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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE VETERINÁRIA E ZOOTECNIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA ANIMAL
Disciplina: SEMINÁRIOS APLICADOS
MECANISMOS DE RESISTÊNCIA A ANTIMICROBIANOS
Adriano Queiroz de Mesquita
Orientador: Prof. Dr. Ana Paula Junqueira Kipnis
GOIÂNIA 2011
ii
ADRIANO QUEIROZ DE MESQUITA
MECANISMOS DE RESISTÊNCIA A ANTIMICROBIANOS
Seminário apresentado junto à
Disciplina Seminários Aplicados do
Programa de Pós-Graduação em
Ciência Animal da Escola de Veterinária e Zootecnia
da Universidade Federal de Goiás
Nível: Doutorado
Área de Concentração Sanidade animal, higiene e tecnologia de Alimentos
Linha de Pesquisa: Higiene, ciência, tecnologia e inspeção de alimentos
Orientador: Prof. Dr. Ana Paula Junqueira Kipnis IPTSP/UFG Comitê de Orientação: Prof. Dr. Maria Auxiliadora Andrade – EV/UFG
Prof. Dr. Cíntia Silva Minafra e Rezende – EV/UFG
GOIÂNIA
2011
iii
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 1
2. REVISÃO DE LITERATURA .......................................................................... 4
2.1 Mecanismos de resistência a antimicrobianos .......................................... 4
2.1.1 Resistência intrínseca a antimicrobianos ........................................... 6
2.2 Resistência adquirida via elementos genéticos ........................................ 9
2.2.1 Mecanismos de troca de material genético ........................................ 9
2.2.2 Propriedades da resistência a antimicrobianos ................................ 11
2.3 Medidas de controle da resistência a antimicrobianos ........................... 15
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................... 17
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 18
iv
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Histórico da descoberta dos antibióticos e resistência a
antimicrobianos. ................................................................................................. 4
FIGURA 2 – Componentes estruturais da parede celular de bactérias Gram-
negativas e Gram-positivas. ............................................................................... 7
FIGURA 3 – Mecanismos de resistência a antimicrobianos e sítios de ação. .... 8
FIGURA 4 – Componentes estruturais do peptidoglicano .................................. 9
FIGURA 5 – Mecanismo de conjugação. ......................................................... 10
FIGURA 6 – Mecanismo de transdução. .......................................................... 11
FIGURA 7 – Classificação das bombas de efluxo. ........................................... 13
FIGURA 8 – Estrutura do integron e mecanismo de captura genética. ............ 15
v
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Mecanismos de ação e resistência dos antibióticos mais usados. 5
1. INTRODUÇÃO
Desde o descobrimento das primeiras drogas antimicrobianas a
morbidade e mortalidade associadas às doenças infecciosas diminuíram
drasticamente (MIYAKIS, et al., 2011). O sucesso da terapêutica se deve à
escolha do antibiótico no que se refere à resistência ou tolerância do agente
infeccioso ao componente administrado (DAVIES & DAVIES, 2010).
Entretanto, de acordo com os princípios da teoria de Darwin, em um
ambiente com variedade de microrganismos saturados ou repetidamente
expostos a antibióticos, ocorre uma inevitável seleção de microrganismos
resistentes. Quando há introdução de um novo antibiótico, as primeiras cepas
sobreviventes podem aparecer em até um ano, e, após alguns anos, a
resistência aumenta drasticamente podendo tornar-se incontrolável (SCOTT,
2009). Um dos exemplos clássicos é o desenvolvimento de resistência à
penicilina em Staphylococcus aureus por produção da enzima β-lactamase,
que pôs em desuso este princípio ativo principalmente em pacientes com
infecções hospitalares, que frequentemente são portadores de cepas
multiresistentes (MURRAY & MOELLERING, 1978).
Nas últimas décadas, diversas espécies bacterianas têm
demonstrado resistência a um número cada vez maior de antibióticos. Como
conseqüência, alguns desses princípios ativos tornam-se não efetivos no
tratamento de infecções (PIDDOCK, 2006). Especialistas da área da saúde
temem a volta da era pré-antibiótico. Mais de 20.000 genes potencialmente
associados à resistência bacteriana já foram descritos, dos quais mais de 400
tipos já foram seqüenciados apesar de uma pequena parte determinar
resistência funcional (LIU & POP, 2009).
