Resistência Bacteriana

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Resistência Bacteriana
Introdução
Alguns genes bacterianos codificam diferentes mecanismos bioquímicos que impedem a ação das drogas, configurando a resistência bacteriana. A bactéria é considerada resistente se for capaz de crescer quando colocada in vitro em contato com determinada droga (na mesma concentração com que esta chega ao sangue quando administrada).
Os genes da resistência bacteriana já existiam antes do início da era antibiótica, porém eram pouco frequentes. Esses genes têm evoluído com a antibioticoterapia. Assim, a incidência da resistência bacteriana aumentou na década de 50, quando houve a introdução e expansão do uso de antibióticos, e evoluiu ainda mais na década de 60, com o uso dos antibióticos beta-lactâmicos.
Atualmente conhece-se a maioria dos mecanismos de resistência bacteriana, porém novos conhecimentos ainda estão surgindo, principalmente aqueles relacionados às infecções hospitalares.
Determinantes Genéticos da Resistência Bacteriana
O extenso e indiscriminado uso de antibióticos na comunidade e hospitais têm facilitado o surgimento de bactérias multirresistentes. As bactérias adquirem altos níveis de resistência aos antibióticos como resultado de mutações dos genes cromossômicos ou pelo intercâmbio de material genético via elementos genéticos móveis. De modo geral, pode-se definir a evolução da resistência bacteriana como resultado de:
Fenômeno fisiológico;
Pressão seletiva;
Fatores intrínsecos; 
Fatores Extrínsecos;
Fenômeno Fisiológico
Na medicina moderna, os métodos terapêuticos e diagnósticos invasivos se transformaram em fontes de infecção por bactérias resistentes. Nessa situação, ocorre a formação de biofilmes (comunidades bacterianas), que permitem a troca de material genético entre bactérias, bem como impossibilitam a penetração de antibióticos e impedem a ação de fagócitos do sistema imune.
Pressão Seletiva
Processo em que uma população heterogênea de bactérias é exposta a um mesmo antibiótico. Nesta população heterogênea podem coexistir subpopulações sensíveis, intermediárias e resistentes ao antibacteriano em questão. Como resultado, bactérias sensíveis são destruídas e as resistentes sobrevivem e multiplicam-se, formando uma população homogênea e resistente. 
Ex.: Resistência do S. aureus à meticilina e oxacilina, em que o gene MecA apenas se manifesta em algumas subpopulações (apesar de existir em todas as S. auereus).
Fatores Intrínsecos ou Naturais
Resistência de caráter hereditário, com transmissão vertical às células –filhas. Nesse caso, os genes de resistência fazem parte do código genético do microrganismo. Nesse item estão inclusas as bombas de efluxo e a enzima betalactamase, que serão comentadas a seguir.
Ex.: Micoplasma não possui parede celular, logo são naturalmente resistentes aos antibióticos beta-lactâmicos, que agem na parede celular.
Fatores Extrínsecos ou Adquiridos
Ocorre quando uma bactéria anteriormente sensível a um agente se torna resistente, o que resulta de uma modificação estrutural ou funcional da célula. O mecanismo de aquisição dessa resistência se dá por mutação ou transferência horizontal, sendo que ambos modificam o material genético cromossômico ou extra cromossômico (plasmídeo). A mutação ocorre raramente, pois a chance de sucesso em uma troca aleatória na sequência de genes é baixa, e, além disso, depende da falha de enzimas corretoras do DNA e da velocidade de replicação. 
A transferência horizontal pode ocorrer por conjugação, transformação, transdução ou transposição, entre a mesma espécie ou entre espécie diferentes.
