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Módulo 10 de microbiologia básica, Resumos de Biomedicina

Conteúdo de Microbiologia básica Para estudos

Tipologia: Resumos

2023

Compartilhado em 12/03/2023

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Agência Nacional de Vigilância Sanitária | Anvisa
Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos
de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos pelo
Laboratório de Microbiologia Clínica
MICROBIOLOGIA CLÍNICA PARA O
CONTROLE DE INFECÇÃO RELACIONADA À
ASSISTÊNCIA À SAÚDE
MANUAL DE MICROBIOLOGIA CLÍNICA PARA O CONTROLE DE INFECÇÃO RELACIONADA À ASSISTÊNCIA À SAÚDE
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Agência Nacional de Vigilância Sanitária | Anvisa

Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos

de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos pelo

Laboratório de Microbiologia Clínica

MICROBIOLOGIA CLÍNICA PARA O

CONTROLE DE INFECÇÃO RELACIONADA À

ASSISTÊNCIA À SAÚDE

Copyright © 2020 Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Todos os direitos reservados. É permitida a reprodução parcial ou total dessa obra, desde que citada a fonte e que não seja para venda ou qualquer fim comercial. A responsabilidade pelos direitos autorais de textos e imagens dessa obra é da área técnica. A Anvisa, igualmente, não se responsabiliza pelas ideias contidas nessa publicação.

1ª edição – 2020

Elaboração, distribuição e informações: AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA SIA Trecho 5, Área Especial 57 CEP: 71205-050 Brasília – DF Tel.: (61) 3462- Home page: www.gov.br/anvisa/pt-br Diretoria Antônio Barra Torres – Diretor-Presidente Alessandra Bastos Soares Cristiane Rose Jourdan Gomes Meiruze Sousa Freitas Alex Machado Campos

Juvenal de Souza Brasil Neto Daniela Marreco Cerqueira Daniela Marreco Cerqueira Patricia Oliveira Pereira Tagliari

Gerência Geral de Tecnologia em Serviços de Saúde – GGTES Guilherme Antônio Marques Buss

Gerente de Vigilância e Monitoramento em Serviços de Saúde – GVIMS/GGTES Magda Machado de Miranda Costa

Coordenação Técnica: Afonso Luis Barth – Hospital de Clínicas de Porto Alegre e Universidade Federal do Rio Grande do Sul Juliana Caierão – Universidade Federal do Rio Grande do Sul Luciana Silva da Cruz de Oliveira – Anvisa

Redação: Adriana Cardenas – Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciên- cias Biomédicas, Universidade de São Paulo; Afonso Luís Barth – Hos- pital de Clínicas de Porto Alegre e Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Ana Paula D’ Alincourt Carvalho Assef – Laboratório de Pesquisa em Infecção Hospitalar LAPIH), Instituto Oswaldo Cruz – Fiocruz; Darlan Augusto da Costa Rocha – Grupo Fleury Setor de Pesquisa e Desenvol- vimento; Doroti de Oliveira Garcia – Centro de Laboratório Regional de Marília – Instituto Adolfo Lutz; Fernanda Esposito – Faculdade de Ciên- cias Farmacêuticas, Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas, Universidade de São Paulo; Ivson Cassiano de Oliveira Santos - Instituto Oswaldo Cruz; Jorge Luiz Mello Sampaio – Departamento de Microbio- logia, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo ;Ju- liana Caierão – Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Melise Cha- ves Silveira - Instituto Oswaldo Cruz; Nilton Lincopan – Departamento

de Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo; Orlando Carlos da Conceição Neto – Seção de Microbiologia do Hospital Central da Aeronáutica do Rio de Janeiro; Raquel Regina Bo- nelli – Instituto de Microbiologia Paulo de Góes, Universidade Federal do Rio de Janeiro Revisores externos: Afonso Luís Barth – Hospital de Clínicas de Porto Alegre e Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Ana Cristina Gales – Universidade Federal de São Paulo/Escola Paulista de Medicina; Elizabeth de Andrade Marques

