UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE BIOCIÊNCIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

RESISTÊNCIA À POLIMIXINA B EM BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS CARBAPENEMOS RESISTENTES ISOLADAS

EM HOSPITAIS DO RIO GRANDE DO NORTE

Fagner James Martins Dantas Costa

Dissertação de Mestrado

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE BIOCIÊNCIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

Fagner James Martins Dantas Costa

RESISTÊNCIA À POLIMIXINA B EM BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS

CARBAPENEMOS RESISTENTE ISOLADAS EM HOSPITAIS DO RIO GRANDE

DO NORTE

Natal/RN

2017

Fagner James Martins Dantas Costa

Professor Orientador: Renato Motta Neto

RESISTÊNCIA À POLIMIXINA B EM BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS

CARBAPENEMOS RESISTENTES ISOLADAS EM HOSPITAIS DO RIO GRANDE

DO NORTE

Dissertação de Mestrado apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte,

como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Mestre em Ciências Biológicas.

Natal/RN

2017

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Centro de Biociências - CB

Costa, Fagner James Martins Dantas. Resitência à polimixina B em bactéria Gram-negativas carbapenemos resistentes isoladas em hospitais do Rio Grande do NOrte CARBAPENEMOS RESISTENTES ISOLADAS EM HOSPITAIS DO RIO GRANDE DO NORTE / Fagner James Martins Dantas Costa. - Natal, 2017. 76 f.: il. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Biociências. Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas. Orientador: Prof. Dr. Renato Motta Neto. 1. Bactérias Gram-negativas - Dissertação. 2. Polimixina B - Dissertação. 3. Resistência a Medicamentos - Dissertação. 4. Carbapenêmicos - Dissertação. I. Motta Neto, Renato. II. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. III. Título. RN/UF/BSE-CB CDU 579.841

Defesa da dissertação de mestrado do discente Fagner James Martins

Dantas Costa, intitulada “Resistência à polimixina B em bactérias Gram-

negativas carbapenemos resistentes isoladas em hospitais do Rio Grande do

Norte”, orientada pelo professor Dr. Renato Motta Neto, apresentado à banca

examinadora designada pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas

da UFRN, em 30 de Março de 2017.

Os membros da Banca Examinadora consideram o candidato _________________.

Banca Examinadora:

___________________________________________________

(Prof. Dr. Renato Motta Neto)

___________________________________________________

(Prof. Dr. Umberto Laino Fulco)

___________________________________________________

(Profª. Dra. Ana Isabela Lopes Sales)

A Deus, por me conceder forças para

tornar possível essa jornada, por ser luz quando

o caminho se fez escuro e por colocar pessoas que

me incentivaram a desafiar percursos desconhecidos.

Aos meus familiares e amigos que acreditaram

quando ninguém mais acreditava.

Com AMOR e GRATIDÃO,

Eu dedico.

RESUMO

A resistência bacteriana figura hoje como um dos maiores problemas de

saúde pública mundial, onde a alta prevalência de infecções por Bacilos Gram-

Negativos (BGNs) e a sua disseminação no ambiente hospitalar, principalmente por

estirpes resistentes aos carbapenemos, sendo uma preocupação recorrente devido

ao sucesso adaptativo e habilidade em adquirir genes de resistência aos

antimicrobianos. Em razão da emergência desse transtorno aliado a dificuldade no

desenvolvimento de novas drogas, muitos autores postulam o retorno à era pré-

antibiótica, porém uma alternativa encontrada foi o retorno de antimicrobianos

abdicados, como as polimixinas. Para uma melhor compreensão da realidade

emergencial frente a fragilidade terapêutica dados epidemiológicos locais são

fundamentais, e pensando nisso optou-se em realizar um estudo no estado do Rio

Grande do Norte, cujo objetivo principal foi avaliar o perfil de resistência à polimixina

B em BGNs resistentes oriundos de amostras clínicas de centros de referência em

saúde. Foram coletadas 174 BGNs de pacientes infectados ou colonizados. Os

isolados foram submetidos a provas bioquímicas manuais para identificação das

espécies, análises fenotípicas confirmatórias (teste de Hodge modificado e

screening de metalo-β-lactamases) e a determinação da Concentração Bactericida

Mínima (CBM) à polimixina B, com isso os valores de CBM50 e CBM90 foram

calculados para cada espécie. Desses estirpes, 105(60,3%) foram confirmados

como produtores de metalo-β-lactamases, das quais mais da metade pertencíam ao

gênero Acinetobacter spp., outras espécies como Pseudomonas aeruginosa e

Klebsiella pneumoniae também expressaram o mesmo fenótipo. Quanto a

susceptibilidade à polimixina B, 53(30,5%) foram resistentes a polimixina B, com

CBMs variando de ≥4μg/mL até ≤64μg/mL. Espera-se que esses resultados possam

ser ampliados e utilizados como referência a nível estadual, prevenindo a dispersão

dessa resistência e que sirva também como mais um dado nacional para a

construção de um perfil mais fidedigno no que diz respeito à epidemiologia dessa

resistência que apesar de rara já aponta sua emergência.

Palavras-chave: Bactérias Gram-negativas; Polimixina B;

Resistência a Medicamentos; Carbapenêmicos;

ABSTRACT

Bacterial resistance is now one of the major public health problems in the

world. High prevalence of Gram-negative bacilli (GNBs) infections and their spread in

the hospital environment, mainly by carbapenem resistant strains is a recurrent

concern due to its adaptive success and the ability to acquire more antimicrobial

resistance genes. In this panoramana, the emergence of resistance to carbapenems

and the difficulty in developing new drugs, many authors postulate a return to the

pre-antibiotic era, Although a more sustainable alternative found was a return of

abdicated antimicrobials, such as polymyxins. For a better understanding of the

emergency reality in the trend of the therapeutic fragility, local epidemiological data

are fundamental. In order to provide data, we carried out an unpublished study in the

state of Rio Grande do Norte, whose main objective was to evaluate the profile of

polymyxin B resistance in bacilli Gram-negative carbapenem resistant from clinical

samples from health reference centers. 174 BGNs were collected from infected or

colonized patients. These isolates were submitted to a manual biochemical tests for

species identification, confirmatory phenotypic analysis (modified Hodge assay and

metallo-β-lactamases selection) and determination of the Minimum Bactericidal

Concentration (MBC) to polymyxin B were performed, values of CBM50 and CBM90

were calculated for each species. Of these strains, 105 (60.3%) were confirmed as

producers of metallo-β-lactamases, more than half among to the genus

Acinetobacter spp. Other species such as Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella

pneumoniae also expressed the same phenotype. Regarding susceptibility to

polymyxin B, 53 (30.5%) were resistant to polymyxin B, with CBMs ranging from

≥4μg / mL to ≤64μg / mL. It is hoped that these results can be extended and used as

a reference at a State level, preventing the dispersion of this resistance and also

serving as a more national data to build a more reliable profile regarding the

epidemiology of this resistance that despite rare already points out its emergency.

Keywords: Gram-negative bacteria; Polymyxin B; Drug resistance;

Carbapenems;

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Linha do Tempo da Introdução de Antimicrobianos e suas Resistências

...................................................................................................................................14

Figura 2 - Parede Celular Gram-negativa..................................................................19

Figura 3 - Estrutura cíclica lipopeptídica da polimixina B. Colistina (polimixina E) uma

(D-Leu) substituí uma (D-Phe)...................................................................................27

Figura 4 - Modo de interação da Polimixina B com as membrana

bacterianas.................................................................................................................29

Figura 5 - Mecanismo de resistência a Polimixinas por modificações no

LPS.............................................................................................................................30

Figura 6 - Teste de Sensibilidade aos Antimicrobianos.............................................38

Figura 7 - Teste de Hodge modificado positivo.........................................................39

Figura 8 - Teste de Metalo-beta-lactamase positivo..................................................40

Figura 9 - Microplaca para determinação da Concentração Bactericida Mínima

(CBM).........................................................................................................................41

Figura 10 - Distribuição de frequência dos isolados por espécime biológico. ..........45

Figura 11 - Frequência percentual dos isolados caracterizados fenotipicamente

como KPC..................................................................................................................47

Figura 12 - Distribuição das cepas do estudo com relação a sensibilidade à

polimixina B................................................................................................................48

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Relação das cepas controles usadas nos testes empregados...............37

Tabela 2 - Distribuição da frequência dos 174 espécimes do estudo.....................46

Tabela 3 - Distribuição das cepas produtoras de MBL de acordo com a espécie

bacteriana.................................................................................................................48

Tabela 4 - Distribuição das frequências cumulativas das CIMs para as 100 cepas

isoladas de pacientes infectados. ...........................................................................49

Tabela 5 - Distribuição das frequências cumulativas das CIMs para as 74 cepas

isoladas de pacientes colonizados. .........................................................................49

LISTA DE ABREVIATURAS AmpC - Ampicilinases (Betalactamases da classe C) ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária ATCC - American Type Culture Collection BHI - Brain Heart Infusion BGN - Bacilo Gram negativo BKC-1 - Brazilian Klebsiella carbapenemase CBM - Concentração Bactericida Mínima CBM50 - Concentração Bactericida Mínima capaz de matar 50% das bactérias CBM90 - Concentração Bactericida Mínima capaz de matar 90% das bactérias CIM - Concentração Inibitória Mínima CIM50 - Concentração Inibitória Mínima capaz de inibir 50% das bactérias CIM90 - Concentração Inibitória Mínima capaz de inibir 90% das bactérias CLSI - Clinical and Laboratory Standards Institute CTX-m - Betalactamase ativa contra Cefotaxima EDTA - Ethylenediamine Tetraacetic Acid (Ácido Etilenodiamino Tetra-acético) ESBL - Extended Spectrum Beta-Lactamase (Beta-Lactamase de Espectro Ampliado) IMP - Imipenemase IRAS - Infecções Relacionadas à Assistência em Sáude LABMIC - Laboratório de Micobactérias LPS - Lipopolissacarídeo KPC - Klebsiella pneumoniae carbapenemase MBL - Metallo-beta-Lactamase (Metalo-beta-lactamase) MHT - Modified Hodge Test (Teste de Hodge Modificado) NDM - New Dehli metallo-beta-lactamase (Nova Déli metalo-beta-lactamase) OMS - Organização Mundial da Saúde OXA - Oxacilinase (Betalactamases ativas contra Oxacilina) PBP - Penicillin Binding Proteins (Proteínas Ligadoras de Penicilina) SPM - São Paulo metalo-beta-lactamase TSA - Teste de Susceptibilidade aos Antimicrobianos UTI -Unidades de Terapia Intensiva

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................14

2. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................18

2.1 OS BACILOS GRAM-NEGATIVOS E AS INFECÇÕES NOSOCOMIAIS .......................19

2.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS ..........................................................................................................................19

2.2.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS ENTEROBACTÉRIAS .............................20

2.2.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS Pseudomonas aeruginosa .......................21

2.2.3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO Acinetobacter spp. .....................................22

2.3 RESISTÊNCIA AOS ANTIMICROBIANOS EM BACILOS GRAM-NEGATIVOS ................................................................................................................................................23

2.3.1 AS CEFALOSPORINAS E A RESISTÊNCIA ATRÁVES DA PRODUÇÃO DE β-LACTAMASES .......................................................................................................................24

2.3.2 OS CARBAPENEMOS E A RESISTÊNCIA ATRÁVES DA PRODUÇÃO DE β-LACTAMASES .......................................................................................................................24

2.3.3 METALO-β-LACTAMASES ...............................................................................26

2.4 POLIMIXINAS ..................................................................................................................27

2.4.1 MECANISMO DE AÇÃO DAS POLIMIXINAS ...................................................29

2.4.2 MECANISMO DE RESISTÊNCIA AS POLIMIXINAS .......................................30

3. OBJETIVOS ......................................................................................................................33

3.1 OBJETIVO GERAL ..........................................................................................................34

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...........................................................................................34

4. METODOLOGIA ...............................................................................................................35

4.1 TIPO DE ESTUDO ..........................................................................................................36

4.2 AMOSTRA BACTERIANA - CARACTERIZAÇÃO, LOCAL E PERÍODO DA COLETA .................................................................................................................................... ..........36

4.3 IDENTIFICAÇÃO DOS BACILOS GRAM NEGATIVOS E ESTOCAGEM ..................... 37

4.4 LINHAGENS CONTROLE ..............................................................................................38

4.5 PERFIL DE SUSCEPTIBILIDADE AOS ANTIMICROBIANOS .......................................40

4.5.1 CONFIRMAÇÃO FENOTÍPICA DA PRODUÇÃO DE BETA-LACTAMASES DO TIPO CARBAPENEMASES ...................................................................................................40

4.5.1.1 TESTE DE HODGE MODIFICADO (MHT) .........................................40

4.5.1.2 DETERMINAÇÃO PRESUNTIVA DA PRODUÇÃO DE METALO-BETA-LACTAMASES (MBL) - TESTE DIFUSÃO EM DUPLO DISCO - TESTE FENOTÍPICO DE BLOQUEIO ENZIMÁTICO ...............................................................................................40

4.6 DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO INIBITÓRIA MÍNIMA (CIM) DE POLIMIXINA B - REALIZADA ATRÁVES DO MÉTODO DE MICRODILUIÇÃO EM CALDO ................................................................................................................................................41

5. RESULTADOS ..................................................................................................................45

5.1 CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS .........................................................................46

5.2 CARACTERIZAÇÃO FENOTÍPICA ................................................................................47

5.2.1 CARACTERIZAÇÃO FENOTÍPICA PARA A PRODUÇÃO DE CARBAPENEMASES DO TIPO KPC ....................................................................................47

5.2.2 CARACTERIZAÇÃO FENOTÍPICA PARA A PRODUÇÃO DE CARBAPENEMASES DO TIPO METALO-β-LACTAMASES (MBL) .....................................48

5.3 ANÁLISE DA SUSCEPTIBILIDADE À POLIMIXINA B - DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO BACTERICIDA MÍNIMA (CBM) ..............................................................49

6. DISCUSSÃO ......................................................................................................................52

7. CONCLUSÕES...................................................................................................................62

8. ANEXOS ............................................................................................................................64

9. REFERÊNCIAS .................................................................................................................70

14

INTRODUÇÃO

A resistência bacteriana é um problema de saúde pública emergencial em

todo o mundo. A disseminação de clones multirresistentes e de genes de resistência

aos antimicrobianos compreende

últimos relatórios da Organização Mundial da Saúde (OMS) e das agências de

controle sanitário e vigilância epidemiológica no mundo todo demonstra

crescente preocupação a respeito desse problema (ANVISA,

Desde o primeiro uso de cada novo antimicrobiano ou classe de

antimicrobiano, o que tem se seguido é a emergência de resistência a esse

componente. Com o advento da produção em massa dos antimicrobianos desde

1940, o resultado foi sempre sem precede

pressao seletiva. Poucos anos após a introdução da penicilina por volta de 1945, um

hospital em Londres reportou o índice de 38% de resistência à penicilina em

Staphylococcus aureus

antimicrobianos tem sido seguida sucessivamente por uma emergência de

resistência global frequentemente iniciando no ambiente hospitalar, como ilustra a

Figura 1, a seguir.

