Em formação

Bactérias resistentes a antibióticos?


Se eu usar antibiótico em um tipo específico de bactéria, algumas sobreviverão porque são resistentes. Essa bactéria era resistente a esse antibiótico antes mesmo de ser usado, ou a bactéria desenvolveu resistência depois que o antibiótico foi usado?

Como ou por que algumas bactérias podem simplesmente sofrer mutação para formar alelos benéficos que ajudarão na sobrevivência e outras não?


A resistência aos antibióticos vem da pressão de seleção: qualquer bactéria resistente sobreviverá e se replicará, portanto, na próxima geração de bactérias, você encontrará mais resistência.

As bactérias não mudam simplesmente para formar alelos benéficos, os alelos ou genes que conferem resistência aos medicamentos já devem estar na população; ao usar antibióticos, no entanto, você está matando a concorrência matando as bactérias que não têm o (s) alelo (s) / gene (s) resistente (s).

É muito improvável que um indivíduo usando um antibiótico para uma doença leve a uma resistência detectável aos antibióticos. No entanto, os antibióticos não são usados ​​em apenas um indivíduo: eles são usados ​​repetidamente, em muitos indivíduos, geralmente em várias espécies, etc. É esse amplo uso de antibióticos ao longo do tempo que eventualmente "encontra" cepas que são resistentes aos antibióticos. Uma vez que essas cepas com alelos resistentes se tornem mais prevalentes, torna-se mais provável que elas estejam presentes em alguma quantidade a ser selecionada no futuro.


Resistência adaptativa a antibióticos em bactérias: uma perspectiva da biologia de sistemas

Apesar de todos os avanços importantes no desenvolvimento de antibióticos e nos procedimentos de tratamento, ainda não há solução de longo prazo para o problema da resistência bacteriana aos antibióticos. Entre todos os tipos de resistência conhecidos, a resistência adaptativa (AdR) é particularmente inconveniente. Este fenótipo é conhecido por surgir como consequência de gradientes de concentração, bem como do contato com concentrações subinibitórias de antibióticos, ambos ocorrendo em pacientes humanos e animais. Além disso, AdR tem sido repetidamente correlacionado com o aparecimento de resistência a múltiplas drogas, embora os processos biológicos por trás de seu surgimento e evolução não sejam bem compreendidos. Herança epigenética, estrutura e heterogeneidade populacional, altas taxas de mutação, amplificação de genes, bombas de efluxo e formação de biofilme têm sido relatados como possíveis explicações para seu desenvolvimento. No entanto, esses conceitos considerados independentemente não têm sido suficientes para evitar o rápido surgimento do AdR ou para prever sua baixa estabilidade. Novas cepas de patógenos resistentes continuam a aparecer, e nenhuma das novas abordagens usadas para matá-los (antibióticos mistos, tratamentos sequenciais e inibidores de efluxo) é completamente eficiente. Com o advento da biologia de sistemas e seus conjuntos de ferramentas, os modelos integrativos que combinam recursos experimentalmente conhecidos com simulações computacionais melhoraram significativamente nossa compreensão do surgimento e evolução do fenótipo resistente à adaptação. Além de delinear essas descobertas, propomos que um dos principais pilares da AdR em bactérias é a conjunção de dois tipos de mecanismos: um respondendo rapidamente a desafios ambientais transitórios, mas não muito eficiente, e outro muito mais eficaz e específico, mas em desenvolvimento em escalas de tempo mais longas. WIREs Syst Biol Med 2016, 8: 253-267. doi: 10.1002 / wsbm.1335 Para obter mais recursos relacionados a este artigo, visite o site WIREs.


À medida que mais bactérias se tornam resistentes aos antibióticos, os cientistas estão lutando contra

A descoberta do bacteriologista escocês Alexander Fleming da penicilina, o primeiro antibiótico do mundo, salvou inúmeras vidas. Mas mesmo quando o assassino de bactérias chegou ao mercado dos EUA - nos últimos meses da Segunda Guerra Mundial - Fleming alertou o mundo sobre o que a penicilina poderia desencadear.

O uso indevido do antibiótico pode resultar em uma explosão de bactérias resistentes, ele advertiu em seu discurso de 1945 para o Prêmio Nobel. Suas palavras foram proféticas.

Hoje, menos de 100 anos após sua estreia, os antibióticos estão perdendo a guerra contra os germes. Os antibióticos têm o objetivo de eliminar bactérias e certos fungos, mas os superbactérias evoluíram para sobreviver a eles. Os germes construíram suas potentes defesas graças, em grande parte, ao uso excessivo de antibióticos em humanos e animais. Nesta nova era, esses medicamentos se tornaram rapidamente menos eficazes no combate às infecções.

