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A redução ou perda do efeito bacteriano é chamada de resistência, e as propriedades ou alterações nas bactérias que resultam em redução da atividade bacteriana são chamadas de mecanismos de resistência. As bactérias podem ser resistentes a um ou a múltiplos antimicrobianos. Os principais mecanismos de resistência foram divididos de acordo com a forma de inativação do antibiótico: PRODUÇÃO DE ENZIMAS QUE DEGRADAM OU MODIFICAM ANTIBIÓTICOS: o Enzimas que Degradam Antibióticos: As principais enzimas que degradam antibióticos são denominadas betalactamases, e como o próprio nome diz, atuam catalisando a hidrólise do anel beta-lactâmico, levando à perda da ação do antimicrobiano sobre a bactéria que continua fazendo a biossíntese de sua parede celular. É importante saber que as beta-lactamases são divididas em dois grandes grupos: 1. Metalo-carbapenemases (MBL): tem potencial para degradar todos os beta-lactâmico, exceto monobactâmico (aztreonam). Exemplos: NDM (New Delhi Metallo-beta-lactamase), SPM (São Paulo Metalo- beta-lactamase) - endêmica e restrita ao territórios brasileiro. 2. Serina-carbapenemases: tem potencial para degradar todos os beta- lactâmico, cujo principal exemplo é a: KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase) → detectada em diversos gêneros ou espécies de bacilos gram-negativos. Atualmente, as carbapenemases NDM e KPC são os principais problemas relacionados às infecções hospitalares por bacilos gramnegativos, pois quase sempre essas bactérias também expressam outros mecanismos de resistência. Geralmente as beta-lactamases com maior espectro/potencial de degradação (ex.: carbapenemases) têm também potencial para degradar betalactâmicos de menor espectro/potencial de atividade (ex.: penicilinas naturais). Associações de betalactâmicos (penicilinas) com inibidores de betalactamases clássicos (ácido clavulânico, sulbactam e tazobactam), principalmente amoxicilina-ácido clavulânico, têm sido utilizadas no tratamento de infecções não complicadas e não invasivas causadas por bactérias produtoras de penicilinases, principalmente por S. aureus e o H. influenzae. → A associação de um inibidor de beta-lactamase a uma droga que habitualmente é degradada por estas enzimas pode restaurar o efeito antimicrobiano e ampliá-lo. o Enzimas que Alteram Antibióticos: As principais enzimas que modificam antibióticos são as enzimas modificadoras de aminoglicosídeos (AME, do inglês aminoglycoside modifying enzymes), que alteram a estrutura química destes antibióticos, inativando a sua ligação com as subunidades do ribossomo, que são o alvo deste antimicrobiano na bactéria. Existem diferentes AMEs que conferem resistência aos principais aminoglicosídeos: amicacina, gentamicina, tobramicina e kanamicina. Redução da permeabilidade da membrana externa: As bactérias gram-negativas são intrinsecamente menos permeáveis a muitos antibióticos por possuírem membrana externa na constituição de sua parede celular, o que não existe na parede celular de bactérias grampositivas. Dessa forma, a redução da permeabilidade da membrana externa é um mecanismo de resistência exclusivo de bactérias gramnegativas. Para atingir o alvo e agir no meio intracelular (periplasma ou citoplasma), os antibióticos devem ultrapassar a membrana externa ou toda a parede celular. Antibióticos hidrofílicos (geralmente moléculas pequenas) devem atravessar a membrana externa por difusão passiva através de proteínas de membrana externa denominadas porinas ou Omps (do inglês Outer membrane proteins). A redução da permeabilidade da membrana externa pode ocorrer por alterações na estrutura das porinas ou mesmo pela perda da porina, respectivamente, resultando em permeabilidade mais seletiva ou até mesmo impermeabilidade às drogas. Este mecanismo pode afetar principalmente a entrada de antibióticos betalactâmicos e de fluoroquinolonas. Sistemas de efluxo hiperexpressos: Os