Em formação

14.5: Testando a eficácia de antimicrobianos - Biologia


objetivos de aprendizado

  • Explique o conceito de resistência aos medicamentos
  • Descreva como os microrganismos se desenvolvem ou adquirem resistência aos medicamentos
  • Descreva os diferentes mecanismos de resistência aos medicamentos antimicrobianos

A resistência antimicrobiana não é um fenômeno novo. Na natureza, os micróbios estão em constante evolução para superar os compostos antimicrobianos produzidos por outros microrganismos. O desenvolvimento humano de drogas antimicrobianas e seu amplo uso clínico simplesmente proporcionou outra pressão seletiva que promove uma evolução posterior. Vários fatores importantes podem acelerar a evolução da resistência aos medicamentos. Isso inclui o uso excessivo e incorreto de antimicrobianos, uso inadequado de antimicrobianos, dosagem subterapêutica e abandono do tratamento pelo paciente.

A exposição de um patógeno a um composto antimicrobiano pode selecionar mutações cromossômicas que conferem resistência, que podem ser transferidas verticalmente para as gerações microbianas subsequentes e, eventualmente, tornar-se predominantes em uma população microbiana que é repetidamente exposta ao antimicrobiano. Alternativamente, muitos genes responsáveis ​​pela resistência aos medicamentos são encontrados em plasmídeos ou em transposons que podem ser transferidos facilmente entre micróbios por meio de transferência horizontal de genes (veja Como os procariontes assexuados alcançam a diversidade genética). Os transposons também têm a capacidade de mover genes de resistência entre plasmídeos e cromossomos para promover ainda mais a disseminação da resistência.

Mecanismos para resistência a medicamentos

Existem vários mecanismos comuns para resistência aos medicamentos, que estão resumidos na Figura ( PageIndex {1} ). Esses mecanismos incluem a modificação enzimática do medicamento, a modificação do alvo antimicrobiano e a prevenção da penetração ou acúmulo do medicamento.

Modificação ou inativação de drogas

Os genes de resistência podem codificar enzimas que modificam quimicamente um antimicrobiano, inativando-o, ou destroem um antimicrobiano por hidrólise. A resistência a muitos tipos de antimicrobianos ocorre por meio desse mecanismo. Por exemplo, a resistência aos aminoglicosídeos pode ocorrer por meio da transferência enzimática de grupos químicos para a molécula do fármaco, prejudicando a ligação do fármaco ao seu alvo bacteriano. Para β-lactamas, a resistência bacteriana pode envolver a hidrólise enzimática da ligação β-lactama dentro do anel β-lactama da molécula do fármaco. Uma vez que a ligação β-lactama é quebrada, a droga perde sua atividade antibacteriana. Esse mecanismo de resistência é mediado pelas β-lactamases, que são o mecanismo mais comum de resistência aos β-lactamas. A inativação da rifampicina comumente ocorre por meio da glicosilação, fosforilação ou ribosilação de difosfato de adenosina (ADP), e a resistência a macrolídeos e lincosamidas também pode ocorrer devido à inativação enzimática da droga ou modificação.

Prevenção de captação celular ou efluxo

Os micróbios podem desenvolver mecanismos de resistência que envolvem a inibição do acúmulo de um medicamento antimicrobiano, o que impede que o medicamento atinja seu alvo celular. Esta estratégia é comum entre patógenos gram-negativos e pode envolver mudanças na composição lipídica da membrana externa, seletividade do canal de porina e / ou concentrações de canal de porina. Por exemplo, um mecanismo comum de resistência a carbapenem entre Pseudomonas aeruginosa é diminuir a quantidade de sua porina OprD, que é o principal portal de entrada para carbapenêmicos através da membrana externa desse patógeno. Além disso, muitas bactérias patogênicas gram-positivas e gram-negativas produzem bombas de efluxo que transportam ativamente um medicamento antimicrobiano para fora da célula e evitam o acúmulo de medicamento a um nível que seria antibacteriano. Por exemplo, a resistência a β-lactamas, tetraciclinas e fluoroquinolonas comumente ocorre por meio de efluxo ativo para fora da célula, e é bastante comum que uma única bomba de efluxo tenha a capacidade de translocar vários tipos de antimicrobianos.

Modificação de Alvo

Como os medicamentos antimicrobianos têm alvos muito específicos, mudanças estruturais nesses alvos podem impedir a ligação do medicamento, tornando-o ineficaz. Por meio de mutações espontâneas nos genes que codificam os alvos dos medicamentos antibacterianos, as bactérias têm uma vantagem evolutiva que lhes permite desenvolver resistência aos medicamentos. Este mecanismo de desenvolvimento de resistência é bastante comum. As alterações genéticas que afetam o sítio ativo das proteínas de ligação à penicilina (PBPs) podem inibir a ligação de medicamentos β-lactâmicos e fornecer resistência a vários medicamentos desta classe. Este mecanismo é muito comum entre as cepas de Streptococcus pneumoniae, que alteram suas próprias PBPs por meio de mecanismos genéticos. Em contraste, as cepas de Staphylococcus aureus desenvolver resistência à meticilina (MRSA) por meio da aquisição de um novo PBP de baixa afinidade, em vez de alterar estruturalmente seus PBPs existentes. Essa nova PBP de baixa afinidade não apenas fornece resistência à meticilina, mas também fornece resistência a praticamente todos os medicamentos β-lactâmicos, com exceção das cefalosporinas de quinta geração mais recentes projetadas especificamente para matar MRSA. Outros exemplos desta estratégia de resistência incluem alterações em

  • subunidades de ribossomo, fornecendo resistência a macrolídeos, tetraciclinas e aminoglicosídeos;
  • estrutura de lipopolissacarídeo (LPS), proporcionando resistência às polimixinas;
  • RNA polimerase, fornecendo resistência à rifampicina;
  • DNA girase, que confere resistência às fluoroquinolonas;
  • enzimas metabólicas, fornecendo resistência a drogas sulfa, sulfonas e trimetoprim; e
  • cadeias de peptídeos de subunidades de peptidoglicanos, fornecendo resistência a glicopeptídeos.

