Efeitos da ordem de exposição aos antimicrobianos na incidência de multidrogas

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8826 (2023) Citar este artigo

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A Pseudomonas aeruginosa multirresistente (MDRP) é um dos patógenos mais importantes na prática clínica. Para esclarecer os mecanismos que contribuíram para o seu surgimento, isolamos MDRPs usando a PAO1 de P. aeruginosa, cuja sequência genômica completa já foi elucidada. Isolaram-se cepas mutantes resistentes a carbapenêmicos, aminoglicosídeos e novas quinolonas, usadas no tratamento de infecções por P. aeruginosa; no entanto, nenhum atendeu aos critérios para MDRPs. Em seguida, cepas de PAO1 foram expostas a esses agentes antimicrobianos em várias ordens e a taxa de aparecimento de MDRP variou dependendo da ordem de exposição; Os MDRPs apareceram com mais frequência quando a gentamicina foi aplicada antes da ciprofloxacina, mas raramente foram isolados quando a ciprofloxacina foi aplicada primeiro. A exposição à ciprofloxacina seguida de gentamicina aumentou a expressão de MexCD-OprJ, uma bomba de efluxo multidroga do tipo RND, devido à mutação NfxB. Em contraste, a exposição à gentamicina seguida de ciprofloxacina resultou em mais mutações na DNA girase. Esses resultados sugerem que o tipo de mecanismo de resistência às quinolonas está relacionado à frequência de MDRP e que o risco de incidência de MDRP é altamente dependente da ordem de exposição à gentamicina e ciprofloxacina.

Pseudomonas aeruginosa é um patógeno oportunista que apresenta alta resistência intrínseca a agentes antimicrobianos. P. aeruginosa pode adquirir resistência através do uso inapropriado e/ou administração prolongada de agentes antimicrobianos. Muitas cepas de P. aeruginosa multirresistentes (MDRPs) foram identificadas e são altamente resistentes a três agentes antimicrobianos, ou seja, β-lactâmicos de amplo espectro, aminoglicosídeos e fluoroquinolonas1,2,3. Como o número de antibióticos eficazes contra MDRP é limitado, as contramedidas são importantes.

Para promover o uso adequado de agentes antimicrobianos, é importante esclarecer a relação entre os agentes antimicrobianos utilizados e os mecanismos subjacentes à aquisição de resistência. As análises de isolados clínicos progrediram nos últimos anos, resultando em uma compreensão mais detalhada dos MDRPs1,2,3. No entanto, é impossível encontrar a cepa parental de um MDRP isolado em ambientes clínicos porque, uma vez que o MDRP é isolado, a cepa parental suscetível já desapareceu. Portanto, análises de MDRPs isoladas clinicamente não podem revelar uma relação direta entre o tipo de antimicrobiano usado no tratamento e o mecanismo subjacente à aquisição de resistência a ele.

No presente estudo, isolamos e analisamos MDRPs usando a cepa P. aeruginosa PAO1, cuja sequência completa de DNA genômico está disponível. Não conseguimos isolar MDRPs com exposição a um ou dois agentes antimicrobianos, mas obtivemos sucesso com uma exposição sequencial a três agentes antimicrobianos. Portanto, os MDRPs surgiram empilhando vários mecanismos de resistência. Também descobrimos que a ordem em que os antimicrobianos são usados ​​pode afetar o surgimento de MDRPs.

Isolamos mutantes resistentes a drogas de P. aeruginosa PAO1 para carbenicilina (β-lactâmicos), imipenem (carbapenêmicos), gentamicina e amicacina (aminoglicosídeos) e ciprofloxacina e levofloxacina (fluoroquinolonas), que são usados ​​para tratar a infecção por P. aeruginosa em casos clínicos configurações. A frequência de aparecimento de mutantes resistentes foi de 7,5×10−7 a 1,1×10−8 (Tabela 1).

Entre 540 mutantes, o espectro de resistência a antibióticos foi investigado em 92 mutantes selecionados aleatoriamente. Esses mutantes foram categorizados em sete grupos pelo espectro (Tabela 2). Sessenta e oito mutantes exibiram resistência a múltiplas drogas (grupos 1-3). Nesses grupos, o espectro de resistência a drogas foi o mesmo ou semelhante ao padrão de substrato das bombas de efluxo do tipo RND4,5,6,7. Em alguns mutantes de cada grupo, a expressão de genes da bomba de efluxo do tipo RND foi investigada por RT-PCR. A expressão de mexA foi regulada positivamente nos mutantes do grupo 1 (Fig. 1A). A expressão de mexC foi observada nos mutantes do grupo 2, mas não foi detectada em PAO1 (Fig. 1B). A expressão de mexX foi regulada positivamente nos grupos 3 e 4 (Fig. 1C). Como as cepas mutantes classificadas como grupo 5 eram resistentes apenas à carbenicilina, especula-se que a AmpC β-lactamase seja altamente expressa nessas cepas8. No grupo 6, foi observada apenas resistência ao imipenem, e especula-se a expressão diminuída da porina da membrana externa OprD9,10. Os mutantes do grupo 7 apresentaram resistência à ciprofloxacina e levofloxacina, indicando uma mutação na DNA girase ou topoisomerase IV11. Além dos mutantes de imipenem, a maioria dos mutantes exibiu resistência a múltiplas drogas, sugerindo a expressão regulada positivamente de bombas de efluxo de múltiplas drogas. No entanto, nenhum mutante considerado MDRP (CIM para imipenem: 16 μg/ml ou superior, amicacina: 32 μg/ml ou superior, ciprofloxacina: 4 μg/ml ou superior) foi isolado usando este procedimento.