Princípios de antimicrobianos e mecanismos de resistência
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Um betalactâmico não age sobre a bactéria inteira: ele age sobre uma reação — imita o ponto que a transpeptidase da parede procura, é atacado pela serina dela e fica preso ali, e o peptidoglicano deixa de receber ligações cruzadas.
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Um betalactâmico não age sobre a bactéria inteira: ele age sobre uma reação — imita o ponto que a transpeptidase da parede procura, é atacado pela serina dela e fica preso ali, e o peptidoglicano deixa de receber ligações cruzadas. O mecanismo de resistência que mais importa em Gram-negativos não troca esse alvo: ele repete a mesma acilação num segundo sítio, só que a betalactamase hidrolisa o acil-enzima e recomeça. Esta camada desenvolve esse par — alvo e escape na mesma química — e mostra os quatro lugares onde ele deixa de explicar o antibiograma — e por que saber a enzima não é o mesmo que saber o tratamento.
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O betalactâmico não tem um alvo difuso: ele tem uma reação. As proteínas ligadoras de penicilina (PBP) são as enzimas que fecham os passos terminais das ligações cruzadas do peptidoglicano, e cada PBP funcional faz isso por uma serina de sítio ativo. O anel betalactâmico é reconhecido como imitador do terminal D-Ala–D-Ala do pentapeptídeo do peptidoglicano: a serina o ataca como atacaria o substrato, o anel abre, e o que sobra é um acil-enzima que a PBP só hidrolisa lentamente — na prática, uma acilação irreversível. A PBP acilada não costura mais, e o efeito visível depende de QUAL PBP foi atingida: inibir a PBP2 cessa a divisão e arredonda a célula, inibir a PBP3 a faz filamentar. A resistência que mais pesa em Gram-negativos não mexe nesse alvo — ela põe uma SEGUNDA serina no caminho. A betalactamase ataca o mesmo anel com a mesma química, mas o acil-enzima dela é resolvido por uma água ativada, que hidrolisa a ligação e libera o produto degradado; a enzima volta ao ponto de partida e pega o próximo. É o destino do acil-enzima — preso versus desfeito —, e não a afinidade, que separa alvo de escape.
Imagine a parede como uma malha de fitas paralelas que só vira tecido porque uma costureira passa dando um ponto de amarração entre cada par de fitas; ela reconhece onde dar o ponto por uma marca dupla na ponta de cada fita, e é só essa marca que ela procura. O betalactâmico é uma marca dupla FALSA, feita para ser encontrada: a costureira agarra, e a falsa gruda na mão dela e não sai. Ela não cai morta — ela simplesmente para de costurar, e a malha continua sendo puxada para fora sem amarração nenhuma. A betalactamase é uma segunda operária, contratada de fora e posicionada antes da malha, que agarra a marca falsa exatamente do mesmo jeito — com a diferença de que ela tem um balde de água ao lado do banco: molha a mão, a falsa se solta em pedaços, e ela já está de mão livre para a próxima.