Conjugação: mediada por plasmídeos, um tipo particular de DNA circular que se replica independentemente do cromossomo. Quando duas bactérias se aproximam, pode se formar uma ponte através do pili (fímbria). A bactéria doadora possui um plasmídeo que se replica, produzindo um segundo plasmídeo que é transferido para a bactéria receptora. Esta última adquire resistência para um antibiótico em particular;
Transformação: quando uma célula é destruída, o DNA é liberado no ambiente. Fragmentos desse DNA que codificam uma resistência a um determinado antibacteriano poderão ser incorporados no genoma de células bacterianas próximas;
Transdução: uma célula bacteriana é infectada por um vírus bacteriófago. Então, são produzidas novas partículas virais com capacidade infectante, que podem incorporar o DNA bacteriano. Quando a célula bacteriana é rompida, os fagos liberados infectam outra bactéria podendo se integrar no genoma na forma de prófago. Assim, o fenótipo de resistência é expresso e pode ser passado para gerações futuras;
Transposição: na bactéria, há segmentos curtos de DNA denominados transposons (sem capacidade de auto-replicação, podendo conter genes de resistência para um ou mais antibióticos) que unem-se a replicons para "saltar" dentro da célula entre plasmídeos, cromossomos e bacteriófagos. Assim, podem incorporar os genes de resistência ao DNA bacteriano;
Mecanismos Bioquímicos de Resistência
Os principais mecanismos de resistência são:
Alteração da permeabilidade e sistemas de transporte da droga na célula;
Alteração do sítio de ação do antibiótico/ modificação do sistema metabólico ativo para a droga e síntese de vias metabólicas alternativas;
Bomba de efluxo;
Mecanismo enzimático;
É importante ressaltar que não há um mecanismo mais importante que o outro, visto que o grau de relevância depende do tipo da bactéria, do tipo da infecção, do sistema imune da pessoa, entre outros. Porém, geralmente, as maiores complicações são causadas pelo mecanismo enzimático. 
Alteração da Permeabilidade e Sistemas de Transporte da Droga na Célula
A permeabilidade da membrana celular reside na presença de proteínas especiais, as porinas, que estabelecem canais específicos pelos quais as substâncias podem passar para o espaço periplasmático e, em seguida, para o interior da célula. A limitação da permeabilidade constitui uma propriedade da membrana celular externa de lipopolissacarídeo das bactérias Gram-negativas. Assim, uma alteração na porina específica pela qual a droga se difunde leva à resistência àquela droga.  
Ex.: Modificação de uma porina específica faz com que a P. aeruginosa seja resistente ao imipenem.
Alteração do sítio de ação do antibiótico/ modificação do sistema metabólico ativo para a droga e síntese de vias metabólicas alternativas
É a alteração do local-alvo ou da via metabólica onde atua determinado antimicrobiano, de modo a impedir a ocorrência de qualquer efeito inibitório ou bactericida. Para tanto, as bactérias podem adquirir um gene, transportado por plasmídeo ou por transposon. Esse gene codifica:
Uma enzima - que inativa os alvos ou altera a ligação dos antimicrobianos. Ex.: eritromicina e clindamicina;
Um novo produto - que substitui o alvo original. Ex.: S. aureus resistente à oxacilina e estafilococos coagulase-negativos que adquirirem o gene cromossômico MecA e, a partir disso, produzem uma proteína de ligação da penicilina (PBP ou PLP) resistente aos β-lactâmicos, suficiente para manter a integridade da parede celular durante o crescimento;
 
 Dessa forma a bactéria se torna resistente ao antibiótico.
Bomba de Efluxo
Consiste no bombeamento ativo de antibióticos do meio intracelular para o extracelular. Dessa forma, o medicamento entra na célula e é ativamente enviado para fora, sem produzir efeito bactericida.
Ex.: E. coli tem resistência às tetraciclinas por bomba de efluxo codificada por plasmídeos.
Mecanismo Enzimático
Mecanismo de resistência bacteriana mais frequente, em que a bactéria produz enzimas que inativam o antibiótico.  
As enzimas β-lactamases hidrolisam a ligação amida do anel beta-lactâmico. Dessa forma, destroem o local onde os antimicrobianos β-lactâmicos ligam-se às PBPs (proteína de ligação da penicilina) bacterianas e através do qual exercem seu efeito antibacteriano. Já foram descritas numerosas β-lactamases diferentes. Essas enzimas são codificadas em cromossomosou sítios extracromossômicos de modo natural ou induzido. 
Para contornar esse mecanismo de resistência foram desenvolvidos β-lactâmicos capazes de se ligarem irreversivelmente às β-lactamases, inibindo-as. Esses compostos são administrados em conjunto com a penicilina. Ex.: ácido clavulânico, sulbactam, tazobactam, ampicilina
Em gram-negativas, as β-lactamases são secretadas no espaço periplasmático, onde atuam em conjunto com a barreira de permeabilidade da parede celular externa, produzindo resistência clinicamente significativa a antibióticos.
