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.