4- resistência aos antibióticos – porque nos devemos preocupar?

UNIVERSIDADE DO GRANDE ABC
ADRIANA DUARTE ALVES
ANDERSON DOS SANTOS GODINHO
CAROLINA DE BARROS GOMES
DANILO CELESTINO
MÉRILIS SUSAN RICCI
SEMINÁRIO SOBRE PENICILINA
Santo André
2010
SUMÁRIO
1- INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 3
2- HISTÓRIA .......................................................................................................................... 4
3- MECANISMO DE AÇÃO PENICILINA .......................................................................... 5
4- RESISTÊNCIA AOS ANTIBIÓTICOS – PORQUE NOS DEVEMOS PREOCUPAR? .. 5
5- RESISTÊNCIA MICROBIANA ........................................................................................ 6
6- USOS TERAPÊUTICOS ....................................................................................................... 6
7- EFEITOS INDESEJADOS DA PENICILINA ................................................................... 7
8- PROCESSO DE PRODUÇÃO ........................................................................................... 7
9- MONITORIZAÇÃO E CONTROLO DE BIOREACTORES ........................................... 8
10-
FÁRMACOS DERIVADOS ......................................................................................... 11
11-
BIBLIOGRAFIA: .......................................................................................................... 11
3
1- INTRODUÇÃO
Imagine uma descoberta que possibilitasse a cura de várias doenças fatais e que
permitisse salvar a vida de milhões de pessoas de uma só vez. Pensou? Pois essa descoberta já
aconteceu! A penicilina é um remédio tão fantástico que seus efeitos chegaram a ser
comparados a um milagre.
A penicilina foi o primeiro antibiótico usado com sucesso no tratamento de infecções
causadas por bactérias. A palavra antibiótico vem do grego e significa contra a vida – não
contra a nossa vida, mas contra a vida das bactérias, é claro.
Antes do desenvolvimento da penicilina, muitas pessoas morriam de doenças que,
hoje, não são mais consideradas perigosas. Só para você ter uma idéia, apenas machucar-se
num prego, por exemplo, poderia, eventualmente, levar à morte.
Durante a Segunda Guerra Mundial, a penicilina salvou a vida de milhões de soldados
feridos nos campos de batalha. Graças aos antibióticos, doenças como pneumonia, sífilis,
gonorréia, febre reumática e tuberculose deixaram de ser fatais.
Hoje, sabe-se que a penicilina que já salvou tantas vidas também pode provocar
reações alérgicas sérias em algumas pessoas e, inclusive, levar à morte. Apesar disso, a
penicilina ainda é o antibiótico mais usado em todo o mundo.
Os antibióticos são produtos de enorme importância não apenas na área de saúde,
como também na economia, visto que apenas nos Estados Unidos, cerca de 100.000 toneladas
são produzidas anualmente. Embora aproximadamente 8000 substâncias com atividade
antimicrobiana sejam conhecidas e, a cada ano, centenas de novas substâncias sejam
descobertas, pouquíssimas são efetivamente aproveitadas e utilizadas como agentes
antimicrobianos, visto que muitas destas não atendem aos requisitos mínimos para seu
emprego terapêutico. Paralelamente, não podemos deixar de mencionar o crescente problema
