Estudo dos principais mecanismos de resistência aos antibióticos β-lactâmicos em bactérias patogénicas de gram negativo

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Resistência aos Antibióticos em Neisseria Gonorrhoeae - Passado, Presente e Futuro

Introdução: A resistência aos antibióticos em Neisseria gonorrhoeae tem-se revelado um importante problema de saúde pública mundial, estando a levantar grandes dificuldades em termos de opções terapêuticas em alguns países. Objectivo: Rever o panorama (nacional e internacional) da resistência aos antibióticos em Neisseria gonorrhoeae. Material e Métodos: Pesquisa de artigos em revistas nacionais e internacionais (estas últimas com indexação na Pubmed/Medline e redigidas em inglês). Utilizaram-se como palavras chave: “Neisseria gonorrhoeae antibiotic resistance”. Resultados: As cefalosporinas de terceira geração (ceftriaxone e cefixima), associadas ou não à azitromicina, substituíram as fluoroquinolonas como fármacos de primeira linha no tratamento da gonorreia. Os relatos de resistência às cefalosporinas são ainda relativamente escassos; contudo, o aumento da concentração inibitória mínima (CIM), traduzido pela diminuição da sensibilidade a esta classe de antibióticos, tem vindo a ser regularmente descrita. Por outro lado, a resistência à azitromicina foi relatada em vários países. Em Portugal, já foram reportados casos de Neisseria gonorrhoeae resistentes à azitromicina mas não às cefalosporinas. Porém, estirpes com diminuição da sensibilidade às cefalosporinas foram já detetadas. Conclusão: Novas alternativas terapêuticas são indispensáveis para o tratamento das infeções por Neisseria gonorrhoeae, bem como condutas adequadas por parte dos médicos e dos doentes e seus contactantes.

Transporte do brometo de etídio através da parede celular de Mycrobacterium smegmatis: desenvolvimento e aplicação de metodologias de quantificação do transporte e correlação com a resistência aos antibióticos

O efluxo activo e a permeabilidade celular reduzida são consideradas as principais causas da resistência intrínseca micobacteriana a diversos antimicrobianos. Neste estudo comparámos a capacidade de extrusão do brometo de etídio (EtBr), um substrato universal de bombas de efluxo, pela estirpe selvagem M. smegmatis mc2155 com estirpes mutantes deletadas para LfrA e MspA, respectivamente a principal bomba de efluxo e porina de M. smegmatis, na presença e ausência dos inibidores de bombas de efluxo (IBEs) verapamil, tioridazina, clorpromazina e carbonil cianeto mclorofenilhidrazona (CCCP) e correlacionámos estes resultados com a capacidade destes IBEs em reduzir a susceptibilidade de M. smegmatis a diversos antibióticos. Os resultados obtidos mostram que, na ausência da principal porina de M. smegmatis, MspA, a acumulação de EtBr diminui e as células tornam-se igualmente mais resistentes a diversos antibióticos. Quando a principal bomba de efluxo de M. smegmatis, LfrA, é deletada a estirpe mutante apresenta um incremento na acumulação de EtBr e um aumento na susceptibilidade ao EtBr, isoniazida, rifampicina, etambutol e ciprofloxacina. Na presença dos IBEs testados, com excepção do CCCP, observa-se uma redução da concentração mínima inibitória para a estreptomicina, rifampicina, amicacina, ciprofloxacina, claritromicina e eritromicina. Estes resultados colocam em evidência que a porina MspA é um canal importante para a entrada de EtBr e antibióticos nas células e que o efluxo activo através da bomba de efluxo LfrA está envolvido na resistência de baixo nível a diversos antibióticos e EtBr em M. smegmatis. As metodologias desenvolvidas neste trabalho e os resultados obtidos proporcionaram um contributo para o melhor conhecimento dos dois principais mecanismos responsáveis pela resistência intrínseca micobacteriana a diversos antimicrobianos, considerada como um importante factor facilitador da aquisição e estabilização de um património genético que conduz ao desenvolvimento de resistência de alto nível em micobactérias.

