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Comunidades bacterianas podem comprometer a eficácia antibiótica

Embora uma bactéria pneumocócica individualmente concorra por recursos limitados com todas as outras bactérias presentes no nicho, também pode haver benefícios em um ambiente comunitário.

Segundo um estudo, publicado no periódico científico PLOS Biology em 27 de dezembro, bactérias que são suscetíveis a antibióticos podem sobreviver quando há um número suficiente de bactérias resistentes a um antibiótico a sua volta. Esta nova abordagem sobre como o contexto microbiano pode comprometer a terapia com antibióticos é resultado de uma pesquisa realizada por uma equipe de microbiologistas da Universidade de Groningen, Holanda, juntamente com colegas de San Diego, Estados Unidos.

O artigo inteiro pode ser bem resumido em um curto vídeo de uma experiência crucial do estudo. No vídeo (veja abaixo), vemos bactérias Staphylococcus aureus, que foram marcadas com uma proteína fluorescente verde, com resistência para o antibiótico cloranfenicol devido a um gene específico inserido em seu genoma. Junto a eles (bactérias resistes e antibiótico), estão as bactérias Streptococcus pneumoniae pretas, que não possuem o gene de resistência ao cloranfenicol.

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No meio contendo o antibiótico, as células verdes começam a crescer e a se dividir, enquanto que as células negras não resistentes não o fazem. Após um tempo, os indivíduos de bactérias em preto começam a dividir-se e mesmo a exceder suas companheiras verdes. Veja:

Vídeo: bactérias não resistentes (em preto) podem sobreviver e crescer na presença de um antibiótico quando cercadas por bactérias resistentes aos antibióticos (em verde).

O que está acontecendo no experimento? O microbiologista Robin Sorg, principal autor do artigo, explica: “As bactérias resistentes ocupam o cloranfenicol e o desativam. Em certo ponto, a concentração no meio de crescimento cai abaixo de um nível crítico e as células não resistentes começam a crescer.” Algo como isso já foi visto antes. “As células com resistência à penicilina podem secretar enzimas beta-lactamase que quebram o antibiótico. Mas no nosso caso, o antibiótico é desativado dentro das células resistentes”, explica Sorg.

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Time-lapse

A descoberta foi feita usando time-lapse de microscopia, e confirmada com modelagem computacional em um modelo de pneumonia de ratos. “Nos camundongos, observamos que bactérias Streptococcus pneumoniae susceptíveis sobrevivem ao tratamento com cloranfenicol quando os animais são co-infectados com bactérias resistentes”, explica o pesquisador. Além disso, os resultados descartaram a transferência do gene de resistência ao antibiótico. Os dados estão de acordo com a evidência anedótica da medicina clínica, onde bactérias susceptíveis a antibióticos (não resistentes) por vezes se desenvolvem em pacientes que foram tratados sem sucesso com antibióticos. “Isso sempre intrigou os médicos. Nosso trabalho pode fornecer uma explicação possível”, conclui Sorg.

Imagens fixas (sobreposição de contraste de fase e microscopia de fluorescência) de um experimento time-lapse com S. pneumoniae CmS, cocultivados com uma cepa do concorrente de nódulos pneumocócitos S. aureus (estirpe LAC pCM29) que expressa CAT e GFP, crescendo em um semi - Superfície sólida suplementada com 3 μg ml-1 Cm. Barra de escala 10 μm.

Imagens fixas (sobreposição de contraste de fase e microscopia de fluorescência) de um experimento time-lapse com S. pneumoniae CmS, cocultivados com uma cepa do concorrente de nódulos pneumocócitos S. aureus (estirpe LAC pCM29) que expressa CAT e GFP, crescendo em um semi – Superfície sólida suplementada com 3 μg ml-1 Cm. (Barra de escala 10 μm). Créditos: SORG, Robin A et al. Collective Resistance in Microbial Communities by Intracellular Antibiotic Deactivation. PLOS Biology, 27 December 2016 DOI: 10.1371/journal.pbio.2000631

As bactérias suscetíveis podem sobreviver por muito mais tempo quando as bactérias resistentes estão por perto, e ao fim podem até mesmo superá-las. Mas o que isso significa para a propagação da resistência aos antibióticos? “É complicado”, diz Sorg. “Sabemos que o uso de antibióticos resulta em bactérias resistentes por meio da seleção . No entanto, não entendemos completamente esses processos, nem por que a resistência aos antibióticos pode se desenvolver tão rapidamente. Estudos de células únicas como o nosso ajudam a preencher alguns desses detalhes”, ele explica.

Robin Sorg. Foto: Science LinX

Metabolismo

Uma coisa que deve ser observada é que no experimento as bactérias suscetíveis param de proliferar, mas não morrem. “Muitos mecanismos de morte induzidos por antibióticos dependem de bactérias em divisão, ou pelo menos de bactérias com metabolismo ativo. Se o antibiótico não mata as bactérias não resistentes talvez ele não as torne mais fortes, mas certamente dá a elas condições de desenvolver resistência por causa do seu ambiente”, detalha o microbiologista o autor do estudo.

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Este conhecimento pode prevenir os médicos ao tratar um paciente com antibióticos. “Sabemos que devemos usar essas drogas com discrição, mas talvez precisemos ser ainda mais cuidadosos do que pensávamos”, diz Sorg. Ele esboça uma abordagem de medicina personalizada, na qual os micróbios não patogênicos presentes em um paciente são testadas com genes de resistência. “Isso aumentaria o risco de uma transferência da resistência para os patógenos”, alerta o pesquisador.

Para evitar a ocorrência de resistência em microrganismos não patogênicos é naturalmente importante utilizar antibióticos o mínimo possível. E talvez um dia, quando a nossa compreensão dos mecanismos responsáveis pela propagação da resistência aos antibióticos for mais completa, possamos encontrar uma maneira de impedi-la.

Referências:

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  1.  R.A. Sorg et al., “Collective resistance in microbial communities by intracellular antibiotic deactivation,” PLOS Biology, doi:10.1371/journal.pbio.2000631, 2016.
  2. University of Groningen, “Antibiotic resistance just became more complex”. Disponível em: < http://www.rug.nl/sciencelinx/nieuws/2016/12/20161227_resistance  >.  Acesso em: 05/01/2017

  3. Science Daily, “Antibiotic resistance just became more complex”. Disponível  em <https://www.sciencedaily.com/releases/2016/12/161229141913.htm> . Acesso em 05/01/2017.

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