As β-lactamases de espectro astendido (ESBL), mediadas por plasmídeos, inativam as cefalosporinas de terceira geração e os monobactâmicos como ocorre em cepas de Klebsiella pneumoniae. As β-lactamases mediadas por cromossomos são produzidas em baixos níveis por P. aeruginosa, Enterobacter cloacae, e outros bacilos Gram-negativos. Mas quando esses microrganismos são expostos a antimicrobianos β-lactâmicos, são induzidos a produzir altos níveis de β-lactamases, causando resistência às cefalosporinas de terceira geração, cefamicinas e combinações de β-lactâmicos/ácido clavulânico ou sulbactam. 
“O uso indiscriminado de antimicrobianos exerce uma enorme pressão seletiva para a manutenção e ampliação da resistência bacteriana. Embora não se possa eliminar o uso de antimicrobianos, a administração racional desses agentes (indicação apropriada, seleção criteriosa do antimicrobiano e da duração da terapia) reduz a emergência de cepas resistentes e previne sua disseminação.”
Agentes Antibacterianos
São substâncias químicas produzidas por microrganismos ou de forma sintética capazes de inibir ou matar bactérias.
São classificados em grupos de acordo com seu mecanismo de ação:
Efeitos sobre a síntese de parede celular;
Inibição da síntese proteica;
Interferência na síntese do ácido nucléico;
Atividade antimetabólica ou competitividade antagônica;
 
Efeitos Sobre a Síntese de Parede Celular
	Mecanismo mais comum de atividade antibacteriana, em que ocorre a interferência na síntese da parede celular da bactéria. Os principais antibióticos dessa classe são os β-lactâmicos, porém também estão incluídos os glicopeptídeos, polipeptídeos, entre outros. 
Antibióticos β-lactâmicos
O principal componente estrutural da parede celular bacteriana é a camada de peptideoglicano, formada por moléculas alternadas de N-acetil-glicosamina e ácido N-acetilmurâmico interligadas com pontes peptídicas. A construção dessa camada é catalisada por enzimas reguladoras chamadas de proteínas ligantes de penicilina (PBPs), uma vez que os antibióticos β-lactâmicos se fixam a elas. 
Quando bactérias em crescimento são expostas à antibióticos β-lactâmicos (assim denominados por possuírem um anel β-lactâmico), estes se ligam a PBPs e inibem a formação das cadeias de peptideoglicano, ativando autolisinas que degradam a parede celular e causam a morte da bactéria. Porém, as bactérias podem se tornar resistentes aos antibióticos β-lactâmicos por três mecanismos:
Prevenção da interação entre o antibiótico e a PBP – Bactérias Gram-negativas (especialmente Pseudomonas) possuem uma membrana externa que recobre a camada de peptideoglicano, sendo necessários poros na membrana, chamados porinas, para permitir a passagem dos antibióticos. Mudanças nas porinas podem alterar o tamanho ou a carga desses canais e impedir a passagem do antibactericida;
Modificação da ligação do antibiótico à PBP – Isto pode ocorrer através de uma grande produção de PBP, ou através da aquisição de uma nova PBP, ou ainda pela modificação de uma PBP existente (recombinação ou mutação de ponto);
Hidrólise do antibiótico pelas β-lactamases – As bactérias podem produzir β-lactamases que hidrolisam e inativam os antibióticos β-lactâmicos;
Existem pelo menos 200 β-lactamases diferentes separadas em quatro classes (A a D):
As β-lactamases mais comuns da classe A são as penicilinases SHV-1 e TEM-1, encontradas em bastonetes Gram negativos (como Escherichia ou Klebsiella), que atuam apenas contra penicilina. Porém, algumas mutações pontuais nos genes codificadores dessas enzimas produziram β-lactamases de amplo espectro (Esl.), que atuam contra todas as penicilinas e cefalosporinas;
As β-lactamases da classe B são metaloenzimas com amplo espectro de atividade contra todos os antibióticos β-lactâmicos;
As β-lactamases da classe C são cefalosporinases geralmente inativas. Porém, em caso de indução ou mutação podem se tornar ativas;
As β-lactamases de classe D são penicilinases encontradas em bastonetes gram-negativos;