Contribuição para a caracterização dos mecanismos de Resistência aos antibióticos β-lactâmicos em estirpes de Haemophilus influenzae, isoladas em Portugal

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Coliformes fecais em águas de esgoto: I. Resistência a antibióticos, metais pesados e colicinogenia

Análise bacteriológica de ordem qualitativa foi desenvolvida em duas estações de tratamento de esgoto da cidade do Rio de Janeiro no período de 1984 a 1985. A pesquisa considerou o isolamento e a identificação de 540 culturas de Escherichia coli, advindas de afluentes e efluentes. Estudou-se a resistência a oito antimicrobianos (sulfadiazina, estreptomicina, tetraciclina, cloranfenicol, canamicina, ampicilina, ácido nalidíxico e gentamicina) e a três metais pesados (sulfato de cobre, cloreto de mercúrio e sulfato de zinco), além da colicinogenia. Foi possivel a detecção de percentuais até 95 para culturas isoladas dos efluentes com marcadores genéticos, contrapondo-se com taxas ao redor de 70% para aquelas provindas dos afluentes.

Mecanismos de Resistência aos Antibióticos

Este trabalho aborda como principal tema os mecanismos de resistência aos antibióticos. Em primeiro lugar, refere-se às bases genéticas desta resistência, em que os genes que conferem esta resistência estão contidos em plasmídeos R, A transmissão horizontal de genes por conjugação. A resistência pode ser intrínseca, se a bactéria possuir características estruturais ou enzimáticas que levam à resistência a um determinado antibiótico, ou, na maioria das vezes, adquirida. A resistência adquirida refere-se a quatro grandes grupos, a alteração da permeabilidade ou do local de acção do antibiótico, bombas de efluxo e o mecanismo enzimático da degradação ou inactivação do antibiótico. Diversas organizações, tanto nacionais, como o Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge, como internacionais como a OMS, têm tido um desempenho essencial no combate à resistência bacteriana, nomeadamente na descrição de estratégias. No entanto é necessário a contribuição dos governantes, dos profissionais de saúde bem como da sociedade em geral.

Mecanismos de resistência a antibióticos

Os antibióticos são usados com o intuíto de prevenir ou tratar uma infeção bacteriana. No entanto, o seu uso abusivo favorece a seleção de estirpes resistentes, contribuindo para o aumento das populações resistentes. Os mecanismos de resistência bacterianos são geralmente adquiridos, por transferência de genes entre estirpes bacterianas promovida por plasmídeos, fagos ou elementos transponíveis. Também podem ocorrer por mutação do ADN, no entanto este mecanismo genético é pouco representativo. A aquisição de novos mecanismos de resistência diminui ou inibe a acção do antibiótico. Por outro lado a bactéria também apresenta uma resistência intrínseca a algumas bacterias ou seja uma resistência natural, onde os genes de resistência existem no genoma da estirpe selvagem e são transmitidos às gerações seguintes no código genético. São exemplos destas resistências a alteração da permeabilidade na membrana da bactéria, as bombas de efluxo, a produção enzimática e a alteração do local de acção na bactéria. A resistência das bactérias aos antibioticos é um problema mundial sério, que coloca em risco a saúde pública. Organizações internacionais como a OMS têm criado nos últimos anos guidelines com o objectivo de diminuir as resistências das bactérias aos antibióticos. É fundamental uma participação activa de todos os profissionais de saúde no sentido de melhorar a prescrição e dispensa de antibióticos.

Avaliação da resistência a antibióticos de bactérias isoladas da água de viveiros de camarão.