Superprodução alvo ou desvio enzimático

Quando um fármaco antimicrobiano funciona como um antimetabólito, visando uma enzima específica para inibir sua atividade, existem maneiras adicionais de ocorrer resistência microbiana. Em primeiro lugar, o micróbio pode superproduzir a enzima alvo de modo que haja uma quantidade suficiente de enzima livre de antimicrobianos para realizar a reação enzimática adequada. Em segundo lugar, a célula bacteriana pode desenvolver um desvio que contorna a necessidade da enzima alvo funcional. Ambas as estratégias foram encontradas como mecanismos de resistência às sulfonamidas. Resistência à vancomicina entre S. aureus demonstrou envolver a diminuição da ligação cruzada de cadeias de peptídeos na parede celular bacteriana, o que fornece um aumento nos alvos para a ligação da vancomicina na parede celular externa. O aumento da ligação da vancomicina na parede celular externa fornece um bloqueio que impede que as moléculas livres do fármaco penetrem onde podem bloquear a síntese de uma nova parede celular.

Mimetismo de alvo

Um mecanismo de resistência recentemente descoberto, denominado mimetismo do alvo, envolve a produção de proteínas que se ligam e sequestram os medicamentos, impedindo que os medicamentos se liguem ao seu alvo. Por exemplo, Mycobacterium tuberculoseproduz uma proteína com repetições regulares de pentapeptídeos que parecem imitar a estrutura do DNA. Esta proteína se liga às fluoroquinolonas, sequestrando-as e evitando que se liguem ao DNA, proporcionando M. tuberculosis resistência às fluoroquinolonas. As proteínas que mimetizam o sítio A do ribossomo bacteriano também contribuem para a resistência aos aminoglicosídeos.1

Exercício ( PageIndex {1} )

Liste vários mecanismos de resistência aos medicamentos.

Micróbios multirresistentes a drogas e resistência cruzada

Do ponto de vista clínico, nossas maiores preocupações são os micróbios multirresistentes (MDRs) e a resistência cruzada. Os MDRs são coloquialmente conhecidos como “superbactérias” e carregam um ou mais mecanismo (s) de resistência, tornando-os resistentes a vários antimicrobianos. Na resistência cruzada, um único mecanismo de resistência confere resistência a vários medicamentos antimicrobianos. Por exemplo, ter uma bomba de efluxo que pode exportar vários medicamentos antimicrobianos é uma maneira comum de os micróbios serem resistentes a vários medicamentos usando um único mecanismo de resistência. Nos últimos anos, surgiram vários superbactérias clinicamente importantes, e o CDC relata que os superbactérias são responsáveis ​​por mais de 2 milhões de infecções nos Estados Unidos anualmente, resultando em pelo menos 23.000 mortes.2 Vários dos superbactérias discutidos nas seções a seguir foram apelidados de patógenos ESKAPE. Este acrônimo se refere aos nomes dos patógenos (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa e Enterobacter spp.), mas também é adequado que esses patógenos sejam capazes de “escapar” de muitas formas convencionais de terapia antimicrobiana. Como tal, as infecções por patógenos ESKAPE podem ser difíceis de tratar e causam um grande número de infecções nosocomiais.

Resistente à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA)

A meticilina, uma penicilina semissintética, foi projetada para resistir à inativação por β-lactamases. Infelizmente, logo após a introdução da meticilina na prática clínica, as cepas resistentes à meticilina de S. aureus apareceu e começou a se espalhar. O mecanismo de resistência, aquisição de um novo PBP de baixa afinidade, desde S. aureus com resistência a todos os β-lactâmicos disponíveis. Cepas de resistentes à meticilina S. aureus (MRSA) são patógenos oportunistas generalizados e uma preocupação particular para infecções de pele e outras feridas, mas também podem causar pneumonia e septicemia. Embora originalmente um problema em ambientes de saúde (MRSA adquirido em hospital [HA-MRSA]), as infecções por MRSA agora também são adquiridas por meio do contato com membros contaminados do público em geral, chamados de MRSA associado à comunidade (CA-MRSA). Aproximadamente um terço da população carrega S. aureus como um membro de sua microbiota nasal normal sem doença, e cerca de 6% dessas cepas são resistentes à meticilina.34

ÁCIDO CLAVULÂNICO: O AJUDANTE DA PENICILINA

Com a introdução da penicilina no início dos anos 1940 e sua subsequente produção em massa, a sociedade começou a pensar nos antibióticos como curas milagrosas para uma ampla gama de doenças infecciosas. Infelizmente, já em 1945, a resistência à penicilina foi documentada pela primeira vez e começou a se espalhar. Maior que 90% da corrente S. aureus isolados clínicos são resistentes à penicilina.5

Embora o desenvolvimento de novos medicamentos antimicrobianos seja uma solução para esse problema, os cientistas têm explorado novas abordagens, incluindo o desenvolvimento de compostos que inativam os mecanismos de resistência. O desenvolvimento do ácido clavulânico representa um dos primeiros exemplos dessa estratégia. O ácido clavulânico é uma molécula produzida pela bactéria Streptococcus clavuligerus. Ele contém um anel β-lactâmico, tornando-o estruturalmente semelhante à penicilina e outros β-lactâmicos, mas não apresenta eficácia clínica quando administrado isoladamente. Em vez disso, o ácido clavulânico liga-se irreversivelmente ao sítio ativo das β-lactamases e as impede de inativar uma penicilina coadministrada.

