Rang e Dale: Farmacologia

Humphrey P. Rang · Capítulo 646 de 751

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Rang e Dale: Farmacologia

Mecanismos bioquímicos de resistência a antibióticos

induzir um número aumentado de cópias de genes de resistência

preexistentes, como enzimas destruidoras de antibiótico e bombas de

efluxo.

 

MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE RESISTÊNCIA A ANTIBIÓTICOS

Os genes de resistência são traduzidos em proteínas que subvertem a ação

dos antibióticos de várias formas. Aqui discutimos várias destas, mas novos

mecanismos ainda estão sendo descobertos (Pawlowski et al., 2016).

 

Produção de enzimas que inativam fármacos

 

■ Inativação de antibióticos betalactâmicos

Talvez o exemplo mais importante de resistência causada por inativação

seja o dos antibióticos betalactâmicos. As enzimas em questão são as

betalactamases, que clivam o anel betalactâmico das penicilinas e

cefalosporinas (ver Capítulo 52). A resistência cruzada entre as duas

classes de antibióticos não é completa, porque algumas betalactamases têm

preferência por penicilinas e algumas por cefalosporinas.

Os estafilococos são a principal espécie de bactérias produtora de

betalactamases, e os genes que codificam as enzimas estão em plasmídios

que podem ser transferidos por transdução. Nos estafilococos, a enzima é

induzível (i. e., não é expressa na ausência de fármaco), e concentrações

mínimas, subinibitórias, de antibióticos diminuem a repressão do gene e

resultam em um aumento de 50 a 80 vezes na expressão. A enzima passa

através do invólucro bacteriano e inativa as moléculas de antibiótico no

meio circundante. O grande problema clínico apresentado pelos

estafilococos secretores de betalactamases foi abordado por meio do

desenvolvimento de penicilinas semissintéticas (como a meticilina) e novos antibióticos betalactâmicos (os monobactâmicos e carbapenêmicos), e

cefalosporinas (como o cefamandol), que são menos suscetíveis à

inativação. Além de adquirir resistência a betalactâmicos suscetíveis às

betalactamases, algumas cepas de S. aureus tornaram-se resistentes a alguns

antibióticos que não são significativamente inativados pela betalactamase

(p. ex., meticilina), porque eles expressam uma proteína de ligação aos

betalactâmicos adicional, codificada por um gene cromossômico mutado.

Ver Lambert (2005) para outros exemplos deste tipo de ação.

Resistência a antibióticos

 

• A resistência a antibióticos é um fenômeno natural que tem um papel na ecologia

bacteriana normal

• Em muitas espécies de bactérias, os genes de resistência (genes r) são de origem antiga e

expressos na presença de antibiótico

• Os genes r podem ser movimentados entre elementos genéticos em bactérias individuais.

Existem vários mecanismos:

– Os plasmídios são elementos genéticos extracromossômicos que podem replicar-se

de forma independente e transportar genes que codi cam para a resistência a

antibióticos (genes r)

– Transpósons são cadeias de DNA que podem ser transpostas de um plasmídio para

outro, de um plasmídio para um cromossomo ou vice-versa. Um plasmídio contendo

um transpóson com um gene r pode codi car enzimas que causam a integração do

plasmídio com outro. Após a sua separação, este transpóson replica-se de modo que

ambos os plasmídios contenham o gene r

• Genes r, incluindo conjuntos multicassete de genes de resistência a fármacos, também

podem ser transferidos para outras bactérias da mesma espécie ou de espécies diferentes.

Existem vários mecanismos:

– O principal método de transferência de genes r de uma bactéria para outra é por

plasmídios conjugativos. A bactéria forma um tubo de conexão com outra bactéria

através do qual o plasmídio passa

– Um método menos comum de transferência é por meio de transdução, isto é, a

transmissão de um plasmídio com um gene r por um vírus bacteriano (fago) para

outra bactéria.

▼ Os organismos gram-negativos também podem produzir

betalactamases, e isso é um fator significativo na sua resistência aos

antibióticos betalactâmicos de amplo espectro semissintéticos. Nesses

organismos, as enzimas podem ser codificadas por genes

cromossômicos ou dos plasmídios. No primeiro caso, as enzimas podem

ser induzíveis, mas no último elas são produzidas constitutivamente.

Quando isso ocorre, a enzima não inativa o fármaco no meio

circundante, mas, em vez disso, permanece ligada à parede celular,

impedindo o acesso do fármaco a locais-alvo associados à membrana.