Principais antibióticos β-lactâmicos:
Penicilinas:
Antibióticos altamente eficientes que apresentam baixa toxicidade. Composto básico é um ácido orgânico com um anel β-lactâmico derivado do bolor Penicillium chrysogenum;
Penicilina G – administrada via intravenosa para o tratamento de infecções causadas por um limitado número de microorganismos;
Penicilina V – Administrada via oral para o tratamento de bactérias sensíveis;
Penicilinas resistentes às penicilinases (meticilina e oxacilina) – são usadas para tratamento de infecções causadas por estafilococos sensíveis. Porém, os estafilococos possuem um gene chamado MecA, que apenas se manifesta em algumas subpopulações. Esse gene codifica uma PBP resistente aos β-lactâmicos, mantendo a integridade da parede celular durante o crescimento da bactéria. Essas bactérias são então chamadas de resistentes à oxacilina ou meticilina (MRSA);
Penicilina de amplo espectro – Efetivas contra uma ampla escala de gram-negativos;
Penicilinas combinadas com inibidores de β-lactamases – Efetivos no tratamento de infeções causadas por bactérias produtoras de β-lactamases, pois os inibidores se ligam irreversivelmente e inativam as β–lactamases, o que permite a ação da penicilina. (Ex.: Amoxicilina ou ampicilina em combinação com Sulbactam ou Tazobactam);
Cefalosporinas e Cefamicinas:
Possuem o mesmo mecanismo de ação das penicilinas, porém apresentam um espectro antibacteriano mais amplo, são resistentes a muitas β-lactamases e têm propriedades farmacocinéticas melhoradas;
Carbapenemas:
Ativos contra quase todos os grupos de organismos, com poucas exceções;
Monobactâmicos:
Antibióticos de espectro restrito, ativos somente contra bactérias gram-negativas aeróbias;
Antibióticos Glicopeptídeos
	Vancomicina: glicopeptídeo complexo que interrompe a síntese do peptideoglicano da parede celular de bactérias gram-positivas em crescimento. É utilizada para tratamento de infecções causadas por estafilococos resistentes à oxacilina e por outras bactérias gram-positivas resistentes aos β-lactâmicos. Não pode ser usada contra bactérias gram-negativas por ser muito grande para passar pelas porinas.
Antibióticos Polipeptídeos
Bacitracina: utilizada topicamente para tratamento de infecções de pele causadas por bactérias gram-positivas;
Polimixinas: se inserem nas membranas bacterianas como detergentes e interagem com fosfolipídios e lipopolissacarídeos da membrana externa, provocando aumento da permeabilidade celular e a morte da bactéria. São ativos contra bastonetes gram-negativos;
Isoniazida, Etionamida, Etambutol e Ciloserina
São antibióticos que agem no tratamento de infecções micobacterianas através de interações com a membrana celular.
Inibição da Síntese Proteica
As drogas que integram esse grupo penetram a membrana e interagem com alvos específicos nos ribossomos, interferindo diretamente na síntese proteica e provocando efeito bacteriostático. Fazem parte desse grupo os Aminoglicosídeos, Tetraciclinas, Oxazolidinonas, Cloranfenicol, Macrolídios, Clindamicina e Estreptograminas.
Aminoglicosídeos
Ligam-se irreversivelmente às proteínas ribossômicas causando a produção de proteínas incorretas como resultado da leitura errada do mRNA, e a interrupção da síntese de proteínas por liberar o mRNA do ribossomo de forma prematura. São comumente usados para tratar infecções sérias causadas por bastonetes gram-negativos ealguns microrganismos gram-positivos. Uma vez que a penetração na membrana citoplasmática é um processo aeróbio dependente de energia, os microrganismos anaeróbios são naturalmente resistentes aos aminoglicosídeos. 
A resistência extrínseca à ação antibactericida dos aminoglicosídeos pode se desenvolver pela alteração do sítio de ligação do ribossomo, pela redução da incorporação do antibiótico para o interior da célula bacteriana ou aumento da sua excreção, e principalmente pela modificação enzimática do antibiótico.