A carcinicultura é uma atividade comercial crescente em diversos países tropicais. No Brasil, esta atividade tem se intensificado no litoral do NE. Existem diversas técnicas para a criação de camarão, porém muitas dessas têm causado impactos ambientais nos ecossistemas próximos às fazendas de criação, como exemplo em áreas de manguezal. O presente trabalho tem por finalidade o isolamento e avaliação da resistência de bactérias presentes na água de cultivo de camarão, avaliadas em seis pontos ao longo de um viveiro de criação. A comunidade bacteriana variou em sua densidade entre os pontos amostrados, sendo que dentro do viveiro a densidade bacteriana foi menor. No teste de resistência aos antibióticos, o crescimento de alguns isolados na presença de antibióticos evidenciou que existem populações naturalmente resistentes, que podem sofrer pressão de seleção, gerando um impacto ambiental causado pela aplicação de antibióticos. Os resultados obtidos indicaram que podem ocorrer impactos ambientais em decorrência do uso de antibióticos para controle de doenças de camarão, tornando essa metodologia de grande importância e utilidade para estudos de avaliação e monitoramento de impacto ambiental.

Resistência mediada por efluxo em Escherichia coli: novas estra´tégias terapêuticas utilizando antibióticos e inibidores do efluxo

As bactérias desenvolveram ao longo do tempo, mecanismos que lhes permitem superar os efeitos nocivos causados por uma grande variedade de compostos antimicrobianos. Os sistemas de efluxo e a permeabilidade reduzida da parede celular são dois desses mecanismos. Para se estudar a resistência aos antibióticos mediada por efluxo em Escherichia coli, a influência dos inibidores de efluxo na resistência, os mecanismos de acção desses inibidores, a sua relação com a bioenergética e a competição entre substratos de efluxo, usaram-se duas estirpes de E. coli: a estirpe AG100, com o sistema de efluxo AcrAB-TolC funcional, e a estirpe AG100A, com o sistema AcrAB-TolC inactivo. Os inibidores testados foram a cloropromazina, tioridazina, ortovanadato sódio, arilpiperazina, carbonil cianeto m-clorofenilhidrazona e o verapamil. Estes compostos foram avaliados i) quanto à sua capacidade para inibir o sistema de efluxo AcrAB-TolC, através de um método fluorométrico semi-automático; ii) quanto à capacidade para diminuírem a susceptibilidade de E. coli aos antimicrobianos, através da determinação de concentrações mínimas inibitórias na presença e ausência de inibidores de efluxo; iii) quanto ao seu efeito ao nível da membrana celular, nomeadamente, disrupção do potencial de membrana, por microscopia de fluorescência. Para além disso, estes inibidores foram usados em ensaios de competição entre o brometo de etídio e os antibióticos tetraciclina, ofloxacina e oxacilina. Os resultados demonstraram que todos os compostos estudados foram capazes de diminuir a actividade de efluxo. Os compostos que apresentaram um efeito mais relevante foram a cloropromazina e o ortovanadato sódio. Contrariamente, as arilpiperazinas demonstraram um maior efeito na redução dos valores das concentrações mínimas inibitórias dos antibióticos testados realçando o facto de que o efeito destes compostos tidos como inibidores nem sempre corresponde à inibição real de efluxo. Para além disso, foi possível dividir os inibidores em dois grupos: (i) dependentes da acção da glucose – NMP e VP, e (ii) independentes da acção da glucose – CCCP, CPZ, Na3VO4. Os resultados de microscopia de fluorescência demonstraram que todos os compostos testados possuem um efeito imediato ao nível da produção de energia celular, afectando o potencial de membrana. Por último, os ensaios de competição entre substratos demonstraram a existência de um efeito sinérgico, nomeadamente com tetraciclina e ofloxacina, uma vez que permitiram a retenção de mais brometo de etídeo no interior das células. Os resultados obtidos evidenciam a relação entre a resistência aos antibióticos por efluxo activo em E. coli, em particular pelo sistema AcrAB-TolC, e a sua dependência de energia fornecida pela hidrólise de ATP. Deste modo, podemos concluir que os inibidores de efluxo podem ser potenciais alvos para o desenvolvimento de novas terapias no combate à resistência em E. coli.