O ácido clavulânico foi desenvolvido pela primeira vez na década de 1970 e foi comercializado em massa em combinação com a amoxicilina no início da década de 1980 sob a marca Augmentin. Como costuma acontecer, a resistência à combinação amoxicilina-ácido clavulânico logo apareceu. A resistência mais comumente resulta de bactérias que aumentam a produção de sua β-lactamase e superam os efeitos inibitórios do ácido clavulânico, mutando sua β-lactamase de forma que não seja mais inibida pelo ácido clavulânico ou adquirindo uma nova β-lactamase que não seja inibida por ácido clavulânico. Apesar das crescentes preocupações com a resistência, o ácido clavulânico e os inibidores β-lactamase relacionados (sulbactam e tazobactam) representam uma nova estratégia importante: o desenvolvimento de compostos que inibem diretamente as enzimas que conferem resistência aos antimicrobianos.

Enterococos resistentes à vancomicina e Staphylococcus aureus

A vancomicina só é eficaz contra organismos gram-positivos e é usada para tratar infecções de feridas, infecções sépticas, endocardite e meningite causadas por patógenos resistentes a outros antibióticos. É considerada uma das últimas linhas de defesa contra essas infecções resistentes, incluindo MRSA. Com o aumento da resistência aos antibióticos nas décadas de 1970 e 1980, o uso de vancomicina aumentou, e não é surpreendente que tenhamos visto o surgimento e disseminação de enterococos resistentes à vancomicina (VRE), resistentes à vancomicina S. aureus (VRSA), e intermediário de vancomicina S. aureus(VISTO). O mecanismo de resistência à vancomicina entre os enterococos é a modificação do alvo envolvendo uma mudança estrutural no componente peptídico das subunidades do peptidoglicano, impedindo a ligação da vancomicina. Essas cepas são normalmente disseminadas entre pacientes em ambientes clínicos por contato com profissionais de saúde e superfícies e equipamentos médicos contaminados.

As cepas VISA e VRSA diferem entre si no mecanismo de resistência e no grau de resistência que cada mecanismo confere. As cepas VISA exibem resistência intermediária, com uma concentração inibitória mínima (CIM) de 4–8 μg / mL, e o mecanismo envolve um aumento nos alvos de vancomicina. As cepas VISA diminuem a reticulação de cadeias de peptídeos na parede celular, proporcionando um aumento nos alvos de vancomicina que prendem a vancomicina na parede celular externa. Em contraste, as cepas de VRSA adquirem resistência à vancomicina por meio da transferência horizontal de genes de resistência do VRE, uma oportunidade oferecida em indivíduos co-infectados com VRE e MRSA. O VRSA exibe um nível de resistência mais alto, com MICs de 16 μg / mL ou superior.6 No caso de todos os três tipos de bactérias resistentes à vancomicina, a rápida identificação clínica é necessária para que procedimentos adequados para limitar a disseminação possam ser implementados. As oxazolidinonas como a linezolida são úteis para o tratamento desses patógenos oportunistas resistentes à vancomicina, bem como MRSA.

Patógenos Gram-negativos que produzem β-lactamase de espectro estendido

Patógenos Gram-negativos que produzem β-lactamases de espectro estendido (ESBLs) mostram resistência muito além das penicilinas. O espectro de β-lactamas inativados por ESBLs fornece resistência a todas as penicilinas, cefalosporinas, monobactamas e combinações de inibidores de β-lactamase, mas não aos carbapenêmicos. Uma preocupação ainda maior é que os genes que codificam para ESBLs são geralmente encontrados em plasmídeos móveis que também contêm genes para resistência a outras classes de drogas (por exemplo, fluoroquinolonas, aminoglicosídeos, tetraciclinas) e podem ser facilmente disseminados para outras bactérias por transferência horizontal de genes. Essas bactérias multirresistentes são membros da microbiota intestinal de alguns indivíduos, mas também são importantes causas de infecções oportunistas em pacientes hospitalizados, de onde podem ser transmitidas a outras pessoas.

Bactérias Gram-Negativas Resistentes a Carbapenem

A ocorrência de Enterobacteriaceae (CRE) resistente a carbapenem e resistência a carbapenem entre outras bactérias gram-negativas (por exemplo, P. aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Stenotrophomonas maltophila) é uma preocupação crescente de saúde. Esses patógenos desenvolvem resistência a carbapenêmicos por meio de uma variedade de mecanismos, incluindo produção de carbapenemases (β-lactamases de amplo espectro que inativam todos os β-lactamas, incluindo carbapenêmicos), efluxo ativo de carbapenêmicos para fora da célula e / ou prevenção da entrada de carbapenêmicos através dos canais porin. Semelhante às preocupações com ESBLs, os patógenos gram-negativos resistentes a carbapenem são geralmente resistentes a várias classes de antibacterianos, e alguns desenvolveram mesmo resistência à pan (resistência a todos os antibacterianos disponíveis). As infecções por patógenos gram-negativos resistentes a carbapenem geralmente ocorrem em estabelecimentos de saúde por meio da interação com indivíduos ou dispositivos médicos contaminados, ou como resultado de cirurgia.