  • Faculdade de Ciências Médicas - Departamento de Microbiologia, Imu- nologia e Parasitologia - Universidade de Estado do Rio de Janeiro (UERJ); Jorge Luís Mello Sampaio – Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo; Juliana Caierão – Uni- versidade Federal do Rio Grande do Sul; Marcelo Pillonetto - Laboratório Central do Estado do Paraná (LACEN/PR) e Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR) Revisão técnica – Anvisa: Ana Clara Ribeiro Bello dos Santos; André Anderson Carvalho; Andressa Honorato Miranda de Amorim; Cleide Felicia de Mesquita Ribeiro; Heiko Thereza Santana; Humberto Luiz Couto Amaral de Moura; Lilian de Souza Barros; Luciana Silva da Cruz de Oliveira; Magda Machado de Miranda Costa; Mara Rúbia Santos Gonçalves; Maria Dolores Santos da Purificação Nogueira; Suzie Marie Gomes Vídeos: Ana Paula D’Alincourt Carvalho Assef – Laboratório de Pesquisa em Infecção Hospitalar (LAPIH)/Instituto Oswaldo Cruz – Fiocruz; Andreza Francisco Martins – Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Cláudio Marcos Rocha de Souza – Instituto Oswaldo Cruz; Marcelo Pillonetto
  • Laboratório Central do Estado do Paraná (LACEN/PR) e Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR); Otávio von Ameln Lovison – Universidade Federal do Rio Grande do Sul Projeto Gráfico e Diagramação: All Type Assessoria Editorial Eireli Capa: Camila Contarato Burns – Anvisa

Ficha Catalográfica Brasil. Agência Nacional de Vigilância Sanitária Microbiologia Clínica para o Controle de Infecção Relacionada à Assistência à Saúde. Módulo 10 – Detec- ção dos Principais Mecanismos de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos pelo Laboratório de Microbio- logia Clínica/Agência Nacional de Vigilância Sanitária.– Brasília: Anvisa, 2020. 160p.: il.10 volumes ISBN: 978-65-89701-01-

  1. Infecção Relacionada à Assistência à Saúde – Controle. 2. Infecção em Serviços de Saúde. 3. Microbiolo- gia Clínica. 4. Vigilância Sanitária em Serviços de Saúde. 5. Resistência microbiana. I. Título.

SUMÁRIO

Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos

APRESENTAÇÃO

A resistência microbiana (RM) aos antimicrobianos é um grave problema mundial, estando as- sociada ao aumento do tempo de internação, dos custos do tratamento e das taxas de morbi- dade e mortalidade dos pacientes. A RM ocorre quando microrganismos (como bactérias, fun- gos, vírus e parasitas) mudam quando são expostos aos antimicrobianos (como antibióticos, antifúngicos, antivirais, antimaláricos e anti-helmínticos). Como resultado, os medicamentos tornam-se ineficazes e as infecções persistem no corpo, aumentando o risco de propagação a outras pessoas e de causar sérias complicações e óbitos nos pacientes. A RM ocorre natural- mente ao longo do tempo, geralmente por meio de alterações genéticas, no entanto, o uso indevido e excessivo de antimicrobianos está acelerando esse processo.

A RM é um problema complexo que afeta toda a sociedade e é impulsionada por muitos fato- res que estão interligados. Intervenções isoladas possuem impacto limitado. É necessária uma ação coordenada para minimizar o surgimento e a disseminação da RM. O uso indiscriminado e incorreto dos antimicrobianos na comunidade, na agricultura, na criação de animais e nos serviços de saúde são reconhecidamente importantes fatores de risco para o surgimento e a disseminação da RM.