Estudo de resistência da bactéria Escherichia Coli a antibióticos em infecções urinárias na população da Região Autónoma da Madeira

As infecções do tracto urinário (ITU) são doenças infecciosas comuns e distinguem-se em dois grandes grupos: o das infecções do tracto urinário superior e o das infecções do tracto urinário inferior. O principal agente etiológico envolvido nas ITU é a bactéria Escherichia coli (E. coli), representando 80-95% dos invasores do tracto urinário na população em geral. É mais comum entre os adultos do sexo feminino, principalmente com actividade sexual, embora as crianças, mulheres grávidas e idosos também apresentam grande susceptibilidade. Paralelamente, a problemática da resistência aos antimicrobianos é um tema actual e muito debatido internacionalmente. Como tal, o presente estudo teve como principal objectivo contribuir para a identificação fiável da bactéria E. coli em infecções urinárias bem como a determinação do seu perfil de resistência a antibióticos. Os dados apresentados referem-se a um estudo efectuado entre Outubro de 2008 e Junho de 2009 no Laboratório de Análises Clínicas Castro Fernandes – MMC. Foram analisadas 6522 amostras de urina, das quais 390 corresponderam a uroculturas positivas. Verificou-se que o sexo feminino tem uma maior propensão para infecções urinárias, havendo uma tendência para o aumento das ITU com a idade. Na interpretação da cultura revelou-se importante a informação dada pelo exame cultural acerca do número de leucócitos. Concluiu-se que nas uroculturas cujo número de colónias foi superior a 105 com menos de três espécies de colónias diferentes na cultura, o número de leucócitos foi superior a 30 milhares de células por μL, o que sugere a existência de infecção urinária. No estudo do perfil de sensibilidade da bactéria E. coli isolada, para a família dos betalactâmicos (Ampicilina (AMP), Amoxicilina/Ácido Clavulânico (AMC), Piperacilina/Tazobactam (PIP/TZP)), família das cefalosporinas (Cefalotina (KF), Cefuroxima (CXM), Cefuroxima Acetil (CA), Cefotaxima (CTX), Ceftazidima (CAZ), Cefepima (FEP)), família dos aminoglicosídeos (Amicacina (AM), Gentamicina (GM), Tobramicina (TOB)) e para as nitrofurantoínas (F), verificou-se uma grande sensibilidade e pouca resistência em termos quantitativos, mas para a família das quinolonas (Ciprofloxacina (CIP), Levofloxacina (LEV), Norfloxacina (NOR)) e para os Trimetoprim/Sulfametoxazol (TMP/SMX) verificou-se resistências quantitativamente superiores aos das famílias anteriormente referidas, sugerindo valores convergentes aos da tendência europeia. Foram identificados famílias de fenótipos tais como: os beta-lactâmicos, os aminoglicosídeos, quinolonas, tetraciclinas, furanos e trimetoprim/sulfamidas.E. coli é um microganismo cujo fenótipo selvagem não tem resistências intrínsecas. Todas as resistências são adquiridas. Actualmente, a realização dos antibiogramas para E. coli tornou-se fundamental tendo em vista os factores ecológicos, genéticos, ambientais e pelo facto de que mais isolados são resistentes à maioria dos antibióticos. Como conclusão, este estudo permitirá alertar para um problema sério que é uma grande ameaça à Saúde Pública.

Novas estratégias para entender o sistema de influxo de antibióticos e a resistência antimicrobiana a nível molecular