Mycobacterium tuberculosis multirresistente a drogas

O surgimento de multirresistentes Mycobacterium tuberculosis (MDR-TB) e amplamente resistente a medicamentosMycobacterium tuberculose (XDR-TB) também é uma preocupação global significativa. As cepas de MDR-TB são resistentes à rifampicina e à isoniazida, a combinação de medicamentos normalmente prescrita para o tratamento da tuberculose. As cepas de XDR-TB são adicionalmente resistentes a qualquer fluoroquinolona e a pelo menos um dos três outros medicamentos (amicacina, canamicina ou capreomicina) usados ​​como uma segunda linha de tratamento, deixando esses pacientes com poucas opções de tratamento. Ambos os tipos de patógenos são particularmente problemáticos em pessoas imunocomprometidas, incluindo aquelas que sofrem de infecção por HIV. O desenvolvimento de resistência nessas cepas muitas vezes resulta do uso incorreto de antimicrobianos para o tratamento da tuberculose, selecionando para resistência.

Exercício ( PageIndex {2} )

Como a resistência aos medicamentos leva às superbactérias?

Para saber mais sobre as 18 principais ameaças resistentes aos medicamentos para os EUA, visite o site do CDC.

AGRICULTURA FÁBRICA E RESISTÊNCIA A DROGAS

Embora a criação de animais tenha sido uma parte importante da agricultura na América, o aumento das operações de alimentação animal concentrada (CAFOs) desde a década de 1950 trouxe algumas novas questões ambientais, incluindo a contaminação da água e do ar com resíduos biológicos e questões éticas relacionadas os direitos dos animais também estão associados ao cultivo de animais dessa forma. Além disso, o aumento de CAFOs envolve o uso extensivo de drogas antimicrobianas na criação de gado. Os antimicrobianos são usados ​​para prevenir o desenvolvimento de doenças infecciosas nas proximidades dos CAFOs; entretanto, a maioria dos antimicrobianos usados ​​na pecuária industrial são para a promoção do crescimento - em outras palavras, para criar animais maiores.

O mecanismo subjacente a este aumento de crescimento permanece obscuro. Esses antibióticos podem não ser necessariamente os mesmos usados ​​clinicamente para humanos, mas estão estruturalmente relacionados a medicamentos usados ​​para humanos. Como resultado, o uso de drogas antimicrobianas em animais pode selecionar quanto à resistência antimicrobiana, com essas bactérias resistentes se tornando resistentes cruzadas a drogas normalmente usadas em humanos. Por exemplo, o uso de tilosina em animais parece selecionar bactérias também com resistência cruzada a outros macrolídeos, incluindo a eritromicina, comumente usada em humanos.

As concentrações das cepas bacterianas resistentes a drogas geradas por CAFOs aumentam na água e no solo ao redor dessas fazendas. Se não forem diretamente patogênicas em humanos, essas bactérias resistentes podem servir como um reservatório de elementos genéticos móveis que podem então passar genes de resistência para patógenos humanos. Felizmente, o processo de cozimento normalmente inativa quaisquer antimicrobianos remanescentes na carne, portanto, os humanos normalmente não ingerem diretamente esses medicamentos. No entanto, muitas pessoas estão pedindo um uso mais criterioso dessas drogas, talvez cobrando taxas dos usuários aos agricultores para reduzir o uso indiscriminado. Na verdade, em 2012, o FDA publicou diretrizes para fazendeiros que voluntariamente eliminaram o uso de medicamentos antimicrobianos, exceto sob supervisão veterinária e quando necessário para garantir a saúde animal. Embora seguir as diretrizes seja voluntário no momento, o FDA recomenda o que chama de uso “criterioso” de drogas antimicrobianas em animais produtores de alimentos em um esforço para diminuir a resistência antimicrobiana.

Foco clínico: parte 3

Infelizmente, a infecção do trato urinário de Marisa não se resolveu com o tratamento com ciprofloxacina. Os exames laboratoriais mostraram que sua infecção foi causada por uma cepa de Klebsiella pneumoniae com resistência antimicrobiana significativa. O perfil de resistência deste K. pneumoniae inclui resistência à classe de carbapenem de antibacterianos, um grupo de β-lactamas que é tipicamente reservado para o tratamento de bactérias altamente resistentes. K. pneumoniae é um bastão gram-negativo oportunista, encapsulado, que pode ser um membro da microbiota normal do trato intestinal, mas também pode causar uma série de doenças, incluindo pneumonia e ITUs.

Testes laboratoriais específicos para a produção de carbapenemase foram realizados nas amostras de Marisa e deram positivo. Com base neste resultado, em combinação com seu histórico de saúde, suspeitou-se da produção de uma carbapenemase conhecida como New Delhi Metallo-β-lactamase (NDM). Embora a origem da carbapenemase NDM não seja completamente conhecida, muitos pacientes infectados com cepas contendo NDM têm histórias de viagens envolvendo hospitalizações na Índia ou países vizinhos.

Exercício ( PageIndex {1} )

Como os médicos determinariam quais tipos de medicamentos antimicrobianos devem ser administrados?