"Não reconhecemos a rapidez com que poderíamos perder o que temos em nossa caixa de ferramentas", disse Neha Nanda, diretora médica de prevenção de infecções e administração de antimicrobianos da Keck Medicine da USC. "Nós conhecemos a história. Por que estamos deixando a história se repetir de uma forma que nos prejudicará hoje?"

Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) consideram a resistência aos antibióticos "um dos maiores desafios de saúde pública de nosso tempo". A cada ano, cerca de 2,8 milhões de pessoas nos EUA são infectadas com bactérias ou fungos resistentes a antibióticos. Mais de 35.000 deles morrem, entre cerca de 700.000 mortes em todo o mundo.

Na USC, os cientistas estão trabalhando para construir novas linhas de defesa contra o surgimento de bactérias e fungos poderosos. Eles transformaram a universidade em um epicentro para pesquisas enquanto correm para desenvolver novas estratégias e ferramentas para neutralizar a ameaça crescente.

Como ocorre a resistência aos antibióticos? Uma receita para o problema

"A resistência aos antibióticos é um fenômeno natural - está acontecendo antes de nós, humanos, caminharmos sobre a Terra. Estamos apenas tornando a situação pior", diz Adam Smith, engenheiro ambiental da Escola de Engenharia USC Viterbi que estuda a presença de bactérias resistentes a antibióticos bactérias em nosso abastecimento de água. Os micróbios ganharam tal resiliência por meio da adaptação, acrescenta ele, que "estamos alcançando rapidamente um mundo pós-antibiótico".

Usados ​​corretamente, os antibióticos podem eliminar muitas infecções bacterianas, desde infecções na garganta até infecções do trato urinário. Mas o CDC estima que pelo menos 30% das prescrições de antibióticos em salas de emergência, hospitais e clínicas são inadequadas. Eles são distribuídos para problemas de saúde causados ​​por vírus que não podem resolver, como gripe ou resfriado comum.

Diz Nanda: "O que é decepcionante é por que isso aconteceu - a ausência de uma restrição disciplinada em torno da prescrição de antibióticos."

Se você tomar um antibiótico para a gripe, o medicamento não afetará o vírus. Mas vai destruir outros espectadores, como bactérias boas que digerem alimentos, nos mantém saudáveis ​​e atacam infecções. Quaisquer germes sobreviventes deixados em seu corpo ficam mais resistentes. Esses sobreviventes se multiplicam e trocam seus genes resistentes aos medicamentos como cartas comerciais. Quanto mais os pacientes tomam antibióticos, mais isso pode acontecer.

Como os antibióticos são usados ​​com tanta frequência em hospitais e como as bactérias prosperam nesses locais, essas instalações às vezes podem abrigar germes resistentes.

Isso significa que as pessoas com doenças crônicas e imunocomprometidas, que são mais propensas a precisar de cuidados médicos intensos, correm um risco especialmente alto. Cada vez mais, os médicos são forçados a dizer a seus pacientes hospitalizados que não há antibiótico para tratá-los ou "eles estão optando por uma droga de último recurso", diz Nanda.

Para aumentar o desafio, a prescrição de um antibiótico se tornou o que Nanda chama de "ato social". Os médicos querem ajudar os pacientes - "fazer alguma coisa", diz ela - e os pacientes muitas vezes insistem na prescrição de antibióticos quando se sentem mal.

Jason Doctor, um especialista em comportamento médico e psicologia da Escola de Políticas Públicas de Preço da USC, considera a prescrição de antibióticos uma área cinzenta porque costuma ser um julgamento. O melhor curso de ação para tratar um paciente pode não ser claro, diz ele, o que pode abrir a porta para a prescrição médica excessiva.

Uma pesquisa nacional de 2019 feita por Doctor e outros pesquisadores ilumina o desafio. Ele descobriu que 91% dos médicos de atenção primária acreditam que a prescrição inadequada de antibióticos é um problema em ambientes ambulatoriais, mas apenas 37% concordam que isso ocorre em sua prática. "Os médicos reconhecem que há um problema", diz ele, "mas não veem que são responsáveis ​​por isso."

Grande parte de sua pesquisa se concentra em como persuadir os médicos a reduzir a prescrição de antibióticos. Uma estratégia que funciona: dar a eles uma meta de desempenho. Se você mostrar aos médicos que seus colegas atingiram um padrão de referência por redigir menos prescrições inadequadas, Doctor diz, "eles querem mudar seus comportamentos para emular seus colegas".

Os bandidos bacterianos no coração da resistência aos antibióticos

Quem são os supervilões do universo das superbactérias? Bactérias Gram-negativas. Eles bloqueiam os glóbulos brancos que combatem as infecções e os medicamentos com sua cápsula externa protetora. Exemplos desses insetos nocivos incluem Escherichia coli (comumente conhecida como E. coli), culpada de causar infecções respiratórias, diarréia e muito mais, bem como Salmonella e suas doenças de origem alimentar.