Nesse contexto, insere-se o Laboratório de Microbiologia, que tem como objetivo não apenas apontar o responsável por um determinado estado infeccioso, mas também indicar, por meio do monitoramento de populações microbianas, qual o perfil dos microrganismos que estão interagindo com o organismo humano, possibilitando a indicação de tratamentos mais efeti- vos. Para o desempenho satisfatório dessa função, é fundamental que os laboratórios de mi- crobiologia possuam estrutura capaz de estabelecer informações sobre a melhor amostra bio- lógica, reconhecer a microbiota e os contaminantes, identificar microrganismos associados à infecção ou com propósitos epidemiológicos, obter resultados em tempo oportuno em casos de emergências, realizar o transporte seguro e rápido das amostras e manter uma educação contínua em relação aos aspectos das infecções relacionadas à assistência à saúde.

Tendo em vista esses aspectos e considerando que a microbiologia é um campo muito dinâ- mico, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária – Anvisa, em colaboração com especialistas do Brasil, disponibiliza o Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos de Resistência Bac- teriana aos Antimicrobianos pelo Laboratório de Microbiologia Clínica, da série Microbiologia Clínica para o controle de infecção relacionada à assistência à saúde, composta por outros nove módulos: Módulo 1 – Biossegurança e manutenção de equipamentos em laboratório de microbiologia clínica; Módulo 2 – Controle externo da qualidade; Módulo 3 – Principais Síndro- mes Infecciosas; Módulo 4 – Procedimentos laboratoriais: da requisição do exame à análise mi- crobiológica e laudo final; Módulo 5 – Tecnologias em Serviços de Saúde: descrição dos meios de cultura empregados nos exames microbiológicos; Módulo 6 – Detecção e identificação de bactérias de importância médica; Módulo 7 – Detecção e identificação de micobactérias de

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importância médica; Módulo 8 – Detecção e identificação de fungos de importância médica e Módulo 9 – Infecções virais.

A Anvisa espera com esta nova publicação contribuir para que os laboratórios de microbio- logia possam assimilar e alcançar novos níveis de complexidade laboratorial, atendendo às exigências e características próprias de cada serviço de saúde, além de subsidiar a adoção de procedimentos básicos padronizados nesses serviços que possam, em última instância, forne- cer informações mais confiáveis e seguras para apoiar a prática clínica e a tomada de decisão local e nacional para a prevenção e o controle da resistência microbiana nos serviços de saúde do país.

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A Organização Mundial da Saúde (OMS) e o“Centers for Disease Control and Prevention” (CDC) norte-americano reconhecem alguns microrganismos como mais relevantes no contexto da multirresistência aos antimicrobianos. Bacilos Gram-negativos resis- tentes aos carbapenêmicos e Neisseria gonorrhoeae resistentes às fluoroquinolonas e às cefalosporinas de terceira geração são apenas alguns desses exemplos (que se- rão discutidos no Capítulo 3 deste módulo) e demonstram que a problemática da resistência bacteriana engloba não somente infecções classicamente relacionadas à assistência à saúde, mas, também, a infecções comunitárias.

A ocorrência e emergência de bacilos Gram-negativos multirresistentes tem se reve- lado um importante desafio para os serviços de saúde exigindo um grande esforço de gestores e profissionais de saúde de todas as especialidades na busca de medidas inovadoras e eficazes de prevenção e controle desses microrganismos^6.

No Brasil, de acordo com dados do Boletim de Segurança do Paciente e Qualidade em Serviços de Saúde n° 20 (Avaliação dos indicadores nacionais das Infecções Relacionadas à Assistência à Saúde (IRAS) e Resistência microbiana do ano de 2018), Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter spp. e Pseudomonas aeruginosa estão entre os principais microrganismos causadores de infecções primárias de corrente sanguínea relacionadas à infecção de cateter venoso central confirmadas laboratorialmente em Unidades de Terapia Intensiva (UTI) adulto. Corroborando com o panorama mundial, em nosso país, a resistência aos carbapenêmicos é o principal desafio entre esses mi- crorganismos, sendo que aproximadamente 79%, 44,30% e 41,40% dos Acinetobacter spp., K. pneumoniae e P. aeruginosa foram resistentes aos carbapenêmicos, respecti- vamente, conforme dados do Boletim citado acima 7.