As fluoroquinolonas são antibióticos que têm um largo espectro de ação contra bactérias, especialmente Gram-negativas. O seu mecanismo de ação assenta na inibição de enzimas responsáveis pela replicação do DNA. Porém, devido ao seu uso indevido, o surgimento de resistência bacteriana a estes antibióticos tem-se tornado um grave problema de saúde pública. Uma vez que os seus alvos de ação se situam no meio intracelular, a redução da permeabilidade da membrana externa de bactérias Gram-negativas constitui um dos mecanismos de resistência mais conhecidos. Esta redução é associada à baixa expressão ou mutações em porinas necessárias para permitir o seu transporte, mais concretamente, da OmpF. Estudos prévios demonstraram que a coordenação de fluoroquinolonas com iões metálicos divalentes e 1,10-fenantrolina (genericamente designados metaloantibióticos) são potenciais candidatos como alternativa às fluoroquinolonas convencionais. Estes metaloantibióticos exibem um efeito antimicrobiano comparável ou superior à fluoroquinolona na forma livre, mas parecem ter uma via de translocação diferente, independente de porinas. Estas diferenças no mecanismo de captura podem ser fundamentais para contornar a resistência bacteriana. De forma a compreender o papel dos lípidos no mecanismo de entrada dos metaloantibióticos, estudou-se a interação e localização dos metaloantibióticos da Ciprofloxacina (2ª geração), da Levofloxacina (3ª geração) e Moxifloxacina (4ª geração) com um modelo de membranas de Escherichia coli desprovido de porinas. Estes estudos foram realizados através de técnicas de espectroscopia de fluorescência, por medições em modo estacionário e resolvida no tempo. Os coeficientes de partição determinados demonstraram uma interação mais elevada dos metaloantibióticos relativamente às respetivas fluoroquinolonas na forma livre, um facto que está diretamente relacionado com as espécies existentes em solução a pH fisiológico. Os estudos de localização mostraram que estes metaloantibióticos devem estar inseridos na membrana bacteriana, confirmando a sua entrada independente de porinas. Este mecanismo de entrada, pela via hidrofóbica, é potenciado por interações eletrostáticas entre as espécies catiónicas de metaloantibiótico que existem a pH 7,4 e os grupos carregados negativamente dos fosfolípidos da membrana. Desta forma, os resultados obtidos neste estudo sugerem que a via de entrada dos metaloantibióticos e das respetivas fluoroquinolonas deve ser diferente. Os metaloantibióticos são candidatos adequados para a realização de mais testes laboratoriais e uma alternativa promissora para substituir as fluoroquinolonas convencionais, uma vez que parecem ultrapassar um dos principais mecanismos de resistência bacteriana a esta classe de antibióticos.

Resistência antimicrobiana dos uropatógenos em pacientes ambulatoriais, 2000-2004

Foi realizado um estudo retrospectivo, baseado no banco de dados eletrônico de um hospital universitário, com objetivo de investigar a prevalência dos germes causadores e suas suscetibilidades aos antibióticos em adultos (idade >18 anos), com infecção do trato urinário atendidos ambulatorialmente. Foram identificados 957 exames de urocultura positiva no período entre janeiro de 2000 e dezembro de 2004. Escherichia coli, Proteus mirabillis e Klebsiella sp foram três principais bactérias causadoras. Sulfametoxazol-trimetropim apresentou a maior (46,9%) prevalência de resistência bacteriana seguida por cefalotina (46,7%), ácido nalidíxico (27,6%) e nitrofurantoína (22,3%). Durante o período estudado, o ácido nalidíxico apresentou um aumento anual de 5,9% na taxa de resistência bacteriana (p= 0,02). Ciprofloxacina mostrou também a tendência de aumento, com um crescimento anual de 3,3% (p= 0,07). Este estudo demonstrou que os antibióticos amplamente recomendados no tratamento empírico da infecção do trato urinário em adultos apresentaram altas taxas de resistência bacteriana na população estudada.

Resistência antimicrobiana de Salmonella agona oriundas de várias regiões do Brasil

A investigação teve por objetivo a avaliação de resistência a drogas dessa importante salmonela de distribuição cosmopolita. Nesse sentido, analisou-se a resistência a antibióticos e quimioterápicos de 240 amostras de S.agona isoladas de diferentes fontes (humana, alimentar e ambiental) provenientes de cinco estados brasileiros (MG, SP, RJ, PE e RS). Paralelamente, determinou-se a presença de fatores R em 26 estirpes representativas da amostragem.