Não se esqueça dos fungos. Charles McKenna, diretor do Centro de Descoberta de Drogas da Faculdade de Letras, Artes e Ciências da USC Dornsife, está em uma busca global por novas abordagens para tratamentos antifúngicos. Atualmente em seu radar está o agressivo fungo Candida auris, semelhante a uma levedura. Essa ameaça emergente causa infecções em sangue, feridas e ouvidos, e repele a maioria dos antibióticos, diz ele. "Isso potencialmente poderia resistir a todos eles, e estaríamos sem opções."

Como explica McKenna, os superbactérias têm esse nome porque são indiferentes a muitas drogas. “Se tivéssemos drogas decentes, elas não seriam mais superbactérias - estariam fora do mercado”, diz ele. A solução é melhorar a descoberta de medicamentos.

O processo de descoberta de medicamentos em todo o mundo é muito lento e caro, diz ele, e "vírus e bactérias podem sofrer mutações mais rapidamente do que podemos fazer um novo medicamento". Demora 10 anos ou mais para desenvolver e aprovar um novo antibiótico. Mas McKenna está esperançoso. Se suas previsões se confirmarem, a inteligência artificial em breve acelerará a descoberta de novos medicamentos. Os robôs ainda não estão encontrando drogas matadoras de germes, mas ele as vê no horizonte.

Enquanto McKenna olha para o futuro, o microbiologista Brian Luna olha para o passado em sua busca contra um supervilão com risco de vida: Acinetobacter baumannii. Cepas dessa bactéria altamente resistente a medicamentos geralmente infectam pacientes vulneráveis ​​em hospitais.

Junto com seus colegas da Escola de Medicina Keck da USC e outras instituições, Luna vasculhou 12.000 medicamentos já aprovados para outras condições para ver se um poderia funcionar contra A. baumannii. A equipe da USC encontrou uma resposta entre os clássicos: rifabutina, uma droga descoberta em 1975 e originalmente usada para tratar a tuberculose.

Agora, os pesquisadores procuram recrutar outros antibióticos antigos para realizar novas funções. "Sempre será uma batalha difícil", diz Luna. "As bactérias tiveram uma vantagem evolutiva de vários milhões de anos."

As pressões ambientais desempenham um papel fundamental nas bactérias resistentes

Hospitais e clínicas não são os únicos locais para superbactérias. Nos EUA, cerca de 70% de todos os antibióticos considerados "medicamente importantes" - medicamentos que podem ser usados ​​para tratar doenças humanas - são vendidos para uso em gado. Agricultores e veterinários contam com eles não apenas para tratar vacas, porcos e galinhas doentes, mas também para prevenir doenças em animais saudáveis ​​(uma prática amplamente proibida na Califórnia).

O CDC estima que 20% das infecções resistentes a antibióticos em humanos anualmente estão relacionadas à agricultura. Quando as pessoas comem frango e bife, também podem estar comendo bactérias resistentes aos medicamentos, se o alimento estiver contaminado devido ao processamento ou preparação inadequados durante a jornada da fazenda ao garfo. Mas Marlène Maeusli, uma Ph.D. candidato na Escola de Medicina Keck, avisa: “Você não pode pensar, 'Eu sou vegetariano, então estou seguro'. Superbugs são responsabilidade de todos - e risco. "

Maeusli liderou um estudo recente que mostrou como comer plantas traz seus próprios perigos. Os pesquisadores expuseram a alface cultivada em laboratório à E. coli, depois alimentaram os ratos com a alface e rastrearam as bactérias resistentes que colonizaram os intestinos dos roedores.

Em campos distantes do laboratório, o esterco animal usado como fertilizante para as plantações pode infiltrar-se na água de irrigação - e essa água contaminada espalha bactérias nas plantas. "Nossas descobertas destacam a importância de combater a resistência aos antibióticos de origem alimentar de uma perspectiva completa da cadeia alimentar", disse Maeusli.

Essa cadeia alimentar inclui a água, diz Smith, o pesquisador de qualidade da água do USC Viterbi. Ele e outros pesquisadores da USC encontraram evidências de bactérias se tornando geneticamente resistentes a antibióticos em estações de tratamento de águas residuais, onde a água é reciclada para irrigação, lavagem de carros, combate a incêndios e até mesmo para beber. Pedaços de DNA que tornam os micróbios resistentes podem então entrar no lençol freático, onde outras bactérias podem pegá-los e se tornar mais fortes.

Um Smith preocupado acha que as soluções precisam vir de duas direções: os engenheiros precisam encontrar respostas para proteger o abastecimento de água, enquanto os profissionais de saúde precisam se proteger contra a disseminação de bactérias e o uso inadequado de antibióticos.