Figura 1 - Linha do Tempo da Introdução de Antimicrobianos e suas Resistências (Fonte: MOLTON et al., 2013

Adaptada)

As cefalosporinas de espectro ampliado (ceftiaxona e ceftazidima) foram

introduzidas no início de 1980. E já por volta de 1985, houve descrições

de uma betalactamases de especto ampliado (ESBL) em isolados de

A resistência bacteriana é um problema de saúde pública emergencial em

todo o mundo. A disseminação de clones multirresistentes e de genes de resistência

aos antimicrobianos compreende uma ameaça recorrente (ROSSI, et. al, 2011). Os

últimos relatórios da Organização Mundial da Saúde (OMS) e das agências de

controle sanitário e vigilância epidemiológica no mundo todo demonstra

crescente preocupação a respeito desse problema (ANVISA, 2013).

Desde o primeiro uso de cada novo antimicrobiano ou classe de

antimicrobiano, o que tem se seguido é a emergência de resistência a esse

componente. Com o advento da produção em massa dos antimicrobianos desde

1940, o resultado foi sempre sem precedentes a seleção de cepas resistentes por

pressao seletiva. Poucos anos após a introdução da penicilina por volta de 1945, um

hospital em Londres reportou o índice de 38% de resistência à penicilina em

(BARBER et al., 1948). Cada intro

antimicrobianos tem sido seguida sucessivamente por uma emergência de

resistência global frequentemente iniciando no ambiente hospitalar, como ilustra a

Linha do Tempo da Introdução de Antimicrobianos e suas Resistências (Fonte: MOLTON et al., 2013

As cefalosporinas de espectro ampliado (ceftiaxona e ceftazidima) foram

introduzidas no início de 1980. E já por volta de 1985, houve descrições

de uma betalactamases de especto ampliado (ESBL) em isolados de 15

A resistência bacteriana é um problema de saúde pública emergencial em

todo o mundo. A disseminação de clones multirresistentes e de genes de resistência

uma ameaça recorrente (ROSSI, et. al, 2011). Os

últimos relatórios da Organização Mundial da Saúde (OMS) e das agências de

controle sanitário e vigilância epidemiológica no mundo todo demonstra-se a

2013).

Desde o primeiro uso de cada novo antimicrobiano ou classe de

antimicrobiano, o que tem se seguido é a emergência de resistência a esse

componente. Com o advento da produção em massa dos antimicrobianos desde

ntes a seleção de cepas resistentes por

pressao seletiva. Poucos anos após a introdução da penicilina por volta de 1945, um

hospital em Londres reportou o índice de 38% de resistência à penicilina em

(BARBER et al., 1948). Cada introdução de novos

antimicrobianos tem sido seguida sucessivamente por uma emergência de

resistência global frequentemente iniciando no ambiente hospitalar, como ilustra a

Linha do Tempo da Introdução de Antimicrobianos e suas Resistências (Fonte: MOLTON et al., 2013 -

As cefalosporinas de espectro ampliado (ceftiaxona e ceftazidima) foram

introduzidas no início de 1980. E já por volta de 1985, houve descrições pela Europa

de uma betalactamases de especto ampliado (ESBL) em isolados de Klebsiella

16

pneumoniae e Escherichia coli . Durante os anos de 1980 e 1990, K. pneumoniae

portando ESBL do tipo blaTEM, blaSHV se tornaram disseminadas

predominantemente no ambiente hospitalar principalmente em Infecções

Relacionadas a Assistência a Saúde (IRAS). Mais tarde ESBL do tipo blaCTX-m

proliferaram por volta dos anos 2000, inicialmente em infecções comunitárias por E.

coli e nosocomiais por espécies de Klebsiella spp (LIVERMORE, et al., 2012).

Bactérias resistentes aos carbapenemos são um problema crescente em todo

o mundo. Baixos níveis de resistência aos carbapenemos podem ocorrer na

presença de altos índices de betalactamases do tipo AmpC ou ESBL combinado

com a deficiência de porinas. Altos níveis de resistência é primariamente mediado

por carbapenemases. A carbapenemase KPC foi primeiro identificada na Carolina do

Norte em 1996, e pouco tempo depois foi responsável por surtos em Nova Iorque

(NORDMANN, et al., 2011).

No Brasil, de acordo com o Ministério da Saúde, mais de 70% das bactérias

que causam IRAS são resistentes a pelo menos um dos antimicrobianos comumente

utilizados para o tratamento dos pacientes (ANVISA, 2015). Os problemas

relacionados à resistência bacteriana, principalmente em bacilos Gram-negativos

parecem ser mais importantes no Brasil e em outros países da América Latina

quando comparados a outras regiões do mundo como Europa e Estado Unidos, fato

relatado por estudos feito pelo programa de vigilância em resistência epidemiológica

SENTRY (SADER et al., 2001).

Dentro dessa realidade as bactérias Gram-negativas multirresistentes, além

de serem as que mais sofrem modificações no sentido de adquirir resistências, são

também as protagonistas dos quatro tipos mais comuns de infecções: como a

pneumonia, infecções de sítio cirúrgico, infecções do trato urinário e infecções de

corrente sanguínea (ANVISA, 2015). Quando se avalia as opções terapêuticas para

o tratamento dessas infecções por bactérias Gram-negativas produtoras de

carbapenemases o panorama é estarrecedor (NEONAKIS et al., 2011) Nossa mais

importante arma contra a disseminação de patógenos multirresistentes são

intensificar programas de controle da infecção, vigilância epidemiológica e controle

do uso de antimicrobianos (MOLTON et al., 2013).

17

Em razão disso, foi realizado um estudo no munícipio de Natal/RN, cujo

objeto principal foi avaliar a ocorrência fenotípica de resistência à polimixina B em

isolados de bactérias Gram-negativas carbapenemos resistentes, coletadas em

centros de referência em saúde no estado do Rio Grande do Norte, assim como

avaliar a Concentração Bactericida Mínima (CBM) desses microrganismos a esse

composto.

18

REFERENCIAL TEÓRICO

19

2. REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 OS BACILOS GRAM-NEGATIVOS E AS INFECÇÕES NOSOCOMIAIS

Os bacilos Gram-negativos possuem frequências diversas para os seus

quatros tipos mais comuns de Infecções Relacionadas à Assistência à Saúde

(IRAS), conhecidas como infecções nosocomiais, dentre elas encontram-se:

pneumonia, infecções de sítio cirúrgico, infecções do trato urinário e infecções de

corrente sanguínea (GAYNES et al., 2005; ANVISA, 2015).

Estudos brasileiros tem mostrado que as principais espécies Gram-negativas

relacionadas as IRAS são: Acinetobacter baumannii, Enterobacter spp., Escherichia

coli, Klebsiella pneumoniae e Pseudomonas aeruginosa (GALES et al., 2012; ROSSI

et al., 2011). Esses bacilos Gram-negativos estão comumente associados com

infecções hospitalares em Unidades de Terapia Intensivas (UTIs) (GAYNES et al,

2005).

Pacientes em cuidado crítico apresentam uma maior predisposição a

infecções hospitalares variadas, especialmente por organismos multirresistentes,

devido à complexidade dos cuidados nos centros de terapia intensiva, intervenções

múltiplas (incisões, inserções de cateteres, traqueostomia e outros corpos

estranhos) e fatores relacionados ao próprio paciente (estado imunológico, idade,

diagnóstico clínico) (OLIVEIRA, 2010).

2.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS

GRAM-NEGATIVAS

As espécies bacterianas são divididas em dois grandes grupos, denominados

Gram-positivos e Gram-negativos, sendo a distinção laboratorial entre elas feita

atráves da reação de coloração de Gram. As diferenças presentes na estrutura de

parede celular correspondem à essência do processo de coloração. A parede celular

de Gram-negativos é uma estrutura em multicamadas e bastante complexa,

enquanto que a de Gram-positivos é normalmente muito espessa, consistindo quase

que totalmente de um único tipo de molécula

2010).

Em bactérias Gram

cerca de 10% da parede celular é constituído de peptideoglicano. A maior parte da

parede celular é composta de membrana externa, correspondendo a uma segunda

bicamada lipídica, composta por polissacarídeos além de fosfolípideos e proteínas.

Os lipídeos e os polissacarídeos e

complexo importante denominado camada lipopolissacarídica ou simplesmente LPS,

sendo estas estruturas mostradas na figura 2

Figura 2 - Parede Celular Gram

2.2.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS ENTEROBACTÉRIAS

Os membros da família Enterobacteriaceae, es

normal dos seres humanos e são capazes de causar infecções em vários órgãos,

que os tornam potenciais agentes de infecções hospitalares. Principalmente porque

são capazes de adquirir e disseminar plasmídeos com múltiplos genes de

resistência, dificultando tratamento dessas infecções no ambiente hospitalar

(NOGUEIRA, 2011).

que totalmente de um único tipo de molécula - peptideoglicano

Em bactérias Gram-negativas, como por exemplo, Escherichia

ede celular é constituído de peptideoglicano. A maior parte da

parede celular é composta de membrana externa, correspondendo a uma segunda

bicamada lipídica, composta por polissacarídeos além de fosfolípideos e proteínas.

Os lipídeos e os polissacarídeos estão ligados na membrana externa, formando um

complexo importante denominado camada lipopolissacarídica ou simplesmente LPS,

sendo estas estruturas mostradas na figura 2 (MADIGAN, et. al, 2010)

Parede Celular Gram-negativa. (Extraído do Madigan et al., Microbiologia de Brock

CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS ENTEROBACTÉRIAS

a família Enterobacteriaceae, estão presentes na microbiota

normal dos seres humanos e são capazes de causar infecções em vários órgãos,

que os tornam potenciais agentes de infecções hospitalares. Principalmente porque

são capazes de adquirir e disseminar plasmídeos com múltiplos genes de

resistência, dificultando tratamento dessas infecções no ambiente hospitalar

20

peptideoglicano (MADIGAN, et. al,

Escherichia coli, somente

ede celular é constituído de peptideoglicano. A maior parte da

parede celular é composta de membrana externa, correspondendo a uma segunda

bicamada lipídica, composta por polissacarídeos além de fosfolípideos e proteínas.

stão ligados na membrana externa, formando um

complexo importante denominado camada lipopolissacarídica ou simplesmente LPS,

(MADIGAN, et. al, 2010).

biologia de Brock, 2010 - 12ª ed.)

CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS ENTEROBACTÉRIAS

tão presentes na microbiota

normal dos seres humanos e são capazes de causar infecções em vários órgãos, o

que os tornam potenciais agentes de infecções hospitalares. Principalmente porque

são capazes de adquirir e disseminar plasmídeos com múltiplos genes de

resistência, dificultando tratamento dessas infecções no ambiente hospitalar

21

As enterobactérias possuem exigências nutricionais simples, são

fermentadoras da glicose, reduzem o nitrato a nitrito, não formam esporos, podem

ser móveis ou imóveis, crescem em condições aeróbias ou anaeróbias, são

catalase-positivas e oxidase-negativas (ANVISA, 2004).

A maioria das infecções causadas por enterobactérias têm como agentes

infecciosos, um pequeno número de espécies, são elas: E. coli, K. pneumoniae,

Klebsiella oxytoca, Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes e Serratia

marcescens. As espécies anteriormente citadas podem estar associadas a uma

série de doenças humanas extra-intestinais, tais como: infecções urinárias,

pneumonias associadas a ventilação mecânica, pneumonias nosocomiais em

pacientes pediátricos (ZAR, COTTON, 2002), septicemia neonatal (GUPTA, 2003;

FLOKAS, et. al, 2017), infecções de feridas em pé diabético (MOTTA, et al., 2003),

endocardite e meningite pós-cirúrgica (SANDERS; SANDERS, 1997).

2.2.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa é um microrganismo Gram-negativo, aeróbio e

ubíquo, sendo raramente causador de doenças em pessoas saudáveis, porém é

uma das principais espécies bacterianas relacionadas em infecções nosocomiais

(HANCOCK, SPEERT, 2000). Com relação as infecções hospitalares, a espécie P.

aeruginosa evoluiu de um patógeno prioritariamente isolado em feridas e

queimaduras para se tornar uma das principais ameaças no ambiente hospitalar

(ROSSI, et. al, 2016).

Sua importância como patógeno se deve pela expressão de múltiplos

mecanismos de resistência, dificultando a ação de antibacterianos, ocasionando

elevados índices de morbidade e mortalidade (HANCOCK, SPEERT, 2000;

SHAHCHERAGHI et. al, 2009)

Na América Latina espécies de Pseudomonas spp. são responsáveis por

7,5% das infecções de corrente sanguínea, por 31,2% dos casos de pneumonia e

por 13,8% das infecções de pele e dos tecidos moles (GALES et. al, 2012).

22

2.2.3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO Acinetobacter spp.

O gênero Acinetobacter inclui organismos Gram-negativos estritamente

aeróbicos e não fermentadores de açúcares, atualmente possui 51 nomes válidos de

espécies (EUZÉBY, 2016), sendo que pelo menos 16 dessas já foram descritas

causando infecções em humanos (NEMEC, et. al, 2011).

O complexo A. calcoaceticus-baumannii compreende o grupo que pertencem

as espécies mais frequentemente isoladas em humanos, sendo essas muitas vezes

responsáveis por mais de 75% dos isolados de Acinetobacter spp. em amostras

clínicas (HENWOOD, et. al, 2002). Esse grupo ainda figura como as espécies mais

implicadas em infecções nosocomiais em todo o mundo, apesar desses patógenos

serem considerados oportunistas, eles também estão relacionados com diversas

infecções comunitárias (CARVALHEIRA, et. al, 2016; PELEG, et. al, 2008;

LENHARD, et. al, 2016).