sistemas de efluxo são mecanismos naturais de secreção de substâncias toxicas resultantes do metabolismo bacteriano, que se localizam na parede celular das bactérias e, geralmente, são codificados por genes no cromossomo. Clinicamente o problema ocorre quando estes sistemas têm sua expressão aumentada (hiperexpressão), seja pela maior quantidade destes sistemas na bactéria e/ou atividade maior de secreção (sistemas hiperativos). Nas bactérias gram-negativas, por conta da presença de membrana externa, o sistema de efluxo é geralmente composto por uma proteína transmembrana interna (que é uma bomba de efluxo), uma proteína transmembrana externa (que é uma porina) e uma proteína que faz a ligação dessas duas proteínas transmembrana e que compõe o sistema de efluxo da bactéria gram-negativa, geralmente chamado sistema tripartido ou multicomponente. Em bactérias gram-positivas, que não têm a membrana externa, o sistema de efluxo é a própria bomba de efluxo, sistema de componente simples. A atividade dos sistemas de efluxo pode ser inespecífica e excretar diferentes antibióticos, de diferentes classes ou subclasses, ou pode ser uma atividade específica para uma droga, classe e subclasse de antibiótico. Existem também mecanismos de efluxo adquiridos por plasmídeos, que geralmente não dependem de hiperexpressão. Alteração do sítio alvo (de ligação) do antibiótico: A maioria dos antibióticos liga-se especificamente a um ou mais alvos na célula bacteriana. Alterações na estrutura do alvo do antibiótico impedem a eficiente ligação ou diminuem a afinidade dessa interrupção, desse modo o antibiótico não reconhece mais o alvo na célula bacteriana. Geralmente, alterações do sítio alvo têm origem em mutações em genes da própria bactéria. Essas alterações impedem a ligação dos antimicrobianos, mas não interferem na função do alvo (ex.: proteína) alterado. Assim, a bactéria mantém suas funções e escapa da ação dos antibióticos. Um dos principais exemplos são as mutações cromossômicas em regiões determinantes de resistência às quinolonas. Mutações nos genes gyrA e/ou parC (mais comuns) alteram as enzimas topoisomerase IV e/ou DNA gyrase que atuam na duplicação do DNA bacteriano e são os alvos das quinolonas. Com estas alterações as bactérias escapam da ação das quinolonas, já que a duplicação do DNA ocorre normalmente. Outro exemplo é a alteração nas proteínas ligadoras de penicilina (PBPs, do inglês Penicillin-Binding Proteins), enzimas bacterianas que atuam no processo de biossíntese da parede celular bacteriana. Essas alterações podem ter origem em mutações em genes cromossômicos em S. aureus, S. pneumoniae, S. mitis e N. gonorrhoeae e conferem resistência variada aos antibióticos betalactâmicos. A alteração do sítio alvo dos antibióticos é um importante mecanismo de resistência de bactérias gram-positvas e gram-negativas, sendo bastante relevante para drogas como as quinolonas (altera as topoisomerases), penicilinas (altera PBP e resulta na resistência à oxacilina) e vancomicina (altera sitio de ligação da vancomicina na resistência dos Enterococcus). Bloqueio ou proteção do sítio alvo do antibiótico: A proteção ou bloqueio pode funcionar pela produção de enzimas ou presença de estruturas celulares bacterianas que impedem a ligação do antibiótico ao sítio alvo. Um exemplo de proteção é a produção de enzimas denominadas Qnr, mediada por genes adquiridos (PMQR, do inglês Plasmid-Mediated Quinolone Resistance), que se ligam e protegem a DNA topoisomerase tipo II contra a ação das quinolonas, o que diminui a sensibilidade destas bactérias aos antibióticos dessa classe. Um exemplo de bloqueio às drogas é o espessamento da parede celular em S. aureus, mediado pela expressãode um conjunto de genes cromossômicos, que funciona como uma barreira e bloqueia o acesso de glicopeptídeos (vacomicina e teicoplanina) ao sítio alvo, conferindo resistência intermediária para essas drogas nos denominados S. aureus intermediário