Para parar a resistência aos antibióticos, os especialistas ficam atentos

A Organização Mundial da Saúde e outras instituições pediram aos hospitais e centros médicos que adotem programas de administração de antimicrobianos que promovam o uso apropriado dos medicamentos e melhorem os resultados dos pacientes.

Na USC, Nanda e uma equipe multidisciplinar monitoram o uso de antibióticos no sistema hospitalar Keck Medicine. Alguns antibióticos só podem ser prescritos por especialistas em doenças infecciosas da Keck Medicine, enquanto outros passam por um exame minucioso depois de administrados. Embora Nanda veja progresso, "mudanças de comportamento não acontecem da noite para o dia".

Nesse ínterim, ela quer que a ciência médica explore os combatentes das bactérias alternativas, incluindo imunoterapias avançadas. Os cientistas estão investigando os poderes dos bacteriófagos, que são vírus especializados em infectar e destruir bactérias. Químicos e engenheiros estão de olho em polímeros antimicrobianos que podem matar bactérias resistentes a medicamentos em minutos, junto com nanopartículas que visam seletivamente certas bactérias.

O público também tem um papel na prevenção. Pratique uma boa higiene. Exija práticas alimentares mais saudáveis. Evite o uso excessivo de antibióticos e seja vacinado. “Cada um pode ser seu melhor defensor”, diz Nanda. "Ajude a criar uma cultura de responsabilidade e conscientização."


Resistência adaptativa a antibióticos em bactérias: uma perspectiva da biologia de sistemas

Apesar de todos os avanços importantes no desenvolvimento de antibióticos e nos procedimentos de tratamento, ainda não há solução de longo prazo para o problema da resistência bacteriana aos antibióticos. Entre todos os tipos de resistência conhecidos, a resistência adaptativa (AdR) é particularmente inconveniente. Este fenótipo é conhecido por surgir como consequência de gradientes de concentração, bem como do contato com concentrações subinibitórias de antibióticos, ambos ocorrendo em pacientes humanos e animais. Além disso, AdR tem sido repetidamente correlacionado com o aparecimento de resistência a múltiplas drogas, embora os processos biológicos por trás de seu surgimento e evolução não sejam bem compreendidos. Herança epigenética, estrutura e heterogeneidade populacional, altas taxas de mutação, amplificação de genes, bombas de efluxo e formação de biofilme foram relatados como possíveis explicações para seu desenvolvimento. No entanto, esses conceitos considerados independentemente não foram suficientes para evitar o rápido surgimento de AdR ou para prever sua baixa estabilidade. Novas cepas de patógenos resistentes continuam a aparecer, e nenhuma das novas abordagens usadas para matá-los (antibióticos mistos, tratamentos sequenciais e inibidores de efluxo) é completamente eficiente. Com o advento da biologia de sistemas e seus conjuntos de ferramentas, os modelos integrativos que combinam recursos experimentalmente conhecidos com simulações computacionais melhoraram significativamente nossa compreensão do surgimento e evolução do fenótipo resistente à adaptação. Além de delinear essas descobertas, propomos que um dos principais pilares da AdR em bactérias é a conjunção de dois tipos de mecanismos: um respondendo rapidamente a desafios ambientais transitórios, mas não muito eficiente, e outro muito mais eficaz e específico, mas em desenvolvimento em escalas de tempo mais longas. WIREs Syst Biol Med 2016, 8: 253–267. doi: 10.1002 / wsbm.1335


Táticas do Futuro

Você pode estar se perguntando por que isso de repente se tornou um problema tão grande - por que deveríamos começar agora a nos preocupar com as bactérias que destroem a vida humana se temos conseguido defendê-las por milhões de anos?

Certo, pode-se dizer, as bactérias evoluem, mas podemos simplesmente criar novos antibióticos, não podemos? Embora isso seja certamente concebível, não parece um caminho promissor em nossa situação atual. Foi relatado que a linha de antibióticos está começando a secar (14) e as bactérias estão desenvolvendo resistência mais rápido do que podemos imaginar novos medicamentos. Isso nos obriga a nos perguntar o que vem a seguir, para onde nos voltamos se nossas defesas usuais estão quebrando?

Não existe uma resposta única que aborde suficientemente o que devemos fazer com relação à resistência aos antibióticos, mas sim uma infinidade de caminhos diferentes que, se seguidos, nos darão uma chance muito maior de superar as bactérias resistentes aos antibióticos com sucesso.

Pontos de partida para o sucesso

Em 2013, o Dr. Brad Spellberg e outros publicaram um artigo no New England Journal of Medicine que apresenta cinco intervenções que eles acreditam que devem ocorrer para resolver o problema da resistência aos antibióticos no futuro (15). Eles são brevemente revisados ​​a seguir.