No início dos estudos sobre resistência a antimicrobianos,
acreditava-se que este problema seria resolvido com o descobrimento de
novas classes de drogas, como os aminoglicosídeos, macrolídeos e
glicopeptídeos, ou até mesmo pela modificação estrutural das drogas já
existentes. No entanto, verifica-se que a habilidade dos microrganismos de
desenvolver e transmitir resistência está anos luz na frente da descoberta de
novas drogas (GOLD & MOELLERING, 1996) e a disponibilidade para
tratamento está ainda mais longe da realidade (BOUCHER et al., 2009).
2
Apesar do mercado de antibióticos ter movimentado 26,5 bilhões de
dólares em 2008 e com uma expectativa de aumento de 7% até 2018,
atingindo um mercado avaliado em 28,2 bilhões de dólares nos Estados Unidos
(GOOTZ, 2010), estima-se que o custo total, desde a identificação de um
princípio ativo novo à produção e comércio, é de 100 a 350 milhões de dólares,
o que dificulta e desestimula os investimentos até das grandes indústrias
farmacêuticas (GOLD & MOELLERING, 1996).
No continente europeu, a Grécia possui a maior prevalência de
bactérias Gram-negativas resistentes a antibióticos de amplo espectro,
destacando-se Klebsiella pneumoniae com 80% dos isolados resistentes a
cefalosporinas de terceira geração (produtoras de β-lactamase de amplo
espectro). Entre os Gram-positivos, destaca-se a prevalência de S. aureus,
com mais de 50% dos isolados resistentes a meticilina, ácido fusídico,
tetraciclina e ciprofloxacina (MYIAKIS et al., 2011).
No Reino Unido e Irlanda, a situação é semelhante. Entre os gram-
positivos, S. aureus é o microrganismo de maior prevalência, com 31% dos
isolados resistentes à meticilina (REYNOLDS, 2009).
No Brasil, um estudo realizado por KIFFER et al. (2011) no Estado
de São Paulo demonstrou problemática semelhante revelando probabilidade de
risco de resistência a ciprofloxacina em infecções por Escherichia coli em
pacientes que recebiam de 5 a 9 doses diárias.
A resistência a antibióticos é um dos temas com maior relevância
estudado pela medicina moderna, que enfrenta o desafio de reduzir a
resistência sem simplesmente descontinuar o uso de todos os antibióticos. Não
se pode prever quando um princípio ativo empiricamente selecionado
controlará ou não uma infecção e não se sabe em qual grau o uso de
antibióticos deve ser reduzido para diminuir a pressão seletiva e permitir uma
colonização reversa por uma microbiota mais sensível. Outra questão
importante é como e quando utilizar as últimas drogas lançadas no mercado
que ainda agem contra microrganismos multiresistentes (BUMANN, 2008).
De um ponto de vista epidemiológico, dados clínicos do Reino Unido
e Irlanda demonstram ainda, que tratamentos de infecções com antibióticos
aos quais patógenos são resistentes, estão associados com aumento da
morbidade, mortalidade e custo, revelando a necessidade de levantar a
3
frequência de ocorrência de microrganismos resistentes e formular políticas
para prescrição de antibióticos (REYNOLDS, 2009).
Do ponto de vista ecológico e ambiental, a influência de atividades
humanas no desenvolvimento da resistência a antimicrobianos é indiscutível.
Desde 1940, as indústrias farmacêuticas produzem um número cada vez maior
de antibióticos destinados às atividades humanas e, consequentemente,
promovendo constante pressão de seleção de microrganismos resistentes.
Estima-se que nos últimos 100 anos, milhões de toneladas de antimicrobianos
foram liberados na biosfera, como resultado do uso como promotores de
crescimento em animais, terapêutica de humanos/animais, usos terapêuticos e
profiláticos na aqüicultura, controle de pragas na agricultura, atividades de
pesquisa, e outras. Na Índia, cerca de 50kg de ciprofloxacina são jogados
diariamente nos rios por indústrias farmacêuticas (FICK et al., 2009).
Estudos genômicos e transcriptômicos revelam ainda, que estações
de tratamento de água são reservatórios de microrganismos portadores de
genes de resistência. Estes são frequentemente encontrados em ilhas
genômicas ou plasmídeos transmissíveis e são considerados determinantes de
resistência a antimicrobianos (SZCZEPANOWSKI et al., 2009).