Acinetobacter baumannii é classificada como a quarta espécie bacteriana

mais comumente encontrada em infecções sanguíneas em adultos, decorrência do

uso de cateteres, muito utilizados em pacientes hospitalizados em Unidades de

Terapia Intensica (UTIs) (Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), 2013.

Além disso, este microrganismo está associado com uma variedade de

complicações clínicas, tais como pneumonia, sepse, infecções de pele e meningites,

especialmente em pacientes imunossuprimidos ou com doenças de base grave

(LEE, et. al, 2007).

Devido a sua incrível habilidade em resistir a quase todos os agentes

antimicrobianos atualmente disponíveis na clínica, as infecções por Acinetobacter

spp. são difíceis de serem tratadas. De fato, isolados desse gênero tem

demonstrado altíssimas frequências de multirresistência (ROSSI, et. al, 2016).

Espécies do gênero Acinetobacter spp. expressa de maneira intrínseca, assim como

também de maneira adquirida, muitos genes envolvidos na expressão de sua

patogenicidade (PELEG, et. al, 2008). Recentemente um estudo de sequenciamento

do genoma envolvendo a espécie A. baumannii, demonstrou que alguns derivados

tem pelo menos vinte e oito ilhas genômicas codificando genes de resistência a

23

determinandos antibióticos, o que explica as altas taxas de morbidade e mortalidade

associadas a infecções por esse patógeno (DAVIES, DAVIES, 2010).

2.3 RESISTÊNCIA AOS ANTIMICROBIANOS EM BACILOS GRAM-

NEGATIVOS

A descoberta dos antimicrobianos revolucionou a medicina em diversos

aspectos, salvando incontáveis vidas, passando a ser altamente utilizados nos

tratamentos terapêuticos. Diante desse elevado uso, várias melhorias na produção

desses agentes proporcionaram redução nos custos, tornando-os mais acessíveis e

incentivando o uso sem prescrição médica (DAVIES, DAVIES, 2010).

Geralmente o tratamento de infecções sistêmicas causadas por

microrganismos Gram-negativos dispõe de cefalosporinas de 3º e 4º geração,

quinolonas, antimicrobianos associados à inibidores de beta-lactamases,

aminoglicosídeos e carbapenêmicos (ROSSI, ANDREAZZI, 2005).

A correlação entre o uso de antimicrobianos e aparecimento de resistência é

especialmente aparente na classe dos β-lactâmicos, os quais são inativados pelas

enzimas β-lactamases. Como exemplo representante dessa classe temos a

penicilina que, posteriormente a sua descoberta, passou a ser produzida em larga

escala, tornou-se disponível para uso geral e veio a ser amplamente utilizada.

Concomitante ao seu uso, os isolados bacterianos apresentando resistência

tornaram-se mais prevalentes (DAVIES, DAVIES, 2010).

Os primeiros relatos de infecções por bactérias Gram-negativas resistentes,

reportados no Brasil e disponíveis no Pubmed, são restritos a infecção de

comunidade. Esses relatos são de resistência à sulfadiazina em E. coli, Shigella e

Salmonella e são datadas de 1968 (FERNANDES, TRABULSI, 1968). Em 1971 a

resistência a Cloranfenicol foi reportada em Salmonella Typhi detectada em vários

estados brasileiros e Shigella spp. resistente à múltiplos antimicrobianos foi

reportada no Rio de Janeiro (COSTA, HOFER, 1971). Nesse período, resistência

aos β-lactâmicos era somente reportada à ampicilina (SAMPAIO, GALES, 2016).

24

2.3.1 AS CEFALOSPORINAS E A RESISTÊNCIA ATRÁVES DA PRODUÇÃO DE

β-LACTAMASES

A terceira geração das cefalosporinas se tornou disponível para uso clínico no

Brasil no início dos anos 80. Porém na prática médica, a resistência às

cefalosporinas de terceira geração entre as enterobactérias foi observada desde

1985, mas o primeiro relato publicado desse achado em hospitais brasileiros foi

ocorreu somente em 1994, descrevendo já mais de 50% de resistência à cefepime

entre os isolados de Enterobacteriaceae ceftazidima resistentes (JONES,

MARSHALL, 1994). Essa foi a primeira publicação indicando a presença de β-

lactamases de espectro estendido (ESBL) no Brasil. Em 1997, a primeira

confirmação da produção de ESBL em enterobactérias foi descrita (GALES, et. al.,

1997). Os autores documentaram a presença de ESBL em 72 isolados clínicos da

espécie K. pneumoniae, em hospitais públicos e privados nos estados do Rio de

Janeiro e São Paulo, todos os isolados foram sensíveis ao imipenem. (GALES, et.

al., 1997; SAMPAIO, GALES, 2016).

O primeiro estudo molecular com ESBL no Brasil saiu em 2000, evidenciando

predominantemente genes blaCTX-M. (BONNET, et. al., 2000). Subsequentemente

estudos epidemiológicos evidenciaram a crescente frequência na produção de ESBL

entre as enterobactérias isoladas de pacientes. Em 2000, a frequência na produção

de ESBL em K. pneumoniae coletada em unidades de terapia intensiva foi de 59.2%,

enquanto que a frequência da produção para Enterobacter spp. e E. coli foi de

19,5% e 14,6%, respectivamente (MENDES, et. al., 2000; SAMPAIO, GALES, 2016).

2.3.2 OS CARBAPENEMOS E A RESISTÊNCIA ATRÁVES DA PRODUÇÃO DE

β-LACTAMASES

A escolha terapêutica para pacientes com infecções hospitalares graves

utilizando-se antibióticos de amplo espectro de atividade, como os carbapenêmicos,

deve-se a sua ótima permeabilidade atráves da membrana externa bacteriana e

estabilidade frente a muitas β-lactamases (GALES et al., 2003). Entretanto, essa

opção acaba por exercer maior pressão seletiva sobre a microbiota hospitalar,

25

ocasionando seleção natural de bactérias resistentes ao imipenem e disseminação

de clones (DAVIES, DAVIES, 2010).

Pouquíssimos estudos no Brasil descrevem a frequência de ampicilinases,

betalactamases da classe C (AmpCs) plasmidiais na família Enterobacteriaceae,

entretanto AmpCs plasmidiais são de grande importância epidemiológica, visto que

resistência aos carbapenemos pode ocorrer concomitantemente com alterações de

permeabilidade e super expressão de AmpCs (SAMPAIO, GALES, 2016).

De acordo com os últimos relatos dos programas de vigilância sobre a

resistência aos carbapenêmicos entre as espécies de Acinetobacter spp. oriundos

de Unidades de Terapia Intensiva, dados divulgados pela ANVISA afirmam que no

Brasil os índices de resistência à esse composto, nesse gênero, é de 80,7%. Indíces

elevados também foram encontrados em estudos realizados na Europa, pelo Centro

Europeu de Prevenção e Controle de Doenças (European Centers for Disease

Prevention and Control - ECDC) e nos Estados Unidos, pelo Centro de Prevenção e

Controle de Doenças (Centers for Disease Control and Prevention - CDC), onde a

resistência foi de 90,6% e 63,0%, respectivamente. Infelizmente, a alta frequência da

aquisição de mecanismos de resistência aos carbapenêmicos, têm limitado e

impossibilitado o tratamento ideal de infecções por A. baumannii (LENHARD, et. al,

2016).

Recentemente, uma nova classe de carbapenemase, nomeada (Brazilian

Klebsiella carbapenemase - BKC-1) foi descrita no Brasil (NICOLLETI, et. al, 2015).

Ela foi encontrada apenas em K. pneumoniae em baixa frequência, possivelmente

devido ao fato de que o gene blaBKC-1 é localizado numa região de baixa

transferência, em um plasmídeo não conjugativo (NICOLLETI, et. al, 2015;

SAMPAIO, GALES, 2016).

Em razão da emergência de bactérias resistentes aos carbapenêmicos e a

dificuldade no desenvolvimento de novas drogas (TILLOTSON, 2008), muitos

autores têm previsto um retorno à era pré-antibiótica, postulando a volta de

antimicrobianos abdicados até recentemente (DAVIES, DAVIES, 2010). Porém uma

alternativa mais sustentável é o estudo de combinações de antibióticos que

alcançem efeitos sinérgicos (LENHARD, et. al, 2016).

26

Infelizmente, a aquisição de mecanismos de resistência a carbapenemos

obscureceu o tratamento ideal de bactérias Gram-negativas multirresistentes como

infecções causadas pelo A. baumannii. Para combater a crescente prevalência de A.

baumannii resistente a carbapenemos, os clínicos são agora obrigados a utilizar uma

polimixina [colistina ou polimixina B (PMB)] como fármaco de último recurso. No

entanto, o surgimento da heterorresistência de colistina e a crescente frequência de

resistência à polimixina precipitaram a busca de combinações de polimixina que

provocam maior destruição bacteriana do que é possível com uma polimixina isolada

(LENHARD et al., 2016).

2.3.3 METALO-β-LACTAMASES

As metalo-beta-lactamases pertencem a classe molecular B de Ambler de

acordo com a proposta de Ambler (1980) e são classificadas como grupo 3 com

base nas suas propiedades bioquímicas na proposta de Bush-Jacoby-Medeiros

(1995). As metalo-beta-lactamases são caracterizadas por sua habilidade de

hidrolisar os carbapenêmicos, penicilinas, cefalosporinas e apresentarem

resistência aos inibidores de beta-lactamases, sendo sensíveis apenas ao

monobactâmico, aztreonam. Elas necessitam de íons de zinco (Zn+2) ou outros

cátions divalentes como cofator para sua atividade catalítica normal no sítio ativo da

enzima, sendo portanto inibidas por agentes quelantes de íons metálicos, como o

ácido etileno-diamino-tetrácetico (EDTA) (QUEENAN E BUSH, 2007).

A primeira metalo-beta-lactamase foi descrita em 1966 no cromossomo de

bactérias ambientais e patógenos oportunistas como Aeromonas spp., Bacilus

cereus e Stenotrophomonas maltophilia (QUEENAN E BUSH, 2007; ROSSI, 2011).

Mais tarde, no início dos anos 90, houveram diversas detecções de genes de

resistência descritos em patógenos clinicamente importantes que não produzem

naturalmente tais enzimas, como Pseudomonas spp., Acinetobacter spp. e gêneros

da família Enterobacteriaceae. Estes novos genes foram encontrados em estruturas

genéticas, que fornecem mobilidade aos genes, fazendo com que essas passasem

a ser conhecidas como metalo-beta-lactamases movéis ou adquiridas (MENDES et

al., 2006).

27

O primeiro relato de metalo-beta-lactamase adquirida em um patógeno de

importância clínica é datado de 1991, no Japão, em um isolado de Pseudomonas

aeruginosa, resistente ao imipenem e aos outros antimicrobianos anti-pseudomonas

(WATANABE, 1991). Desde então inúmeras outras metalo-beta-lactamases estão

sendo identificadas e atualmente são conhecidos oito tipos (IMP, GIM, VIM, SPM,

NDM, SIM, AIM, KHM), sendo as mais comum: IMP (imipenemase), VIM (Verona

imipenemase), SPM (São Paulo metalo-beta-lactamase), GIM (German

imipenemase), SIM (Seoul imipenemase), NDM (New Dehli metalo-beta-lactamase)

(QUEENAN E BUSH, 2007).

No Brasil, o primeiro relato da ocorrência de MBL adquirida ocorreu em 2002,

porém o determinante da resistência não foi caracterizado (PELLEGRINO, 2002).

Mais tarde, em 2003, uma variante de IMP foi relatada em cepas de Acinetobacter

baumannii (GALES et al, 2003).

Em razão da disseminação de bactérias produtoras de MBL em diferentes

regiões do mundo, se fez necessário aplicar testes simples e de baixo custo para

identificar cepas produtoras de MBLs, com objetivo de evitar a disseminação desses

clones e também como forma de auxiliar na terapêutica adequada. No Brasil a

ANVISA, preconizou em 2013, a partir da identificação das primeiras NDMs no país,

a realização de testes de bloqueio enzimático, utilizando inibidores de metalo-beta-

lactamases para realização em enterobactérias com resistência ou halo de inibição

intermediário para pelo menos um dos carbapenêmicos testados (GALETTI, 2010).

2.4 POLIMIXINAS

As polimixinas são uma família de lipopeptídeos cíclicos isoladas do Bacillus

polymyxa. Demonstram excelente atividade antimicrobiana contra uma gama de

bactérias Gram-negativas (PARUSSOLO, et. al, 2011). Quanto as suas estruturas

químicas, as polimixinas são lipopeptídeos cíclicos não ribossomais - que estão

ilustradas na figura 3. O núcleo decapeptídico das polimixinas contém um ciclo

intramolecular de heptapéptideos ligado a amido entre o grupo amino da cadeia

lateral do resíduo de ácido diaminobutírico (Dab) na posição 4 e o grupo carboxil no

resíduo de treonina C-terminal. Eles também possuem várias outras características

28

estruturais distintivas, incluindo cinco resíduos não proteogênicos de Dab que são

carregados positivamente à pH fisiológico, resíduos hidrofóbicos conservados nas

posições 6 e 7 e um grupo acil N-terminal (ROBERTS et. al, 2015) O decapeptídeo

presente nas duas polimixinas diferem em apenas um aminoácido; uma D-leucina da

colistina é relocada por um fenilalanina em polimixina B(VARDAKAS, FALAGAS,

2015).

Figura 3 - Estrutura cíclica lipopeptídica da polimixina B. Colistina (polimixina E) uma (D-Leu) substituí uma (D-Phe). (Extraído de Trimble et al., 2016).

Primeiramente descobertas em 1947 e introduzidas na clínica no final da

década de 50, o seu uso na prática clínica foi interrompido na década de 70 devido

ao seus potenciais tóxicos, principalmente nefrotóxico (ROBERTS, et. al, 2015). À

medida que as polimixinas foram incorporadas na prática clínica, rapidamente foi

descoberto que, ao contrário das observações iniciais, esses compostos eram

capazes de causar altas frequências de disfunções renais, especialmente quando

administrado em altas concentrações e dosagens. Por essa razão, a polimixina B e a

colistina foram retiradas para dar lugar a novas drogas, mais seguras. Devido à

inserção dessas novas terapêuticas, as poucas pesquisas que vinham sendo

realizadas com as polimixinas subsequentemente cessaram (POGUE, et. al, 2016).

