Microbiologia geral

Microbiologia geral
Aula 9
MECANISMOS DE RESISTÊNCIA A SUBSTÂNCIAS ANTIBACTERIANAS
1. Introdução
 Na prática médica define-se como resistente um organismo que não será inibido (droga
bacteriostática) ou destruído (droga bactericida) por um agente antimicrobiano em concentrações da
droga atingíveis no organismo após a dosagem normal. Aumentar a dosagem, neste caso, seria
perigoso porque poderia não ser eficaz contra o microorganismo e ainda ser tóxico para o indivíduo.
 Paralelamente ao rápido desenvolvimento de uma gama muito ampla de agentes
antibacterianos desde a década de 1940, as bactérias têm demonstrado uma espantosa capacidade de
desenvolver resistência a cada novo agente que surge  grande ameaça ao tratamento de doenças 
Resistência X Novos agentes.
Figura: utilização de antibiótico e efeitos
Dia 1 = início da terapia com antibióticos
Dias 2 e 3 = efeito esperado: queda do nº de microorganismos
Dia 4 = parada da terapia com antibióticos
Dias 5 a 11 = aumento do nº de bactérias e de bactérias resistentes!
2. Origem da resistência a fármacos
2.1) Origem não genética:
 É uma adaptação do microorganismo, não é efetivo contra a ação de antibióticos.
 Microorganismos que estão metabolicamente inativos (que não estão em fase de
multiplicação) podem ser resistentes aos fármacos. Ex: micobactérias latentes no hospedeiro, elas
ficam anos no organismo esperando um ambiente ótimo para desenvolver a doença.
 Os microorganismos podem perder a estrutura do alvo específico para um fármaco em
várias gerações, tornando-se, assim, resistentes. Ex: organismos com parede celular sensível a
penicilina podem perder a sua parede e, por conseqüência, passam a ser resistentes a este antibiótico.
Neste caso, ocorre alguma modificação na membrana plasmática destas bactérias que as tornam
viáveis mesmo sem a parede celular.
 Os microorganismos podem infectar o hospedeiro em locais onde os agentes
antimicrobianos são excluídos ou não são ativos. Ex: os aminoglicosídicos não são eficazes contra a
Salmonella (BGN intracelular). Esta bactéria “se esconde” dentro da célula do hospedeiro, e o agente é
incapaz de penetrar nas células.
2.2) Origem genética:
 Ocorre a partir de mutações viáveis.
* Resistência cromossômica – desenvolve-se em conseqüência de mutação espontânea em um
lócus que controla a suscetibilidade a determinado agente antimicrobiano. A presença do
antimicrobiano atua como mecanismo seletivo  só os mutantes resistentes ao fármaco são capazes de
crescer.
* Resistência extracromossômica – as bactérias quase sempre contêm elementos genéticos
extracromossômicos denominados plasmídeos, que contêm genes de resistência. O material genético e
os plasmídeos podem ser transferidos pelos seguintes mecanismos:
A) Transdução: o DNA do plasmídeo é incorporado num vírus bacteriano e transferido pelo
vírus para outra bactéria da mesma espécie;
Célula doadora infectada com vírus bacteriófago  citólise: vírus liberado  vírus infecta novas células: DNA
bacteriano integra-se ao DNA receptor
B) Transformação: o DNA passa de uma célula de uma espécie para outra, alterando assim o
seu genótipo  uso comum na biologia molecular;
Célula doadora  citólise: fragmentos de DNA liberados  DNA atravessa a parede celular e integra-se ao DNA
do receptor
C) Conjugação: durante este processo, ocorre transferência unilateral do material genético
entre bactérias de um mesmo gênero ou de espécies diferentes – pili sexuais.
Transferência plasmidial: plasmídeos doadores atravessam a ponte citoplasmática e penetram no receptor
Transferência cromossômica: um plasmídeo integrado pode provocar transferência de alta freqüência do DNA
genômico que se integra ao DNA receptor
D) Transposição: ocorre transferência de pequenas seqüências de DNA (transposons – “genes
saltadores”) entre um plasmídeo e outro ou entre um plasmídeo e uma porção do cromossoma
bacteriano no interior da célula bacteriana.
Os transposons podem se deslocar de um sítio para outro do DNA: eles inativam o gene receptor ao qual foram
inseridos. Os transposons frequentemente contêm genes de resistência aos antibióticos.
