Rang e Dale: Farmacologia

Humphrey P. Rang · Capítulo 645 de 751

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Rang e Dale: Farmacologia

Disseminação da resistência aos antibióticos

elevado, tais como na agricultura e em hospitais.

O impacto do intenso uso clínico de antibióticos tem sido o estímulo

para o acúmulo de múltiplos elementos de resistência em patógenos sob a

“pressão seletiva” do uso de fármacos. Isso certamente impõe sérias

restrições nas opções disponíveis para o tratamento médico de muitas

infecções bacterianas. Embora a resistência aos agentes quimioterápicos

também possa se desenvolver em protozoários e parasitos multicelulares (e

em populações de células malignas; ver Capítulo 57), confinaremos a nossa

discussão aqui principalmente aos mecanismos de resistência nas bactérias.

 

DISSEMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA AOS ANTIBIÓTICOS

A resistência aos antibióticos pode ser inata – preexistente em uma cepa

particular – ou adquirida de alguma forma a partir de outras células

bacterianas. Em qualquer caso, a seleção natural trabalha no sentido de

favorecer cepas resistentes quando o antibiótico é prevalente no ambiente.

O fundamental de toda a questão é a forma como os genes de resistência

bacteriana se movem entre o DNA cromossômico e elementos móveis tanto

dentro como entre bactérias.

Foram identificados vários mecanismos básicos:

 

1. Por transferência de genes de resistência entre elementos genéticos

dentro da bactéria, em transpósons.

2. Por transferência de genes entre bactérias, por intermédio de elementos

móveis (como plasmídios).

3. Por transferência de bactérias resistentes entre pessoas ou animais.

 

A compreensão de tais mecanismos é crucial para o uso clínico racional dos

medicamentos existentes (“manejo de antibióticos”), bem como para a concepção de novos fármacos antibacterianos. Examinaremos primeiro os

mecanismos pelos quais a informação genética pode ser trocada e, depois, a

maneira como os genes transferidos subjugam a ação dos antibióticos.

 

Movimento da informação genética

 

■ Plasmídios e elementos móveis

▼ Além do cromossomo em si, muitas espécies de bactérias contêm

elementos genéticos extracromossômicos chamados plasmídios que

existem livres no citoplasma. Estes também são elementos genéticos

que podem replicar-se de forma independente. Estruturalmente, eles são

alças fechadas de DNA que podem compreender um único gene ou até

mesmo 500, ou ainda mais. Podem existir apenas algumas cópias de

plasmídios na célula, mas muitas vezes estão presentes múltiplas cópias,

e também pode haver mais do que um tipo de plasmídio em cada célula

bacteriana. Os plasmídios que têm genes para resistência a antibióticos

(genes r) são referidos como plasmídios R. Muito da resistência

farmacológica encontrada na medicina clínica é determinado por

plasmídios.

Todo o processo pode ocorrer com uma velocidade assustadora. O

Staphylococcus aureus, por exemplo, é um histórico mestre na arte da

resistência a antibióticos. Tendo-se tornado completamente re-sistente à

penicilina por intermédio de mecanismos mediados por plasmídios, esse

organismo, dentro de apenas 1 a 2 anos, conseguiu adquirir resistência à

sua descendente resistente às betalactamases (ver adiante), a meticilina

(de Lencastre et al., 2007).

Figura 51.7 Um exemplo de transferência e replicação de um transpóson (que pode

transportar genes que codificam para resistência a antibióticos). A. Dois plasmídios, a e b, com o plasmídio b contendo um transpóson (mostrado em marrom). B. Uma enzima codificada pelo transpóson corta o DNA do plasmídio doador e do plasmídio-alvo para formar um cointegrado. Durante esse processo, o transpóson replica-se. C. Uma enzima codificada pelo transpóson resolve o cointegrado. D. Ambos os plasmídios contêm agora o DNA do transpóson.

 

■ Transpósons

▼Alguns segmentos de DNA são rapidamente transferidos (transpostos)

de um plasmídio para outro e também de plasmídio para cromossomo

ou vice-versa.6 Isso acontece porque a integração desses segmentos de

DNA, que são chamados transpósons, para o DNA receptor pode

ocorrer independentemente do mecanismo normal de recombinação

genética homóloga. Ao contrário dos plasmídios, os transpósons não são

capazes de se replicar de modo independente, embora alguns possam

replicar-se durante o processo de integração (Figura 51.7), resultando

em uma cópia em ambas as moléculas de DNA doador e receptador. Os

transpósons podem transportar um ou mais genes de resistência e

podem ser transportados de “carona” de um plasmídio para uma nova

espécie de bactéria. Mesmo se o plasmídio for incapaz de se replicar no

novo hospedeiro, o transpóson pode integrar-se no seu cromossomo ou

nos seus plasmídios nativos. Isso provavelmente explica a extensa

distribuição de certos genes de resistência em plasmídios R diferentes e

entre bactérias não relacionadas.

