Synergy of PMBN and closantel against mcr-1-carrying multidrug- resistant E. coli and Salmonella via membrane permeabilization- driven accumulation and metabolic disruption

Na batalha contra infecções bacterianas, os cientistas há muito dependem de um pequeno grupo de medicamentos poderosos conhecidos como antibióticos. Por décadas, esses remédios têm sido a espinha dorsal da medicina moderna, salvando inúmeras vidas ao matar bactérias nocivas ou impedir que elas se multipliquem. No entanto, as bactérias são inteligentes e adaptáveis; com o tempo, elas aprenderam a resistir a esses fármacos, tornando inúteis tratamentos outrora eficazes. Essa resistência crescente é uma crise global, particularmente com um tipo específico de bactéria chamada bactéria Gram-negativa, que possui uma camada externa resistente que as torna naturalmente difíceis de penetrar. Quando essas bactérias adquirem genes de resistência adicionais, como o que bloqueia um antibiótico de última instância chamado colistina, os médicos ficam com pouquíssimas opções. A busca por novas soluções levou os pesquisadores a olhar para medicamentos antigos de novas maneiras, questionando se a combinação de duas substâncias existentes poderia funcionar melhor do que cada uma delas isoladamente. Uma dessas estratégias envolve o uso de uma molécula auxiliar para quebrar a camada externa bacteriana, permitindo que um segundo fármaco entre e realize o seu trabalho.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Agrícola do Sul da China e do Instituto de Padrões de Qualidade e Tecnologia de Testagem para Produtos Agropecuários na China explorou recentemente exatamente essa estratégia. Eles focaram em um fármaco chamado closantel, que é tipicamente usado para tratar vermes parasitários em animais. Embora o closantel seja excelente para matar certos tipos de bactérias, ele falha contra bactérias Gram-negativas porque não consegue ultrapassar sua membrana externa resistente. Os pesquisadores queriam ver se poderiam forçar o closantel para dentro dessas bactérias resistentes usando uma molécula auxiliar chamada polimixina B nonapeptídeo. Esta molécula auxiliar é uma versão modificada de um antibiótico que pode perfurar a camada externa bacteriana sem matar as bactérias ou prejudicar o hospedeiro. Ao parear este auxiliar com o closantel, a equipe visou verificar se poderiam restaurar a capacidade do closantel de matar linhagens de E. coli e Salmonella multirresistentes, incluindo aquelas que carregam o perigoso gene de resistência mcr-1.

Os resultados de seus experimentos foram impressionantes. Quando os pesquisadores testaram a combinação em um ambiente de laboratório, descobriram que as duas substâncias trabalhavam juntas com um poder notável. Sozinho, o closantel tinha quase nenhum efeito sobre as bactérias, e a molécula auxiliar sozinha também era ineficaz. Mas, quando combinados, eles atuaram como uma arma potente, matando as bactérias rapidamente. Em testes que duraram apenas quatro horas, a combinação reduziu o número de bactérias vivas por um fator de mil e, após vinte e quatro horas, eliminou completamente as populações bacterianas nos tubos de ensaio. Essa sinergia foi consistente em todas as trinta linhagens que testaram, incluindo as mais difíceis, que eram resistentes à colistina. Os pesquisadores também observaram que as bactérias não desenvolveram resistência facilmente a esta nova combinação, mesmo quando expostas a ela ao longo de um mês, sugerindo que esta abordagem poderia permanecer eficaz ao longo do tempo.

Para entender como essa combinação funcionava, os cientistas olharam para dentro das bactérias. Eles descobriram que a molécula auxiliar conseguiu romper a membrana externa, agindo como uma chave que destrancava a porta para o closantel entrar. Uma vez dentro, o closantel acumulou-se em níveis elevados, o que desencadeou uma reação em cadeia de falha celular. O suprimento de energia das bactérias, medido como ATP, foi esgotado, deixando-as incapazes de alimentar funções essenciais. Sua capacidade de bombear toxinas para fora da célula foi interrompida, e elas começaram a acumular espécies reativas de oxigênio prejudiciais, essencialmente envenenando-se de dentro para fora. Os pesquisadores também mapearam as mudanças metabólicas dentro das bactérias, descobrindo que a combinação interrompia a capacidade das bactérias de gerenciar a energia, equilibrar sua química interna e manter a integridade de suas membranas celulares. Esse colapso metabólico total levou à morte das bactérias.

A equipe também testou essa combinação em camundongos vivos infectados com uma linhagem resistente de E. coli. Embora o tratamento não tenha salvo todos os camundongos, ele melhorou significativamente as taxas de sobrevivência em comparação com aqueles que não receberam tratamento ou receberam apenas um único fármco. Além disso, as bactérias encontradas nos órgãos dos camundongos tratados eram em número muito menor. A combinação também provou ser segura, não causando danos às células vermelhas do sangue nos testes, o que sugere que não prejudicaria o hospedeiro. No entanto, os pesquisadores observaram que o tratamento era menos eficaz na presença de soro sanguíneo, provavelmente porque o fármaco se liga às proteínas no sangue, reduzindo a quantidade disponível para combater a infecção. Isso indica que, embora o mecanismo biológico seja sólido, entregar o fármaco de forma eficaz em um organismo vivo exigirá mais refinamento, como o desenvolvimento de melhores formas de dissolver e transportar a medicação.

Em última análise, este estudo fornece uma demonstração clara de que quebrar a barreira externa de bactérias resistentes pode reviver o poder de fármacos mais antigos. Ao usar um auxiliar não letal para abrir a porta, os pesquisadores permitiram que o closantel entrasse e desmantelasse os sistemas internos das bactérias, provando que a barreira para o sucesso do closantel não era a falta de alvos, mas simplesmente a incapacidade de alcançá-los. As descobertas oferecem um caminho promissor para tratar infecções que são atualmente intratáveis, destacando o potencial de combinar fármacos existentes para superar a resistência bacteriana. Embora restem desafios para traduzir esses sucessos de laboratório em terapias humanas, o trabalho estabelece uma base sólida para pesquisas futuras sobre como podemos superar a crescente ameaça das bactérias multirresistentes.