Polimixina B

29

Ao final do século 20, em uma era de emergência de bactérias

multirresistentes a ausência de novos antimicrobianos, antigos e anteriormente

negligenciados como a polimixina B e a colistina (polimixina E), as duas formas de

polimixinas comercialmente disponíveis, ressurgiram nos últimos vinte anos como

uma classe de antimicrobiano essencial, sendo atualmente as únicas com atividade

contra bacilos Gram-negativos multirresistentes, como Acinetobacter baumannii,

Pseudomonas aeruginosa e Enterobacteriaceae, tendo seu uso feito com sucesso e

frequência variáveis em diversas regiões do mundo (POGUE, et. al, 2016;

ROBERTS, et. al, 2015; VARDAKAS, FALAGAS, 2016). As polimixinas retornaram

menos tóxicas devido ao uso de novas práticas clínicas que possibilitaram o

melhoramento dessa classe de fármaco, tornando-os mais seguros para uso

terapêutico (TRIMBLE, et. al, 2016).

Na verdade, quando o uso de beta-lactâmicos, amiglicosídeos ou

fluoroquinolonas é ineficaz, o uso de polimixinas, especialmente colistina, serve

como tratamento alternativo (NIKOO,et. al, 2017). Porém mesmo após o

melhoramento do fármaco, os problemas de toxicidade envolvendo as polimixinas

ainda continuam um importante limitador do uso terapêutico, pois estudos clínicos

recentes relatam que nefrotoxicidade associada ao uso de polimixinas pode ocorrer

na ordem acima de 60% dos pacientes, quando administradas de maneira

intravenosa; sendo a nefrotoxicidade o principal fator limitante da dose para seu uso

clínico ótimo. Além disso, doses abaixo da dose ótima, podem promover a

emergência de resistência a polimixinas (ROBERTS, et. al, 2015).

2.4.1 MECANISMO DE AÇÃO DAS POLIMIXINAS

As polimixinas se ligam ao lipopolissacarídeo (LPS) e moléculas de

fosfolipídeos na membrana externa das bactérias Gram-negativas, levando a

mudanças de permeabilidade no arcabouço da célula, extravassamento de contéudo

intracelular e consequentemente morte celular (NIKOO, et. al, 2017). O modo de

interação da polimixina B com as membranas bacterianas está ilustrado na figura 4 a

seguir:

30

Figura 4 - Modo de interação da Polimixina B com as membrana bacterianas. Polimixina B interage com a porção do lipídeo A, do LPS, na membrana externa. Os peptídeos cruzam a membrana atráves do mecanismo de auto-captação e interagem com a membrana citoplasmática inibindo a energização celular, e possivelmente levando a inibição da divisão celular e⁄ou permeabilização da membrana citoplasmática com subsequente morte celular (Extraído de Trimble et al., 2016 - com modificações).

Polimixinas não possuem atividade contra bactérias Gram-positivas e

anaeróbicas, mas são efetivos contra a maioria dos bacilos Gram-negativos,

incluindo os mais relevantes clinicamente como os membros da família

Enterobacteriaceae e espécies não fermentadoras de açúcares. Entre os membros

da família Enterobacteriaceae, temos Citrobacter spp., Enterobacter spp, E.coli,

Klebsiella spp., Salmonella spp. e Shigella spp., as quais são frequentemente

susceptíveis. Acinetobacter spp. e P. aeruginosa são ambos naturalmente

susceptíveis à polimixina B e colistina (TRIMBLE, et. al, 2016; NIKOO, et. al, 2017).

2.4.2 MECANISMO DE RESISTÊNCIA ÀS POLIMIXINAS

A resistência dos microrganismos às polimixinas não está completamente

elucidada, podem ocorrer através dos mecanismos de mutação ou adaptação

(SKIADA et al., 2011).

Peptideoglicano

Membrana Citoplasmática

Polimixina B

31

Na maioria das bactérias Gram-negativas, os dois componentes PhoP/Q e

PmrA/B regulam sistemas que medeiam a resistência às polimixinas por regular

mecanismos que causam modificações químicas na estrutura do LPS bacteriano

(Figura 5). Este sistema regula a resistência por alterar a carga catiônica da parede

celular em resposta a baixos valores de peptídeos antimicrobianos, Mg+2 e Ca+2 e

outros indutores como baixo pH,excesso de Fe+3, excesso de Al+3 e fagossomos.

Coletivamente essas modificações reduzem a carga negativa da membrana externa

bacteriana e, portanto, resultam na diminuição da afinidade da polimixina para a

superfície das células bacterianas (TRIMBLE, et. al, 2016).

Figura 5 - Mecanismo de resistência a Polimixinas por modificações no LPS. O sistema de dois componentes PhoQP, ativa a expressão de pmrD. PmrD ativa PmrA, o qual ativa cptA e pmr e o opéron arn. Juntamente com o EptB o CptA provoca alterações no polissacarídeo cerne do LPS. Os produtos pmr e arn promovem susbstituições dos fosfatos do lipídeo A, por Petn e L-ara4N, respectivamente. Coletivamente, essas alterações provocam mudanças na carga da membrana externa, resultando em repulsão da polimixina (Extraído de Trimble et al., 2016).

Pseudomonas aeruginosa possuí um mecanismo de resistência diferente

atuando atráves de sensores quinase cbrA de dois componentes que respondem a

reações de fonte de carbono e repressão catabólica afetando adaptativamente a

resistência à polimixina B por alterar a expressão transcricional dos opérons oprH-

phoPQ, pmrAB e opéron arn, que são responsáveis por modificações na estrutura do

LPS (YEUNG et al., 2011).

32

Até a presente data dois mecanismos de resistência à polimixinas foram

caracterizados em A. baumannii. O primeiro envolve uma modificação na membrana

do LPS através da adição de fosfoetanilamina no motivo do lípideo A, em um

processo mediado por um sistema de dois componentes PmrAB. Mutações

nucleotídicas únicas e/ou a expressão aumentada de pmrA ou pmrB conduzem a

uma regulação positiva da pmrC, a qual, por sua vez, produz fosfetanolamina

transferase, responsável pela modificação no lípido A. Outro mecanismo de

resistência à polimixina descrito em A. baumannii é a perda completa do LPS devido

a mutações nucleotídicas únicas na lpxA, um componente do operon da biossíntese

de LPS. As mutações nos outros genes da via de biossíntese de LPS, tais como

lpxC e lpxD, foram também relatadas em estirpes de laboratório derivadas de A.

baumannii resistentes à polimixina (GIARDELLO, et. al, 2016).

33

OBJETIVOS

34

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GERAL

Determinar a Concentração Bactericida Mínima (CBM) à polimixina B em

bacilos Gram-negativos, carbapenemos resistentes, obtidos de espécimes clínicos e

de culturas de vigilância de pacientes internos em dois centros de referência em

saúde no estado do Rio Grande do Norte.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Caracterizar fenotipicamente as cepas produtoras de Metalo-β-

lactamase.

Determinar in vitro o valor da CBM50 e CBM90 para polimixina B em

espécies de bacilos Gram-negativos resistentes aos carbapenemos.

35

METODOLOGIA

36

4. METODOLOGIA

4.1 - TIPO DE ESTUDO

Trata-se de um estudo transversal e descritivo, no qual participaram como

sujeitos, espécimes bacterianos de bacilos Gram-negativos, carbapenemos

resistentes, pertencentes a família Enterobacteriaceae e aos gêneros Pseudomonas

spp. e Acinetobacter spp., recrutados de dois centros de saúde referência no

Estado, o Hospital Universitário Onofre Lopes e o Hospital de Doença Infecto-

contagiosas Giselda Trigueiro, ambos localizados no município de Natal-RN.

Protocolo do Comitê de Ética:

Os procedimentos realizados neste trabalho foram concernidos pelo Comitê de Ética

em Pesquisa (CEP Central) da UFRN sob parecer consubstanciado em 20 de Junho

de 2015 sob nº 1.097.658, em anexo.

4.2 - AMOSTRA BACTERIANA - CARACTERIZAÇÃO, LOCAL E PERÍODO DA

COLETA

As cepas bacterianas analisadas nesse estudo foram adquiridas em dois

períodos de tempos diferentes - descritos nos dois parágrafos seguintes. Como

critério de inclusão para o estudo foi avaliado a identificação de resistência a um ou

mais carbapenêmicos dentre os testados (Meropenem e Imipenem). O número

amostral utilizado foi subdividido com relação ao que diz respeito à doença

(infecção) e colonização, sendo aqui caracterizado como primeira e segunda parcela

amostral, respectivamente.

A primeira parcela da amostragem analisada, ou seja aquelas oriundas de

pacientes com infecção bacteriana, foram isoladas de espécimes biológicos

(aspirado traqueal, sangue, feridas, secreções, líquor, urina e diversos outros),

recrutados atráves de demanda espontânea de dois dos centros de saúde referência

no Estado, no período compreendido de Janeiro de 2013 até Outubro de 2014.

Já a segunda parcela da amostragem foi coletada por membros dessa

pesquisa diretamente de paciente internados em UTIs há mais de 7 dias, nos

37

mesmos centros de saúde especificados acima, no período de Maio de 2015 até

Agosto de 2016, sendo essa amostragem obtida a partir de culturas de vigilância, ou

seja semeios de swabs das regiões (axilar, retal e nasal).

Portanto, participaram do estudo 174 cepas bacterianas de origem hospitalar e

culturas de vigilância, sendo:

Cem cepas provenientes do primeiro recrutamento de amostragem (2013-2014),

em pacientes de todas as alas hospitalares e de diferentes espécimes biológicos.

Setenta e quatro cepas provenientes do segundo recrutamento de amostragem

(2015-2016), exclusivamente de pacientes internados há mais de 7 dias em UTIs.

4.3 - IDENTIFICAÇÃO DOS BACILOS GRAM NEGATIVOS E ESTOCAGEM

Para o isolamento e identificação de bacilos Gram-negativas anaeróbias

facultativas e aeróbias estritas no LABMIC, foram utilizados meios e procedimentos

recomendados por Koneman et al.(2008).

Após a confirmação das características coloniais e morfotintoriais (coloração

de Gram), e afinidade de crescimento em meios de cultura, foram realizadas as

seguintes provas: produção de pigmento e atividade de citocromo-oxidase (para

identificação de bactérias não fermentadoras), crescimento em ágar tríplice açúcar-

ferro (TSI), produção de Sulfeto de hidrogênio, prova do Indol e Motilidade (SIM),

prova da utilização de citrato, prova da descarboxilação dos aminoácidos arginina,

ornitina e lisina, produção de urease, prova do Vermelho de Metila (VM) e produção

de fenilalanina desaminase (para a identificação de enterobactérias) (KONEMAN et

al., 2008).

Imediatamente após o isolamento e identificações, as cepas isoladas que

atenderam o critério de inclusão do estudo, foram todas estocadas em duplicata.

Para a estocagem bacteriana, alçadas pesadas de colônias isoladas do

microrganismo previamente identificado foram resuspendidas em dois eppendorf

contendo 1ml de BHI (Brain Heart Infusion Broth) (HIMEDIA) acrescido de 10% de

glicerol e 0,01ml de amoxicilina (1x10-4µg/ml) cada, para conservação da estrutura

bacteriana e promover uma pressão seletiva positiva para que haja conservação dos

genes de resistência plasmidiais. Posteriormente esses

armazenados no freezer

4.4 - LINHAGENS CONTROLE

A relação das cepas controles usadas nos nossos experimentos estão

descritas na Tabela 1 a seguir:

Tabela 1 . Relação das cepas controles usadas nos testes empregados

Nota: Procedência das cepas controle: (Laboratório de Pesquisa em Infecção Hospitalar/LAPIH

4.5 - TESTES DE SUSCEPTIBILIDADE AOS ANTIMICROBIANOS

Para cada cepa bacteriana do estudo, provenientes do primeiro recrutamento,

foi realizado um antibiograma pelo método de disco

conforme ilustrado na figura 6,

conforme recomendado pelo CLSI 2016.

genes de resistência plasmidiais. Posteriormente esses

armazenados no freezer sob temperatura de (-20 ⁰C).

ENS CONTROLE

relação das cepas controles usadas nos nossos experimentos estão

descritas na Tabela 1 a seguir:

. Relação das cepas controles usadas nos testes empregados

Nota: Procedência das cepas controle: a Adquirida comercialmente;

b Doadas por Marise Dutra Asensi

(Laboratório de Pesquisa em Infecção Hospitalar/LAPIH-Fiocruz-RJ)

TESTES DE SUSCEPTIBILIDADE AOS ANTIMICROBIANOS

Para cada cepa bacteriana do estudo, provenientes do primeiro recrutamento,

foi realizado um antibiograma pelo método de disco-difusão em Ágar (Kirby

na figura 6, a seguir, utilizando Ágar Mueller

endado pelo CLSI 2016.

38

genes de resistência plasmidiais. Posteriormente esses eppendorfs eram

relação das cepas controles usadas nos nossos experimentos estão

. Relação das cepas controles usadas nos testes empregados

Doadas por Marise Dutra Asensi

TESTES DE SUSCEPTIBILIDADE AOS ANTIMICROBIANOS

Para cada cepa bacteriana do estudo, provenientes do primeiro recrutamento,

difusão em Ágar (Kirby-Bauer),

a seguir, utilizando Ágar Mueller-Hinton (HIMEDIA),

Figura 6 - Teste de Susceptibilidade aos Antimicrobianos (TSA). (FONTE: ANVISA)

Os espécimes cujos pontes de corte para os carbapenemos testados,

Meropenem 10µg, Imipenem 10µg e Ertapenem 10µg

resistência, foram triados em testes fenotípicos específicos para detecção da

produção de carbapenemases, foram eles: o teste de Hodge modificado e do teste

de bloqueio enzimático para avaliação da produção de metalo

conformidade com o CLSI 2015 e a

respectivamente. Para garantir o controle de qualidade do teste foi utilizado a cepa

E.coli ATCC 25922.

Com relação às cepas bacterianas, provenientes do segundo recrutamento,

realizado pelo método de disco difusão a análise da susceptibilidade frente aos

carbapenemos. Os espécimes cujos pontes de corte para os carbapenemos

testados, Meropenem 10µg, Imipenem 10µg e Ertapenem 10µg

qualidade de resistência, foram

detecção da produção de carbapenemases, foram eles: o teste de Hodge modificado

e do teste de bloqueio enzimático para avaliação da produção de metalo

lactamases, em conformidade com o CLSI 2015 e a Nota té

ANVISA, respectivamente. Para garantir o controle de qualidade do teste foi utilizado

a cepa E.coli ATCC 25922.

