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Para evitar antibióticos, bactérias mudam de forma e perdem parede celular

Pela primeira vez, cientistas observaram mecanismo que explica a resistência à antibióticos em bactérias que causam infecções urinárias

Foto de microscopia mostra momento em que bactérias E.coli trocam de forma, perdendo a parede celular. Crédito: Newcastle University, UK

Pela primeira vez, uma equipe de cientistas demonstrou que bactérias podem mudar de forma para evitar a detecção por antibióticos no corpo humano.

Os pesquisadores da Universidade de Newcastle, na Inglaterra, estudaram amostras de pacientes idosos que sofriam de infecções urinárias recorrentes. Usando técnicas de ponta, eles identificaram bactérias que conseguem perder suas paredes celulares, uma estrutura que serve de alvo comum para muitos grupos de antibióticos.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Communications e estuda a habilidade de bactérias viverem sem a parede celular, um fenômeno conhecido como “troca de forma em L”.

A Organização Mundial da Saúde (OMS) identificou a resistência a antibióticos como uma das maiores ameaças atuais à saúde, à segurança alimentar e ao desenvolvimento global.

“Imagine que a parede celular seja como uma jaqueta colorida para as bactérias. A jaqueta oferece às bactérias um formato regular (por exemplo, de bastonete ou de esfera), além de fortalecimento e proteção, mas também as tornam facilmente visíveis — principalmente para o sistema imunológico humano e para antibióticos, como a penicilina”, diz a principal autora, Katarzyna Mickiewicz da Universidade de Newcastle.

“O que vimos é que, na presença de antibióticos, as bactérias são capazes de mudar de forma, indo de um formato altamente regular para um completamente aleatório e com ausência da parede celular. Com isso, elas tiram a jaqueta colorida e a escondem dentro si mesmas.”

“Dessa forma, o corpo não consegue reconhecer facilmente as bactérias, por isso não as ataca — e o mesmo ocorre com antibióticos”.

Frágil, porém sobrevivente

A pesquisa utilizou amostras obtidas por meio de uma colaboração com médicos do Newcastle Freeman Hospital. Os resultados mostram que em cenários de tratamentos com antibióticos — como em um paciente com uma infecção urinária sendo tratado com penicilina ou outro antibiótico que tem como alvo a parede celular —, as bactérias têm a capacidade de mudar de forma, perdendo a parede celular, que geralmente é o alvo principal dos antibióticos.

Em uma publicação de 2018 na revista Cell, a equipe demonstrou que nosso sistema imunológico também pode, de certa forma, induzir a troca da forma de bactérias, mas o tratamento com antibióticos tem um efeito muito mais profundo. O novo estudo mostrou que as formas sem parede celular de várias espécies bacterianas normalmente associadas a infecções urinárias, incluindo a E. coli, Enterococcus, Enterobacter e Staphylococcus, foram detectáveis em 29 dos 30 pacientes envolvidos no estudo.

Na forma sem parede celular, as bactérias ficam frágeis e fracas, mas algumas sobrevivem, se escondendo dentro do corpo.

O estudo também capturou em vídeo o momento em que bactérias sem parede celular, isoladas de um paciente com infecção urinária, reformaram suas paredes celulares após a remoção do antibiótico do corpo — levando apenas 5 horas. A equipe também foi capaz de mostrar, por microscopia direta em peixes-zebra cobaias, que a troca da forma é possível no contexto de todos organismos vivos, e não apenas em condições artificiais de laboratório.

“Em um paciente saudável, as bactérias sem parede celular provavelmente seriam destruídas pelo sistema imunológico de seus hospedeiros. Mas, em um paciente enfraquecido ou idoso, como foi o caso de nossas amostras, elas podem sobreviver mesmo sem parede celular”, explica Mickiewicz.  “As bactérias conseguem, então, reformar suas paredes celulares, e o paciente novamente enfrenta outra infecção. Essa pode ser uma das principais razões pelas quais vemos pessoas com infecções urinárias recorrentes.”

“Para os médicos, isso pode significar que é válido considerar tratamentos combinados — um antibiótico que ataca a parede celular e, em seguida, um tipo diferente, voltado para bactérias ocultas sem parede celular, atingindo o RNA ou o DNA de dentro da célula ou a membrana circundante”.

Diagnóstico

A pesquisa também descobriu que as bactérias sem parede celular são difíceis de identificar pelos métodos tradicionais usados em hospitais, porque o gel geralmente usado “estoura” por osmose as bactérias quando entram em contato.

Um método especial de detecção foi necessário para fortalecer as bactérias mais fracas sem parede celular, permitindo que elas fossem identificadas no laboratório.

A equipe continuará a pesquisa com experimentos em pacientes que receberam tratamento de antibióticos.

Universidade de Newcastle