São várias e graves as consequências de infecções por essas e outras bactérias multir- resistentes, incluindo aumento de morbidade e mortalidade, maior tempo de hospi- talização e aumento dos custos com os cuidados com a saúde. Reconhecendo e preo- cupada com esse cenário, a OMS tem, frequentemente, ressaltado o tema da multir- resistência aos antimicrobianos, por meio do lançamento de campanhas e de progra- mas de vigilância epidemiológica. Um desses programas é o “Global Antimicrobial Resistance Surveillance System” (GLASS), uma plataforma para o compartilhamento de dados sobre resistência aos antimicrobianos em nível mundial. A OMS tem incen- tivado a participação de todos os países com o objetivo de obter um panorama glo- bal da resistência bacteriana aos antimicrobianos. São peças-chave desse programa os sistemas de vigilância nacionais, bem como os laboratórios de bacteriologia na- cionais de referência. Reconhecer a epidemiologia mundial de infecções associadas a microrganismos multirresistentes é essencial em um contexto onde o fluxo de pes- soas e mercadorias ocorre em uma intensidade sem precedentes. Até outubro de 2019, 88 países já haviam aderido ao GLASS, inclusive o Brasil 8.

Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos

De fato, nos últimos anos, esforços foram feitos para que sistemas de vigilância da resistência microbiana no Brasil se tornassem mais robustos, já que a subnotificação é um desafio que precisa ser vencido. Nesse sentido, em 2005 a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) criou a Rede Nacional de Monitoramento da Resistência Microbiana em Serviços de Saúde (Rede RM), com o objetivo de tornar a assistência à saúde mais efetiva por meio da detecção, prevenção e controle da emergência de re- sistência aos antimicrobianos em serviços de saúde no Brasil. Já, em 2013, a Anvisa e o Ministério da Saúde (MS) instituíram a Sub-rede Analítica de Resistência Microbiana em Serviços de Saúde (Sub-rede RM) com o objetivo de estabelecer, ao longo do tempo, o histórico evolutivo das cepas multirresistentes de infecções relacionadas à assistência à saúde humana. Todos esses esforços têm culminado em uma maior notificação da ocorrência de bactérias multirresistentes, fazendo com que os dados epidemiológicos nacionais estejam se tornando mais sistemáticos nos últimos anos.

É imprescindível ressaltar que não apenas a ampla utilização de antimicrobianos em medicina humana tem atuado como pressão seletiva para a emergência e dissemina- ção de bactérias multirresistentes. O uso de antimicrobianos em medicina veterinária e, também, na agropecuária são fatores determinantes que reforçam o cenário atual de alta prevalência de bactérias resistentes aos antimicrobianos. É nesse contexto que, nos últimos anos, tem sido salientado o conceito de Saúde Única (“One Health”), definido como um esforço integrativo de diferentes áreas atuando localmente, nacio- nalmente e globalmente para obter uma saúde ótima para pessoas, animais e o meio ambiente9,10.

Realmente, é necessário que se tenha uma visão holística da problemática da resis- tência bacteriana aos antimicrobianos. Isso porque 2/3 de todo os antimicrobianos consumidos no mundo são utilizados no contexto agropecuário e veterinário, como agentes terapêuticos e/ou profiláticos funcionando como promotores de crescimen- to. Muitas vezes, esses antimicrobianos são utilizados em doses subterapêuticas, fa- vorecendo a seleção de bactérias resistentes que, eventualmente, são transmitidas aos humanos, seja de forma direta (por contato/manipulação) ou indireta (produtos alimentares, solo e água contaminada) 9,10.