Resistência antimicrobiana e perfil plasmidial de Escherichia coli isolada de frangos de corte e poedeiras comerciais no Estado de Pernambuco

Embora existam linhagens de Escherichia coli não patogênicas para aves, muitas outras possuem a capacidade de causar sérios danos à saúde das mesmas, sendo capazes de ocasionar diferentes tipos de processos infecciosos. As linhagens patogênicas são denominadas Avian Pathogenic Escherichia coli (APEC), possuindo genes relacionados ao processo de patogênese em epissomos (plasmídios) ou no cromossomo. A presença de plasmídios, contendo genes de resistência a antibióticos em linhagens aviárias, patogênicas ou não, indicam a possibilidade de transferência gênica lateral entre diferentes tipos de linhagens facilitando também a transferência de genes de patogenicidade ou virulência. Objetivou-se com este estudo avaliar o perfil de sensibilidade a antibióticos (13) de diferentes amostras (35) de E. coli isoladas de aves comerciais do Estado de Pernambuco apresentando, ou não, sinais clínicos de processos infecciosos e correlacionar esta resistência com a presença de plasmídios. Os testes utilizados demonstraram que 94,28% dos isolados foram resistentes a três ou mais antibióticos, com a lincomicina apresentando o maior percentual de resistência (100%). Na Concentração Inibitória Mínima (CIM) observou-se multirresistência a vários antimicrobianos. A presença de plasmídios foi detecada em 80,0% (28/35) dos isolados, com 16 isolados apresentando plasmídios com peso molecular aproximado de 88 MDa. Também foi verificada a presença de linhagens apresentando plasmídios de vários tamanhos. Concluiu-se que isolados de E. coli resistentes a antimicrobianos utilizados na avicultura estão presentes no Estado de Pernambuco, tanto em frangos de corte quanto em poedeiras comerciais. A presença de plasmídios detectados na maioria dos isolados pode estar associada à resistência aos antimicrobianos e sugere a presença de possíveis genes relacionados à patogenicidade. Monitorar a resistência a antibióticos em bactérias isoladas de animais torna-se um fator determinante para eleição e êxito do tratamento, bem como a possibilidade de eliminação daquelas que possuem plasmídios para se evitar a transferência de genes relacionados à patogenicidade.

Infecções do trato urinário (ITU) de cães e gatos: etiologia e resistência aos antimicrobianos

As infecções bacterianas do trato urinário (ITUs) são causa comum de doença em cães, gatos e humanos. Embora bactérias Gram positivas como Staphylococcus spp., Streptococcus spp. e Enterococcus spp., possam ocasionar ITUs, as bactérias Gram negativas (Escherichia coli, Proteus spp., Klebsiella spp., Pseudomonas spp. e Enterobacter spp.) respondem por 75% dos casos. Este estudo teve como objetivo determinar a frequência de diferentes gêneros de bactérias em ITUs em cães e gatos, bem como a sua sensibilidade aos antimicrobianos utilizados na rotina clínica. Portanto, amostras de urina de 100 cães e gatos com sinais de ITU foram coletadas assepticamente, sofrendo avaliação microbiológica por meio de métodos qualitativos e quantitativos, além de urinálise. Todos os isolados foram submetidos a testes de sensibilidade aos antimicrobianos. ITU foi confirmada em 74% dos animais, não havendo predominância quanto ao sexo. No que diz respeito à idade, 85% dos cães e 87% dos gatos tinham idades superiores a seis anos. Noventa e cinco cepas bacterianas foram isoladas, com maior frequência de Escherichia coli (55% do total) dos sorogrupos O6 e O2. Constatou-se níveis elevados de resistência a antimicrobianos nas cepas isoladas. Para as cepas Gram positivas, tetraciclina (46,1%), enrofloxacina, cotrimazol e estreptomicina (42,3% cada) foram as drogas com os maiores índices de resistência. Para as Gram negativas, amoxacilina e tetraciclina apresentaram percentuais acima de 50%. Multiresistência foi verificada em mais de 50% dos principais gêneros isolados. Considerando-se que as cepas de E. coli apresentam potencial zoonótico e forte participação na disseminação de resistência aos antimicrobianos, ressalta-se a importância do papel do médico veterinário na prevenção e controle das ITUs animais e sua contribuição para a saúde pública.