers will be useful for future antimicrobial stewardship interventions.

ResumenLos hospitales son considerados un excelente compartimento para la selección de bacterias resistentes y multirresistentes. La propia utilización de antimicrobianos y su uso inadecuado se consideran factores esenciales que determinan esta situación. Los programas de mejora en el empleo de estos fármacos han sido diseñados para evitar la aparición de microorganismos resistentes e invertir la tendencia de aumento actual de la resistencia. No obstante, la relación entre el uso de antibióticos y la resistencia es compleja y los objetivos no son siempre fáciles de conseguir. Hay diferentes factores que afectan esta relación que incluyen, entre otros, la exposición al antimicrobiano y la ventana de selección, su farmacodinamia, la naturaleza de la resistencia (natural o adquirida, incluyendo la resistencia mutacional y la asociada a la transferencia de genes de resistencia) y la propia definición de resistencia. Asimismo, las políticas de uso de antimicrobianos para promover su mejor utilización deben ser implantadas no solo en el hospital, asociadas a programas de control de infección, sino también en la comunidad, que también debe incluir el compartimento animal y medioambiente. En el hospital se han empleado diferentes estrategias para evitar la resistencia, entre ellas la restricción de los antimicrobianos, su utilización en ciclos o en “mezcla” y las terapias combinadas. No obstante, los resultados no siempre han sido favorables y las bacterias han persistido a pesar de los beneficios teóricos de las estrategias implantadas. Los modelos matemáticos y el conocimiento microbiológico pueden explicar estos fracasos, que están esencialmente relacionados con el actual escenario de multirresistencia y la superación del coste inherente de la resistencia. Los nuevos antimicrobianos, el diagnóstico rápido, la mejora en las pruebas de determinación de sensibilidad y el uso de los biomarcadores serán útiles en la implantación de los programas de mejora del uso de antimicrobianos.