  1. “Prevenindo infecção e resistência”. Isso inclui itens como tornar os quartos do hospital mais higiênicos e produzir vacinas para infecções bacterianas. Essencialmente, esse conjunto de intervenções visa reduzir a necessidade de antibióticos.
  2. “Reabastecimento de pipelines de antibióticos alinhando as demandas econômicas e regulatórias”. Isso inclui idéias como a instituição de novos protocolos de aprovação de medicamentos e a criação de incentivos econômicos viáveis ​​na sociedade para a produção de tais medicamentos.
  3. “Preservando os antibióticos disponíveis, diminuindo a resistência”. Embora inclua coisas como monitorar o consumo público de antibióticos e descobrir qual é a dose mínima eficaz de antibióticos para um determinado paciente, duas outras propostas dentro desta intervenção são um tanto inesperadas:
    • Interromper o uso de antibióticos como aditivos alimentares em operações pecuárias.
    • Precisamos encontrar maneiras de lidar eficazmente com os antibióticos encontrados nos dejetos humanos antes que eles entrem no meio ambiente.
  4. “Desenvolvimento de tratamentos de ataque de micróbios com potencial diminuído para aumentar a resistência”. Isso inclui o uso de terapias que ajudam o sistema imunológico do hospedeiro a combater infecções bacterianas por conta própria. Ele também propõe o uso de tratamentos que simplesmente tornam as bactérias menos propensas a causar doenças no corpo, em vez de matá-las.
  5. “Desenvolver tratamentos que ataquem alvos hospedeiros em vez de alvos microbianos para evitar pressão seletiva que direciona a resistência”. Este conjunto de idéias envolve alterar a biologia do hospedeiro a fim de tornar indiretamente muito difícil para as bactérias infectarem seus alvos no corpo.

O Inimigo do Meu Inimigo

Das cinco intervenções detalhadas por Spellberg e colegas, a número quatro, “Desenvolvimento de tratamentos de ataque de micróbios com potencial diminuído para gerar resistência” é um conceito bastante novo com novas ideias por trás dele.

Um exemplo de uma dessas ideias soa, à primeira vista, como uma receita para o desastre: usando vírus para atacar bactérias. Na verdade, esta parece ser uma boa maneira de criar supervírus ou superbactérias, ou ambos, mas pesquisadores sérios estão buscando isso e fazendo progressos muito intrigantes (revisado em 16).

Os vírus que infectam bactérias são chamados bacteriófago, ou simplesmente fago. Um diagrama de um tipo de fago é mostrado abaixo (retirado da referência 16, onde é rotulado como "Figura 1"), no qual se assemelha fortemente a algum tipo de andróide de Guerra nas Estrelas.

Um exemplo de bacteriófago, um vírus que visa bactérias. Esses vírus funcionam assumindo o controle da maquinaria celular da bactéria e usando-a para produzir mais desses vírus. Conforme observado, esta figura é tirada da referência 16, na qual é rotulada como “Figura 1”.

Duas vantagens importantes da terapia com bacteriófagos destacadas em um artigo do Dr. Janis Doss, et al. (16) são: (a) embora a resistência bacteriana à terapia fágica possa se desenvolver, é "dez vezes mais lenta do que a resistência aos antibióticos" e (b) esse fago é muito resistente e capaz de continuar a se replicar "até a densidade populacional da bactéria hospedeira foi significativamente reduzido ”.

No entanto, os autores desse artigo também observam que uma série de desvantagens estão presentes quando se trata de terapia fágica (consulte a ref. 16 para obter mais detalhes).

Uma desvantagem potencial observada naquele artigo que é de particular preocupação aqui é a possibilidade de aumentando transferência horizontal de genes de resistência a antibióticos entre bactérias. Os autores observam algumas maneiras de lidar com esse problema, incluindo o uso de bacteriófagos que são incapazes de transferir inadvertidamente material genético de uma bactéria para outra.

Esta é certamente uma área empolgante e que parece alterar significativamente nossa percepção sobre o que a "medicina" realmente é. Se esse campo finalmente prosperar e a terapia fágica se tornar uma forma mais convencional de lidar com as infecções, teremos entrado em uma relação simbiótica com o mais improvável dos parceiros. E teremos adicionado um tipo totalmente novo e diferente de arma ao nosso arsenal nesta batalha contínua pela saúde e sobrevivência.


Transferência horizontal de genes

Algumas bactérias adquirem resistência quando "recebem" um gene de outra bactéria por meio de um processo chamado transferência horizontal de genes (HGT). Existem três maneiras em que o HGT pode ocorrer.

  1. Transdução - ocorre quando um vírus ataca uma bactéria e rouba parte de seu DNA. Esse vírus pode então atacar outra bactéria e eliminar os genes que ela levou.
  2. Transformação - às vezes, há genes flutuando no ambiente de uma bactéria. A bactéria pode absorver esses genes e adicioná-los ao seu próprio DNA.
  3. Conjugação - duas bactérias podem trocar genes fundindo-se brevemente uma com a outra e enviando genes entre si por meio da conexão.