Conceitos-chave e resumo

  • Resistência antimicrobiana está em ascensão e é o resultado da seleção de cepas resistentes a medicamentos em ambientes clínicos, o uso excessivo e incorreto de antibacterianos, o uso de doses subterapêuticas de medicamentos antibacterianos e a baixa adesão do paciente às terapias com medicamentos antibacterianos.
  • Os genes de resistência a drogas são freqüentemente carregados em plasmídeos ou em transposons que podem sofrer transferência vertical facilmente e entre micróbios por meio de transferência horizontal de genes.
  • Os modos comuns de resistência a drogas antimicrobianas incluem modificação ou inativação de drogas, prevenção de captação ou efluxo celular, modificação de alvo, superprodução de alvo ou desvio enzimático e mimetismo de alvo.
  • Estão surgindo cepas microbianas problemáticas que mostram extensa resistência antimicrobiana; muitas dessas cepas podem residir como membros da microbiota normal em indivíduos, mas também podem causar infecções oportunistas. A transmissão de muitas dessas cepas microbianas altamente resistentes geralmente ocorre em ambientes clínicos, mas também pode ser adquirida na comunidade.

Notas de rodapé

  1. 1 D.H. Fong, A.M. Berghuis. “Substrate Promiscuity of an Aminoglycoside Antibiotic Resistance Enzyme Via Target Mimicry.” EMBO Journal 21 não. 10 (2002): 2323–2331.
  2. 2 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Resistência a antibióticos / antimicrobianos”. http://www.cdc.gov/drugresistance/index.html. Acessado em 2 de junho de 2016.
  3. 3 A.S. Kalokhe et al. “Multidrug-Resistant Tuberculosis Drug Susceptibility e Molecular Diagnostic Testing: A Review of the Literature. American Journal of the Medical Sciences 345 no. 2 (2013): 143–148.
  4. 4 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Resistente à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA): Informações gerais sobre MRSA na comunidade. ” http://www.cdc.gov/mrsa/community/index.html. Acessado em 2 de junho de 2016
  5. 5 F.D. Lowy. “Resistência antimicrobiana: o exemplo de Staphylococcus aureus.” Journal of Clinical Investigation 111 não. 9 (2003): 1265–1273.
  6. 6 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Infecções associadas a cuidados de saúde (HIA): Informações gerais sobre VISA / VRSA.” www.cdc.gov/HAI/organisms/vis...visa_vrsa.html. Acessado em 2 de junho de 2016.

Contribuinte

  • Nina Parker, (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) e Brian M. Forster (Saint Joseph's University) com muitos autores contribuintes. Conteúdo original via Openstax (CC BY 4.0; acesse gratuitamente em https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


A eficácia de uma intervenção de administração antimicrobiana simples na prática geral na Austrália: um estudo piloto

A prescrição inadequada e excessiva de antimicrobianos pode levar à resistência aos antimicrobianos. Os princípios do Antimicrobial Stewardship (AMS) não estão bem estabelecidos na prática geral na Austrália, apesar da taxa relativamente alta de prescrição de antimicrobianos na comunidade. Poucas intervenções foram implementadas que resultaram em uma redução significativa ou melhoria na prescrição de antimicrobianos por médicos de clínica geral (GPs). Este estudo foi, portanto, realizado para avaliar o impacto de uma nova intervenção educacional de GP sobre a adequação das prescrições de antimicrobianos, bem como a conformidade do GP com as diretrizes de prescrição de antimicrobianos.

Métodos

Em 2018, uma intervenção educacional simples de GP foi implementada em uma grande clínica com o objetivo de melhorar a prescrição de antimicrobianos. Incluiu sessões de educação face a face com GPs sobre princípios de AMS, resistência antimicrobiana, diretrizes de prescrição atuais e testes microbiológicos. Uma auditoria de adequação de antibióticos na prática de prescrição antes e depois da intervenção educacional foi realizada. Os dados foram resumidos usando porcentagens e comparados entre pontos de tempo usando testes de qui-quadrado e regressão de Poisson (resultados relatados como razões de risco (RR) com intervalos de confiança de 95% (IC)).

Resultados

Dados de 376 e 369 prescrições em julho de 2016 e julho de 2018, respectivamente, foram extraídos. Houve melhorias significativas na seleção de antimicrobianos apropriados (73,9% vs 92,8%, RR = 1,26 IC 95% = 1,18-1,34), duração adequada (53,1% vs 87,7%, RR = 1,65 IC 95% = 1,49-1,83) e conformidade com diretrizes (42,2% vs 58,5%, RR = 1,39, IC 95% = 1,19-1,61) pós-intervenção. A documentação das instruções de duração dos antimicrobianos, o acompanhamento do paciente, bem como o peso do paciente aumentaram significativamente após a intervenção (p & lt 0,001). Houve redução significativa nas prescrições sem uma indicação listada para terapia antimicrobiana, prescrições sem acompanhamento de testes microbiológicos apropriados e o fornecimento de prescrições repetidas desnecessárias (p & lt 0,001). Prescrições inadequadas de antimicrobianos observadas antes da intervenção para interrupção médica da gravidez cessaram após a intervenção.

Conclusões

A auditoria das prescrições de antimicrobianos de GP identificou práticas de prescrição inconsistentes com as diretrizes australianas. No entanto, a implementação de um programa de educação simples levou a uma melhora significativa na prescrição de antimicrobianos pelos GPs. Essas descobertas indicam o importante papel da AMS e da educação antimicrobiana contínua na prática geral.