Entendendo a importância fundamental desse olhar global sobre a questão da re- sistência aos antimicrobianos, o Ministério da Saúde, em parceria com a Anvisa e ou- tros órgãos nacionais, publicou, em 2018, o Plano de Ação Nacional de Prevenção e Controle da Resistência aos Antimicrobianos no Âmbito da Saúde Única (2018-2022), o PAN-BR 11. Esse plano foi elaborado em convergência com os objetivos definidos pela aliança tripartite entre a OMS, a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) e a Organização Mundial de Saúde Animal (OIE), e tem como um dos objetivos garantir que se mantenha a capacidade de tratar e prevenir infecções com antimicrobianos seguros e eficazes, com qualidade assegurada e utilizados de

Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos

e a Secretaria de Vigilância em Saúde (SVS), foi criado o sistema Gerenciador de Ambiente Laboratorial (GAL), com o objetivo de informatizar os Laboratórios de Vigilância Epidemiológica e Vigilância em Saúde Ambiental, proporcionando geren- ciamento das rotinas, o acompanhamento das etapas para realização dos exames e a obtenção de relatórios epidemiológicos.

Em relação às técnicas de determinação da sensibilidade das bactérias aos antimi- crobianos, experimentos de diluição de antimicrobianos em caldo e em ágar foram uma das primeiras ferramentas utilizadas na prática da microbiologia, iniciado em

  1. Nos anos 1940, essas técnicas foram aprimoradas e, posteriormente, padroni- zadas e recomendadas pelos comitês de padronização ao redor do mundo, permi- tindo a determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) dos antimicrobianos. Entretanto, têm a desvantagem de serem tecnicamente trabalhosas para serem reali- zadas rotineiramente no laboratório de Microbiologia Clínica, especialmente aqueles com alta demanda^13.

Por sua vez, o teste de disco-difusão, desde a sua descrição original (na década de

  1. até a forma que conhecemos e utilizamos atualmente, passou por inúmeras modificações, tendo a contribuição de diferentes autores. Vários métodos foram pro- postos, todos apresentando limitações importantes, especialmente no que dizia res- peito à reprodutibilidade. Até que, em 1966, Kirby & Bauer estabeleceram uma me- todologia confiável e padronizada para ser utilizada para determinar a sensibilidade das bactérias aos antimicrobianos. O teste de “Kirby & Bauer” ainda é o método mais rotineiramente utilizado mundialmente, por ser de fácil execução, baixo custo e por responder, de forma geral, às necessidades da equipe médica^13.

Ö Em 1991, foi desenvolvido o primeiro método comercial (Teste Epsilométri- co – Etest®) baseado em fitas plásticas não porosas com um gradiente de concentração de antimicrobianos, o qual permite determinar a CIM dos an- timicrobianos sem a necessidade de uso de técnicas de diluição. Atualmen- te, existem outras empresas que também fabricam fitas com gradientes de concentração de antimicrobianos, utilizando o mesmo princípio do Etest. Metodologicamente fácil de executar, essa técnica é, na maioria das situa- ções clínicas, uma forma muito prática de realização de teste quantitativo (determinação de CIM) 13. As peculiaridades dos testes citados, bem como as metodologias detalhadas e suas limitações, serão discutidas no Capítulo 4.

Nem todos os testes descritos até aqui são adequados para todas as bactérias. A sen- sibilidade às polimixinas em enterobactérias, por exemplo, não é determinada, de forma confiável utilizando-se o teste de disco-difusão ou as fitas de gradiente de con- centração, e isso se deve às características moleculares do antimicrobiano^14. Além dis- so, algumas situações clínicas ou epidemiológicas podem exigir a caracterização de

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mecanismos de resistência específicos, e, para isso, testes adicionais são necessários. Assim, por exemplo, o teste de disco-difusão define se uma determinada bactéria é resistente a um carbapenêmico, mas não é capaz de elucidar se essa resistência está ou não associada à produção de carbapenemases (enzimas que hidrolisam car- bapenêmicos), muito menos estabelecer qual o tipo de enzima está sendo produzi- do^15. Essas e outras particularidades serão oportunamente discutidas ao longo do Capítulo 5.

