Uma nova estratégia para caracterizar o padrão de β

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9177 (2023) Citar este artigo

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O Acinetobacter baumannii resistente a carbapenem (CRAb) é uma ameaça urgente à saúde pública, de acordo com o CDC. Este patógeno tem poucas opções de tratamento e causa infecções hospitalares graves com taxa de letalidade > 50%. Embora estudos anteriores tenham examinado o proteoma de CRAb, não houve análises focadas nas mudanças dinâmicas na expressão de β-lactamase que podem ocorrer devido à exposição ao medicamento. Aqui, apresentamos nosso estudo proteômico inicial da variação na expressão de β-lactamase que ocorre em CRAb com diferentes antibióticos β-lactâmicos. Resumidamente, a resistência a drogas para Ab (ATCC 19606) foi induzida pela administração de várias classes de antibióticos β-lactâmicos, e o sobrenadante livre de células foi isolado, concentrado, separado por SDS-PAGE, digerido com tripsina e identificado por marcação Proteômica quantitativa gratuita baseada em LC–MS. Treze proteínas foram identificadas e avaliadas usando um banco de dados de 1789 sequências de Ab β-lactamases da UniProt, a maioria das quais eram β-lactamases de Classe C (≥ 80%). É importante ressaltar que diferentes antibióticos, mesmo aqueles da mesma classe (por exemplo, penicilina e amoxicilina), induziram respostas não equivalentes compreendendo várias isoformas de classes C e D serina-β-lactamases, resultando em resistomas únicos. Esses resultados abrem as portas para uma nova abordagem de análise e estudo do problema da resistência a múltiplas drogas em bactérias que dependem fortemente da expressão de β-lactamase.

Acinetobacter baumannii (Ab), um cocobacilo Gram-negativo aeróbico, é um dos patógenos ESKAPE e atualmente é classificado como uma ameaça urgente à saúde pública pelo CDC1. Essa classificação se deve à gravidade e alta mortalidade (em alguns casos maior que 50%) das infecções por Ab resistente a carbapenêmicos (CRAb)2,3,4,5,6,7,8. Além disso, essas infecções geralmente são nosocomiais e ocorrem frequentemente na unidade de terapia intensiva (UTI; respondendo em alguns casos por até 31% das infecções em UTI em todo o mundo), onde os pacientes já estão mais sensíveis2,9,10,11,12.

Para desenvolver novas estratégias terapêuticas para combater esses patógenos, é necessária uma compreensão mais profunda de seus mecanismos de resistência. Normalmente, as bactérias utilizam uma combinação de modificação de alvo, regulação de influxo/efluxo, alterações metabólicas e desativação de drogas por meio da expressão de β-lactamases, mas a contribuição relativa dessas múltiplas estratégias varia de patógeno para patógeno7,13. Por exemplo, embora Ab e CRAb possam expressar proteína de ligação à penicilina modificada (PBP), geralmente não é considerado o principal mecanismo de resistência ao contrário do Staphylococcus aureus resistente à meticilina14. No que diz respeito especificamente ao CRAb, os primeiros estudos apresentaram visões opostas sobre a importância relativa das modificações e regulação do PBP, com revisões mais recentes sugerindo que a produção de carbapenemase tende a ser o método mais significativo de resistência ao CRAb14,15,16. Carbapenemases, resumidamente, são β-lactamases que podem hidrolisar carbapenêmicos além de outros antibióticos β-lactâmicos. Exemplos destes são encontrados em serina β-lactamases classes A e D e metalo-β-lactamases classe B, com a classe D OXA-tipo serina β-lactamase sendo regularmente detectada em CRAb17,18,19. Estudos anteriores também relataram que uma variedade dessas β-lactamases do tipo OXA pode ser encontrada em CRAb19; no entanto, tem havido um trabalho limitado na tentativa de caracterizar seletivamente todo o conjunto de β-lactamases em uma única cepa e compará-los com mutantes resistentes20,21,22,23.

Catalogar e analisar a coleção dessas enzimas pode, portanto, ser uma etapa crítica no desenvolvimento de novas terapias combinadas nas quais os inibidores de β-lactamase são combinados com antibióticos β-lactâmicos. Um relatório recente até demonstrou uma nova combinação de inibidores de β-lactamase sendo usada no tratamento bem-sucedido de um paciente que sofria de uma infecção XDR Ab. No entanto, uma vez que os próprios inibidores não são eficazes contra todas as classes, existe a possibilidade de que futuras mutações da β-lactamase possam tornar os inibidores ineficazes24,25,26. A dificuldade nisso reside no fato de que bactérias resistentes a medicamentos podem carregar várias cópias de um gene de β-lactamase, que não precisam ser expressos simultaneamente (ou pelo menos não em igual extensão) para manter o crescimento celular eficiente. Portanto, as bactérias podem expressar coleções únicas de β-lactamases, resultando em resistomas específicos que não são apenas da classe de antibióticos (por exemplo, β-lactâmicos), mas também dependentes de moléculas. Além disso, não se sabe até que ponto esses resistomas retêm uma "memória" da exposição anterior a antibióticos ou com que rapidez eles podem se adaptar a novos estressores ambientais.