em relação ao surgimento de espécies bacterianas resistentes aos diferentes antibióticos. Este
talvez corresponda ao principal desafio dos pesquisadores, visto que a multirresistência vem
se tornando diariamente mais disseminada nas populações microbianas, sejam patogênicas ou
não. Mais recentemente, outro aspecto que vem sendo cada vez mais levado em consideração
refere-se à ocorrência dos biofilmes e sua importância na terapêutica antimicrobiana, pois o
conhecimento sobre a ocorrência de biofilmes microbianos em nosso organismo levou a uma
quebra do paradigma de tratamento das doenças infecciosas. Certamente, para que os
antibióticos possam ser empregados de forma mais eficaz, será necessário um maior
4
conhecimento acerca dos biofilmes formados naturalmente em nosso organismo. Pois,
somente a partir da elucidação da ecologia dos biofilmes naturais do homem, teremos maiores
chances de tratar de forma adequada as várias doenças infecciosas.
Dos antibióticos de origem microbiana, somente 123 são produzidos por fermentação,
o resto é produzido de forma sintética ou semi-sintética. As bactérias produzem um número
de 950 antibióticos, já os actinomicetos pruduzem 4600 antibióticos, e os fungos 1600 (LIMA
et al., 2001).
2- HISTÓRIA
Alexander Fleming foi o cientista que descobriu a penicilina. A descoberta aconteceu,
enquanto o pesquisador trabalhava num hospital de Londres, na Inglaterra, em busca de uma
substância que pudesse ser usada no combate a infecções bacterianas (causadas por bactérias).
Fleming havia trabalhado como médico em hospitais militares durante a Primeira Guerra
Mundial e, por isso, sabia o quanto era urgente produzir esse medicamento.
Em suas pesquisas, Fleming fazia o que os cientistas chamam de cultura, ou seja,
colocava bactérias numa placa cheia de nutrientes, em condições ideais para elas crescerem e
se multiplicarem, a fim de poder observá-las. Um dia, o pesquisador saiu de férias e esqueceu,
em cima da mesa no laboratório, placas de cultura de uma bactéria responsável, na época, por
graves infecções no corpo humano: a Staphylococcus aureus. Ao retornar, semanas depois,
percebeu que algumas dessas placas estavam contaminadas com mofo, algo bastante comum.
Fleming estava prestes a lavar as placas, quando Merlin Pryce, seu antigo assistente,
entrou no laboratório e lhe perguntou como iam suas pesquisas. Fleming apanhou novamente
as placas para explicar alguns detalhes e então percebeu que, em uma das placas, havia uma
área transparente ao redor do mofo, indicando que não havia bactérias naquela região.
Aparentemente, o fungo que tinha causado o mofo estava secretando uma substância que
matava as bactérias.
Fleming identificou esse fungo como Penicillium notatum e, por isso, chamou a
substância produzida por ele de penicilina. Posteriormente, descobriu-se que a
penicilina matava também outros tipos de bactérias, e o melhor: ela não era tóxica para o
corpo humano, o que significava que poderia ser usada como medicamento.
Devido às dificuldades de se produzir penicilina em quantidade suficiente para ser
usada no tratamento de pacientes, inicialmente, a descoberta de Fleming não despertou maior
5
interesse na comunidade científica. Foi somente com a eclosão da Segunda Guerra Mundial,
em 1939, que dois cientistas, Howard Florey e Ernst Chain, retomaram as pesquisas e