A exemplo da descoberta dos antimicrobianos, a Biologia Molecular foi outro avanço notável ocorrido no século passado nas ciências médicas. Muitas das técnicas mole- culares foram utilizadas experimentalmente na Microbiologia Clínica e, com o passar dos anos, algumas demonstraram aplicabilidade limitada, enquanto outras se conso- lidaram como ferramentas úteis para os laboratórios.

A Reação em Cadeia da Polimerase (“Polymerase Chain Reaction” – PCR) pode ser utilizada, por exemplo, para identificação rápida e acurada de marcadores genéticos específicos de resistência. A técnica de PCR é uma metodologia que requer equipa- mentos e materiais de consumo que nem sempre estão disponíveis em laboratórios de microbiologia e, por isso, não é utilizada na rotina da maioria dos laboratórios. Compreender as vantagens e limitações dessa e de outras metodologias moleculares é essencial para a utilização assertiva desses métodos^16.

As ferramentas de Biologia Molecular também podem ser utilizadas para compreen- der e, eventualmente, evitar a disseminação dos microrganismos multirresistentes. Atualmente, vivemos em um mundo globalizado e o trânsito de pessoas e mercado- rias facilitou, sobremaneira, a disseminação desses microrganismos. Nesse contexto, metodologias têm sido utilizadas para avaliar a relação genética entre bactérias en- volvidas em infecções, com o objetivo de compreender a dinâmica de disseminação delas e/ou de seus determinantes genéticos de resistência. Alguns microrganismos multirresistentes, por exemplo, apresentam predominantemente uma expansão clo- nal, de abrangência mundial. É o caso da K. pneumoniae ST258, um clone bacteriano altamente adaptado ao ambiente hospitalar, associado à resistência aos carbapenê- micos e endêmico em várias regiões do mundo, incluindo o Brasil 17. As ferramentas utilizadas para a determinação da epidemiologia molecular de microrganismos re- sistentes serão descritas no Capítulo 6, desde a tipagem por PFGE (“Pulsed-Field Gel Electrophoresis”) e MLST (“MultilocusSequenceTyping”) até o sequenciamento do genoma completo.

Por fim, compõem este Módulo, materiais ilustrativos, no formato de vídeos com apresentação prática dos principais tópicos aqui abordados. Assim, espera-se que este documento possa contribuir para uma melhor compreensão do fenômeno da resistência bacteriana e para reforçar o papel do laboratório de Microbiologia nesse

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  1. McEwen SA & Collignon PJ. Antimicrobial Resistance: A One Health Perspective. Microbiol Spectr. 2017; 6(2): ARBA-0009-2017.
  2. Brasil, Ministério da Saúde. Plano de Ação Nacional de Prevenção e Controle da Resistência aos Antimicrobianos no Âmbito da Saúde Única, 2018-2022. 2018.
  3. Munita JM & Arias CA. Mechanisms of Antibiotic Resistance. Microbiol. Spectrum 2016; doi: 10.1128/microbiolspec.VMBF-0016-2015.
  4. Khan ZA, Siddiqui MF, Park S. Current and Emerging Methods of Antibiotic Susceptibility Testing. Diagnostics. 2019;9(2):49.
  5. Teo JQ-M, Chang CW-T, Leck H, Tang C-Y, Lee SJ-Y, Cai Y, et al. Risk factors and outcomes associated with the isolation of polymyxin B and carbapenem-resistant Enterobacteriaceae: A case–control study. Int J Antimicrob Agents. 2019;53(5):657–62.
  6. Tamma PD & Simner PJ. Phenotypic Detection of Carbapenemase-Producing Organisms from Clinical Isolates. J Clin Microbiol. 2018; 56:e01140-18.
  7. Bilozor A, Balode A, Chakhunashvili G, Chumachenko T, Egorova S, et al. Application of Molecular Methods for Carbapenemase Detection. Frontiers in Microbiology. 2019; 10:1755.
  8. DeLeo FR, Chen L, Porcella SF, Martens CA, Kobayashi SD et al. Molecular dissection of the evolution of carbapenem-resistant multilocus sequence type 258 Klebsiella pneumoniae. PNAS. 2014; 11: 4988-4993.

