p Os pesquisadores do MIT descobriram uma maneira de tornar as bactérias mais vulneráveis ​​a uma classe de antibióticos conhecida como quinolonas, que incluem ciprofloxacina e são freqüentemente usados ​​para tratar infecções como Escherichia coli e Staphylococcus aureus. p A nova estratégia supera uma limitação importante dessas drogas, o que é que muitas vezes falham contra infecções que apresentam uma densidade muito alta de bactérias. Estes incluem muitos crônicos, infecções difíceis de tratar, como Pseudomonas aeruginosa, frequentemente encontrado nos pulmões de pacientes com fibrose cística, e Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA).

p "Dado que o número de novos antibióticos em desenvolvimento está diminuindo, enfrentamos desafios no tratamento dessas infecções. Portanto, esforços como este podem nos permitir expandir a eficácia dos antibióticos existentes, "diz James Collins, o professor Termeer de Engenharia Médica e Ciência no Instituto de Engenharia Médica e Ciência do MIT (IMES) e do Departamento de Engenharia Biológica e o autor sênior do estudo.

p Arnaud Gutierrez, um ex-pós-doutorado do MIT, e Saloni Jain, um recente recebedor de PhD da Boston University, são os principais autores do estudo, que aparece na edição online de 7 de dezembro de Molecular Cell .

p Superando as defesas bacterianas

p As bactérias que se tornaram tolerantes a uma droga entram em um estado fisiológico que permite que elas evitem a ação da droga. (Isso é diferente da resistência bacteriana, que ocorre quando os micróbios adquirem mutações genéticas que os protegem dos antibióticos.) "A tolerância não é bem compreendida, e não temos meios para contornar ou superá-lo, "Collins diz.

p Em um estudo publicado em 2011, Collins e seus colegas descobriram que poderiam aumentar a capacidade dos antibióticos conhecidos como aminoglicosídeos de matar bactérias tolerantes ao medicamento, fornecendo um tipo de açúcar junto com a droga. O açúcar ajuda a impulsionar o metabolismo das bactérias, tornando mais provável que os micróbios sofrerão morte celular em resposta ao dano ao DNA causado pelo antibiótico.

p Contudo, aminoglicosídeos podem ter efeitos colaterais graves, então eles não são amplamente usados. Em seu novo estudo, Collins e seus colegas decidiram explorar se poderiam usar uma abordagem semelhante para aumentar a eficácia das quinolonas, uma classe de antibióticos usada com mais frequência do que os aminoglicosídeos. As quinolonas atuam interferindo nas enzimas bacterianas chamadas topoisomerases, que ajudam na replicação e reparo do DNA.

p Com quinolonas, os pesquisadores descobriram que não bastava adicionar apenas açúcar; eles também tiveram que adicionar um tipo de molécula conhecido como um aceptor de elétron terminal. Os aceitadores de elétrons desempenham um papel essencial na respiração celular, o processo que as bactérias usam para extrair energia do açúcar. Nas células, o aceitador de elétrons é geralmente o oxigênio, mas outras moléculas, incluindo fumarato, um composto orgânico ácido que é usado como aditivo alimentar, também pode ser usado.

p Em testes em colônias de bactérias de alta densidade cultivadas em uma placa de laboratório, os pesquisadores descobriram que a administração de quinolonas junto com glicose e fumarato pode eliminar vários tipos de bactérias, incluindo Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, e Mycobacterium smegmatis, um parente próximo da bactéria que causa a tuberculose.

p "Se você simplesmente adicionar uma fonte de carbono como a glicose, isso não é suficiente para permitir que a quinolona mate. Se você simplesmente adicionar oxigênio, ou outro receptor de elétron terminal, isso por si só também não é suficiente para causar mortes. Mas se você combinar os dois, você pode erradicar a infecção tolerante, "Collins diz.

p Estado metabólico

p Os resultados sugerem que as infecções bacterianas de alta densidade consomem rapidamente nutrientes e oxigênio de seu ambiente, que então os provoca a entrar em um estado de fome que os ajuda a sobreviver. Neste estado, eles reduzem muito sua atividade metabólica, o que lhes permite evitar a via de morte celular que normalmente é desencadeada quando o DNA é danificado por antibióticos.

p "Essa descoberta destaca que o estado metabólico do bug influencia significativamente como o antibiótico afetará o bug. E, para que o antibiótico seja eficaz como um agente assassino, requer respiração celular a jusante como parte do processo, "Collins diz.

p Os pesquisadores agora esperam testar esta abordagem em infecções bacterianas em animais, e também estão explorando a melhor forma de administrar a combinação de medicamentos para diferentes tipos de infecções. Um tratamento tópico pode funcionar bem para infecções por Staphylococcus aureus, enquanto uma versão inalada pode ser usada para tratar infecções pulmonares por Pseudomonas aeruginosa, Collins diz.

p Collins também espera testar essa abordagem com outros tipos de antibióticos, incluindo a classe que inclui penicilina e ampicilina.

p "Este estudo incentiva o trabalho para encontrar novas maneiras de estimular a respiração bacteriana e, assim, aumentar a produção de espécies reativas de oxigênio (ou mesmo sem oxigênio) durante o tratamento com antibióticos, para melhor erradicação de patógenos bacterianos, particularmente aqueles com baixa atividade metabólica que pode torná-los tolerantes a antimicrobianos, "diz Karl Drlica, professor do Public Health Research Institute da Rutgers New Jersey Medical School, que não participou da pesquisa. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.