A transferência horizontal de genes ocorre de três maneiras principais. Clique para mais detalhes.

Os genes que uma bactéria ganha por meio de HGT nem sempre são genes de "resistência", mas quando o são, aumenta muito o risco de bactérias resistentes a antibióticos se espalharem por nossa população.

Uma bactéria perigosa, mas também muito difundida, chamada Enterobacteriaceae resistente a Carbapenem (CRE), é conhecida por sua capacidade de espalhar genes de "resistência" por meio de HGT. CRE pode causar infecções em nossa corrente sanguínea, feridas e trato urinário e é uma das bactérias mais difíceis de matar, porque pode sobreviver a quase todos os antibióticos.


Nova arma contra bactérias resistentes

Todos os dias, pessoas morrem de infecções simples, embora tenham sido tratadas com antibióticos. Isso ocorre porque mais e mais bactérias se tornaram resistentes aos tipos de antibióticos que os médicos podem prescrever.

"É um enorme problema social e uma crise que devemos resolver. Por exemplo, desenvolvendo novos antibióticos que podem derrotar as bactérias resistentes", diz o professor de química do Departamento de Física, Química e Farmácia da Universidade do Sul da Dinamarca, Poul Nielsen .

As bactérias resistentes não são conhecidas apenas nas fazendas de suínos, onde está se tornando cada vez mais difícil mantê-los livres de doenças. Os hospitais também estão experimentando com crescente regularidade que, por exemplo, doenças infecciosas não podem ser controladas nos pacientes. Portanto, uma infecção em uma ferida cirúrgica pode colocar a vida em risco, mesmo que a operação corra bem.

Segundo Poul Nielsen, é importante estar na vanguarda do desenvolvimento porque a lista de bactérias resistentes só vai crescer, o que significa que as opções de tratamento serão reduzidas. Portanto, é importante desenvolver alternativas que possam ser usadas quando os antibióticos atuais não funcionarem mais.

“A resistência pode ocorrer muito rapidamente, e então é essencial que estejamos prontos”, diz ele.

Junto com seu assistente de pesquisa Christoffer Heidtmann e o professor associado Janne Kudsk Klitgaard do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, bem como Microbiologia Clínica, ele desenvolveu uma substância que tem o potencial de se tornar um novo antibiótico eficaz, e a SDU agora adquiriu um patente para ele.

Ao contrário dos antibióticos tradicionais, como penicilina, sulfonamidas e tetraciclinas, este antibiótico é da classe das pleuromutilinas.

A substância é desenvolvida em projeto de química medicinal e publicada recentemente no Journal of Medicinal Chemistry.

A substância combate enterococos, estreptococos e bactérias estafilococos resistentes. A substância e a classe das pleuromutilinas fazem isso por meio de um mecanismo de ação único, que também faz com que a resistência se desenvolva em um ritmo muito lento.

Até agora, a substância foi testada em bactérias e células humanas. O próximo passo para se tornar um medicamento aprovado são os estudos em animais e, em seguida, os estudos clínicos em humanos.

“Para que esta substância chegue a médicos e pacientes como medicamento, são necessários mais esforços de desenvolvimento abrangentes e de alto custo, que só podemos iniciar sob os auspícios da universidade.

“As grandes empresas farmacêuticas têm esse dinheiro, mas tradicionalmente não se interessam por esse tipo de tarefas, porque não são financeiramente atraentes”, diz Poul Nielsen.

De acordo com Poul Nielsen, existem várias razões pelas quais não é financeiramente atraente desenvolver novos antibióticos:

Os antibióticos são tomados apenas por dias ou semanas. Há mais dinheiro em medicamentos para pessoas com doenças crônicas, como antidepressivos ou remédios para pressão arterial.

Os antibióticos recém-desenvolvidos serão reservas e não serão usados ​​até que os antibióticos atuais não funcionem mais. Portanto, os ganhos não estão apenas ao virar da esquina.

A bactéria também pode se tornar resistente a um novo antibiótico e, então, deve ser retirada do mercado novamente.

"No entanto, isso não muda o fato de que a comunidade mundial precisa urgentemente de novos medicamentos eficazes contra a resistência aos antibióticos. Talvez devêssemos considerar isso uma tarefa da sociedade, em vez de uma tarefa que só será resolvida se for financeiramente atraente". diz Poul Nielsen.

Ele e seus colegas esperam que o trabalho de desenvolvimento de seu novo antibiótico possa continuar. Se isso vai acontecer, e se será em um contexto público ou privado, só o tempo dirá.

Bactéria resistente na Dinamarca

MRSA (Staphylococcus aureus resistente à meticilina) vem de porcos, entre outros. Pode causar infecção da ferida, abscessos, impetigo, infecção dos ossos e articulações, bem como envenenamento do sangue.