à vancomicina ou glicopeptídeos (VISA/GISA) ou resistência total nos S. aureus resistentes à vancomicina (VRSA/GRSA). A proteção ou bloqueio do alvo de ligação do antibiótico é um mecanismo de resistência que ocorre em bactérias gram-positivas tais como o S. aureus que tem resistência intermediária (VISA/GISA) ou total (VRSA/GRSA) à vancomicina. Este mecanismo também pode interferir na capacidade antimicrobiana de quinolonas. Os surtos são mais prevalentes em imunodeprimidos - incluindo neonatos, idosos, pacientes em unidades de transplantes e de tratamento intensivo (UTI).: o A maioria dos surtos causados por S. aureus resistentes à oxacilina e de infecções da corrente sanguínea causadas por bacilos Gramnegativos ocorre em UTI. o Os surtos de Legionella spp., Aspergillus spp. e varicela-zóster são relatadas com maior frequência, em unidades de hematologia e de transplantes. o Os surtos hospitalares de Salmonella spp., rotavírus e vírus sincicial respiratório são identificados com maior frequência, em unidades pediátricas. Os microrganismos penetram no organismo por diversas vias: respiratória, circulatória, através da pele, membrana e pelos olhos. A transmissão de um germe patogênico, de um íon primário para um hospedeiro, pode ocorrer de maneira direta e indireta. o Transmissão direta: é aquela que se faz sem interferência de um veículo, ou seja, pode ser através de contato físico, gotículas, etc. o Transmissão indireta: pode se dar através de seres animados (vetores mecânicos e biológicos) ou inanimados (ar, água, alimentos, vômitos, etc). O Staphylococcus aureus é considerado um patógeno humano oportunista e frequentemente está associado a infecções adquiridas na comunidade e no ambiente hospitalar. As infecções mais comuns envolvem a pele (celulite, impetigo) e feridas em sítios diversos. Algumas infecções por S. aureus são agudas e podem disseminar para diferentes tecidos e provocar focos metastáticos. Episódios mais graves, como bacteremia, pneumonia, osteomielite, endocardite, miocardite, pericardite e meningite, também podem ocorrer. Em relação a virulência e resistência bacteriana, recentes estudos demonstram índices de mortalidade significativamente mais altos em pacientes que desenvolvem bacteremia por MRSA, do que por Staphylococcus aureus sensível à meticilina (MSSA). Rubin e colaboradores apontaram índices de mortalidade 2,5 vezes maior nos casos de infecções por MRSA (21%) do que por MSSA (8%). o MRSA = Staphylococcus aureus resistentes à meticilina (oxacilina) o MSSA = Staphylococcus aureus sensível à meticilina (oxacilina) o GISA = Staphylococcus aureus com resistência intermediária aos glicopeptídeos o GRSA = Staphylococcus aureus resistente aos glicopeptídeos. Mecanismo de Resistência das cepas mrsa: O mecanismo de resistência está relacionado à alteração de proteínas ligadoras de penicilina (PBP), codificada pelo gene mecA e sem relação com a produção de beta-lactamases. A presença da PBP2a faz com que a meticilina e os compostos penicilinase-resistentes tenham baixa afinidade pelo local de ligação na bactéria, a parede celular, e por consequência deixem de ser efetivos. O gene mecA é carreado por um elemento genético móvel chamado cassete cromossômico estafilocócico (SCCmec). Algumas cepas de Staphylococcus aureus apresentam um tipo menos comum de resistência à oxacilina, não relacionado à presença do gene mecA, a resistência bordeline, em que as CIMs de oxacilina estão próximos aos pontos de corte. O mecanismo de resistência nesses isolados pode ser devido a: o Hiperprodução de β-lactamase: cepas conhecidas como BORSA (borderline oxacillin-resistant S. aureus); o Modificações nas proteínas de ligação de penicilina (PBPs 1, 2 e 4): cepas conhecidas como MODSA (modified penicillin-binding protein S. aureus). Os glicopeptídeos (vancomicina e teicoplanina) são as drogas clássicas de escolha para o tratamento de infecções causadas por MRSA. Cepas MRSA são sempre resistentes: o antibióticos β-lactâmicos; o todas as cefalosporinas, inclusive as de quarta geração; o aos carbapenêmicos, independentemente do resultado obtido no antibiograma. Outras classes mais recentes de antimicrobianos, como as oxazolidinonas (linezolida) podem ser opções no tratamento de cepas MRSA. Resistências aos glicopeptideos: O mecanismo de resistência nessas cepas se dá pela existência de um espessamento importante da parede celular bacteriana do S. aureus, que dificulta a penetração dos glicopeptídeos. Não foi descrito um gene específico, relacionado a essa resistência. Esse mecanismo de resistência ainda não está claro, mas estudos sugerem que esse fenômeno pode ser mediado pelo acúmulo de material ou por alterações na parede celular. Apesar da classificação de resistência intermediária, essas cepas não respondem clinicamente ao tratamento com vancomicina ou com teicoplanina. Mrsa adquirido na comunidade: Inicialmente o MRSA foi observado somente em hospitais, mas atualmente está claro que ele pode ser adquirido também na comunidade. Em anos recentes, novos relatos surgiram em pacientes (crianças e adultos jovens) com manifestações cutâneas e de partes moles, aparentemente sem contato com hospitais. Esse tipo de resistência, que também é mediado pelo gene MecA, é carreado por um elemento genético móvel conhecido como cassete cromossômico estafilocócico (SCCmec) tipo IV, que é bem menor que os outros tipos de SCCmec que possuem o gene MecA das cepas MRSA de origem hospitalar (HA-MRSA). Três mecanismos básicos de resistência aos ß- lactâmicos têm sido descritos: ALTERAC ̧ÃO DO SÍTIO DE AC ̧ÃO: A alteração de PBPs é o principal mecanismo de resistência bacteriana aos ß-lactâmicos nos cocos Gram-positivos e em algumas bactérias fastidiosas Gram-negativas, como a Neisseria gonorrhoeae. Apesar de já ter sido demonstrado em amostras de Haemophilus influenzae e P. aeruginosa, esse mecanismo é raro em bacilos Gram-negativos. ALTERAC ̧ÃO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA EXTERNA BACTERIANA: As ß-lactamases são enzimas que catalisam a hidrólise do anel ß- lactâmico, impossibilitando a atividade antimicrobiana. A resistência ao antimicrobiano ß- lactâmico irá depender da: o Quantidade de enzima produzida; o Habilidade dessa enzima em hidrolisar o antimicrobiano em questão; o Velocidade com que o ß-lactâmico penetra pela membrana externa. Nas bactérias Gram-positivas, as ß-lactamases são secretadas para o meio extracelular e são menos ativas do que as beta-lactamases produzidas pelas bactérias Gram-negativas. Nestas, as beta- lactamases encontram-se estrategicamente situadas no espaço periplasmático, podendo alcançar maiores concentrações e agir de modo mais eficaz sobre os antimicrobianos ß-lactâmicos que atravessam o espaço periplasmático para alcançar as PBPs. Ação do ß-lactâmico sobre a bactéria gram-positiva e gram-negativa: na bactéria gram-negativa, a parede bacteriana dificulta o acesso do ßlactâmico ao seu sítio de ação (que se localiza na membrana celular). As ßlactamases ficam dispersas fora da célula bacteriana nas gram- positivas, enquanto se concentram no espaço periplasmático nas gram-negativas, onde atuam sobre os ß-lactâmicos de maneira mais eficaz. ESBLs (β-lactamases de espectro estendido) são β- lactamases da classe A ou D que possuem algumas características específicas,como: o Presença de sítio ativo-serina; o Capacidade de hidrolizar cefalosporinas de amplo espectro; o Inibição in vitro por inibidores de β-lactamases como ácido clavulânico, sulbactam e tazobactam. Os genes de codificam estas enzimas estão geralmente contidas em plasmídios, os quais podem ser transferíveis entre bactérias da mesma espécie ou de gêneros/espécies diferentes. As ESBLs são mais frequentes entre amostras clínicas de enterobactérias, especialmente K. pneumoniae e hidrolisar. coli. A utilização clínica de antimicrobianos, para infecções causadas por isolados clínicos produtores de