3. Mecanismos de resistência
 A atividade de substâncias antimicrobianas pode ser dividida em três etapas:
1ª)as substâncias precisam associar-se às bactérias e penetrar seu invólucro;
2ª) precisam ser transportadas a seus sítios alvos bioquímicos específicos;
3ª) ligam-se a seus sítios alvos bioquímicos específicos.
 Em que etapa da ação dos antibióticos a resistência atua?
 Os mecanismos de resistência clinicamente relevantes incluem:
A) Síntese de enzima que inativa a droga:
O principal mecanismo de resistência aos β-lactâmicos é a síntese de enzimas inativadoras, as
β-lactamases. Essas enzimas abrem e destroem o anel β-lactâmico, impedindo que ele se ligue na
proteína ligadora de penicilina. Assim, a parede é produzida normalmente.
A β-lactamase é produzida enquanto há estímulo – o próprio β-lactâmico.
As bactérias Gram+, em geral, produzem β-lactamases extracelulares. A secreção destas
enzimas no meio destrói o antibiótico (quebra os anéis β-lactâmicos) antes mesmo que ele entre em
contato com a superfície bacteriana. Elas são produzidas em grandes quantidades após a indução pelo
antibiótico.
Nas bactérias Gram–, as β-lactamases são encontradas no periplasma ou ligadas à membrana
interna. São frequentemente constitutivas, ou seja, produzidas a uma taxa constante. Sendo assim, a
resistência pode “ocasionalmente” ser vencida por doses mais elevadas de antibiótico.
B) Resistência por excreção da droga (mecanismo de efluxo):
Como exemplos deste tipo de resistência, temos os que são voltados para as tetraciclinas ou
para as quinolonas. Neste caso, as amostras resistentes não acumulam a droga no interior da célula, e o
motivo não é pela não absorção e sim por um mecanismo de saída que excreta ativamente a droga.
C) Resistência pela inativação da droga:
Ocorre modificação da droga e inibição do seu efeito.
Como exemplo, temos a resistência ao cloranfenicol. A droga é inativada devido a uma
acetilação em sua estrutura, o que a torna inativa visto que o cloranfenicol acetilado não se liga ao
ribossoma (ocorre modificação da estrutura e carga da molécula). Esta reação é catalisada pelas
acetiltransferases, produzidas pelas bactérias resistentes. Embora intracelulares, estas enzimas
mediadas por plasmídeos são capazes de inativar todo o cloranfenicol no ambiente imediatamente
próximo da célula. OBS: a resistência a esta droga, mais a toxicidade potencial, acarretaram uma
redução no uso da droga.
D) Resistência pela modificação do sítio alvo:
A droga perde seu local de ação na bactéria.
- Parede celular (Ex: Vancomicina): desde o final da década de 1980, muitas amostras
de enterococos adquiriram resistência a vancomicina através de genes localizados em
plasmídeos, que atuam para produzir um precursor alterado do peptidoglicano da
parede celular  em lugar da terminação D-alanina-D-alanina, modificam para Dalanil-lactato, o que impede a ligação da vancomicina.
- Ribossomas (Ex: Eritromicina): o sítio alvo desta droga pode ser modificado de
forma particularmente interessante, pela simples metilação do RNA, o que torna a
subunidade 50S resistente ao medicamento.
E) Resistência por desenvolvimento de via metabólica alterada:
Os microorganismos desenvolvem uma via metabólica alternativa que se desvia da reação
inibida pelo fármaco. Um exemplo clássico são algumas bactérias resistentes às sulfonamidas, que
passam a utilizar o ácido fólico pré-formado (à semelhança das células de mamíferos) do próprio
hospedeiro, não necessitando, portanto, do PABA extracelular.
4. Conclusões
As
medidas
defensivas
tomadas
contra
microorganismos
resistentes
incluem
o
desenvolvimento contínuo de antibióticos mais eficazes. A história sugere que os micróbios jamais
esgotarão os recursos para o desenvolvimento de resistência, mas nós podemos esgotar nossos
recursos para a produção de antimicrobianos eficazes.
A alternativa seria desistir daquilo que muitos médicos historiadores da ciência consideram a
diferença entre a medicina moderna e a Idade das Trevas.