ESBL (beta-lactamase de espectro estendido) é uma enzima que causa bactérias intestinais resistentes, especialmente de aves domésticas, que podem causar inflamação da bexiga, inflamação da pelve renal e envenenamento do sangue.

Clostridium difficile é uma bactéria intestinal que causa diarreia e é transmitida pelas fezes. Forma esporos, o que significa que água, sabão e álcool não têm efeito.

VRE (enterococos resistentes à vancomicina) são bactérias que nascem resistentes a uma ampla gama de antibióticos. VRE geralmente causa inflamação da bexiga, mas também pode causar inflamação das válvulas cardíacas (endocardite).

A OMS apresentou um plano de ação para impedir a propagação da resistência. De acordo com a organização, caminhamos para uma 'era pós-antibiótica, em que infecções comuns e pequenos ferimentos podem mais uma vez matar'.


Infecção por Helicobacter pylori e resistência a antibióticos - da biologia às implicações clínicas

Helicobacter pylori é um importante patógeno humano para o qual o aumento da resistência aos antibióticos constitui uma séria ameaça à saúde humana. Os mecanismos moleculares subjacentes a esta resistência foram intensamente estudados e são discutidos nesta revisão. Três perfis de resistência - resistência a um único fármaco, resistência a múltiplos fármacos e heterorresistência - parecem ocorrer, provavelmente com mecanismos fundamentais sobrepostos e implicações clínicas. Os mecanismos mais estudados estão relacionados às alterações mutacionais codificadas cromossomicamente e interrompem a atividade celular dos antibióticos por meio de mecanismos mediados por alvos. Outros atributos biológicos que impulsionam a resistência aos medicamentos em H. pylori foram menos explorados e isso poderia implicar em alterações fisiológicas mais complexas (como regulação prejudicada da captação e / ou efluxo de medicamentos, ou formação de biofilme e cocóide) que permanecem bastante elusivos. Os atributos relacionados à resistência implantados pelo patógeno causam falhas no tratamento, dificuldades diagnósticas e ambigüidade na interpretação clínica dos resultados terapêuticos. Após o aumento da resistência aos antibióticos, uma queda substancial na eficácia do tratamento de H. pylori foi observada em todo o mundo. Na ausência de uma vacina eficiente, são necessários maiores esforços para estabelecer novas estratégias de tratamento e para uma melhor compreensão da emergência e disseminação de bactérias resistentes a medicamentos, bem como para melhorar as ferramentas de diagnóstico que podem ajudar a otimizar os regimes antimicrobianos atuais.


Mostrar / ocultar palavras para saber

Antibiótico: uma substância que enfraquece ou destrói bactérias.

Resistente a antibióticos: quando um grupo de bactérias não pode mais ser prejudicado ou morto por um determinado antibiótico. mais

Imunoestimulante: uma droga ou nutriente que aumenta a função imunológica. mais

Tensão: um grupo de organismos que diferem geneticamente de outro grupo de organismos da mesma espécie. mais

Vacina: uma substância que fornece memória imunológica usando antígenos, ou vírus ou bactérias mortos ou fracos, em vez de uma infecção.


Biology Notes on Drug Resistance | Microbiologia

O artigo abaixo mencionado fornece notas sobre a resistência aos medicamentos.

A resistência aos medicamentos é um grande problema para o sucesso do tratamento de uma doença infecciosa bacteriana. As bactérias adquirem resistência aos medicamentos e se espalham em sua população. No entanto, o mecanismo de resistência aos medicamentos em duas bactérias diferentes difere para uma única classe de medicamento.

Além disso, a resistência pode surgir de forma espontânea e selecionada. Além disso, os mutantes não são formados por exposição direta a uma droga. Quando os patógenos verificam a entrada de um medicamento dentro de seu envelope celular, eles se tornam resistentes a esses medicamentos. Por exemplo, a penicilina G não pode penetrar na membrana externa de bactérias Gram-negativas, portanto, elas são resistentes à penicilina G.

Em segundo lugar, as bactérias bombeiam os arraste para fora de seu envelope celular depois que os medicamentos entram na célula. Por exemplo, alguns patógenos têm translocases de membrana plasmática que expelem drogas para fora do envelope. Essas proteínas de transporte são chamadas de bombas de resistência a múltiplos medicamentos.

Além disso, muitas bactérias resistem aos efeitos da modificação química. Por exemplo, o anel P-lactâmico de muitas penicilinas é hidrolisado pela enzima penicilinase. A resistência em bactérias também pode surgir através do uso de vias alternativas para contornar a sequência inibida pelo agente ou aumentar a produção dos metabólitos alvo.

A resistência ao arrasto em bactérias surge através dos genes de resistência ao arrasto presentes no cromossomo bacteriano e plasmídeos. Os plasmídeos que conferem resistência ao arrasto são chamados de plasmídeos de resistência (plasmídeos R). Plasmid associated genes are known to confer resistance to chloramphenicol, penicillins, cephalosporins, aminoglycosides, erythromycin, tetracyclines, sulfonamides, etc.