Teste de Susceptibilidade aos Antimicrobianos (TSA). (FONTE: ANVISA)

Os espécimes cujos pontes de corte para os carbapenemos testados,

Meropenem 10µg, Imipenem 10µg e Ertapenem 10µg, indicaram a qualidade de

, foram triados em testes fenotípicos específicos para detecção da

produção de carbapenemases, foram eles: o teste de Hodge modificado e do teste

de bloqueio enzimático para avaliação da produção de metalo

conformidade com o CLSI 2015 e a Nota técnica nº01/2013

respectivamente. Para garantir o controle de qualidade do teste foi utilizado a cepa

Com relação às cepas bacterianas, provenientes do segundo recrutamento,

realizado pelo método de disco difusão a análise da susceptibilidade frente aos

carbapenemos. Os espécimes cujos pontes de corte para os carbapenemos

Meropenem 10µg, Imipenem 10µg e Ertapenem 10µg

qualidade de resistência, foram triados em testes fenotípicos específicos para

detecção da produção de carbapenemases, foram eles: o teste de Hodge modificado

e do teste de bloqueio enzimático para avaliação da produção de metalo

lactamases, em conformidade com o CLSI 2015 e a Nota té

ANVISA, respectivamente. Para garantir o controle de qualidade do teste foi utilizado

ATCC 25922.

39

Teste de Susceptibilidade aos Antimicrobianos (TSA). (FONTE: ANVISA)

Os espécimes cujos pontes de corte para os carbapenemos testados,

, indicaram a qualidade de

, foram triados em testes fenotípicos específicos para detecção da

produção de carbapenemases, foram eles: o teste de Hodge modificado e do teste

de bloqueio enzimático para avaliação da produção de metalo-β-lactamases, em

/2013 da ANVISA,

respectivamente. Para garantir o controle de qualidade do teste foi utilizado a cepa

Com relação às cepas bacterianas, provenientes do segundo recrutamento, foi

realizado pelo método de disco difusão a análise da susceptibilidade frente aos

carbapenemos. Os espécimes cujos pontes de corte para os carbapenemos

Meropenem 10µg, Imipenem 10µg e Ertapenem 10µg, indicaram a

triados em testes fenotípicos específicos para

detecção da produção de carbapenemases, foram eles: o teste de Hodge modificado

e do teste de bloqueio enzimático para avaliação da produção de metalo-β-

lactamases, em conformidade com o CLSI 2015 e a Nota técnica nº01/2013 da

ANVISA, respectivamente. Para garantir o controle de qualidade do teste foi utilizado

4.5.1 - CONFIRMAÇÃO FENOTÍPICA DA PRODUÇÃO DE BETA

LACTAMASES DO TIPO CARBAPENEMASES

4.5.1.1- TESTE DE HODGE MODIFICADO (MHT)

As cepas da família Enterobacteriaceae previamente caracterizadas como não

susceptíveis a pelo menos um carbapenêmico (Ertapenem, Meropenem ou

Imipenem) foram submetidas ao teste de Hodge modificado (MHT) seguindo as

diretrizes do CLSI 2015, a fim de identificar potenciais produtores de

carbapenemase. Foram consideradas potenciais produtoras de carbapenemase

amostras que favoreceram o crescimento da cepa

disco do carbapenêmico, como pode ser ob

qualidade do teste foram utilizadas as cepas de

controle positivo Klebsiella pneumoniae

4.5.1.2- DETERMINAÇÃO PRESUNTIVA DA PRODUÇÃO DE METALO

Figura 7 - Teste de Hodge modificado positivo

CONFIRMAÇÃO FENOTÍPICA DA PRODUÇÃO DE BETA

LACTAMASES DO TIPO CARBAPENEMASES

TESTE DE HODGE MODIFICADO (MHT)

As cepas da família Enterobacteriaceae previamente caracterizadas como não

susceptíveis a pelo menos um carbapenêmico (Ertapenem, Meropenem ou

Imipenem) foram submetidas ao teste de Hodge modificado (MHT) seguindo as

rizes do CLSI 2015, a fim de identificar potenciais produtores de

carbapenemase. Foram consideradas potenciais produtoras de carbapenemase

amostras que favoreceram o crescimento da cepa E. coli ATCC 25922 próximo ao

disco do carbapenêmico, como pode ser observado na figura 7.

qualidade do teste foram utilizadas as cepas de E. coli ATCC 25922 e a cepa

Klebsiella pneumoniae CCBH 4955.

DETERMINAÇÃO PRESUNTIVA DA PRODUÇÃO DE METALO

Teste de Hodge modificado positivo. (Fonte: Acervo do Autor - LABMIC

40

CONFIRMAÇÃO FENOTÍPICA DA PRODUÇÃO DE BETA-

As cepas da família Enterobacteriaceae previamente caracterizadas como não

susceptíveis a pelo menos um carbapenêmico (Ertapenem, Meropenem ou

Imipenem) foram submetidas ao teste de Hodge modificado (MHT) seguindo as

rizes do CLSI 2015, a fim de identificar potenciais produtores de

carbapenemase. Foram consideradas potenciais produtoras de carbapenemase

ATCC 25922 próximo ao

servado na figura 7. Para controle de

ATCC 25922 e a cepa

DETERMINAÇÃO PRESUNTIVA DA PRODUÇÃO DE METALO-

LABMIC-DMP/UFRN)

BETA-LACTAMASES (MBL)

FENOTÍPICO DE BLOQUEIO ENZIMÁTICO

As cepas de bacilos Gram

susceptíveis a pelo menos um carbapenêmico

analisadas por teste de disco difusão em ágar

submetidas ao teste de bloqueio enzimáti

lactamases, seguindo as normativas da nota técnica nº1 de 2013 da Agência

Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), a fim de identificar possíveis produtores

de metalo-beta-lactamases.

(10µg) e outro de meropenem (10µg), posicionados paralelos a dois outros discos de

imipenem e meropenem acrescidos com 10µL de EDTA. Foram consideradas como

possíveis produtores de metalo

diferença de diâmetro ≥ 5 mm para o carbapen

ao carbapenêmico sem EDTA, como pode ser observado na figura 8

4.6 - DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO BACTERICIDA MÍNIMA (CBM)

PARA A POLIMIXINA B

MICRODILUIÇÃO EM CALDO

Figura 8 - Teste de Metalo-beta

LACTAMASES (MBL) - TESTE DIFUSÃO EM DUPLO DISCO

FENOTÍPICO DE BLOQUEIO ENZIMÁTICO

As cepas de bacilos Gram-negativos previamente caracterizadas como não

susceptíveis a pelo menos um carbapenêmico (Meropenem ou Imipenem),

analisadas por teste de disco difusão em ágar - método de Kirby Bauer, foram

teste de bloqueio enzimático - inibição da produção de metalo

lactamases, seguindo as normativas da nota técnica nº1 de 2013 da Agência

Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), a fim de identificar possíveis produtores

lactamases. O teste consiste na utilização de um disco de imipenem

(10µg) e outro de meropenem (10µg), posicionados paralelos a dois outros discos de

imipenem e meropenem acrescidos com 10µL de EDTA. Foram consideradas como

possíveis produtores de metalo-beta-lactamases os isolados que apresentar

≥ 5 mm para o carbapenêmico acrescido do EDTA em relação

ao carbapenêmico sem EDTA, como pode ser observado na figura 8

DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO BACTERICIDA MÍNIMA (CBM)

PARA A POLIMIXINA B - REALIZADA ATRÁVES DO MÉTODO DE

MICRODILUIÇÃO EM CALDO

beta-lactamase positivo.(Fonte: Acervo do Autor -

41

TESTE DIFUSÃO EM DUPLO DISCO - TESTE

negativos previamente caracterizadas como não

(Meropenem ou Imipenem),

método de Kirby Bauer, foram

inibição da produção de metalo-beta-

lactamases, seguindo as normativas da nota técnica nº1 de 2013 da Agência

Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), a fim de identificar possíveis produtores

o de um disco de imipenem

(10µg) e outro de meropenem (10µg), posicionados paralelos a dois outros discos de

imipenem e meropenem acrescidos com 10µL de EDTA. Foram consideradas como

lactamases os isolados que apresentaram uma

êmico acrescido do EDTA em relação

ao carbapenêmico sem EDTA, como pode ser observado na figura 8 a seguir.

DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO BACTERICIDA MÍNIMA (CBM)

REALIZADA ATRÁVES DO MÉTODO DE

- LABMIC-DMP/UFRN)

As cepas bacterianas de bacilos Gram

como não susceptíveis a pelo menos um carb

foram submetidas à avaliação da susceptibilidade à polimixina B pelo método de

microdiluição em caldo realizado segundo critérios estabelecidos pelo CLSI 2015

ISO 20776-1:2006. A microdiluição em caldo recebe esse nome,

de pequenos volumes de caldo dispensados sobre placa de microdiluição de 96

poços estéril.

Para realização do procedimento as amostras foram recuperadas em caldo BHI

a 36ºC por 18h antes do teste. Foram distribuídas em placa de microtitulação de 96

poços, 0,1 mL de caldo BHI (HIMEDIA™) concentração dupla, segundo metodologia

adaptada de acordo com técnica descrita

aos quais foram acrescentadas 0,1mL de diversas concentrações de diluições

logarítmicas (0,5 μg/mL, 1,0 μg/mL, 2,0 μg/mL, 4,0 μg/mL, 8,0 μg/mL, 16,0 μg/mL,

32,0 μg/mL e 64,0 μg/mL

seguida foi dispensado 10

turvação equivalente a 0,5 da escala de M

Gram-negativos testados

amostra. A microplaca conforme

± 2ºC por 24h.

Figura 9 - Microplaca para determinação da Concentração Bactericida Mínima (CBM)

As cepas bacterianas de bacilos Gram-negativos, previamente caracterizadas

como não susceptíveis a pelo menos um carbapenêmico (Meropenem ou Imipenem)

avaliação da susceptibilidade à polimixina B pelo método de

microdiluição em caldo realizado segundo critérios estabelecidos pelo CLSI 2015

. A microdiluição em caldo recebe esse nome,

de pequenos volumes de caldo dispensados sobre placa de microdiluição de 96

Para realização do procedimento as amostras foram recuperadas em caldo BHI

a 36ºC por 18h antes do teste. Foram distribuídas em placa de microtitulação de 96

poços, 0,1 mL de caldo BHI (HIMEDIA™) concentração dupla, segundo metodologia

om técnica descrita por Koo et al. (2000) e Duarte et al. (2003)

aos quais foram acrescentadas 0,1mL de diversas concentrações de diluições

0,5 μg/mL, 1,0 μg/mL, 2,0 μg/mL, 4,0 μg/mL, 8,0 μg/mL, 16,0 μg/mL,

32,0 μg/mL e 64,0 μg/mL) do antimicrobiano Polimixina B (SIGMA ALDRICH™).

seguida foi dispensado 10μL nos poços de suspensão bacteriana,

urvação equivalente a 0,5 da escala de Mac Farland (PROBAC™)

negativos testados, tendo o teste sido realizado em dupl

conforme ilustrada na figura 9, a seguir, foi incubada em 35ºC

Microplaca para determinação da Concentração Bactericida Mínima (CBM)

42

negativos, previamente caracterizadas

(Meropenem ou Imipenem)

avaliação da susceptibilidade à polimixina B pelo método de

microdiluição em caldo realizado segundo critérios estabelecidos pelo CLSI 2015 -

. A microdiluição em caldo recebe esse nome, pois envolve o uso

de pequenos volumes de caldo dispensados sobre placa de microdiluição de 96

Para realização do procedimento as amostras foram recuperadas em caldo BHI

a 36ºC por 18h antes do teste. Foram distribuídas em placa de microtitulação de 96

poços, 0,1 mL de caldo BHI (HIMEDIA™) concentração dupla, segundo metodologia

por Koo et al. (2000) e Duarte et al. (2003),

aos quais foram acrescentadas 0,1mL de diversas concentrações de diluições

0,5 μg/mL, 1,0 μg/mL, 2,0 μg/mL, 4,0 μg/mL, 8,0 μg/mL, 16,0 μg/mL,

crobiano Polimixina B (SIGMA ALDRICH™). Em

bacteriana, ajustando-se à

d (PROBAC™) dos bacilos

zado em duplicata para cada

foi incubada em 35ºC

Microplaca para determinação da Concentração Bactericida Mínima (CBM)

43

Decorrido o tempo foram realizados os semeios de cada um dos poços com as

concentrações do antimicrobiano em meio ágar Muller-Hinton (HIMEDIA™) e

novamente os semeios foram incubados em estufa por 24h em temperatura média

de em 35ºC ± 2ºC. Seguidamente os testes foram verificados a nível de crescimento

bacteriano, relacionando cada resultado com a concentração do antibiótico a qual a

cepa bacteriana foi submetida, determinando-se assim, a concentração bactericida

mínima (CBM). A CBM é definida como a menor concentração do agente

antimicrobiano em μg/mL que completamente causa a morte do inóculo (ação

bactericida).

Toda a metodologia foi controloda para obtenção de resultados confiáveis e

reprodutíveis. Pra cada placa de 96 poços uma coluna incluiu uma amostra de

controle positivo, Klebsiella pneumoniae cedida pela FIOCRUZ, com susceptibilidade

determinada de 8 μg/mL e uma outra coluna sem adição da suspensão bacteriana,

funcionando como um controle negativo e de qualidade para o teste. Para prevenir

que as suspensões dispensadas nas placas de microdiluição ressecassem, cada

placa foi cuidadosamente coberta com tampa de plástico antes da incubação.

Como ainda não existem categorias interpretativas recomendadas pelo CLSI

para avaliar a CBM assim como por nenhum órgão de vigilância epidemiológica. As

categorias interpretativas aqui utilizadas foram as de concentração inibitória mínima

(CIM). Elas estão incluídas nas tabelas relativas a cada grupo de organismos e

baseiam-se nos dados de avaliação descritos pelo CLSI. As categorias

classificatórias para polimixina B, extraídas do CLSI 2016, são aqui mostradas e

definidas:

Sensível - Significa que uma infecção por uma determinada cepa pode

ser tratada adequadamente com a dose habitual do antimicrobiano para

o tipo de infecção e organismo infectante, exceto quando contraindicado.

