A exposição à gentamicina promove remodelamento metabólico como estratégia de resistência adaptativa em Escherichia coli

Abstract

A resistência adaptativa (RA) aos antimicrobianos é observada quando bactérias são expostas a concentrações subinibitórias (CSI) desses medicamentos. A partir dessas condições, as bactérias podem se adaptar à presença do antimicrobiano e serem capazes de sobreviver e proliferar, inclusive, em concentrações inibitórias desses compostos. Concentrações antimicrobianas subinibitórias podem ser observadas quando o antimicrobiano é utilizado em desacordo à prescrição médica e/ou em ambientes aquáticos devido ao descarte destes medicamentos na rede de esgoto. Neste contexto, a RA contribui de forma significativa à resistência antimicrobiana (RAM), considerada um dos maiores problemas de saúde pública global pela Organização Mundial de Saúde (OMS). O objetivo do presente trabalho foi induzir RA em linhagens de Escherichia coli associadas à infecção do Trato Urinário (uropatogênicas - UPECs) e avaliar os mecanismos fisiológicos associados à aquisição de RA. Para este fim, 3 linhagens (isolado clínico UPEC90 e duas referência CFT073 e J96), foram submetidas à incubação em meio de cultura contendo CSI de antimicrobianos. Foram testadas concentrações crescentes de antimicrobianos até a obtenção de culturas que permaneceram viáveis em cultivo com concentrações antimicrobianas inibitórias. Entre os antimicrobianos e as linhagens testadas, a UPEC90 foi selecionada por adquirir RA à concentração inibitória de Gentamicina (4,0 µg/mL). A linhagem adaptada resultante, denominada CBA UPEC90G4, apresentou maior taxa de crescimento e menor capacidade de formação de biofilme quando comparada à UPEC90. A análise do perfil de expressão diferencial de proteínas demonstrou que a exposição à Gentamicina desencadeou resposta metabólica associada ao metabolismo anaeróbio e superprodução da protease Lon, enzima que degrada proteínas mutadas ou truncadas. Em conjunto estas condições permitiram a sobrevivência da bactéria, uma vez que a Gentamicina necessita de ambiente aeróbio para ter atividade. Além disto, a protease Lon pode estar associada à degradação de proteínas disfuncionais produzidas em razão da ligação do antimicrobiano ao ribossomo bacteriano. Finalmente, os resultados obtidos permitiram identificar os mecanismos fisio-metabólicos associados à aquisição de RA por Escherichia coli.