Muitas dessas betalactamases são codificadas por transpósons, alguns

dos quais também podem transportar determinantes de resistência para

vários outros antibióticos.

 

■ Inativação do cloranfenicol

O cloranfenicol é inativado pela cloranfenicol acetiltransferase, uma

enzima produzida por cepas resistentes de organismos gram-positivos e

gram-negativos, sendo o gene de resistência transportado por plasmídio. Em

bactérias gram-negativas, a enzima é produzida constitutivamente,

resultando em níveis de resistência cinco vezes mais elevados do que nas

bactérias gram-positivas, nas quais a enzima é induzível.

 

■ Inativação dos aminoglicosídios

Os aminoglicosídios são inativados por fosforilação, adenilação ou

acetilação, e as enzimas necessárias são encontradas nos organismos gram-

negativos e gram-positivos. Os genes de resistência são transportados por

plasmídios, e vários são encontrados nos transpósons. Muitos outros

exemplos desse tipo são dados por Wright (2005) e Giedraitiene et al.

(2011).

Alteração do local de ligação ao fármaco

O local de ligação aos aminoglicosídios na subunidade 30S do ribossomo

pode ser alterado por mutação cromossômica. Uma alteração mediada por

plasmídio da proteína do local de ligação na subunidade 50S também

contém resistência à eritromicina, e diminuição da ligação das

fluoroquinolonas devido a uma mutação pontual na DNA girase A também

foi descrita. Uma alteração de RNA polimerase dependente de DNA

determinada por mutação cromossômica é a base para a resistência à

rifampicina.

 

Diminuição do acúmulo de fármacos pelas bactérias

Um importante exemplo de diminuição do acúmulo de fármacos é a

resistência mediada por plasmídio às tetraciclinas, encontrada tanto nas

bactérias gram-positivas quanto nas gram-negativas. Neste caso, os genes

de resistência do plasmídio codificam proteínas induzíveis na membrana

bacteriana, que promovem o efluxo das tetraciclinas dependente de energia

e, portanto, resistência. Esse tipo de resistência é comum e reduziu

grandemente o valor terapêutico das tetraciclinas em medicina humana e

veterinária. A resistência do S. aureus à eritromicina e aos outros

macrolídios, e às fluoroquinolonas, também é conseguida por efluxo

dependente de energia. Os inibidores dessas bombas podem ser adjuvantes

úteis aos antibióticos (Van Bambeke et al., 2006).

Há também evidência recente de inibição da síntese de porina

determinada por plasmídios, o que poderia afetar os antibióticos hidrofílicos

que entram na bactéria através dos canais cheios de água na membrana

externa. A permeabilidade alterada como resultado de mutações

cromossômicas envolvendo os componentes de polissacarídios na

membrana externa de organismos gram-negativos pode conferir aumento da resistência à ampicilina. As mutações que envolvem os componentes do

invólucro afetam o acúmulo de aminoglicosídios, betalactâmicos,

cloranfenicol, antibióticos peptídicos e tetraciclina.

 

Alteração da seletividade enzimática

A resistência à trimetoprima é o resultado da síntese dirigida por plasmídios

de uma di-hidrofolato redutase com afinidade baixa ou zero afinidade pela

trimetoprima. É transferida por transdução e pode ser disseminada por

transpósons.

A resistência a sulfonaminas em muitas bactérias é mediada por

plasmídio e resulta da produção de uma forma de di-hidropteroato sintetase

com uma baixa afinidade pelas sulfonamidas, mas sem alteração de

afinidade pelo PABA. Foram relatadas bactérias que causam infecções

graves e transportam plasmídios com genes de resistência a sulfonamidas e

à trimetoprima.

 

Mecanismos bioquímicos de resistência aos antibióticos

 

Os principais mecanismos são os seguintes:

• Produção de enzimas que inativam o fármaco: por exemplo, betalactamases, que inativam

a penicilina; acetiltransferases, que inativam o cloranfenicol; quinases e outras

enzimas, que inativam os aminoglicosídios

• Alteração dos locais de ligação ao fármaco: isso ocorre com aminoglicosídios,

eritromicina, penicilina

• Redução da recaptação de fármacos pela bactéria: por exemplo, tetraciclinas

• Alteração da sensibilidade enzimática: por exemplo, di-hidrofolato redutase torna-se

insensível à trimetoprima.