Considerando a importância do tema e as diversas áreas envolvidas
na formação dos conceitos sobre resistência a antimicrobianos, buscou-se
levantar os principais mecanismos de resistência e elucidar os desafios futuros
na terapêutica de microrganismos multiresistentes e as medidas de controle
atualmente disponíveis.
4
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Mecanismos de resistência a antimicrobianos
Desde o início da utilização dos primeiros antimicrobianos em 1937
denominados sulfonamidas, o desenvolvimento de mecanismos específicos de
resistência vem aterrorizando o campo da terapêutica (Figura 1). A resistência
a sulfonamidas foi relatada no final da década de 1930, e o mesmo mecanismo
continua atuando até os dias de hoje. A penicilina foi descoberta por Alexander
Fleming no ano de 1928. Doze anos depois, em 1940, vários anos antes da
sua utilização como medicamento terapêutico, uma β-lactamase bacteriana já
havia sido identificada. Com o avanço nas técnicas biomoleculares, pôde-se
inferir que um grande número de genes de resistência são componentes
naturais do genoma de várias populações microbianas (D’ COSTA et al., 2006)
e podem ou não estar ativos dependendo da situação em que o microrganismo
se encontra. Um exemplo clássico é a seleção de cepas mutantes de
Mycobacterium tuberculosis no ano de 1944, quando se iniciou o tratamento da
tuberculose com estreptomicina (DAVIES & DAVIES, 2010).
FIGURA 1 – Histórico da descoberta dos antibióticos e resistência a antimicrobianos.
Fonte: DAVIES & DAVIES, 2010. (Adaptado)
5
Em meados de 1950, no Japão, a descoberta dos primeiros
plasmídeos de resistência a antimicrobianos mudou o cenário dos estudos com
a introdução do conceito de transmissão genética de resistência por
conjugação (HELINSKI, 2004).
Atualmente, os mecanismos moleculares da resistência a
antibióticos já estão bem definidos e estão relacionados a particularidades
genéticas e bioquímicas de diversas espécies bacterianas (TABELA 1)
(WALSH, 2003; ALEKSHUN & LEVY, 2007).
TABELA 1 – Mecanismos de ação e resistência dos antibióticos mais usados. Classe do antibiótico Exemplo Alvo Resistência
β-lactâmicos Penicilina,
Cefalosporina Biossíntese do peptidoglicano
Hidrólise, efluxo, mudança do alvo
Aminoglicosídeos Gentamicina, Estreptomicina
Subunidade 30S ribossomal
Efluxo, alteração do alvo, fosforilação,
acetilação
Glicopeptídeos Vancomicina Biossíntese do peptidoglicano
Hidrólise, efluxo, alteração do alvo
Tetraciclinas Minociclina Subunidade 50S
ribossomal Efluxo, alteração do
alvo
Macrolídeos Eritromicina, Azitrommicina
Subunidade 50S ribossomal
Efluxo, alteração do alvo
Estreptogramina Synercid Subunidade 30S
ribossomal Efluxo, alteração do
alvo
Oxazolidinona Linezolid Subunidade 30S
ribossomal Efluxo, alteração do
alvo
Fenicol Cloranfenicol Subunidade 50S
ribossomal Efluxo, alteração do
alvo
Quinolonas Ciprofloxacina Replicação do DNA Efluxo, alteração do
alvo
Pirimidinas Trimetoprim Inibição da síntese do ácido fólico
Efluxo, alteração do alvo
Sulfonamidas Sulfametoxazol Inibição da síntese do ácido fólico
Efluxo, alteração do alvo
Rifamicinas Rifampicina Subunidade β da RNA polimerase
Efluxo, alteração do alvo
Lipopeptídeos Daptomicina Membrana celular Efluxo, alteração do
alvo
Peptídeos catiônicos Colistina Membrana celular Efluxo, alteração do
alvo Fonte: DAVIES & DAVIES, 2009 (Adaptado).
O termo “resistência a antibiótico” implica que um antibiótico não é
eficaz no tratamento de uma infecção. In vitro, é definida pelos valores da
concentração inibitória mínima (MIC) e concentração bactericida mínima (MBC)
6
de um antibiótico quando desafiado a um microrganismo, sob condições ideais,
utilizando controles apropriados para definir os pontos de corte para
classificação em “resistente”, “intermediário” e “sensível”. Quando os resultados
demonstrarem baixa MIC e alta MBC, implica que o antibiótico é
bacteriostático, ou seja, inibe o crescimento do microrganismo, mas não é
capaz de matá-lo. No entanto, outros fatores podem influenciar no sucesso do
tratamento utilizando o antibiótico testado como as condições imunológicas do
paciente e, até mesmo, a dosagem utilizada (SCOTT, 2009).