O CLSI emprega valores de CIM ≤ 2,0 μg/mL, para os bacilos Gram-

negativos testados no estudo;

Resistente - As cepas tidas como resistentes não são inibidas pelas

concentrações sistêmicas dos agentes antimicrobianos, geralmente

antingíveis nos regimes terapêuticos normais e podem ter CIMs dentro

44

da faixa de maior probabilidade de ocorrência de mecanismos

específicos de resistência bacteriana. Além disso, sua eficácia clínica

não é confiável em regimes terapêuticos normais, sendo necessário

fazer terapias combinadas. O CLSI emprega valores de CIM ≥ 4,0

μg/mL, para os bacilos Gram-negativos testados no estudo;

45

RESULTADOS

5. RESULTADOS

5.1 - CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS BACTERIANAS

Esse estudo analisou 174 isolados de bacilos

multirresistentes, no município de Natal

identificados em amostras de aspirado traqueal. Dos 100 isolados estudados 28

(28%) eram provenientes de aspirado traqueal, seguidos de 17 (17%) de urina e 15

(15%) de ferida, e outros espécimes com menores frequências são demonstrados n

figura 10, abaixo. Os demais isolados 74, relativos ao segundo período de

recrutamento, foram espécimes provenientes exclusivamente de swabs de cultura de

vigilância - nasal, retal e axilar, portanto suas distribuições de frequência não foram

incluídos na figura 10.

Figura 10 - Distribuição de frequência dos isolados por espécime biológico.

A partir desses sítios seis espécies da família Enterobacteriaceae foram

isoladas, das quais as mais frequentes foram:

Escherichia coli 09 (

fermentadores de açúcares, como

sendo as suas frequências bastante s

CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS BACTERIANAS

Esse estudo analisou 174 isolados de bacilos

multirresistentes, no município de Natal/RN. A maior parte dos isolados foram

identificados em amostras de aspirado traqueal. Dos 100 isolados estudados 28

(28%) eram provenientes de aspirado traqueal, seguidos de 17 (17%) de urina e 15

) de ferida, e outros espécimes com menores frequências são demonstrados n

10, abaixo. Os demais isolados 74, relativos ao segundo período de

recrutamento, foram espécimes provenientes exclusivamente de swabs de cultura de

e axilar, portanto suas distribuições de frequência não foram

Distribuição de frequência dos isolados por espécime biológico.

A partir desses sítios seis espécies da família Enterobacteriaceae foram

das quais as mais frequentes foram: Klebsiella pneumoniae

(5,17%), além de outros bacilos Gram

fermentadores de açúcares, como Pseudomonas aeruginosa e

sendo as suas frequências bastante superiores, 66 (37,94%) e 62 (35,63%), 46

Esse estudo analisou 174 isolados de bacilos Gram-negativas

N. A maior parte dos isolados foram

identificados em amostras de aspirado traqueal. Dos 100 isolados estudados 28

(28%) eram provenientes de aspirado traqueal, seguidos de 17 (17%) de urina e 15

) de ferida, e outros espécimes com menores frequências são demonstrados na

10, abaixo. Os demais isolados 74, relativos ao segundo período de

recrutamento, foram espécimes provenientes exclusivamente de swabs de cultura de

e axilar, portanto suas distribuições de frequência não foram

A partir desses sítios seis espécies da família Enterobacteriaceae foram

Klebsiella pneumoniae 31 (17,82%) e

, além de outros bacilos Gram-negativos não

e Acinetobacter spp.,

uperiores, 66 (37,94%) e 62 (35,63%),

47

respectivamente. A distribuição da frequência relativa por espécies observada na

tabela 2.

Tabela 2 - Distribuição da frequência das espécies detectadas nesse estudo

5.2 - CARACTERIZAÇÃO FENOTÍPICA

5.2.1 - CARACTERIZAÇÃO FENOTÍPICA PARA A PRODUÇÃO DE

CARBAPENEMASES DO TIPO KPC

Para os isolados membros da família Enterobacteriaceae, conforme

determina o CLSI (2015) com a implementação dos novos critérios de interpretação

da susceptibilidade, preconiza que o teste de Hodge modificado (MHT) só é

necessário em casos de controle epidemiológico e de infecção, não sendo prática da

rotina de laboratório clínico.

Das seis espécies de enterobactérias isoladas no estudo, três espécies foram

responsáveis pelos 25 (54,4%) isolados com perfil fenotípico característico para

produção de KPC, sendo todos positivos para o MHT. As espécies K. pneumoniae

17 (68%) e E. coli 6 (24%) foram as mais frequentes para esse fenótipo, sendo E.

cloacae a espécie menos frequente que também apresentou esse perfil de

resistência 2 (8%). As demais espécies E. aerogenes, E. sakazaki e C. freundii não

apresentaram esse perfil fenotípico, como demonstrado na figura 11.

Bactérias Isoladas Nº de Isolados Frequência (%)Enterobacteriaceae 46 26,43%

Klebsiella pneumoniae 31 17,82%Escherichia coli 9 5,17%Enterobacter aerogenes 2 1,15%Enterobacter cloacae 2 1,15%Enterobacter sakazaki 1 0,57%Citrobacter freundii 1 0,57%

Bacilos Gram-Negativos não Fermentadores 128 73,56%Pseudomonas aeruginosa 66 37,94%Acinetobacter spp. 62 35,63%

Total 174 100%

48

Figura 11 - Percentual dos isolados caracterizados fenotipicamente como produtores de carbapenemases.

5.2.2 - CARACTERIZAÇÃO FENOTÍPICA PARA A PRODUÇÃO DE

CARBAPENEMASES DO TIPO METALO-β-LACTAMASES (MBL)

No cômputo geral, todos os 174 isolados por se tratarem de isolados Gram-

negativos, previamente caracterizados como resistentes aos carbapenêmicos no

teste de sensibilidade aos antimicrobianos, foram selecionadas para a realização do

teste fenótipico para a produção de metalo-β-lactamases, atráves do bloqueio

enzimático com uso de EDTA.

Entre as cepas testadas, 105 (60,3%) foram positivas para o teste. Analisando

a produção de MBL por espécie produtora entre os membros da mesma espécie ou

gênero, já que não foi possível chegar a nível de espécie para Acinetobacter spp.,

conforme mostra a tabela 3, a maior frequência de presuntivos produtores de MBL

foi Acinetobacter spp. 55 (88,7%), seguida por P. aeruginosa 40 (60,6%), K.

pneumoniae 8 (25,8%) dos isolados dessa espécie e por fim E. coli 2 (22,2%). As

demais espécies de enterobactérias não demonstraram positividade no teste.

68%

24%

8%

Klebsiella pneumoniae

Escherichia coli

Enterobacter cloacae

Enterobacter aerogenes

Enterobacter sakazaki

Citrobacter freundii

49

Tabela 3 - Distribuição das cepas produtoras de MBL de acordo com a espécie bacteriana

5.3 - ANÁLISE DA SUSCEPTIBILIDADE À POLIMIXINA B - DETERMINAÇÃO DA

CONCENTRAÇÃO BACTERICIDA MÍNIMA (CBM)

Particularizando os resultados encontrados nessa análise observou-se que 53

(30,5%) isolados dos 174 testados foram resistentes a polimixina B, frente a

determinação da CBM atráves do método de microdiluição em caldo. Dentre as

cepas resistentes a polimixina B a família Enterobacteriaceae foi a que obteve o

maior número percentual de observados 26 (49%), seguido por espécies do gênero

Acinetobacter spp. (18/34%) e por fim Pseudomonas aeruginosa 9 (17%), conforme

demonstrado na figura 12.

Figura 12 - Distribuição das cepas do estudo com relação a sensibilidade à polimixina B

Espécie Bacteriana Nº de Cepas Testadas Nº % entre as testadasAcinetobacter spp. 62 55 88,7%Pseudomonas aeruginosa 66 40 60,6%Klebsiella pneumoniae 31 8 25,8%Escherichia coli 9 2 22,2%Enterobacter cloacae 2 0 0%Enterobacter aerogenes 2 0 0%Enterobacter sakazaki 1 0 0%Citrobacter freundii 1 0 0%TOTAL 174 105 60,30%

Cepas Positivas ao Teste de MBL

5744

209

1826

6662

46

010203040506070

Pseudomonas aeruginosa

Acinetobacter spp. Enterobacteriaceae

Sensíveis Resistentes TOTAL

Nº

de C

epas

50

A determinação da CBM permitiu uma análise mais detalhada dos valores

relativos encontrados para cada organismo testado, sendo esta análise demonstrada

nas tabelas 4 e 5; sendo a tabela 4 relativa aos isolados do primeiro recrutamento

amostral, e a tabela 5 relativa aos isolados do segundo período de recrutamento.

Tabela 4 - Distribuição das frequências cumulativas das CBMs para as 100 cepas isoladas de pacientes infectados.

Entre as 100 cepas isoladas de pacientes infectados, as espécies de

Acinetobacter spp. e K. pneumoniae foram as que mais apresentaram estirpes

resistentes, sendo seus valores de CBM50 iguais a 2μg/mL e os valores de CBM90

iguais a 4μg/mL e 16μg/mL, respectivamente. As cepas de P. aeruginosa nesse

primeiro recrutamento foram todas sensíveis à polimixina B com valores de CBM50

0,5 μg/mL e 1μg/mL e de CBM90 ambos iguais a 2μg/mL, respectivamente. As

demais espécies apesar de terem demonstrado perfil de resistência com valores de

CBM elevados, o número de isolados dessas espécies, como E. cloacae e C.

freundii, além de E. coli foi pequeno para se ter uma clareza nos seus perfis. Todos

os valores mencionados podem ser observados na tabela 4, acima.

Tabela 5 - Distribuição das frequências cumulativas das CBMs para as 74 cepas isoladas de pacientes colonizados.

No. (Cum. %) inibida em CBM em μg/mLOrganismo (N Testados) ≤ 0,5 1 2 4 8 16 32 ≥ 64Acinetobacter spp. (31) 8 (25,8%) 5 (42%) 11 (77,4%) 7 (100%) - - - -Pseudomonas aeruginosa (48) 21 (43,8%) 16 (77,1%) 11 (100%) - - - - -Klebsiella pneumoniae (16) 2 (12,5%) 1 (18,8%) 9 (75%) 1 (81,3%) 1 (87,5%) 2 (100%) - -Escherichia coli (2) 1 (50%) - 1 (100%) - - - - -Enterobacter cloacae (2) - - - - 1 (50%) 1 (100%) - -Citrobacter freundii (1) - - - - 1 (100%) - - -

No. (Cum. %) inibida em CBM em μg/mLOrganismo (No. Testado) ≤ 0,5 1 2 4 8 16 32 ≥ 64Acinetobacter spp. (31) 12 (38,7%) 5 (54,8%) 3 (64,5%) 4 (77,4%) 5 (93,5%) 2 (100%) - -Pseudomonas aeruginosa (18) 3 (16,7%) 4 (38,9%) 2 (50%) 2 (61,1%) 5 (88,9%) 2 (100%) - - Klebsiella pneumoniae (15) 1 (6,7%) - 1 (13,3%) 3 (31,3%) 1 (37,5%) 5 (68,8%) 1 (75%) 3 (100%)Escherichia coli (7) - 2 (28,6%) - 1 (42,9%) 1 (57,1%) 1 (71,4%) 1 (85,7%) 1 (100%)Enterobacter aerogenes (2) 1 (50%) - 1 (100%) - - - - -Enterobacter sakazaki (1) - - - - 1 (100%) - - -

51

Entre as 74 cepas isoladas de pacientes colonizados, as espécies da família

Enterobacteriaceae foram as que mais apresentaram estirpes resistentes, assim

como os maiores valores de CBM50 e CBM90, sendo as espécies K. pneumoniae e

E. coli em maior número percentil quando comparados com o total de isolados da

mesma espécie. Elas apresentaram valores de CBM50 iguais a 16μg/mL e 8μg/mL,

e valores de CBM90 iguais a 64μg/mL, ambos respectivamente. Para as estirpes de

Acinetobacter spp., os valores de CBM50 e CBM90 encontrados diferiram em uma

diluição a mais no caso de CBM50 e uma diluição a menos para o valor de CBM90,

quando comparados com os isolados de pacientes infectados do mesmo grupo

Acinetobacter spp., ou seja: a CBM50 e a CBM90 foi de 1μg/mL e 8μg/mL,

respectivamente, para os pacientes colonizados. Diferentemente do resultado

encontrado para pacientes infectados, as cepas de P. aeruginosa desse segundo

recrutamento apresentaram valores de CBM consideravelmente maiores, tendo

como valor de CBM50 2μg/mL e CBM90 de 16μg/mL. A espécie E. sakazaki apesar

de ter demonstrado valor de CBM elevado, houve apenas um isolado dessa espécie,

impossibilitando assim ter clareza no seu perfil de resistência. Todos os valores

mencionados podem ser observados na tabela 5.

52

DISCUSSÃO

53

6. DISCUSSÃO

O elevado percentual de bacilos Gram-negativos (BGNs) multirresistentes,

sobretudo entre os bacilos entéricos da família Enterobacteriaceae e os não

fermentadores de açúcares, como os da espécie Pseudomonas aeruginosa e os do

gênero Acinetobacter spp., principalmente isolados em Unidades de Terapia

Intensiva (UTIs), certamente têm se tornado uma ameaça mundial, preocupante

tanto para clínicos quanto para a comunidade científica (ROSSI, et. al., 2016). Nesse

aspecto, a maioria dos países em desenvolvimento como o Brasil, apresentam um

número elevado desses isolados no ambiente hospitalar, sendo eles resistentes a

grande maioria dos antimicrobianos disponíveis à terapêutica (ROSSI et al, 2010;

SADER et al, 2001). Principalmente uma alta resistência aos carbapenêmicos, onde

a produção de beta-lactamases de amplo espectro bem a produção de

carbapenemases figuram como protagonistas desse panorama preocupante

(NORDMAN; NASS; POIREL, 2011).

Com base na literatura, observou-se que apesar do desenvolvimento de

diferentes classes de antimicrobianos nas últimas décadas, as bactérias estão

constantemente criando mecanismos que lhes permitam sobreviver inclusive quando

expostas a essas drogas. O que se tem evidenciado, é que a velocidade das

bactérias em adquirir resistência aos novos fármacos é maior que a capacidade de

se desenvolver novos medicamentos (DAVIES, DAVIES, 2010).