A analogia entrega uma pergunta binária — 'a segunda operária está lá ou não?' — e é exatamente aí que ela quebra, em quatro lugares que decidem leitura de antibiograma. PRIMEIRO: não existe 'a' betalactamase. As enzimas diferem pelo REPERTÓRIO, não pela presença — a ESBL hidrolisa a maioria das penicilinas e cefalosporinas, incluindo os oxiimino-β-lactâmicos, mas NÃO cefamicinas nem carbapenêmicos; a carbapenemase hidrolisa penicilinas, cefalosporinas na maioria dos casos e, em graus variados, carbapenêmicos e monobactâmicos — estes últimos poupados pelas metalo-β-lactamases, detalhe que decide conduta e que a versão curta desta frase escondia. Quem lê a analogia como 'tem operária, então tudo cai' conclui de uma cefalosporina resistente que o carbapenêmico também caiu, e isso não se sustenta. SEGUNDO: a analogia não tem PORTA, e a porta é metade do problema. Um carbapenêmico pode deixar de funcionar SEM carbapenemase nenhuma — ESBL ou AmpC somadas à queda de permeabilidade por alteração ou redução da expressão de porinas produzem o mesmo fenótipo. O mecanismo não se lê do resultado — e o inverso também não vale, que é onde esta camada mais engana: a própria orientação brasileira registra que, para ESBL e carbapenemases em Gram-negativos, DETECTAR o mecanismo não classifica o isolado como clinicamente resistente. A detecção serve ao controle de infecção e à saúde pública; quem categoriza é a sensibilidade testada. Saber a enzima não substitui ler o antibiograma, nem autoriza escalar por reflexo. TERCEIRO: resistência nem sempre é uma segunda operária; ela pode ser a costureira que mudou de mão. A mudança estrutural do alvo — PBP2a adquirida pelo gene mecA em S. aureus — reduz ou abole a ligação do fármaco, sem que exista qualquer enzima destruindo o antibiótico: a marca falsa continua perfeita, e ninguém a agarra. QUARTO, e é a quebra que a palavra 'contratada' esconde: nem toda operária vem de fora. Há espécies que já nascem com a sua — a AmpC cromossômica de Enterobacter, Citrobacter freundii, Serratia, Morganella morganii, Providencia, Hafnia —, e nelas o mecanismo comum de resistência às cefalosporinas é a DESREPRESSÃO dessa AmpC que a bactéria já tinha. É por isso que essa resistência se prevê pela IDENTIFICAÇÃO DA ESPÉCIE, antes do antibiograma, e é por isso que uma cefalosporina que testou sensível pode falhar durante o tratamento sem que nada tenha sido 'contratado'. A extensão natural da analogia — ocupar as mãos da segunda operária com um inibidor — também para aqui: a maioria das ESBL é de classe A de Ambler e é inibida in vitro por ácido clavulânico, sulbactam, tazobactam e por avibactam, e é essa inibição que fundamenta o TESTE CONFIRMATÓRIO de sinergia; as enzimas do tipo AmpC, ao contrário, são fracamente inibidas pelos inibidores clássicos. Inibição em placa é o que define e detecta a enzima — não é, por si, a escolha do tratamento, que continua saindo do antibiograma e da diretriz terapêutica, não desta analogia.
Sources (4)
- Bush K, Bradford PA. β-Lactams and β-Lactamase Inhibitors: An Overview. Cold Spring Harb Perspect Med. 2016;6(8):a025247.
penicillin-binding proteins (PBPs), enzymes that are involved in the terminal steps of peptidoglycan cross-linking in both Gram-negative and Gram-positive bacteria
- Tooke CL, Hinchliffe P, Bragginton EC, et al. β-Lactamases and β-Lactamase Inhibitors in the 21st Century. J Mol Biol. 2019;431(18):3472-3500.
based on their resemblance to the terminal d -Ala– d -Ala moiety of the peptidoglycan stem pentapeptide, with the β-lactam amide and adjoining carboxylate
- BrCAST — Comitê Brasileiro de Testes de Sensibilidade aos Antimicrobianos. Orientações do EUCAST para a detecção de mecanismos de resistência e resistências específicas de importância clínica e/ou epidemiológica. Versão 2.0, julho de 2017; versão para o português, setembro de 2018.
ESBLs são enzimas capazes de hidrolisar a maioria das penicilinas e cefalosporinas, incluindo compostos oxiimino-β-lactâmicos (cefuroxima, cefalosporinas de terceira e quarta gerações e aztreonam), mas não cefamicinas ou carbapenêmicos
- Reygaert WC. An overview of the antimicrobial resistance mechanisms of bacteria. AIMS Microbiol. 2018;4(3):482-501.
A change in structure (e.g. PBP2a in S. aureus by acquisition of the mecA gene) may decrease the ability of the drug to bind, or totally inhibit drug binding
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