Maria Silvana Alves Mecanismos de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos (aspectos gerais)

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Mecanismos de Resistência Bacteriana aos 
Antimicrobianos (aspectos gerais) 
Maria Silvana Alves, PhD, MSc, PharmD 
Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas 
Responsável pelo Laboratório de Bioatividade Celular e Molecular 
 Departamento de Ciências Farmacêuticas 
Faculdade de Farmácia 
E-mail: silvana.alves@ufjf.edu.br 
Por que devemos nos importar com a 
resistência microbiana? 
Bactérias 
Staphylococcus aureus 
Penicillium notatum 
Alexander Fleming 
 1940: Penicilina [uso clínico dos antimicrobianos; início da "era dos 
antibióticos" – otimismo exagerado ("balas mágicas")] 
 
 1950: Japão sofre a primeira grande epidemia de disenteria 
resistente aos antibióticos 
 
 1959: Sawada demonstra que a resistência aos antibióticos pode 
ser transferida entre cepas de Shigella e Escherichia coli por 
plasmídios 
 
 1966: Kirby e Bauer estabelecem padrões para os testes de 
sensibilidade a antibióticos com base no princípio de disco difusão 
Alguns eventos microbiológicos importantes: 
→ Desde 1961: Interscience Conference on Antimicrobial 
Agents and Chemotherapy (ICAAC) 
 
→ ICAAC, 1998: Simpósio sobre Resistência Microbiana 
- 200 participantes (25% infectologistas; 25% microbiologistas; 50% 
outras especialidades médicas, farmacêuticos e demais profissionais 
de saúde) 
 
- 80% acreditavam que a resistência microbiana estava aumentando 
 
- 70% acreditavam que os patógenos resistentes aumentavam a 
mortalidade 
Resistência microbiana: 
um problema global 
Representação esquemática da emergência de resistências 
Fonte: Rossi, F.; Andreazzi, D. B. Resistência bacteriana: interpretando o 
antibiograma. São Paulo: Editora Atheneu, 2005. 118 p. 
→ "Não existe antimicrobiano para o qual a bactéria não tenha 
desenvolvido resistência" - Watanabe, T. The problems of drug-resistant pathogenic 
bacteria. The origin of R factors. Ann N Y Acad Sci, 182:126-40, 1971. 
Diminuição da 
pesquisa de novos 
antimicrobianos 
Aparecimento de 
novos tipos de 
resistência 
Década de 1970 
para a de 1990 
Artigos publicados 
relacionados à 
novas resistências 
11% para 34% 
Desenvolvimento de novos antibacterianos 
Fonte: Adaptado de Boucher et al. Bad bugs, no drugs: no ESKAPE! An update from the 
Infectious Diseases Society of America. Clin Infect Dis, 48:1-12, 2009. 
Diminuição da 
pesquisa de novos 
antimicrobianos 
Diminuição da 
pesquisa de novos 
antimicrobianos 
O número de novos antibióticos desenvolvidos e aprovados diminuiu de forma 
constante nas últimas três décadas, deixando menos opções para o tratamento de 
bactérias resistentes. 
Antibacterianos aprovados no período de 1998 à 2010 
pela Food and Drug Administration (FDA)* 
Telavancina 2008 Não 
Ceftarolina 2010 Não 
Patógenos Problema 
E Enterococcus faecium 
S Staphylococcus aureus 
K Klebsiella pneumoniae 
A Acinetobacter baumanii 
P Pseudomonas aeruginosa 
E Enterobacter spp. 
Fonte: Rice, L. B. Federal funding for the study of antimicrobial resistance in 
nosocomial pathogens: no ESKAPE. J Infect Dis, 197: 1079-1081, 2008. 
Nível de 
Risco 
Urgente 
Nível de 
Risco 
Grave 
Nível de 
Risco 
Relativo 
Archibald et al. Antimicrobial resistance in isolates from inpatients and outpatients in 
the United States: increasing importance of the intensive care units. Clin Infect Dis, 
24:211-215, 1997. 
HOSPITAL HOSPITAL 
Disseminação de bactérias 
multirresistentes 
COMUNIDADE 
Taxas elevadas de IH e 
resistência bacteriana 
UTI 
Infecção Hospitalar (IH) = infecção associada aos cuidados com a saúde 
A importância de cada uma 
destas variáveis é desconhecida e 
provavelmente varia 
entre os diferentes patógenos 
A taxa de resistência depende de ... 
Wenzel, R. P.; Edmond, M. B. Managing antibiotic resistance. N Engl J Med, 343:1961-3, 2000 
- Uso de antimicrobianos na instituição 
- Taxa de transmissão cruzada de micro-organismos 
resistentes 
- Entrada de micro-organismos resistentes provenientes 
da comunidade 
Importância da resistência microbiana nas 
instituições de saúde 
→ Custos imediatos da resistência microbiana: 
-prolongamento do tempo de internação 
-assistência ao paciente internado (maior permanência em UTI) 
-custo das opções terapêuticas alternativas 
 