Sabe-se atualmente que a detecção crescente de cepas resistentes aos

antimicrobianos é fator crucial na epidemiologia de cepas hospitalares. Agentes de

infecções hospitalares resistentes a múltiplos antimicrobianos são responsáveis por

muitos surtos (MOOLENAAR et al., 2000). A detecção desses mecanismos de

resistências por configurarem um problema emergente, faz com que seja necessário

determinar esses possíveis mecanismos atráves da realização de testes como o

screening por cepas produtoras de carbapenemases, como as KPCs e as MBLs,

podendo servir de valiosa referência para tomada de decisões mais racionais quanto

ao uso de antimicrobianos na prática clínica.

Da população de achados bacterianos membros da família

Enterobacteriaceae, 25 (54,4%) apresentaram testes de triagem para produção de

54

carbapenemases positivos atráves do Teste de Hodge Modificado (MHT). Porém,

apesar de ser um teste preconizado pelo CLSI, diversos estudos têm discutido as

limitações do MHT para a pesquisa fenotípica da produção de carbapenemases,

inclusive as do tipo KPC. Por este motivo a detecção molecular do gene blaKPC é

padrão ouro no diagnóstico desse mecanismo de resistência (CURY et al, 2012).

Nesse trabalho publicado por Cury et al. (2012), verificou-se uma baixa

especificidade do teste. Sendo essa baixa especificidade atribuída a possível

presença simultânea de outras beta-lactamases não carbapenemases, como AmpC

e/ou ESBLs combinadas a perda de porinas de membrana, ou até mesmo de outras

carbapenemases, como as metalo-β-lactamases.

No Brasil, nos últimos anos, a presença da resistência aos carbapenemos

associada à presença da carbapenemase KPC tem aumentado significativamente. A

primeira descrição ocorreu em cepas de K. pneumoniae isoladas em Recife/PE em

2006 (MONTEIRO et al., 2009) vários trabalhos já relataram a presença dessa

carbapenemase, tanto em cepas de K. pneumoniae como em outros representantes

da família Enterobacteriaceae, principalmente nas espécies E. coli e E. cloacae, nos

estados do Rio de Janeiro (ANDRADE et al., 2011, PEIRANO et al., 2009) São

Paulo (BEIRÃO et al., 2011) e Rio Grande do sul (ZAVASCKI et al., 2009). Um

estudo mais recente realizado com isolados de nove hospitais da cidade de São

Paulo trouxe um panorama mais assustador ao revelar que mais de 80% das cepas

de K. pneumoniae carbapenemos resistentes eram portadoras de genes blaKPC

(ROSSI et al., 2016). O MHT apresenta boa sensibilidade para detecção de KPC,

porém para a enzima NDM a sensibilidade é menor que 50%. Portanto, a Anvisa

(2013) também preconiza que este teste não deve ser utilizado para confirmar a

detecção de carbapenemases, especialmente NDM, para o qual é preconizado o

teste de duplo disco com bloqueio enzimático feito com EDTA.

Observou-se neste estudo um elevado nível 105 (60,3%) de bacilos Gram-

negativos MBL positivos, atráves do teste de bloqueio enzimático com o uso de

EDTA. Sendo o gênero Acinetobacter spp. o que demonstrou o maior percentual de

isolados produtores de MBL 88,7%, resultado esse que corrobora com os dados

levantados por artigos relatando o crescimento desse fenótipo de resistência aos

carbapenêmicos no Brasil. Em um estudo realizado por Rossi et al (2016), o número

55

de isolados de Acinetobacter spp., carbapenemos resistentes, elevaram-se de 30%

no ano de 2010 para mais de 70% no ano de 2014. Outros estudos também

brasileiros, fortificam esse dado, como o de Gales et al (2012), que relataram no

Programa SENTRY a preocupante taxa de 73% de resistência aos carbapenemos

entre amostras do gênero Acinetobacter spp., isoladas já nos anos de 2008 a 2010.

Isolados da espécie Pseudomonas aeruginosa produtoras de MBL têm sido

relatadas como importante causa de infecções hospitalares onde o aparecimento

das MBLs e sua disseminação entre bactérias patogênicas são questões de grande

importância principalmente no que tange a terapêutica antimicrobiana (MARRA et al,

2006). Os resultados deste estudo encontraram um percentual elevado de P.

aeruginosa produtoras de MBL 60,6%, número esse que está de acordo com o

esperado para estudos envolvendo isolados carbapenemos resistentes. Altos níveis

de resistência aos carbapenemas não eram comuns em P. aeruginosa, mas

atualmente são bastante observados devido ao surgimento de clones portando MBL

e sua capacidade de hidrolisar os carbapenemos (BUSH et. al, 1998). Porém desde

o início do século XXI estudos tem demonstrado a emergência de surgimento de

cepas resistentes entre essa espécie. No Brasil é amplamente conhecida a

disseminação do clone endêmico em P. aeruginosa portando o gene blaSPM e esse

clone vem sofrendo adaptações evolutivas nos ambientes em que estão presente

(GALES et. al, 2003). Em um estudo europeu, realizado por Lagatolla et al (2004),

evidenciou em seu estudo que cepas MBL positivas podem rapidamente emergir e

tornar-se a maior causa de resistência aos β-lactâmicos de amplo espectro entre os

patógenos nosocomiais. Nas cepas isoladas no ano de 1999, o gene blaIMP-1 foi

raramente detectado, entretanto já no ano 2000 foi detectado em 20% das cepas

analisadas e em 70% dessas cepas que foram resistentes ao imipenem.

Para os membros da família Enterobacteriaceae em 2013, a ANVISA orientou

a partir da Nota Técnica nº01/2013, a realização de testes fenotípicos para a

identificação de carbapenemases em enterobactérias, não levando em consideração

bactérias Gram-negativas não fermentadoras de açúcares, onde a produção de

metalo-beta-lactamases é amplamente descrita em todo o mundo. A produção de

carbapenemases do tipo KPC e MBLs, principalmente o gene blaNDM, são de

extrema relevância para os membros dessa família, pois ambas apresentaram

56

rápida e ampla disseminação mundial após suas primeiras descrições. Neste estudo

as espécies que se mostraram positivas para o teste de MBLs foram K. pneumoniae

e E.coli, com percentuais de 25,8% e 22,2%, respectivamente. Índices que estão de

acordo com a literatura, uma vez que isolados dessa família apresentam maiores

frequências de disseminação de carbapenemases do tipo KPC, sendo necessária

para a confirmação das MBLs a realização de técnicas moleculares (ANVISA, 2013).

Entretanto a utilização do EDTA como inibidor de MBL no teste fenotípico de

bloqueio enzimático apresenta controvérsias, pois, mesmo apresentando alta

sensibilidade quando corroborado com testes genotípicos, sua especificidade é

relativamente baixa. Em um estudo realizado com cepas isoladas de vários países,

a técnica demonstrou uma elevada sensibilidade para as cepas produtoras de MBL,

porém isolados produtores de OXA-23 e OXA-40 também foram positivos para o

teste (BONNIN, 2011). Resultados semelhantes foram encontrados em São Paulo,

onde, das 24 amostras positivas para o teste fenotípico, apenas 5 foram confirmadas

por técnicas moleculares como produtoras de MBL (GALETTI, 2010).

Bartolini et al (2014), analisaram a eficiência de seis testes fenotípicos,

dentre eles o teste de disco duplo bloqueio enzimático com EDTA, em

enterobactérias com sensibilidade reduzida aos carbapenêmicos e compararam com

os resultados de testes genotípicos. O teste de disco duplo com EDTA reconheceu

100% das amostras portadoras dos genes VIM e NDM e não registrou nenhum caso

de falso positivo. Entretanto, apesar do baixo custo e da facilidade de interpretação,

o EDTA pode superestimar a presença da enzima MBL, por aumentar a

permeabilidade da parede celular bacteriana, aumentando assim a sensibilidade a

vários antimicrobianos (PICÃO, 2008). Os testes genotípicos continuam sendo os

mais seguros e eficazes na detecção destas enzimas, porém requerem profissionais

treinados, reagentes e equipamentos de custos elevados, tornando-se inviáveis na

rotina de um laboratório clínico-hospitalar (BERTONCHELI, HÖRNER, 2008).

A disseminação destes fenótipos apresentando altos níveis de resistência,

sugere a não conformidade com as práticas para controle de infecção hospitalar e a

capacidade destas cepas de adquirir resistência quando submetidas a altas

pressões seletivas de antimicrobianos. Aos carbapenemos reflete o uso

57

indiscriminado e abusivo deste e de outros antimicrobianos, promovendo a

aquisição de mecanismo de resistência contra os antimicrobianos.

Infelizmente quando se avalia as opções terapêuticas para o tratamento das

infecções causadas por cepas de bactérias Gram-negativas resistentes aos

carbapenemos, o panorama é estarrecedor (NEONAKIS et al., 2011). Como forma

de combater a prevalência desses isolados resistentes aos carbapenemos as

polimixinas (B e E) geralmente constituem um dos únicos antimicrobianos de último

recurso e clinicamente eficazes. Entretanto, os seus efeitos colaterais,

principalmente nefrotóxicos, aliados aos escassos dados da sua farmacocinética e

farmacodinâmica tem limitado o uso clínico ótimo das polimixinas (VARDAKAS,

FALAGAS, 2016).

Estudos recentes confirmam que a polimixina B e a colistina são

significativamente reabsorvidas pelas células dos túbulos renais, após a filtração

glomerular. O acúmulo significativo de polimixinas nos túbulos renais tanto em

humanos quanto em ratos foi confirmado usando um modelo de sonda de polimixina

marcada com iodo, confirmando assim o seu potencial nefrotóxico. Além disso, foi

demonstrado que as polimixinas podem causar apoptose das células do túbulo

renal. Com exceção de um estudo preliminar da atividade antimicrobiana in vitro

sobre os componentes da polimixina B, até à presente data não foram realizados

estudos extensivos para examinar a eficácia antimicrobiana e a toxicidade dos

componentes individuais da polimixina B e da colistina in vitro e in vivo. Este é um

reflexo do fato de que elas foram aprovadas para uso clínico muito antes dos

requisitos rigorosos para a aprovação de medicamentos modernos fossem

colocados em prática (ROBERTS et al., 2015). Estudos clínicos retrospectivos

demonstram que a nefrotoxicidade associada a polimixina foi reversível na grande

maioria de pacientes (contabilizando 98% de todos os episódios). Entretanto,

quando a falha renal ocorreu irreversivelmente, isso foi principalmente observado em

pacientes tratados com colistina (VARDAKAS, FALAGAS, 2015). Outra

característica de grande importância avaliada foi que para os isolados

extensivamente resistentes mesmo nos casos em que a terapia foi considerada

adequada (geralmente polimixina B associada a outros fármacos, como os

carbapenêmicos), a taxa de mortalidade permaneceu bastante elevada

58

(VARDAKAS, FALAGAS, 2016). Para esse dado Nikoo et al (2017), sugerem que a

taxa de mortalidade é elevada devido ao fato dos isolados serem resistentes a todas

as classes de antimicrobianos utilizados atualmente na clínica, incluindo as

polimixinas.

Dados do Programa de Vigilância SENTRY mostram elevadas taxas de

susceptibilidade à colistina em todo o mundo até 2010 (Pseudomonas spp., 99,4%,

Acinetobacter spp., 98,3% e K. pneumoniae, 96,8%). A diminuição da

susceptibilidade à colistina entre estes isolados é um desafio terapêutico devido as

opções antimicrobianas restritas (ROSSI, et al., 2016). Embora as polimixinas

apresentem uma atividade bactericida adequada, contra BGNs, e as taxas de

resistência em estudos brasileiros tem se mantido relativamente baixa, variando, em

média, de 1,7% a 4% (GALES et al., 2006; 2006; GALES et al., 2011; ROSSI et al.,

2016).

Apesar disso, autores como Ko et al (2007). relataram uma taxa de 27,9% de

resistência entre os 214 isolados de A. baumannii avaliados de dois hospitais sul-

coreanos. Neste estudo realizado apenas com isolados carbapenemos resistentes

observou-se um número de 53 (30,5%) isolados de BGNs apresentando altos

valores de CBMs indicando a resistência à polimixina B, resultado esse que apesar

de ser bastante elevado está de acordo com os últimos achados publicados onde

autores demonstram o grande crescimento da resistência desses patógenos a essa

classe específica de antimicrobiano.

Esses números quando comparados com estudos mais abrangentes se

tornam bastante distoantes, isso se deve principalmente por diferenças nos critérios

de inclusão amostral aplicada nesses estudos. Quando as amostras foram de todos

os isolados de BGNs oriundos de hospitais não importando a sensibilidade aos

antimicrobianos e a gravidade da comorbidade dos pacientes os índices de

susceptibilidade são muito maiores, já no estudo sul-coreano realizado por Ko et al

(2007) onde os isolados foram do gênero Acinetobacter spp. e foram identificados

previamente como multirresistentes, além disso a grande maioria provenientes de

pacientes em UTIs e que apresentavam septicemia o índice de resistência se tornou

bem mais prevalente. Neste estudo o gênero Acinetobacter spp. corroborando com a

maioria da literatura demonstrou 29% de resistência entre os isolados desse mesmo

59

gênero, e apresentou valores de CBM variando de 0,5μg/mL até 16μg/mL, com as

CBM50 e CBM90 variando em apenas uma diluição entre os seu isolados oriundos de

colonização (segundo período de recrutamento do estudo) e infecção (primeiro

período de recrutamento do estudo). Outro estudo brasileiro, realizado por Martins et

al (2014), apenas com isolados da espécie Acinetobacter baumannii caracterizados

como multirresistentes obteve-se o índice de 39,06% de resistência à polimixina B.

Portanto, os valores de resistência encontrados neste trabalho estão de acordo com

a literatura quando aplicados algum critério de inclusão amostral, como a resistência

aos carbapenêmicos.

Os membros da família Enterobacteriaceae, principalmente os isolados da

espécie K. pneumoniae foram os que mais demonstraram resistência à polimixina B

nesse estudo, como pode ser observado nas tabelas 4 e 5. Tendo os seus valores

de CBM variando de 0,5μg/mL até 64μg/mL, com as CBM50 e CBM90 sendo as

maiores descritas em relação as demais espécies trabalhadas dessa família, muito

devido a pouca expressividade amostral ao qual as outras espécies foram isoladas.

