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

Interpretar e 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