→ Custos potenciais: 
-perda da produtividade de pacientes infectados 
-possibilidade real de infecções intratáveis 
Independent review into antimicrobial 
resistance supported by the Department 
of Health UK and the Wellcome Trust 
 Cefalosporinas de 2a Geração 
 Cefalosporinas de 3a Geração 
 Cefalosporinas de 4a Geração 
 Vancomicina 
 Teicoplanina 
 Carbapenêmicos 
 Ciprofloxacina (EV) 
 Levofloxacina 
 Aciclovir EV 
 Fluconazol EV 
 Polimixina B 
 Ampicilina/Sulbactam 
 Piperacilina/Tazobactam 
 Linezolida 
17 ANOS DE RACIONALIZAÇÃO 
 DO USO DE ANTIMICROBIANOS 
 NO HOSPITAL SÃO PAULO 
UNIFESP 
1989 - 2005 
Fonte: Uso racional de antimicrobianos: mais perto que imaginamos, Dra. Luci Corrêa 
Clin Infect Dis, 49: 876-877, 2009 
O estudo de Gottesman et al. (2009) fornece nova 
e importante evidência de que a resistência às 
quinolonas em amostras de Escherichia coli 
comunitárias isoladas de urina está ligada à 
prescrição desses antimicrobianos, e apoia os 
esforços para reduzir o uso desnecessário no 
tratamento de infecções respiratórias ou de pele e 
tecidos moles causadas por bactérias Gram-
positivas, para as quais são relativamente 
ineficazes. 
"O uso racional de antibióticos é uma das metas definidas pela 
Organização Mundial da Saúde (OMS) para o século XXI. O Laboratório 
de Microbiologia Clínica tem um papel crítico no plano de ação 
estratégico definido pela OMS para detectar adequadamente os 
diversos tipos de resistência bacteriana e desenvolver planos 
direcionados às necessidades locais" - Rossi, F.; Andreazzi, D. B. Resistência 
bacteriana: interpretando o antibiograma. São Paulo: Editora Atheneu, 2005. 118 p. 
Diagnóstico Bacteriológico 
Material Biológico / Espécime Clínico 
Bacterioscopia Cultura 
Orientação TSA 
Orientação 
Espécime clínico: urina 
Perfil de sensibilidade obtido pelo método de disco-difusão 
Ágar MacConkey - Escherichia coli 
"O laboratório de microbiologia desempenha um papel crítico no 
contexto da resistência, pois é responsável pela identificação e 
realização dos testes de sensibilidade, sendo a fonte para estudos 
epidemiológicos, moleculares e planejamento estratégico" - Rossi, 
F.; Andreazzi, D. B. Resistência bacteriana: interpretando o 
antibiograma. São Paulo: Editora Atheneu, 2005. 118 p. 
"A constante evolução na aquisição de novos tipos de 
resistência exige uma atualização profissional em intervalos 
de tempo cada vez mais curto. As técnicas laboratoriais 
devem acompanhar as mudanças em tempo real" – Rossi, 
F.; Andreazzi, D. D. Resistência Bacteriana: interpretando 
o antibiograma. São Paulo: Editora Atheneu, 2005. 118 p. 
O laboratório de microbiologia clínica na detecção 
de resistência 
Educação Continuada 
Quando falamos em teste de sensibilidade, 
pensamos em ... 
Patógenos multirresistentes 
Disseminação 
Hospital 
COMUNIDADE 
TRATAMENTO CONTROLE 
Pensamos também em ... 
Qual é o papel do Laboratório de 
Microbiologia? 
Resultados rápidos e 
com qualidade 
MÉDICO 
Fazer o diagnóstico correto e o 
tratamento adequado 
CCIH 
Controlar, monitorar e prevenir a 
resistência microbiana 
Basta apenas o laboratório liberar resultados 
rápidos e com qualidade? 
NÃO!!! 
Laboratório de 
Microbiologia 
Comissão de Controle de 
Infecção em Serviços de 
Saúde e equipes médicas 
Interpretare utilizar os resultados 
Tratamento e controle adequados 
Teste de Sensibilidade aos Antimicrobianos* 
→ O perfil de sensibilidade aos antimicrobianos de cepas 
bacterianas identificadas é avaliado pelos resultados obtidos 
no teste de difusão em ágar realizado conforme as 
recomendações do Clinical and Laboratory Standards Institute 
[CLSI, 2009 (M02-A12); CLSI, 2015 (M100-S25)]. 
Método da difusão do disco 
→ Oplustil et al., 2004: 
- *Teste de Avaliação da Resistência aos Antimicrobianos: 
- Método da difusão do disco (rotina); 
- Método de gradiente de concentração / Etest® 
→ Diferença na sensibilidade: 
- de espécie para espécie 
 