É sábido que desde a primeira descrição de K. pneumoniae produzindo KPC-2 no

Brasil (PEIRANO, et al, 2009), nos anos seguintes foram publicados estudos que

mostraram a propagação desta carbapanemase, incluindo a outras espécies

bacterianas, em todas as regiões. Em um estudo brasileiro realizado na cidade de

São Paulo, por Bartoletti et al. (2016), a resistência à polimixina B foi avaliada entre

isolados da espécie K. pneumoniae produtores de KPC e o resultado foi o alarmante

índice de crescimento de 0% de resistência em 2011 para 27,1% em 2015. A

disseminação desses fenótipos e consequente o aumento do uso de colistina pode

ter contribuído para o aumento das taxas de resistência à colistina observadas neste

estudo (ROSSI, et al., 2016; SAMPAIO, GALES, 2016).

Em relação aos isolados bacterianos apresentados; Pseudomonas

aeruginosa foi a espécie que demonstrou o menor perfil de resistência à polimixina

B, não apresentando nenhum isolado oriundo de pacientes infectados com perfil de

resistência. Porém metade dos isolados de pacientes colonizados foram resistentes,

o que demonstra de fato a fragilidade das práticas para controle de infecções

hospitalares, principalmente pelo fato desses pacientes estarem em uma UTI. Com

relação aos valores de CBM a espécie apresentou índices variando de 0,5μg/mL até

60

16μg/mL, sendo que apenas 09 (13,6%) isolados dentro dessa espécie tiveram

valores de CBM entre 4μg/mL até 16μg/mL, o que indica que a terapêutica com

polimixina B continua sendo eficiente para essa espécie.

É particularmente preocupante que a exposição prolongada às polimixinas

tenha levado ao aumento de desenvolvimento de cepas resistentes e,

consequentemente, à ausência de atividade ótima do fármaco nas práticas clínicas.

Como foi demonstrado no estudo de Bahador et al (2013), os valores de CIM, CIM50

e CIM90 aumentaram 32 vezes, 10 vezes e 2 vezes para colistina nos 5 anos,

respectivamente. Recentemente, o gene mcr-1 (resistência à colistina móvel) foi

detectado em uma cepa clínica de E. coli ST101, mais precisamente de uma

amostra isolada em Natal-RN. Fernandes et al (2016), encontraram o gene mcr-1

localizado em um plasmídeo e, consequentemente, a pressão seletiva representada

pelo uso excessivo das polimixinas poderia ter contribuído para a disseminação

deste mecanismo de resistência. Esse aumento coincidiu com o aumento do uso de

polimixinas como terapia empírica para tratar infecções graves causadas por BGNs

em unidades de terapia intensiva. O fato mais preocupante no estudo de Gales et al

(2016), foi encontrar a disseminação clonal interhospitalar e intrahospitalar e o fato

de que a maioria dos isolados incluídos no estudo foram detectados a partir de

hemoculturas. Este é um pesadelo terapêutico, já que a fosfomicina endovenosa e a

ceftazidima-avibactam ainda não estão liberadas para utilização no Brasil (GALES,

et al., 2006; SAMPAIO, GALES, 2016).

Conforme a grande elevação do surgimento da resistência à colistina e a

crescente frequência de resistência à polimixina B demonstrada por esse estudo e

atráves da literatura explicitada, muito têm se procurado em relação a pesquisa de

combinações de polimixina com outros antimicrobianos que associados provocam

maior destruição bacteriana do que é possível com uma polimixina isolada

(LENHARD et al., 2016) Já existem tanto relatos clínicos do sucesso da terapia

combinada como o realizado por Pankey et al (2009), onde foi observada que

quando uma polimixina está emparelhada com um carbapenemo o sucesso

terapêutico tanto in vitro quanto in vivo é alcançado quando realizado tratamento

com polimixina em monoterapia foi incapaz de alcançar a morte sustentada da

estirpe; quanto relatos experimentais da análise farmacodinâmica de diferentes

61

associações terapêuticas, como o estudo realizado por Lenhard et al., o qual

analisou o uso de carbapenemos (Ertapenem, Doripenem, Meropenem e Imipenem)

em diferentes concentrações de forma isolada e associada com a polimixina B, e

como resultado evidenciou-se que o uso de carbapenemos sem a polimixina B

resultava em recrescimento drástico.

Como os médicos já enfrentam taxas crescentes de resistência à polimixina, é

imperativo que a relação dose-eficácia destes agentes seja compreendida de modo

a minimizar o desenvolvimento de resistência e maximizar a morte bacteriana

enquanto permanece consciente dos limites impostos nestes resultados por dose-

nefrotoxicidade-dependente, assim como o uso consciente, pautado em

experimentação de terapias combinadas (ROSSI, et al., 2016).

Os dados obtidos aqui, apesar de preliminares são capazes de guiar uma

melhor compreensão da realidade emergencial em que a resistência bacteriana

figura, demonstrando a fragilidade da terapêutica, como também apontam à

necessidade do desenvolvimento de estudos epidemiológicos continuados. Dessa

forma, os resultados poderiam ser verificados, além disso a realização de uma

análise temporal (de curto e longo prazo) das frequências dessa resistência à

polimixina B auxiliariam os clínicos e outros profissionais de saúde, para que

designem a melhor abordagem terapêutica e cada vez mais de forma consciente.

62

CONCLUSÕES

63

7. CONCLUSÕES

Cerca de 60% dos isolados foram caracterizados como produtores de

metalo-β-lactamases atráves do teste fenotípico de bloqueio

enzimático.

Cerca de 30% dos isolados apresentaram valores de concentração

bactericida mínima à polimixina B elevados, sendo considerados assim

resistentes.

Este estudo trouxe ao conhecimento científico a primeira descrição da

diminuição da susceptibilidade à polimixina B no estado do Rio Grande

do Norte, Brasil, tendo assim grande valor clínico, já que as polimixinas

são uma importante classe de antimicrobianos utilizada no tratamento

de infecções por bacilos Gram-negativos multirresistentes.

Uma melhor análise incluindo testes genotípicos e moleculares se faz

necessária, já que existem poucos dados na literatura relatando alta

frequência de resistência de polimixina B, e um número menor ainda de

dados de caracterização molecular das cepas.

64

8. ANEXOS

ANEXOS

Aprovaçao do Comitê de ÉticaAprovaçao do Comitê de Ética

Short Communication

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66

Submetido na Revista (International Journal of Infectious Diseases - IJID)

High Prevalence of Polymyxin B-resistant Acinetobacter spp. in a Hospital in Natal, Brazil

Fagner James Martins Dantas Costa*, Camila Avelino de Macedo, Tamires Leite Costa, Renato Motta Neto

Department of Microbiology and Parasitology, Bioscience Center, Federal University of Rio Grande do Norte, Natal, Brazil

Address correspondence to Fagner J. Martins, fagnerjmdc@gmail.com, or Renato Motta, rmotta_neto@hotmail.com

SUMMARY

Polymyxin B resistance involving Gram-negative bacilli infections is a threat for the health care system around the world. Higher prevalence of carbapenem-resistance among these isolates, especially Acinetobacter spp., makes polymyxins the last therapeutic source for clinical therapy. This study aimed to determine the susceptibility profile against polymyxin B of 62 Acinetobacter spp., 31 isolates were obtained from infected patients and also 31 were isolated from colonized patients. All samples collected from a hospital in Natal, city located at Northeast of Brazil. Among the 62 isolates tested, 19 (29%) showed high MBC of polymyxin B (MBC≥4μg/mL) and were considered resistant, the other 43 (71%) were sensible to polymyxin B (MBC≤2μg/mL), MBC50 and MBC90 showed almost similar profiles between colonized and infected isolates with just one-fold variation. The samples were also screened for the phenotypic producing metallo-β-lactamases (MBLs), but in this study we were not able to establish a relationship between the producing of MBLs and polymyxin B resistance. Despite the resistance to polymyxin B is still rare, the situation found might indicate a propensity to dissemination within hospitals and a need for continuous warrant surveillance.

Keywords: carbapenem; Acinetobacter spp.; polymyxin B; drug resistance

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1. INTRODUCTION

In the past few years the growing epidemic infections caused by multi-drug resistant Gram-negative bacteria isolated worldwide has become a treath to the public health system6. According to the last report of the Brazilian Health Surveillance Agency (ANVISA), Acinetobacter spp. is the fourth pathogen isolated from patients admitted to Intensive Care Units - ICU (11.8%). This bacteria is known to be involved in various nosocomial infections, particularly skin and soft tissues infections, meningitis, endocarditis, respiratory tract infections and urinary tract infections2.

This organism also has a remarkable ability to resist almost all available antimicrobial agents being responsible for showing high rates of morbidity and mortality. Acinetobacter spp. exhibited elevated rates of resistance to carbapenems and also has increasingly been worldwide recognized as a hospital-acquired pathogens and an opportunistic nosocomial infection, mainly at intensive care units (ICUs)1. Indeed, according to reports of the surveillance agencies around the world, Acinetobacter spp. has been implicated with high rates of carbapenems resistance, the ANVISA reported 80.7% of carbapenem resistance for this genus. Increasingly rates have been observed in Europe and in USA, where 90.6% and 63% of Acinetobacter spp. were reported as resistant to these compounds, respectively7.

Although novel antimicrobials have been recently approved by the Food and Drug

Administration (FDA), none of them are active against carbapenem-resistant Acinetobacter spp. In this manner, treatment of carbapenemase-producing Acinetobacter spp. has become a serious threat to clinicians because of the increasing dissemination of extensively drug resistant strains and a lack of viable treatment options2.

In this panorama, the use of intravenous polymyxins has resumed in all of the world as the last-source therapeutic options. However, polymyxins resistance has already been observed around the world and are increasing over time6,7. The aim of this study was to evaluate the presence of polymyxin B resistance among carbapenem resistant Acinetobacter spp. isolated from patients in a hospital in Natal, Brazil.

2. METHODS

In this study during 2015, polymyxin B resistance among sixty two critically ill patients, thirty one colonized and also thirty one infected by carbapenemase-producing Acinetobacter spp. isolates were evaluated. The samples were received from a Microbiology Laboratory Hospital of Natal, Brazil.

2.1. Confirmation of genre

One typical colony was further subcultured and characterized based on phenotypic tests: Gram-stain, catalase and oxidase tests9, at Microbiology Laboratory at Federal University of Rio Grande do Norte. Gram-negative coccobacilli, oxidase-negative, and catalase-positive isolates were presumptively identified to the genus Acinetobacter. 2.2. Antimicrobial resistance Antimicrobial resistance of each isolate was investigated according to the standard recommendations of Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI, 2015). Susceptibility to polymyxin B was evaluated by the broth microdilution method, according CLSI. The minimum bactericidal concentration (MBC) were carried out containing increasing concentrations of polymyxin B (0.5 to 64mg/L) (Sigma Aldrich) in duplicates with the MBC defined as the lowest concentration at visible growth was inhibited after 18-20h incubation at Mueller-Hinton agar (MHA) plate.

68

2.3. Phenotypic screening for metallo-beta-lactamases (MBLs)

Phenotypic detection of MBLs was realized using inhibitors of MBLs according to ANVISA guideline in a technical note published in 2013. The test were performed in a Mueller-Hinton agar (MHA) plate. 3.RESULTS

Throughout this study sixty two carbapenem-resistant Acinetobacter spp. isolates from patients colonized and infected were analyzed, and 18 (29%) were found to be resistant to polymyxin B; thus 18 samples (seven from infected and eleven from colonized patients) showed MBC ranging from 4μg/mL to 16μg/mL. Phenotypic screening for MBL test showed 55 positivity isolates (88.8%) among the 62 strains performed, but no relationship between the MBL screening and the polymyxin B resistance could be observed in this study. Table 1 summarize the activities of the polymyxin B against the 62 samples carbapenem-resistant Acinetobacter spp., resistance rates MBC50 and MBC90 are also shown.

Table 1 - Antimicrobial activity of polymyxin B against 62 carbapenem-resistant Acinetobacter spp.

More than three-quarters of the Acinetobacter spp. isolated from colonized patients were inhibited at 4μg/mL and all of the isolates from infected patients at the same concentration were fully inhibited. Despite the higher sensibility of the isolates from infected patients found in our study, the rate for MBC50 was one fold higher than the MBC50 from colonized patient, while the opposite was found for the MBC90. Table 2 summarize the cumulative frequence of all 62 isolates in all polymyxin B concentrations tested.

Table 2 - Cumulative MBC frequence of all 62 isolates carbapenem-resistant Acinetobacter spp.

4.DISCUSSION

The current reports on the clinical outcome of the arising intrinsic and acquired of carbapenem resistance mechanisms among Acinetobacter spp. as well as its association with the hospital environment and antimicrobial exposure of severe ill patients, mainly in intensive unit cares, makes the ideal treatment unfortunately simultaneously more difficult and more important2.

Phenotypic test for MBL have not been nationally or internationally standardized. A consensus methodology for this routine laboratory method remains to be defined, and questions regarding the timing and method of MBL detection remain to be answered. Ultimately, guidelines for

Acinetobacter spp.

Antimicrobial %S %R MBC50(μg/mL) MBC90(μg/mL) %S %R MBC50(μg/mL) MBC90(μg/mL)Polymyxin B 77.4 22.6 >2 >4 64.5 35.5 >1 >8

%S: sensitivity percentage; %R: resistance percentage

Overall (n= 62)Infection (n= 31) Colonization (n= 31)

≤ 0,5 1 2 4 8 16 32 ≥6412 (38,7%) 5 (54,8%) 3 (64,5%) 4 (77,4%) 5 (93,5%) 2 (100%) - -8 (25,8%) 5 (42%) 11 (77,4%) 7 (100%) - - - -

No. (Cumulative %) MBC μg/mLOrganism (No. of isolates test)

Acinetobacter spp. (31) - Colonized PatientsAcinetobacter spp. (31) - Infected Patients

69

the reporting of such results are needed. The screening using EDTA show high sensitivity but low specificity for detecting MBL, due to this poor specificity in this study we were not able to evaluate the relationship between the presence of a positive test and a polymyxin resistance, this particularly would be better answered with molecular genotypic tests.

According to the results of this study there is an alarming trend of increase in Acinetobacter

spp. carbapenem-resistant active against polymyxin B in Natal, Brazil. Despite being yet considered to be rare3,6, the situation might indicates a propensity to dissemination within hospitals, also gives emphasis to continuous regional evaluation and monitoring the susceptibility of this compound. Determining the change trend in Acinetobacter spp. populations provides helpful informations to clinicians for better decisions in the use of polymyxin B, which is now considered to be the last therapeutic option for carbapenem-resistant Acinetobacter spp. infections. In regard of that, this concern needs continuous surveillance.

Competing interests: None declared.

Ethical approval: This study was approved by the Human Ethics Committee of Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Natal, Brazil) [CEP, nº1.097.658].

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