Eficácia antimicrobiana do cinnamaldeído contra Escherichia coli O157: H7 e Salmonella enterica em suco de cenoura e suco de fruta mista mantido a 4 ° C e 12 ° C

A eficácia do cinamaldeído na inativação de Salmonella enterica e Escherichia coli O157: H7 em suco de cenoura (CRJ) e suco de frutas vermelhas (MBJ) foi investigada. Caldo de infusão de cérebro e coração (BHI), CRJ e MBJ, com concentrações de cinamaldeído adicionado variando de 0,15 a 1,5 μL / mL, 0,25 a 2,0 μL / mL e 0,25 a 1,5 μL / mL, respectivamente, foram inoculados com 5 - mistura de cepas de Salmonella enterica ou Escherichia coli O157: H7 para dar uma contagem viável inicial de 5,07 log10 unidades formadoras de colônia / mL. BHI inoculado ou sucos sem cinamaldeído serviram como controle. O crescimento dos patógenos em BHI (35 ° C) foi monitorado por meio de leituras de absorbância (densidade óptica [OD] 600 nm) por 24 h. Os sucos inoculados foram mantidos a 4 ° C ou 12 ° C por 24 h, e os números de patógenos viáveis ​​foram determinados em 0, 2, 4, 8 e 24 h por plaqueamento de amostras em ágar seletivo seguido de incubação (35 ° C) e contagem de colônias bacterianas às 48 h. A concentração inibitória mínima de cinamaldeído para ambos os patógenos em BHI foi de 0,25 μL / mL. Os patógenos foram mais sensíveis ao cinamaldeído em MBJ em comparação com CRJ, independentemente da temperatura de armazenamento (p & lt 0,05). A 4 ° C, o cinamaldeído (1,5 μL / mL) inativou completamente S. enterica e E. coli em MBJ (negativo por enriquecimento) em 2 he 8 h, respectivamente, enquanto ambos os patógenos foram detectados em CRJ (4 ° C com 2,0 μL / mL cinamaldeído) às 8 e 24 h. A 12 ° C, S. enterica e E. coli não foram detectados em MBJ (1,5 μL / mL cinamaldeído) dentro de 2 e 4 h, respectivamente, no entanto, em CRJ (12 ° C 2,0 μL / mL cinamaldeído), inativação completa de S. enterica e E. coli ocorreram em 4 e 24 horas, respectivamente. Cinamaldeído é um antimicrobiano eficaz de fontes naturais que pode ser usado para inativar patógenos bacterianos em sucos de frutas e vegetais para aumentar a segurança microbiana desses produtos alimentícios nutritivos.

Palavras-chave: Sucos antimicrobianos de cinamaldeído de Escherichia coli Salmonella.


Método de Difusão de Disco

o método de disco-difusão envolve a aplicação de diferentes produtos químicos em discos de papel de filtro estéreis separados (Figura 9.6) Os discos são então colocados em uma placa de ágar que foi inoculada com a bactéria-alvo e os produtos químicos se difundem dos discos para o ágar onde a bactéria foi inoculada. À medida que o “gramado” de bactérias cresce, zonas de inibição do crescimento microbiano são observadas como áreas claras ao redor dos discos. Embora existam outros fatores que contribuem para os tamanhos das zonas de inibição (por exemplo, se o agente é solúvel em água e capaz de se difundir no ágar), zonas maiores normalmente se correlacionam com o aumento da eficácia de inibição do agente químico. O diâmetro em cada zona é medido em milímetros.

Figura 9.6 Um ensaio de difusão em disco é usado para determinar a eficácia dos agentes químicos contra um micróbio específico. (a) Uma placa é inoculada com vários discos antimicrobianos. A zona de inibição em torno de cada disco indica a eficácia desse antimicrobiano contra a espécie específica que está sendo testada. (b) Nessas placas, quatro agentes antimicrobianos são testados quanto à eficácia em matar Pseudomonas aeruginosa (esquerda) e Staphylococcus aureus (direito). Esses antimicrobianos são muito mais eficazes em matar S. aureus, conforme indicado pelo tamanho das zonas de inibição. (crédito b: modificação do trabalho pela American Society for Microbiology)

  • Ao comparar as atividades de dois desinfetantes contra o mesmo micróbio, usando o ensaio de difusão em disco, e assumindo que ambos são solúveis em água e podem se difundir facilmente no ágar, um desinfetante mais eficaz teria uma zona de inibição maior ou menor?

Introdução

Figura 1. Um veterinário se prepara para limpar uma tartaruga marinha coberta de óleo após o derramamento de óleo Deepwater Horizon no Golfo do México em 2010. Após o derramamento, a população de uma bactéria marinha comedora de óleo de ocorrência natural chamada Alcanivorax borkumensis disparou, ajudando a se livrar do óleo. Os cientistas estão trabalhando em maneiras de fazer a engenharia genética dessa bactéria para ser mais eficiente na limpeza de derramamentos futuros. (crédito: modificação do trabalho pelo Serviço Oceânico Nacional da NOAA)

De fontes termais em ebulição até as profundezas do gelo da Antártica, os microrganismos podem ser encontrados em quase todos os lugares da Terra em grandes quantidades. Os microrganismos (ou micróbios, como também são chamados) são pequenos organismos. A maioria é tão pequena que não pode ser vista sem um microscópio.

A maioria dos microrganismos é inofensiva para os humanos e, de fato, muitos são úteis. Eles desempenham papéis fundamentais em ecossistemas em todos os lugares da Terra, formando a espinha dorsal de muitas teias alimentares. As pessoas os usam para fazer biocombustíveis, medicamentos e até alimentos. Sem micróbios, não haveria pão, queijo ou cerveja. Nossos corpos estão cheios de micróbios, e somente nossa pele é o lar de trilhões deles. 1 Alguns deles não podemos viver sem outros causam doenças que podem nos deixar doentes ou até mesmo nos matar.