Klebsiella pneumoniae ≠ Klebsiella oxytoca 
 
K. oxytoca é naturalmente resistente às amino (ampicilina, amoxicilina) e 
carboxi-penicilinas (carbenicilina, ticarcilina) e muitas amostras são 
resistentes ao aztreonam e às cefalosporinas de terceira geração 
(cefotaxima, ceftriaxona), com a exceção característica de ceftazidima 
(Livermore, 1995) 
 
- entre cepas da mesma espécie 
→ Maior resistência observada em bastonetes Gram-negativos enterais: 
- resistência plasmidial 
- seleção natural 
→ Maior resistência de bactérias produtoras de beta-lactamases 
Os testes para a detecção de resistência devem ser realizados em 
bactérias isoladas de amostras clínicas representativas de um 
processo infeccioso*, no qual a sensibilidade aos antimicrobianos 
não é previsível. Sendo assim, a avaliação da resistência aos 
antimicrobianos é uma das principais e mais importantes funções 
do laboratório de microbiologia clínica. 
Oplustil et al., 2004, pág. 197 
De modo geral, estabelecem quais antimicrobianos não devem ser 
utilizados e indicam as possibilidades terapêuticas. 
Manual ANVISA, 2003 
* Qualidade do espécime clínico 
* Conhecimento da composição da microbiota anfibiôntica 
Conhecimento da Microbiota 
Relação leucócito/célula epitelial 
→ Novos antimicrobianos têm nos mantido um passo adiante das 
infecções bacterianas; 
→ Entretanto, a rápida evolução da resistência tem limitado o tempo em 
que os novos medicamentos são úteis; 
→ É nosso papel: 
→ diagnosticar a presença de cepa resistente; 
→ melhorar nossos conhecimentos sobre os mecanismos de 
emergência e disseminação dos novos genes de resistência aos 
antimicrobianos; 
→ utilizar os medicamentos com cautela para prolongar ao máximo sua 
eficácia! 
Reflexões 
→ Ação de um composto sobre um micro-organismo 
produzindo: 
- efeito clínico 
- em concentrações que não produzam importantes 
efeitos adversos 
Sensibilidade x Resistência 
Sensibilidade 
Resistência 
Natural ou Intrínseca – resistência de bacilos 
Gram-negativos às penicilinas devido à presença 
de membrana externa 
Oplustil et al. 2004, pág. 206 
Alves, M.S.; Dias, R.C.S.; Castro, A.C.D.; Riley, L.W.; Moreira, B.M. Identification of 
clinical isolates of indole-positive and indole-negative Klebsiella spp. Journal of 
Clinical Microbiology, 44:3640-6., 2006. 
Adquirida – resistência se manifesta em micro-
organismo habitualmente susceptível 
Resistência 
Transferência de genes: 
disseminação de genes de resistência 
xxx 
plasmídio auto-transferível 
transposon conjugativo 
plasmídio mobilizável 
transposon 
cassete de genes 
integron Susceptível Resistente 
Emergência de genes de resistência 
 Eva 
 (n = 1) 
 Escherichia coli na 
microbiota de Eva 
(n = 109) 
104 gerações 
(10.000) 
 
 
 
 
2 x 109 gerações 
(2.000.000.000) 
200.000 anos 
Mutação  propagação do gene para a linhagem descendente 
Mutação  cromossômica  a emergência da resistência 
ocorre à medida que as bactérias se replicam  forma 
menos frequente 
Emergência de genes de resistência 
→ Aquisição de um novo gene a partir de outra célula 
bacteriana 
- Transformação (bactéria adquire DNA do meio) 
- Conjugação (plasmídio ou transposon) 
- Transdução (fago) 
Mecanismos de ação e resistência 
Antimicrobianos 
X 
Resistência aos Antimicrobianos 
Resistência aos Antimicrobianos 
Interior da bactéria 
Parede 
Celular 
Sítio Modificado 
Antibiótico 
Alteração estrutural do sítio de ação: 
Ligação bloqueada 
Com a mudança estrutural, o antibiótico perde 
a capacidade de se ligar ao sítio 
QUINOLONAS 
RIFAMPICINA 
BETA-LACTÂMICOS 
MACROLÍDEOS 
Modificação Estrutural do Sítio de Ação 
Interior da bactéria 
Parede 
Celular 
Antibiótico 
Sítio de Ação Enzima 
Antibiótico 
destruído 
Antibiótico alterado, 
Previne a ligação 
Enzimas destrõem o antibiótico ou impedem que ele se ligue ao sítio de ação 
Inativação do Antibiótico 
Interior da bactéria 
Parede celular 
Porina 
Antibiótico 
Entrada Saída 
Bomba Ativa 
Bombas no interior da bactéria fazem com que, 
assim que o antibiótico entre seja “jogado fora” 
TETRACICLINAS 
QUINOLONAS 
Bombas de Efluxo 
Alteração de Porinas