A resistência pode ser devida a características intrínsecas do
microrganismo (ex.: Gram-negativos resistentes à vancomicina, que não
consegue penetrar a membrana externa), ou adquirida via elementos genéticos
que codificam para três mecanismos fundamentais, sejam eles: 1) produção de
enzimas inativadoras de antibióticos, 2) mudança no sítio de ação do antibiótico
e criação de novas vias metabólicas e 3) exclusão do antibiótico via porinas
(apenas em Gram-negativos) ou bombas de efluxo (SCOTT, 2009).
2.1.1 Resistência intrínseca a antimicrobianos
Bactérias Gram-positivas e Gram-negativas possuem diferentes
características estruturais que determinam os mecanismos de resistência
intrínseca. A parede bacteriana constitui uma estrutura vital para os
microrganismos, sendo considerada a primeira determinante da resistência.
Sua principal função é a proteção osmótica, permitindo a sobrevivência de
bactérias sob várias condições de osmolaridade, e mudanças bruscas de um
meio para outro. Esta função é desempenhada pelo peptidoglicano, que atua
como um reforço envolvendo as bactérias, proporcionando rigidez e
estabilidade. Em Gram-negativas, a parede celular está composta por uma
camada de peptidoglicano e três outros componentes que a envolvem
externamente, lipoproteína, membrana externa e lipopolissacarídeo (Figura 2).
Como a membrana externa é rica em lipídios, torna-se impermeável a
substâncias hidrofílicas e o único meio de entrada são as proteínas
transmembrânicas com função porina (VIGNOLI & SEIJA, 2007).
7
Mutações em genes que codificam o lipopolissacarídeo da
membrana externa podem alterar a estrutura e contribuir para a resistência
intrínseca aos antimicrobianos. Essas mudanças são geralmente em resposta
à pressão seletiva de antibióticos, as quais podem diminuir a ligação de alguns
antibióticos catiônicos, levando ao desenvolvimento de resistência à polimixina
B (MACFARLANE et al., 2000).
FIGURA 2- Componentes estruturais da parede celular de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas.
Fonte: http://www.infoescola.com/microbiologia/bacterias-gram-positivas-e-gram-negativas/
As porinas são canais de proteínas hidrofílicas embutidas na
membrana externa apenas de bactérias Gram-negativas. Estas controlam o
que passa para dentro e fora da célula com base no tamanho molecular.
Mutações nos genes codificadores de porinas podem levar a alterações de
permeabilidade, e consequentemente à resistência a um ou, mais comumente,
múltiplos antibióticos (Figura 3). Algumas moléculas como a penicilina e
vancomicina, são exemplos de antibióticos aos quais Gram-negativos são
naturalmente resistentes (SCOTT, 2009). A perda de porinas, resultando em
aumento de MIC aos antibióticos hidrofílicos tem sido observada em vários
patógenos, como Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Serratia
marcescens, Enterobacter spp. Em Pseudomonas aeruginosa, a perda da
porina OprD na membrana externa em isolados clínicos é suficiente para
conferir resistência a imipenem e meropenem (JACOBY et al., 2004).
8
FIGURA 3 – Mecanismos de resistência intrínseca em Gram-negativos.
Fonte: SCOTT, 2009 (Adaptado).
Em Gram-positivas, a parede celular é única e consiste de uma
camada espessa, composta por peptidoglicano. Este pode ser dividido em duas
regiões, um polímero de aminoaçúcares transversais, que consiste na união
cíclica e repetitiva de N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico mediada
por ligações β1-4, e uma fração de pentapeptídeo que está ligado
covalentemente à molécula de ácido N-acetilmurâmico (Figura 4) (VIGNOLI &
SEIJA, 2006). Esta ligação é garantida pelas proteínas ligadoras de penicilina.
Na presença de penicilina, ocorre interferência na síntese do peptidoglicano,
levando a um grande afluxo de água do meio intracelular para o meio externo
lisando a célula bacteriana. Algumas mutações em genes que codificam para
as proteínas ligadoras de penicilina garantem modificações estruturais que
conferem resistência. Um exemplo é a nova proteína de ligação de penicilina
(PBP20) em cepas de Staphylococcus aureus com resistência a meticilina e
seus congêneres oxacilina e flucloxacilina (SCOTT, 2009).
