Como as bactérias se sacrificam para tornar os antibióticos ineficazes
Esta descoberta ajuda os cientistas a compreender os mecanismos de sobrevivência das bactérias e, consequentemente, a melhorar a eficácia dos antibióticos
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As bactérias conseguem defender-se dos antibióticos com a ajuda de uma enzima libertada pelas células moribundas. Esta é a conclusão a que chegou um grupo de investigação composto por investigadores do Instituto de Física Biológica da Universidade de Colónia e da Wageningen University & Research. Esta descoberta ajuda os cientistas a compreender os mecanismos de sobrevivência das bactérias e, consequentemente, a melhorar a eficácia dos antibióticos. A equipa liderada pelo Professor Dr. Joachim Krug, em Colónia, e pelo Professor Dr. Arjan de Visser, em Wageningen, demonstrou que as bactérias Escherichia coli (E. coli) são capazes de produzir uma enzima que decompõe quimicamente o antibiótico, tornando-o assim ineficaz. Uma vez que a enzima é libertada, em particular, pelas bactérias que estão a morrer, os investigadores referem-se a este fenómeno como «morte celular altruísta», que garante a sobrevivência da população no seu conjunto. Estas descobertas ajudam a explicar os mecanismos de sobrevivência coletiva das bactérias, o que, por sua vez, contribui para melhorar a eficácia dos antibióticos existentes e futuros. Os resultados foram publicados sob o título «Contributions of intra- and extracellular antibiotic degradation to collective β-lactam survival» na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). A investigação foi financiada pela Fundação Alemã de Investigação (DFG) no âmbito dos trabalhos do Centro de Investigação Colaborativa 1310 «Previsibilidade na Evolução».
O projeto surgiu na sequência de uma descoberta feita pelo primeiro autor do estudo, o Dr. Rotem Gross (Universidade de Colónia), que demonstrou que, embora as culturas bacterianas morram inicialmente quando expostas ao antibiótico, acabam por recuperar e continuar a crescer sem impedimentos. A equipa investigou duas estirpes diferentes da bactéria E. coli — agentes patogénicos responsáveis por infeções do trato urinário, entre outras condições, bem como por septicemia e infeções hospitalares — e a sua resposta à administração de beta-lactâmicos, a classe de antibióticos mais utilizada em todo o mundo. As bactérias produzem a enzima beta-lactamase, que decompõe quimicamente o antibiótico. Assim que a sua concentração desceu abaixo de um nível-limiar, em resultado da atividade enzimática, as culturas bacterianas começaram a recuperar. «Por conseguinte, a morte de algumas das bactérias contribui significativamente para a sobrevivência a longo prazo da população no seu conjunto, o que pode ser interpretado como um exemplo de comportamento coletivo altruísta», afirma Joachim Krug.
Para além das bactérias que morrem, as bactérias sobreviventes também ajudam a combater o antibiótico. Estas também produzem a enzima, mas esta permanece no interior da célula, onde degrada o antibiótico absorvido. As bactérias que morrem libertam a enzima. Isto ocorre em ambas as estirpes de E. coli em estudo. No entanto, os investigadores observaram que a medida em que a morte celular contribui para a redução do antibiótico varia consideravelmente entre as duas estirpes de E. coli estudadas. Isto sugere que as estirpes também reagirão de forma diferente à administração de inibidores de beta-lactamase, uma vez que estes só são eficazes no meio de cultura e não conseguem penetrar em células intactas. Os inibidores da beta-lactamase são substâncias concebidas para contornar o mecanismo de resistência das bactérias. Um nível mais elevado de morte celular altruísta torna, portanto, a população mais suscetível a estas substâncias, que já são utilizadas rotineiramente no tratamento de infeções. Joachim Krug: «Ficámos surpreendidos com a variedade de mecanismos de defesa que as bactérias são capazes de mobilizar, mesmo em condições laboratoriais simples.» Isto torna a previsão da eficácia de antibióticos específicos em condições fisiológicas realistas um grande desafio, uma tarefa que a equipa espera abordar no futuro.
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