Capítulo 2:

Bases moleculares da resistência bacteriana

Ana Paula D’ Alincourt Carvalho Assef

Orlando Carlos da Conceição Neto

Entende-se por resistência bacteriana a capacidade de um microrganismo de se de- senvolver in vitro na presença da concentração alcançada pelo antimicrobiano na corrente sanguínea, após administração de dose padrão.

As bactérias podem apresentar resistência intrínseca ou adquirida aos antimicrobia- nos. Resistência intrínseca é a característica inata de determinada espécie ou gêne- ro bacterianos onde todos os indivíduos de um mesmo gênero ou espécie apresen- tam resistência a um determinado agente antimicrobiano, devido a particularidades estruturais ou funcionais^1.

Resistência adquirida ocorre quando uma bactéria previamente sensível a deter- minado antimicrobiano desenvolve resistência, podendo ser consequência de mu- tações em genes cromossômicos ou de aquisição de elementos genéticos móveis, como plasmídeos e transposons que contenham genes associados à resistência, por transferência horizontal de genes^1.

2 1 Mecanismos de resistência aos antimicrobianos

A resistência aos antimicrobianos pode ocorrer por diferentes mecanismos, tais como: alteração da permeabilidade celular ao antimicrobiano; expulsão do antimi- crobiano por bombas de efluxo; alteração do sítio de ação do antimicrobiano e inati- vação enzimática do agente antimicrobiano. Esses mecanismos podem coexistir em uma mesma cepa bacteriana, tornando-a resistente a diferentes classes de antimicro- bianos, gerando um perfil de multirresistência 1,2. A seguir, esses mecanismos serão discutidos detalhadamente.

Módulo 10 – Detecção dos Principais Mecanismos de Resistência Bacteriana aos Antimicrobianos

No entanto, a associação da diminuição da permeabilidade com outros me- canismos de resistência pode conferir maiores níveis de resistência, pois as mutações e/ou as alterações na expressão de porinas atuam limitando a en- trada de um antimicrobiano dentro da célula, permitindo uma melhor ação de outros mecanismos de resistência, como bombas de efluxo e degrada- ção enzimática. Por exemplo, Serratia marcescens pode se tornar resistente ao meropenem pela perda da porina OmpF associada à hiperexpressão da β-lactamaseAmpC^7.

2.1.2 Remoção do antimicrobiano por bombas de efluxo Os sistemas de efluxo atuam na remoção de compostos tóxicos de dentro da célula bacteriana. O aumento da expressão desses sistemas é um impor- tante mecanismo de resistência aos antimicrobianos podendo causar resis- tência simultânea a diferentes classes de antimicrobianos (multirresistência). Ao contrário da diminuição da permeabilidade celular (mecanismo presente exclusivamente em bactérias Gram-negativas), os sistemas de efluxo podem estar presentes em micobactérias, bactérias Gram-positivas e Gram-negati- vas, sendo mais relevante neste último grupo de bactérias 2.

Os sistemas de efluxo são formados por transportadores proteicos que fun- cionam através de consumo de energia. Em Gram-positivos são constituídos por um único polipeptídeo localizado na membrana citoplasmática. Já em Gram-negativos, a maioria dos sistemas é composto por três proteínas, uma inserida na membrana citoplasmática, outra na membrana externa e uma proteína de ligação no espaço periplasmático 8.