9
FIGURA 4 – Componentes estruturais do peptidoglicano
Fonte: VIGNOLI & SEIJA, 2007 (Adaptado).
2.2 Resistência adquirida via elementos genéticos
2.2.1 Mecanismos de troca de material genético
A troca de material genético entre os microrganismos que pode
resultar em resistência à um ou mais antibióticos ocorre por meio de três
formas de transmissão horizontal de genes, sejam elas: conjugação,
transdução e transformação. A conjugação é um evento de transferência de
material genético de uma célula doadora para uma célula receptora associada
à presença de plasmídeos de natureza “F”, por meio de um tubo de conjugação
(pili sexual) (Figura 5). A capacidade conjugativa está associada à presença de
aproximadamente 40 genes de transferência localizados em um operon
denominado tra que tem sido estudada extensivamente em laboratório para
levantar a freqüência dos eventos de transferência. Estima-se que as
freqüências de conjugação na natureza são, provavelmente, maiores do que
em condições laboratoriais e que ocorrem ad libitum no trato intestinal dos
animais e seres humanos (SORENSEN et al., 2005).
10
FIGURA 5 – Mecanismo de conjugação.
Fonte: http://www.libertaria.pro.br/antibioticos_intro.htm#2 (Adaptado).
A transdução é o processo de reprodução no qual o DNA bacteriano
é transferido de uma bactéria para outra por meio de vírus denominados
bacteriófagos (Figura 6). Estes podem pertencer a dois subgrupos, os
bacteriófagos de ciclo lítico e lisogênico. Os lisogênicos infectam as células e
integram sua informação genética no genoma do hospedeiro levando a uma
associação permanente com a célula. O ciclo estende-se por várias replicações
nas células hospedeiro e ocasionalmente, parte do DNA bacteriano é carreado
junto com o genoma viral durante o processo de cutting-out podendo carrear
genes de resistência a antimicrobianos. De tempos em tempos eles
reorganizam o seu genoma da célula hospedeira, replicam e finalmente fazem
um ciclo lítico, destruindo a célula hospedeira e liberando novas partículas
virais livres (THOMAS & NIELSEN, 2007).
Surpreendentemente, bacteriófagos portadores de genes que
conferem resistência a antimicrobianos raramente são identificados no
ambiente. No entanto, não restam dúvidas sobre a associação de fagos com os
mecanismos de inserção necessária para a formação de elementos de
resistência móveis e com as funções de genes de resistência
cromossomicamente associados (SKURRAY & FIRTH, 1997).
11
FIGURA 6 – Mecanismo de transdução mediado por bacteriófagos.
Fonte: http://www.libertaria.pro.br/antibioticos_intro.htm#2
O último mecanismo, a transformação, é definido como o processo
de incorporação de material genético livre em um meio por uma célula
bacteriana. É frequentemente identificado na troca de genes de virulência e
patogenicidade de microrganismos dos gêneros Streptococcus spp e
Meningococcus spp (SPRINGMAN et al., 2009). Suspeita-se que
microrganismos do gênero Acinetobacter spp desempenham função-chave na
captura e disseminação dos genes de resistência, pois cepas altamente
patogênicas carregarem grandes ilhas genômicas (PEREZ et al., 2007). A partir
desses mecanismos de troca de material genético, os microrganismos podem
adquirir características de resistência expressadas como a habilidade de
produzir enzimas inativadoras de antibióticos, mudança no sítio de ação do
antibiótico ou exclusão ativa por bombas de efluxo.
2.2.2 Propriedades da resistência a antimicrobianos
As enzimas inativadoras de antibióticos constituem o mecanismo
predominante de resistência a maioria dos antimicrobianos. Podem ser
expressas por genes cromossomais ou localizados em plasmídeos e funcionam
como moléculas protetoras do microrganismo sendo produzidas em excesso a
sua volta (β-lactamase em S. aureus) ou em quantidades limitadas ao espaço
12
periplasmático de Gram-negativos (SCOTT, 2009). A classe mais importante
dessas enzimas é representada pelas β-lactamases, que inativam antibióticos
β-lactâmicos por hidrólise (GOLD & MOELLERING, 1996).