ESBL, é baseada em estudos in vitro, relatos de caso, estudos retrospectivos e prospectivos observacionais. Entretanto, faltam resultados de ensaios clínicos randomizados controlados que indiquem, dentre os antimicrobianos disponíveis, a melhor opção para tratamento de infecções causadas por estes microrganismos multirresistentes. Estas enzimas hidrolisam todos os β-lactâmicos, à exceção dos carbapenems e cefamicinas. A cefoxitina não é uma cefalosporina, e sim uma cefamicina. É importante esclarecer que, apesar destas amostras apresentarem sensibilidade in vitro à cefoxitina, a sua utilização para tratamento de infecções por ESBL não é recomendada, devido à possibilidade de falha terapêutica. Apesar das ESBLs não hidrolisarem a cefoxitina, isolados clínicos produtores de ESBL podem se tornar resistentes a estes agentes por outros mecanismos, como a produção concomitante de β-lactamases do grupo 1 (AmpC) e/ou da perda de porinas, com consequente diminuição de permeabilidade de membrana externa. Portanto, o relato de ESBL pelo laboratório de rotina representa, na prática clínica, a impossibilidade de utilização de quaisquer β- lactâmicos, à exceção dos carbapenems, para o tratamento de infecções causadas por este microrganismo. Outras classes de antimicrobianos não β- lactâmicos, como aminoglicosídeos e fluoroquinolonas, não sofrem hidrólise por esta enzima e podem ser alternativas terapêuticas. Entretanto, como amostras produtoras de ESBL também podem carrear outros mecanismos de resistência, sendo geralmente resistentes a estas outras classes de antimicrobianos, a sua utilização vai depender do resultado obtido pelos testes de sensibilidade (antibiograma). A tigeciclina apresenta atividade contra a maioria dos bacilos gramnegativos, à exceção de P. mirabilis e P. aeruginosa, e pode ser uma opção de tratamento, pois sua atividade não é afetada pela produção de ESBLs e/ou β-lactamases cromossômicas. Embora os inibidores de β-lactamases apresentem atividade in vitro contra ESBL, a utilização destes compostos como opção terapêutica para tratamento de infecções causadas por estes microrganismos não está bem estabelecida. Há indícios de que estes inibidores possam não ser ativos frente a amostras clínicas hiperprodutoras de alguns tipos de ESBL. Adicionalmente, isolados clínicos produtores de ESBL podem possuir outros mecanismos de resistência, como perda de porinas, contra os quais os inibidores de β-lactamases podem ser ineficazes. Portanto, diante de um resultado de ESBL liberado pelo laboratório de rotina, deve-se descartar a utilização de qualquer β- lactâmico, à exceção dos carbapenems (imipenem, meropenem, ertapenem). Outras classes de antimicrobianos podem ser utilizadas, dependendo do resultado in vitro dos testes de sensibilidade. Degradação da droga através da produção de b-lactamases. A resistência aos carbapenens em microrganismos Gram-negativos pode ser decorrente de: DIMINUIÇÃO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA EXTERNA: A diminuição da permeabilidade da membrana externa aos carbapenems e outros antimicrobianos pode ocorrer pela perda ou expressão reduzida de proteínas de membrana externa (porinas), geralmente associadas à β-lactamases com baixa afinidade aos carbapenens. Hiperexpressão de bombas de efluxo: Em bactérias Gram-negativas, o sistema de efluxo tipicamente possui três componentes: o Uma bomba de efluxo, situada na membrana interna ou citoplasmática; o Uma proteína formadora do canal extrusor na membrana externa (OMP); o Uma proteína de fusão (MFP) que liga estes dois componentes. O sistema RND-MFP-OMP possui um amplo espectro, expulsando da célula bacteriana substratos como antimicrobianos, anti-sépticos, desinfetantes, desempenhando um importante papel na resistência intrínseca e adquirida de vários patógenos Gram- negativos. Estes sistemas são codificados por genes cromossomais e sua expressão está sob o controle de genes reguladores. Uma mutação ou