 

■ Cassetes de genes e íntegrons

▼ Os plasmídios e transpósons não totalizam a contagem de

mecanismos que a seleção natural forneceu para confundir as

esperanças do microbiologista/quimioterapeuta. A resistência – de fato,

a resistência multifarmacológica – também pode disseminar-se por meio

de outro elemento móvel, cassete de genes, que consiste em um gene de

resistência ligado a um pequeno local de reconhecimento. Vários

cassetes podem ser acondicionados juntos em um conjunto multicassete,

que pode, por sua vez, ser integrado em uma unidade móvel de DNA

maior chamada íntegron. O íntegron (que pode estar localizado em um

transpóson) contém um gene para uma enzima, a integrase

(recombinase), que insere o(s) cassete(s) em locais únicos no DNA do

hospedeiro. Este sistema – transpóson/íntegron/conjunto cassete

multirresistente – permite uma transferência particularmente rápida e

eficiente de resistência multifarmacológica entre elementos genéticos

tanto dentro das bactérias quanto entre elas.

 

Transferência de genes de resistência entre bactérias

▼ A transferência horizontal de genes entre bactérias de espécies iguais,

ou até mesmo diferentes, é considerada o mecanismo mais significativo

pelo qual a resistência a antibióticos se propaga. Existem vários

mecanismos importantes, incluindo conjugação, transdução e

transformação, sendo o primeiro o mais significativo.

■ Conjugação

▼ A conjugação envolve contato célula-célula durante o qual o DNA

cromossômico ou extracromossômico é transferido de uma bactéria para

outra, sendo o principal mecanismo de propagação de resistência. A

capacidade de conjugar é codificada nos plasmídios de conjugação:

estes são plasmídios que contêm genes de transferência que em

bactérias coliformes, por exemplo, codificam a produção pela bactéria

hospedeira de túbulos proteináceos de superfície chamados pili sexuais,

que conectam as duas células. O plasmídio de conjugação passa, então,

através de uma parede celular para a outra (geralmente da mesma

espécie).

Muitas bactérias gram-negativas e algumas gram-positivas podem

conjugar-se. Alguns plasmídios promíscuos podem atravessar a barreira

das espécies, adotando um hospedeiro tão prontamente quanto outro.

Muitos plasmídios R são conjugativos. Os plasmídios não conjugativos,

se coexistirem em uma célula “doadora” com plasmídios de conjugação,

podem ir de carona de uma bactéria para a outra com os plasmídios de

conjugação. A transferência de resistência por conjugação é

particularmente significativa em populações de bactérias que são

normalmente encontradas em elevadas densidades, como no intestino.

 

■ Transdução

▼ A transdução é um processo pelo qual o DNA do plasmídio é

encerrado em um vírus que afeta bactérias (chamado fago) e transferido

para outra bactéria da mesma espécie. É uma forma relativamente

ineficaz de transferência de material genético, mas é clinicamente

importante na transmissão de genes de resistência entre cepas de

estafilococos e estreptococos.

■ Transformação

▼ Poucas espécies de bactérias podem, em condições naturais, sofrer

transformação por meio da captação de DNA do ambiente e incorporá-

lo no genoma por recombinação homóloga normal. No entanto, é

provável que esse mecanismo não tenha importância clinicamente.

Existem vários outros mecanismos por meio dos quais os genes de

resistência podem surgir.

 

Mutações cromossômicas

A taxa de mutação espontânea nas populações bacterianas para qualquer

gene particular é muito baixa, e a probabilidade é de que aproximadamente

apenas uma célula em 10 milhões irá, em sua divisão, originar uma célula-

filha contendo uma mutação nesse gene. No entanto, como é provável que

existam muito mais células do que isso no curso de uma infecção, a chance

de surgir uma mutação causadora de alteração de sensibilidade para

resistência farmacológica pode ser muito elevada. Felizmente, a presença de

alguns mutantes não é normalmente suficiente para produzir resistência:

apesar da vantagem seletiva apresentada pelos mutantes resistentes, a

redução drástica da população pelo antibiótico geralmente ativa as defesas

naturais do hospedeiro (ver Capítulo 7) para resistir pelo menos às

infecções agudas, senão também às crônicas. No entanto, o desfecho pode

não ser tão feliz se a infecção primária for causada por uma cepa resistente

a fármacos.

 

Amplificação de genes

▼ A duplicação e a amplificação de genes são mecanismos importantes

para a resistência em alguns organismos (Sandegren e Andersson,

2009). De acordo com essa ideia, o tratamento com antibióticos pode