A mudança no sítio de ação do antibiótico e criação de novas vias
metabólicas são utilizadas pelas bactérias para mediar a resistência a uma
ampla variedade de agentes antimicrobianos (SPRATT, 1999). Algumas
dessas alterações podem exigir apenas um evento mutacional em uma
seqüência de genes críticos no alvo principal para criar um alvo novo e
funcional, com afinidade reduzida para o agente antimicrobiano. Uma dessas
mudanças ocorre em mutantes de estafilococos e estreptococos resistentes à
rifampicina por alterações no gene codificador da DNA polimerase. A
modificação das proteínas ligadoras de penicilina é o principal modo
de resistência à penicilina em Streptococcus pneumoniae, Neisseria
meningitidis, e Enterococcus faecium (CHEN et al., 2011).
As bombas de efluxo limitam o acesso dos antibióticos bombeando-os
para fora da célula, prevenindo acumulação intracelular necessária para
letalidade (MOZINA, et al., 2011).
A atividade de bombas de efluxo não está relacionada a uma
substância específica, o que indica um papel crítico na sobrevivência de
bactérias em ambientes sob condições adversas. O efluxo só é suspeito de ser
o mecanismo de resistência a antibióticos quando há um aumento simultâneo
na MIC de três ou mais antibióticos para uma bactéria especial quando
comparados com o MIC desses antibióticos para a cepa padrão. Genes e
proteínas da bomba de efluxo estão presentes em todos os organismos.
Especificamente em bactérias, os genes podem estar localizados no
cromossomo ou em elementos genéticos transmissíveis, tais como plasmídeos
e podem ser específicas para um substrato ou transportar uma variedade de
compostos estruturalmente diferentes (incluindo antibióticos de classes
químicas diferentes), o que normalmente está associado a fenótipos de multi-
resistência. Atualmente, há cinco famílias de bomba de efluxo que estão
associadas com fenótipo de multi-resistência a drogas: 1) transportadores do
tipo ABCC, 2) facilitador maior da superfamília MFS 3) família da exclusão de
drogas e componentes tóxicos (MATE) 4) resistência a múltiplas drogas (SMR)
e 5) resistência nodulação divisão celular (RND). São classificadas em função
13
do número de componentes que possuem (única ou múltipla), o número de
regiões transmembrânicas que a proteína transportadora tem, a fonte de
energia que a bomba utiliza e os substratos que as bombas exportam (Figura
7) (PIDDOCK, 2006).
FIGURA 7 – Classificação das bombas de efluxo e seus componentes protéicos.
Fonte: PIDDOCK, 2006.
Bombas de efluxo da família de resistência nodulação divisão celular
que são expressas em bactérias Gram-negativas e estão associadas à
resistência a múltiplos antimicrobianos, são organizadas em sistemas
compostos por três proteínas distintas, uma de efluxo (AcrB, a qual está
localizada na membrana citoplasmática da bactéria), uma acessória também
denominada proteína de fusão ou AcrA, (localizada no espaço periplasmático)
e um canal de proteína externa ou TolC (localizada na membrana externa).
Utilizando este sistema triplo, a proteína transportadora AcrB captura
substratos tanto no espaço periplasmático quanto da parte lipídica da
membrana citoplasmática e transporta para o espaço extracelular via TolC, que
forma um canal na membrana externa. A cooperação entre AcrB e TolC, é
realizada por meio da proteína acessória AcrA (PIDDOCK, 2006).
14
Vários estudos estão voltados para encontrar substâncias capazes
de reverter a ação das bombas de efluxo, as quais poderiam ter ação contra a
resistência a antimicrobianos in vivo (HANNULA & HANNINEN, 2008).
Além dos mecanismos de transferência de material genético usados
para expressar resistência aos agentes antimicrobianos, as bactérias também
podem recorrer a uma variedade de mecanismos complexos para a
transferência de genes de resistência (NORMAK & NORMAK, 2002).