mesmo uma deleção nos genes reguladores pode resultar em hiperexpressão dos sistemas de efluxo e, consequentemente, na extrusão de antimicrobianos em níveis elevados, impedindo-os, assim, de atingirem seu sítio de ação. Uma vez que os genes que codificam esses sistemas de efluxo são principalmente constitutivos, existe a possibilidade de qualquer microrganismo desenvolver este fenótipo de resistência. Além de conferir resistência a β-lactâmicos, os sistemas de efluxo podem contribuir para a resistência intrínseca e adquirida de Gram- negativos a outros antimicrobianos, como tetraciclinas, fluoroquinolonas, cloranfenicol e eritromicina. O sistema de efluxo é um mecanismo comum dentre isolados de Gram-negativos, e a sua hiperexpressão associada a outros mecanismos pode contribuir para um fenótipo de multirresistência, restringindo as opções terapêuticas. PRODUÇÃO DE ENZIMAS (B-LACTAMASES) QUE DEGRADAM OS CARBAPENEMS: Dentre as carbapenemases, as enzimas conhecidas como metalo- βlactamases (MβLs) são as mais freqüentes. As MβLs são β- lactamases pertencentes à classe B de Ambler ou à classe 3 de Bush- Jacoby, que hidrolisam todos beta-lactâmicos comercialmente disponíveis, à exceção do aztreonam. As MβLs apresentam a mesma estrutura tridimensional (abba) e necessitam de dois íons divalentes, usualmente zinco, como cofator para atividade catalítica. Adicionalmente, estas enzimas são inibidas in vitro por EDTA e compostos derivados do ácido tiolático (ex.: ácido 2- mercaptopropiônico) e não são inibidas por inibidores de serino- βlactamases disponíveis comercialmente, como o ácido clavulânico, o sulbactam e o tazobactam. Estas enzimas são produzidas intrinsecamente por alguns microorganismos, tais como Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus, Chryseobacterium meningosepticum, C. indologenes, Legionella gormanii, Caulobacter crescentus e Aeromonas spp. Metalo-βlactamases têm sido identificadas em patógenos clinicamente importantes, como Pseudomonas, Acinetobacter e membros da família Enterobacteriaceae. Por localizarem-se em estruturas genéticas, que conferem mobilidade aos genes, estes determinantes de resistência são conhecidos como as MβL móveis ou MβL adquiridas. Este mecanismo é muito importante e determina resistência aos carbapenens (imipenem, meropenem). Atualmente, são conhecidas quatro sub-classes de MβLs adquiridas: IMP, VIM, SPM, e GIM. As MβL adquiridas são codificadas por genes localizados tanto no cromossomo quanto no plasmídio bacteriano. No entanto, com exceção da enzima SPM-1, as demais MβL adquiridas são codificadas por genes localizados em integrons. A aquisição de genes codificadores de MβLs representa a diminuição de sensibilidade aos β-lactâmicos, incluindo carbapenems, e impossibilitando a sua utilização como opção terapêutica. Estas enzimas possuem um amplo espectro de atividade contra a maioria dos β- lactâmicos, e conferem altos níveis de resistência aos carbapenems. Embora o aztreonam apresente sensibilidade in vitro a amostras produtoras de MβLs,não há estudos suficientes que justifiquem a utilização deste antimicrobiano nestes casos. O CLSI não contempla, até o momento, testes in vitro para identificação rotineira de cada mecanismo de resistência associado à diminuição de sensibilidade aos carbapenens. Portanto, o laudo do antibiograma indicará apenas resistência à imipenem, e/ou meropenem, e/ou ertapenem. Entretanto, independente do mecanismo de resistência, o relato de resistência in vitro aos carbapenems indica a impossibilidade de utilização dos mesmos. Dentre as opções terapêuticas disponíveis, estão as fluoroquinolonas e polimixinas, que podem ser utilizadas dependendo do resultado dos testes de sensibilidade. • Schafer AI, Goldman.L. Cecil Tratado de Medicina Interna. 26ª Ed. Rio de Janeiro: Elsevier; 2018. • Resumos da Med. • Rang. Rang & Dale Farmacologia. 9ª Ed. Elsevier; 2020. • SanarFlix
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