Embora se saiba muito mais hoje sobre a vida microbiana do que antes, a grande maioria desse mundo invisível permanece inexplorada. Os microbiologistas continuam a identificar novas maneiras pelas quais os micróbios beneficiam e ameaçam os humanos.


Catabolismo Lipídico

Os triglicerídeos são uma forma de armazenamento de energia de longo prazo em animais. Eles são feitos de glicerol e três ácidos graxos (veja [link]). Os fosfolipídios compõem as membranas celulares e organelas de todos os organismos, exceto as arquéias. A estrutura fosfolipídica é semelhante a triglicerídeos exceto que um dos ácidos graxos é substituído por um grupo principal fosforilado (ver [link]). Triglicerídeos e fosfolipídios são quebrados primeiro pela liberação de cadeias de ácidos graxos (e / ou o grupo de cabeça fosforilado, no caso de fosfolipídeos) da estrutura de glicerol de três carbonos. As reações que quebram os triglicerídeos são catalisadas por lipases e aqueles envolvendo fosfolipídios são catalisados ​​por fosfolipases. Essas enzimas contribuem para a virulência de certos micróbios, como a bactéria Staphylococcus aureus e o fungo Cryptococcus neoformans. Esses micróbios usam fosfolipases para destruir lipídios e fosfolipídios nas células hospedeiras e, em seguida, usam os produtos catabólicos para obter energia (consulte Fatores de Virulência de Patógenos Bacterianos e Virais).

Os produtos resultantes do catabolismo lipídico, glicerol e ácidos graxos, podem ser ainda mais degradados. O glicerol pode ser fosforilado em glicerol-3-fosfato e facilmente convertido em gliceraldeído 3-fosfato, que continua através da glicólise. Os ácidos graxos liberados são catabolizados em um processo denominado β-oxidação, que remove sequencialmente grupos acetil de dois carbonos das extremidades das cadeias de ácidos graxos, reduzindo NAD + e FAD para produzir NADH e FADH2, respectivamente, cujos elétrons podem ser usados ​​para fazer ATP por fosforilação oxidativa. Os grupos acetil produzidos durante oxidação β são transportados pela coenzima A para o ciclo de Krebs, e seu movimento através deste ciclo resulta em sua degradação em CO2, produzindo ATP por fosforilação em nível de substrato e NADH e FADH adicionais2 moléculas (consulte o Apêndice C para uma ilustração detalhada da β-oxidação).

Outros tipos de lipídios também podem ser degradados por certos micróbios. Por exemplo, a capacidade de certos patógenos, como Mycobacterium tuberculosis, para degradar o colesterol contribui para a sua virulência. As cadeias laterais do colesterol podem ser facilmente removidas enzimaticamente, mas a degradação dos anéis fundidos restantes é mais problemática. Os quatro anéis fundidos são quebrados sequencialmente em um processo de várias etapas facilitado por enzimas específicas, e os produtos resultantes, incluindo o piruvato, podem ser catabolizados no ciclo de Krebs.


Limitação da pesquisa

This survey was conducted in a single public university in Bangladesh therefore, it may not represent the overall scenario of the Bangladeshi student community. The data set is small, consisting of data of 205 respondents. The study had the intrinsic limitations of the knowledge, attitude, practice survey. Students might face recall bias when answering the questions of antibiotic consumption in the last six months. The current study is cross-sectional type of known as observational study often utilize to determine prevalence and to infer causation. 79 Only describe the snap-shot of the research issue not a video picture. 80 Additionally, this is a cross-sectional study with its inherent the primary limitation. The cross-sectional study design assessed both the exposure and outcome simultaneously, there is generally no evidence of a temporal relationship between exposure and outcome. 81 Furthermore, the current study utilizes three point likert scale. The likert scale questionnaire had predetermined answer, thereby, if any research-respondent differs with mentioned answer that can not be determined. 82 , 83 Moreover, likert scale only gathers numerical data which unable to offer a comprehensive representation, especially of educational portents. 84


14.5: Testing the Effectiveness of Antimicrobials - Biology

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PCR for the diagnosis of sepsis: hope or hype?

Molecular biology has not yet fully reached its ambitious goals in clinical bacteriology. Notwithstanding the tremendous technical challenges, the detection of nucleic acids directly from the blood of septic patients has not been shown cost-effective or even clinically relevant. Yet the potential for rapid molecular detection of circulating DNA (DNAemia) coupled to an educated antimicrobial drug adaptation has been repetitively advocated as a predicted breakthrough. Why do we still remain in such uncertainty?

In a previous issue of Critical Care, Lehmann and colleagues analyzed the potential impact of a commercially available PCR-based diagnostic method to test the whole blood of septic patients for bacterial DNAemia [1]. The evidence they collected is derived from their previous prospective observational trial showing reduction of inadequate treatment days [2] coupled with two other unrelated studies on outcomes [3,4]. The authors then developed a mathematical model to suggest that PCR-based detection of pathogens early during sepsis might reveal cost-effective, under-defined conditions. This is clearly a landmark paper in molecular microbial diagnostics but its predictions derive from numerous assumptions and therefore warrant a careful interpretation.