The plasmid resistance genes are transferred to progeny cells through genetic recombination i.e. conjugation, transformation and transduction. Efforts can be made to discourage the emergence of drug resistance.

Drugs can be given in high amount to kill susceptible and mutant bacteria. Two drugs can be given simultaneously in a hope that any of two will destroy the pathogen. Thirdly, new antibiotics must be used time to time.

Example of some of antimicrobial drugs is given in Table 23.4:


New Research May Hold Clues to Defeating Antibiotic-Resistant ‘Superbugs’

With antibiotic resistance a global public health threat, Cal State Fullerton researchers have found a possible solution. Their latest published research results show that the use of zinc-containing compounds, along with existing antibiotics, is a novel strategy to overcome “superbug” infections.

This work continues the 2014 pioneer discovery by CSUF scientist Marcelo E. Tolmasky and his students who showed, for the first time, that zinc ions bound to chemicals — called ionophores — overcome resistance to a widely used group of antibiotics tapped to treat bacterial infections.

In their latest article, Tolmasky, CSUF faculty researchers María Soledad Ramírez and Veronica Jimenez, and their students studied options to counter bacterial resistance assessing several zinc ionophore compounds. When administered in combination with the antibiotics, known as aminoglycosides, these compounds restore the antibiotics’ ability to kill otherwise resistant infectious bacteria.

The research team’s findings are described in a new paper published in the peer-reviewed, open-access scientific journal PLOS ONE. The first author of the paper is biology graduate student Jesus Magallon, whose master’s thesis is based on this work.

Co-authors are Tolmasky, professor of biological science, who leads the antibiotic-resistance research team Ramírez and Jimenez, both assistant professors of biological science and Tolmasky’s former student researchers, alumni Kevin Chiem and Tung Tran ‘09 (B.S. biological science-cell and developmental biology). Chiem ‘17 ’12 (M.S. biology, B.S. biological science-cell and developmental biology) is a doctoral student studying immunology, microbiology and virology at the University of Rochester School of Medicine and Dentistry.

Key findings described in the journal article show that active ionophore chemicals, which are compounds that transport zinc ions across bacterial cell walls, could be developed for use in combination with aminoglycoside antibiotics to overcome resistance in multidrug resistant bacteria, known as superbugs. It is noteworthy that ionophore compounds, which are already being researched as treatment for some types of cancer and neurodegenerative diseases, are known to have low toxicity to humans, increasing the chances of further development for their use as therapies, Tolmasky explained.

The Centers for Disease Control and Prevention recognizes multidrug resistant bacteria as a growing public health issue. The CDC estimates that 2 million people in the U.S. get an antibiotic-resistant infection each year, and at least 23,000 people die. Antibiotics that used to be instrumental in saving lives and avoiding permanent damage due to infection are losing their efficacy due to the development of resistance.

“The combination of antibiotics and zinc ions is a promising alternative to overcome the growing menace of bacterial multidrug resistance,” Tolmasky said. “Only approaches that confront the problem from multiple angles will ameliorate its consequences.”

Magallon, who plans to complete his graduate studies this summer, added that their research not only confronts the public health threat, but also could reduce treatment costs and save lives.

“It’s challenging and expensive to discover new antibiotics. Many pharmaceutical companies are losing interest in the development of new antibiotics due to the perspective of low profits,” said Magallon, who plans to earn a doctorate and pursue a career in microbiology and infectious diseases.

“It’s imperative that efforts to come up with new antibiotics be complemented with studies to find novel strategies to overcome antibiotic resistance, restoring the effectiveness of our existing antibiotics.”

Moreover, the use of antibiotics is essential as part of the treatment plan in medical procedures, such as surgery, organ transplants, orthopedic replacements, dental work, care for premature infants, as well as therapies for cancer and chronic diseases, Tolmasky stressed.

“The increase in resistant bacteria is a threat for people undergoing these procedures. Defining strategies to prolong the efficacy of antibiotics will prevent premature death, irreversible damage and serious complications during a variety of medical procedures,” he said.

Tolmasky, CSUF’s 2010 Outstanding Professor and the recipient of numerous awards and accolades, has been researching how and why bacteria become resistant to antibiotics for more than three decades. He has published more than 130 research articles and is optimistic about his lab’s latest finding.

“This is a new hope in finding formulations that permit the use of existing antibiotics to treat bacteria that acquire resistance to them,” he said. “But we’ll continue the exploration of new venues to prolong the useful life of existing antibiotics, and further develop those ideas we tried in past years that show promise for use in humans.”

Jesus Magallon, a biology graduate student, is focusing his master's thesis based on the latest antibiotic-resistance research finding.