conseguiram produzir penicilina com fins terapêuticos em escala industrial. Assim, estava
inaugurada uma nova era para a medicina - a era dos antibióticos. Por suas pesquisas,
Fleming, Florey e Chain receberam, em 1945, o Prêmio Nobel de Medicina.
Durante algum tempo, acreditou-se que os antibióticos decretariam o fim das
mortes humanas provocadas por infecções bacterianas. Entretanto, atualmente, sabe-se
que, de tempos em tempos, surgem novas bactérias resistentes aos antibióticos e, assim, esses
medicamentos perdem o efeito.
O uso indiscriminado de antibióticos, tanto por médicos quanto por pacientes,
contribuiu, em muito, para o aparecimento de bactérias super-resistentes. Os erros mais
comuns que as pessoas cometem são tomar antibióticos para doenças não bacterianas, como a
maior parte das infecções de garganta, gripes ou diarreias, e interromper o tratamento antes do
prazo recomendado pelo médico.
3- MECANISMO DE AÇÃO PENICILINA
Todos os antibióticos beta-lactâmicos (penicilinas e cefalosporinas) interferem na
síntese de parede celular bacteriana, através de sua ligação com a proteína PBP. A penicilina
acopla num receptor presente na membrana interna bacteriana (PBP) e interfere com a
transpeptidação que ancora o peptidoglicano estrutural de forma rígida em volta da bactéria.
Como o interior desta é hiperosmótico, sem uma parede rígida há afluxo de água do exterior e
a bactéria lisa (explode).
O principal mecanismo de resistência de bactérias à penicilina baseia-se na produção
por elas de enzimas, as penicilinases, que degradam a penicilina antes de poder ter efeito.
Outro mecanismo de ação da Penicilina é a inativação de enzimas autolíticas na parede
celular, isto da como resultado a lise celular.
4- RESISTÊNCIA AOS ANTIBIÓTICOS – PORQUE NOS DEVEMOS
PREOCUPAR?
Uma das formas das bactérias desenvolverem resistência aos antibióticos, é através de
6
alterações nos seus genes que modificam o alvo específico onde o antibiótico se liga. Estas
alterações levam a que estas bactérias deixem de ser reconhecidas por esse antibiótico
específico.
Outra forma de desenvolver resistência, é a capacidade que as bactérias vão
adquirindo de bombear o antibiótico para fora da célula bacteriana (dela própria).
Os especialistas em doenças infecciosas dizem que as taxas de resistência podem ser
utilizadas a nível local para ajudar os médicos a decidir que antibióticos devem ser receitados.
Por exemplo, se residir numa área de baixa resistência a um determinado antibiótico, o seu
médico
provavelmente
irá
decidir
que
é
seguro
receitar
esse
antibiótico.
Se residir numa área com uma taxa de resistência elevada a um determinado
antibiótico, então o seu médico irá provavelmente escolher um antibiótico diferente, de modo
queastaxas da resistência não aumentem ainda mais.
Mas o seu médico precisa da sua ajuda. Lembre-se de seguir com cuidado as
instruções quando tomar antibióticos porque você pode exercer um papel importante ajudando
a reduzir a resistência aos antibióticos.
5- RESISTÊNCIA MICROBIANA
Este tema tornou-se um motivo de preocupação crescente entre os profissionais da área
de saúde, pois a cada ano observamos o aumento de linhagens resistentes aos mais diversos
agentes antimicrobianos.
A resistência microbiana aos antimicrobianos pode ser de dois tipos:

Natural: ausência da estrutura, ou via metabólica alvo.

Adquirida: através de mutações espontâneas e seleção, ou por recombinação após
transferência de genes.
6- USOS TERAPÊUTICOS
Há dois tipos principais de penicilina:
7

A Penicilina G ou benzilpenicilina, foi a primeiramente descoberta é
geralmente injectavel (intra-venosa ou intra-muscular) ainda que existam formas bucais para
tratamento dental. Ela é mal absorvida a partir do intestino por isso a via oral não é utilizada.

A Penicilina V ou fenoximetilpenicilina é geralmente administrada por via oral
e é absorvida para o sangue no nivel intestinal.
As penicilinas são eliminadas por secreção tubular nos rins.
É a primeira escolha para infecções bactérianas causadas por organismos Gram positivos e outros que não sejam suspeitos de resistência.
É geralmente eficaz contra espécies Gram+ ou de Streptococcus, Clostridium,
Neisseria, e anaérobios excluindo Bacteroides. Usa-se em casos de meningite bacteriana,
bacterémia, endocardite, infecções do tracto respiratório (pneumonia), faringite, escarlatina,
sífilis, gonorreia, otite média e infecções da pele causadas pelos organismos referidos.
A Penicilina já não é a primeira escolha em infecções por Staphylococcus devido a
resistência disseminada nesse género.
7- EFEITOS INDESEJADOS DA PENICILINA
A penicilina não tem efeitos secundários significativos, mas pode raramente causar
reações alérgicas e até choque anafilático nos indivíduos susceptíveis.
Sintomas iniciais nesses casos podem incluir eritemas cutâneos disseminados, febre e
edema da laringe, com risco de asfixia. A sua introdução por injeção no organismo também é
conhecida por ser dolorosa.
Além disso uso prolongado ou em altas doses pode causar deplecção da flora normal
no intestino e suprainfecção com espécie patogénica.
8- PROCESSO DE PRODUÇÃO
A produção industrial de penicilina é um processo fermentativo. Trata-se de um
processo aeróbico em que o microrganismo Penicillium chrysogenum cresce num meio
orgânico complexo contendo açúcares e em regime de adição de substrato (para manter o
microrganismo a crescer durante mais tempo). A penicilina, como a maior parte dos
antibióticos, é um produto do metabolismo secundário. Na fase inicial da fermentação
8
assegura-se o crescimento rápido do microrganismo e em seguida, numa segunda fase,
optimiza-se a produção de penicilina.
Durante a fase de produção fornece-se continuamente glucose sendo necessário
regular a sua concentração a um certo nível para evitar efeitos de repressão catabólica
originados a concentrações de açúcar maiores.
É pois necessário desenvolver métodos que permitam controlar "automáticamente"
esta adição de forma a manter os níveis de glucose óptimos.
Para a produção de penicilina, podem ser utilizados resíduos industriais como melaço.
As etapas de produção consistem basicamente em:
1. Preparação do inóculo.
2. Preparação e esterilização do meio.
3. Inoculação do meio no fermentador.
4. Aeração forçada com ar estéril durante a incubação.
5. Após a fermentação há a remoção do micélio formado.
6. Extração e purificação da penicilina.
Figura 1 – Fonte: dq.ftc
9- MONITORIZAÇÃO E CONTROLO DE BIOREACTORES
Na indústria o controle automático de biorreactores encontra-se geralmente limitado à
regulação automática de pH e temperatura.No entanto, o controlo automático por computador
9
de variáveis bioquímicas de estado, poderá facilitar a condução e aumentar a produtividade do
processo. É necessário, para tal, dispor de sensores utilizáveis em tempo real, fiáveis e
económicos, que permitam medir as concentrações dos substratos e produtos de
fermentação.Para utilização nos modelos desenvolvidos de controlo é necessário utilizar
sistemas de amostragem integrados com sistemas de análise em tempo real.
No Laboratório de Fermentação Piloto do INETI-IBQTA-DB, utilizamos um sistema
integrado de amostragem e análise de glucose (substrato) e penicilina (produto) em tempo real
que usa biosensores calorimétricos. A partir da informação obtida em tempo real um
algoritmo de controlo comanda a adição de glucose ao meio de fermentação onde se está a
produzir a penicilina (ver figura). Se esta estratégia conduzir a bons resultados prevê-se a sua
integração em sistemas de produção industrial.
Figura 2 – Fonte: dt.ftc
10
Figura 3 – Fonte: Indústria de Processos Químicos
11
10- FÁRMACOS DERIVADOS

Existem muitos antibióticos derivados por métodos químicos industriais da penicilina,
constituindo as penicilinas semi-sintéticas:

Amoxicilina, Ampicilina e Pivampicilina têm maior espectro de ação, e são eficazes
contra mais tipos de organismos.

Flucloxacilina

Carbenacilina, Aziocilina, Ticarcilina são eficazes contra espécies de Pseudomonas,
especialmente a P.aeruginosa, que são importantes patogênios do meio hospitalar.
11- BIBLIOGRAFIA:

http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/antibioticos/antibioticos.html#mecanismos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Penicillin-core.png

http://pt.wikipedia.org/wiki/Antibiotico

http://www.dq.fct.unl.pt/qoa/qpn1/2002/penicilina/produção1.htm

http://www.infoescola.com/farmacologia/penicilina/

Shreve,R.N; Brink,J.A; Indústria de Processos Químicos, 4 ed, Guanabara
Koogan,1997