It is now obvious that adequate empiric therapy must be administered as soon as possible to septic patients in order to reduce mortality [5]. An early switch, however, from an empiric regimen initiated on clinical clues to an adapted therapy based on a probabilistic antimicrobial susceptibility, itself derived from the organism identification, might lead to more targeted and more appropriate therapy. This implies broadening the antimicrobial spectrum for an unexpected organism and/or narrowing the empiric coverage (for example, by stopping glycopeptides if an Escherichia coli strain is detected). Benefits might therefore derive from an improved clinical outcome and/or from savings due to drug adjustments. This strategy could also, however, lead to higher costs due to molecular diagnostics and adjusted therapy. And here comes the challenge to design such a healtheconomic study: one needs to bridge several medical disciplines (intensive medicine, laboratory medicine, epidemiology and infectious disease specialists, and so forth) to provide the full cost picture. This picture is needed to convince our hospital directors to implement costly but beneficial approaches, by showing them strong data supporting a paradigm shift in clinical microbiology.

Lehmann and colleagues have partially overcome these hurdles by compiling data from different studies [1]. Importantly, their approach makes several major assumptions: molecular testing does not provide false positive results (negative results are not considered here - hence, the issue of suboptimal detection sensitivity and the limited microbial diversity detection of the assay are not relevant here) the assay is performed only once, as soon as possible results are rapidly delivered 24 hours per day to the physician in charge, who will immediately and optimally adjust therapy the prevalence of positive blood cultures should be high (here more than 15%, as observed in the emergency room wards and hence mostly detecting community-acquired infections) and, finally, there should be a high proportion of inadequate empirical treatments (here more than 25%, which might be true mostly for hospital-acquired infections and therefore in wards other than the emergency room). The applicability of this approach is thus highly contextual as a function of the local epidemiology, of the respect of antimicrobial prescription guidelines, and assuming ideal 24 hours per day laboratory support. The cost-efficiency model should therefore be assessed by each potential user, for its intended target patient population and wards, by using its own numbers.

Finally, the compilation of data contains the risk that false positive PCR results (for example, the unexpected detection of DNA from Pseudomonas aeruginosa or yeasts/fungi) might overestimate the rate of inadequate antimicrobial therapy and inadequately support clinically-irrelevant, expensive and perhaps dangerous medical decisions. These limitations will have to be addressed in carefully designed studies.

In the future, such studies will have to confirm that the rapid availability of such PCR assays - a true logistical challenge to most diagnostic laboratories - can indeed be followed by changes in therapy and could prove cost-effective, across different wards, hospitals and countries. Once validated, such molecular assays will probably be bundled with computer-assisted antimicrobial prescription and electronic reporting tools.


Antimicrobial textiles for sutures, implants, and scaffolds

X. Chen , . Q. Zhang , in Antimicrobial Textiles , 2016

14.5.2 Antimicrobial prosthetic heart valve

Prosthetic valve endocarditis (PVE) is a relatively uncommon but very serious complication ( Darouiche et al., 2002 ) that may occur at any time following heart valve replacement operations ( Bush et al., 2010 ). Infective endocarditis is uniformly fatal without effective therapy. Endocarditis could be reduced by the antimicrobial treatment of both mechanical and biological valve prosthesis.

Some researchers have attempted to colonize antimicrobial agent to textile sewing cuff of prosthetic heart valve to exclude infection and have made some periodic progress. The clinical experience ( de la Riviere et al., 2000 ) with a mechanical valve with silver coating performs well. No adverse effects of the silver coating could be detected, and there were no valve-related complications. Tweden et al. (1997a,b) conducted ten-week duration mechanical valve replacement studies in sheep with uncoated or silver-coated polyester sewing cuffs. Antimicrobial testing confirmed the effectiveness of this coating in inhibiting colonization of polyester fabric. The results indicate prosthetic valves with silver-coated cuffs may provide additional protection against PVE. Besides the silver coating, antibiotic and antibacterial proteins were also applied into the antimicrobial treatment. The study ( Darouiche et al., 2002 ) showed that prosthetic heart valve sewing cuffs coated with minocycline and rifampin provide broad-spectrum antimicrobial activity in vitro, and are anti-infective in vivo against P. aeruginosa. The anti-infective efficacy encouraged the clinical evaluation of these sewing cuffs. Kuijpers et al. (2000) loaded lysozyme, a model protein for antibacterial proteins, into cross-linked gelatin gels incorporated in Dacron sewing rings. In vivo, in vitro, and mathematical release models were used to study the performance of a controlled release system for antibacterial proteins based on cross-linked gelatin applied in Dacron. The animal study conducted by Darouiche et al. (1998) was to examine in vivo the antimicrobial efficacy of a prosthetic heart valve sewing ring fabric coated with: (1) silver (2) combined minocycline and rifampin (M/R) or (3) combined chlorhexidine and chloroxylenol (CH/CX). The results suggested that silver-coated sewing rings might not prove to be clinically anti-infective. In contrast, antimicrobial-coated sewing rings that produce an effective zone of inhibitions, particularly those coated with M/R, are likely to be clinically protective.

Gallyamov et al. (2014) exposed the bovine pericardium in solutions of chitosan in carbonic acid, which introduced even better mechanical properties and highly pronounced antimicrobial activity of the modified collagen tissue against adherence and biofilm formation of relevant gram-positive and gram-negative strains. The treated collagen tissue of bovine pericardium valve with chitosan solutions prevented calcification and obtained antimicrobial activity.

The improvement of an antimicrobial prosthetic heart valve provides a new and promising approach to reduce the incidence of early infective endocarditis. There are still challenges to struggle with microbes due to the antibiotic resistance, diversity of infectious strains, and limitation of drug release.


Assista o vídeo: Conoces los antimicrobianos? (Dezembro 2021).