O genoma bacteriano consiste de DNA cromossômico que codifica
para as seguintes funções celulares: vias metabólicas e de reparo do DNA,
plasmídeos que codificam para atividades complementares bacterianas como
fatores de virulência e genes de resistência, e genes essenciais para a
mobilização independente e de transmissão dos elementos do plasmídeo. A
maioria das características de resistência é mediada por plasmídeos, mas
elementos de resistência plasmidial podem realizar intercâmbio com elementos
cromossômicos. A transferência de material genético de um plasmídeo ao
cromossomo pode ocorrer por eventos de recombinação simples ou facilitado
por transposons. Transposons são pequenos elementos móveis de DNA
capazes de mediar a transferência de DNA, removendo e inserindo-se em
diferentes locais do DNA cromossomal e plasmidial na presença de elementos
de inserção. Vários genes de resistência, tais como os que codificam para β-
lactamases mediadas por plasmídeos e genes de resistência a tetraciclinas são
organizados em transposons, o que pode ter disseminação mais ampla do que
os plasmídeos (NORMAK & NORMAK, 2002).
Outro mecanismo genético que as bactérias lançam a mão na
transferência de genes de resistência são os integrons, elementos genéticos
localizados no cromossomo ou dentro de elementos de transposição que
produzem uma enzima denominada integrase, responsável por recombinação
em locais específicos do DNA. Os integrons têm um sítio onde podem ser
integrados os chamados cassetes gênicos, estruturas formadas por um ou
mais genes de interesse e uma pequena região para recombinação. Assim,
cada integron pode ter uma combinação distinta de um ou mais genes de
resistência colocados no mesmo local e expressos a partir de um promotor do
integron (Figura 8) (STOKES & HALL, 1989)
15
FIGURA 8 – Estrutura do integron e mecanismo de captura genética.
Fonte: DAVIES & DAVIES, 2010.
A partir do desenvolvimento das técnicas de seqüenciamento, as
análises de cepas isoladas de hospitais, zonas agrícolas, estações de
tratamento de água, e outras fontes ambientais revelou uma diversidade de
integrons com cassetes gênicas para resistência a antibióticos, o que aumenta
sua importância na transferência da resistência. A origem dos integrons ainda
não é conhecida, embora a similaridade de seqüência entre as integrases e
recombinases de bacteriófagos sugere uma relação evolutiva. Finalmente,
deve-se notar que a evolução dos diferentes tipos de elementos de resistência
a antibióticos em diferentes ambientes clínicos é natural e provavelmente
envolve uma variedade de processos genéticos integrados. Outros
mecanismos de aquisição e transferência, bem como a natureza combinatória
do processo de desenvolvimento de resistência não deve ser subestimada
(WALSH, 2006)
2.3 Medidas de controle da resistência a antimicrobianos
A resistência a antimicrobianos é definitivamente impulsionada pelo
uso indiscriminado de antibióticos. Quando são substituídos ou inutilizados,
cepas resistentes a estes tendem a desaparecer. No Reino Unido, mais de
80% do uso humano de antibióticos ocorre nos grandes centros urbanos,
16
principalmente no tratamento de infecções do trato respiratório, o que
demonstra necessidade de um Comitê Médico Consultor Permanente para
recomendar algumas medidas para reduzir prescrições inadequadas, como
(SCOTT, 2009):
• Não administrar antibióticos em casos de tosse e resfriados
simples;
• Diminuir a prescrição de antibióticos em dores de garganta a
menos que haja evidências de infecção estreptocócica;
• Limitar o uso de antibióticos a três dias em casos rotineiros de
otite média, aguda e sinusites;
• No ambiente hospitalar, diminuir a prática de antibioticoprofilaxia
cirúrgica;
• Restringir o uso de antibióticos por meio de receitas médicas
controláveis;
• Estimular a prática de colheita de material suspeito para
identificação do microrganismo e teste de susceptibilidade a antimicrobianos
para posterior tratamento;
17
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A resistência a antibióticos é uma das maiores ameaças para o
sucesso da terapêutica nos campos da saúde e medicina veterinária moderna.
Recentemente se tornou mais grave pelo uso indiscriminado nos tratamentos
empíricos e conseqüente surgimento de bactérias multiresistentes. Não se
sabe até que ponto o uso de antibióticos deve ser reduzido ou controlado
visando diminuir a pressão seletiva e permitir reversão para uma microbiota
mais sensível, nem quando utilizar as drogas remanescentes de última
geração. Apesar de todos os avanços no campo da pesquisa e diagnóstico, há
necessidade de se aprofundar os estudos para vias alternativas de tratamento,
buscando entender os mecanismos genéticos do desenvolvimento da
resistência a antimicrobianos.
18
REFERÊNCIAS
1. ALEKSHUN, M. N.; LEVY, S. B. Molecular mechanisms of antibacterial
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