Existem cinco grandes famílias de sistemas de efluxo classificadas de acordo com a fonte de energia utilizada, a relação filogenética e a especificidade de substratos: ABC (“ATP BindingCassette”), MFS (“Major Facilitator Superfa- mily”), SMR (“Small Multidrug Resistance”), MATE (“Multidrug and Toxic Com- pound Extrusion”) e RND (“Resistance-NodulationDivision”). Os sistemas de efluxo da família ABC utilizam a hidrólise de ATP (adenosina trifosfato) como fonte de energia, enquanto as outras famílias usam a força motriz de pró- tons 8. Dentre as cinco grandes famílias, a que mais se destaca na resistência aos antimicrobianos em bactérias Gram-negativas é a família RND^9.

Enquanto alguns sistemas de efluxo são específicos para um determinado substrato, como TetA e CmlA que expulsam apenas tetraciclina e cloranfeni- col, respectivamente, outros sistemas podem exportar uma gama de subs- tratos distintos como, por exemplo, o sistema de efluxo MexAB-OprM de P. aeruginosa, que quando hiperexpresso, pode gerar resistência aos β-lactâ- micos, quinolonas, tetraciclina e cloranfenicol 8.

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A maioria dos sistemas de efluxo é codificada por genes cromossômicos, po- rém alguns são adquiridos em elementos genéticos móveis, como é o caso do gene qepA, que codifica uma bomba de efluxo em K. pneumoniae e tem sido associada à resistência às quinolonas^8.

2.1.3 Alteração do sítio de ação do antimicrobiano Cada antimicrobiano possui um alvo específico na célula bacteriana para realizar a sua ação e essa interação (antimicrobiano/sítio de ação) é muito específica. Assim, alterações nos sítios de ação fazem com que a bactéria se torne resistente ao antimicrobiano. Essas alterações podem ocorrer por (i) mutações em genes que codificam as proteínas-alvo, levando a ausência, alteração da estrutura ou da expressão do sítio de ação; ou (ii) por aquisição de genes que codificam alguma proteção ao sítio de ação 2.

A resistência à oxacilina em Staphylococcus spp. é um exemplo desse tipo de mecanismo de resistência. O gene mecA codifica uma nova transpepti- dase, denominada PBP2a (“Penicillin-Binding Protein” 2a) ou PBP2’, que pos- sui baixa afinidade pelos β-lactâmicos. Esta PBP é suficiente para manter a integridade da parede celular durante o crescimento bacteriano, enquan- to as outras PBPs constitutivas são inativadas pelos β-lactâmicos 10,11. Outro exemplo de alteração no sítio de ligação ocorre na resistência às polimixinas. Por mutações em genes cromossômicos ou aquisição de genes plasmidiais (mcr), a porção do lipídeo A do lipopolissacarídeo das bactérias Gram-nega- tivas sofre uma redução nas cargas negativas, diminuindo ou impedindo a ligação das polimixinas, que são antimicrobianos catiônicos, ao seu alvo 12.

2.1.4 Modificação ou inativação enzimática do agente antimicrobiano A modificação/inativação enzimática do antimicrobiano é o principal meca- nismo de resistência em bacilos Gram-negativos. Têm sido descritas milhares de enzimas que podem degradar ou modificar antimicrobianos de diferen- tes classes. Existem três estratégias químicas que as enzimas utilizam para promover a inativação do antimicrobiano: transferência de grupos químicos (que ocorre em diferentes classes de fármacos), mecanismos de oxidação (que ocorre com as tetraciclinas) e hidrólise (que ocorre principalmente com os β-lactâmicos) 2.

Enzimas que inativam antimicrobianos através da transferência de grupos químicos, incluindo fenômenos de fosforilação, glicosilação, ribosilação e transferência de grupos thiol, são bastante comuns causando resistência aos aminoglicosídeos, cloranfenicol e macrolídeos, por exemplo. Um dos prin- cipais grupos de enzimas que modificam antimicrobianos são as enzimas modificadoras de aminoglicosídeos (EMAs), que alteram a estrutura química