Tetraciclinas
Inibem a síntese de proteínas por se ligarem reversivelmente aos ribossomos, inibindo a ligação com o tRNA. São efetivas no tratamento de infecções causadas por espécies de Clamydia, Mycoplasma e outras bactérias gram-positivas e gram-negativas. 
A resistência às tetraciclinas pode se originar da menor penetração do antibiótico para o interior da célula bacteriana, do efluxo ativo do antibactericida para fora da célula, alteração do sítio-alvo no ribossomo ou modificação enzimática do antibiótico.
Oxazolidinonas
Antibióticos de espectro restrito, utilizados contra estafilococos, estreptococos e, principalmente, enterococos multirresistentes. A linezolida é o agente mais usado e seu mecanismo de ação consiste no bloqueio da formação do complexo de iniciação da síntese de proteína formado pelo tRNA, mRNA e o ribossomo.
Cloranfenicol
É um antibacteriano de amplo espectro semelhante às tetraciclinas, porém seu uso pode interferir não só na síntese proteica das bactérias, mas também na síntese de proteínas nas células da medula óssea humana, causando anemias.
Macrolídios
A eritromicina é o antibiótico macrolídeo modelo, mas a modificação da estrutura dos macrolídeos levou ao desenvolvimento de outros agentes, como a azitromicina e claritromicina. São antibióticos com amplo espectro de atividade, usado contra Mycoplasma, Clamydia e bactérias gram-positivas em pacientes alérgicos à penicilina. 
Clindamicina
Derivado da licomicina, a clindamicina é ativa contra estafilococos e bastonetes gram-negativos anaeróbios. Os macrolídeos e a clindamicina podem desenvolver resistência cruzada, uma vez que ambas possuem o mesmo mecanismo de resistência, ou seja, a metilação do RNA ribossômico 23S.
Estreptograminas
Classe de peptídeos cíclicos administrados como uma combinação de dois componentes, estreptograminas do grupo A e do grupo B, que irão agir de forma sinérgica para inibir a síntese proteica.
Interferência na síntese do ácido nucléico
Os antibióticos dessa classe inibem a síntese do ácido nucleico pela ligação ao RNA polimerase ou inibição DNA-girase, provocando efeito bactericida. As quinolonas, rifampinas e metronidazol fazem parte dessa classe.
Quinolonas
As quinolonas são uma das classes de antibióticos mais usados. Elas inibem a topoisomerase tipo II (girase) ou a topoisomerase tipo IV bacterianas, necessárias para a replicação, recombinação e o reparo do DNA. Possuem atividade contra bactérias gram-positivas e gram-negativas, embora a resistência possa se desenvolver rapidamente em Pseudomonas, estafilococos resistentes à oxacilina e enterococos. A resistência é mediada por mutações cromossômicas nos genes estruturais para as topoisomerases tipo II e IV, pela redução da incorporação do antibiótico e pela super expressão das bombas de efluxo. 
Rifampina e Rifabutina: a rifampina e a rifambutina ligam-se à RNA polimerase DNA-dependente e inibem a iniciação da síntese de RNA. São bactericidas para Mycobacterium e muito ativas contra cocos gram-positivos aeróbios. A resistência à rifampina pode se desenvolver rapidamente, e por isso, é administrada com um ou mais antibióticos efetivos. 
Metronidazol
Efetivo no tratamento de parasitas como amebas, giardia e Thrichomonas vaginalis e de sérias infecções anaeróbias bacterianas. O mecanismo de ação consiste na indução da produção de compostos citotóxicos pela bactéria, causando o rompimento do DNA bacteriano.
Atividade antimetabólica ou competitividade antagônica 
Sulfonaminas
As sulfonamidas são antimetabólicos que competem com o ácido p-aminobenzóico, impedindo a síntese do ácido fólico necessário a certos microrganismos. São ativos contra uma grande variedade de gram-positivos, gram-negativos e protozoários. A resistência se deve a vários mecanismos como barreiras de permeabilidade e redução de afinidade.
Trimetropina
Outro antimetabólico que também interfere no metabolismo do ácido fólico. É comumente combinada ao sulfametoxazol (sulfonamida) para produzir uma combinação sinérgica ativa na síntese do ácido fólico. Essa combinação é efetiva no tratamento de infecções agudas e crônicas do trato urinário, trato respiratório inferior, otite média e gonorreia descomplicada.