Restoring erythromycin efficacy by the repurposed drugs desloratadine and zinc gluconate as adjuvants via bacterial efflux pump inhibition

Resumo Técnico: Restauração da Eficácia da Eritromicina via Adjuvantes Repurposados

Definição do Problema
A resistência antimicrobiana (RAM) representa uma ameaça crítica à saúde global, com patógenos multirresistentes (MDR) tornando os antibióticos convencionais cada vez mais obsoletos. Um mecanismo primário que impulsiona essa resistência, particularmente em bactérias Gram-negativas como Acinetobacter baumannii, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, é a superexpressão de bombas de efluxo (especificamente a superfamília de Resistência-nodulação-divisão celular [RND]). Essas bombas expulsam ativamente antibióticos, toxinas e outros substratos das células bacterianas, frequentemente em um ciclo sinérgico com a formação de biofilmes. A descoberta de novos antibióticos é dificultada pelos altos custos, baixo retorno sobre o investimento e altas taxas de atrição. Consequentemente, há uma necessidade urgente de estratégias alternativas, como os adjuvantes de antibióticos — compostos não antibióticos que inibem mecanismos de resistência, como as bombas de efluxo, para restaurar a eficácia de antibióticos existentes e "obsoletos".

Metodologia
Este estudo empregou uma abordagem multifacetada combinando ensaios de suscetibilidade in vitro, modelos animais in vivo e análises computacionais abrangentes in silico para avaliar o potencial de dois fármacos repurposados, a desloratadina (um anti-histamínico) e o gluconato de zinco (um suplemento de zinco), como inibidores de bomba de efluxo (EPIs) quando combinados com a eritromicina.

• Triagem In Vitro: O estudo utilizou ensaios de difusão em disco e testes turbidimétricos baseados em resazurina (determinação de MIC) contra quatro linhagens bacterianas: E. coli ATCC-25922, A. baumannii NCTC-12156, P. aeruginosa ATCC-27853 e S. aureus ATCC-25923. Várias combinações de antibióticos obsoletos e não antibióticos foram testadas para identificar efeitos sinérgicos.
• Validação In Vivo: Foi estabelecido um modelo de camundongo de infecção pulmonar induzida por A. baumannii em camundongos imunossuprimidos (neutropênicos). Os grupos foram tratados com eritromicina isolada, eritromicina combinada com desloratadina, ou eritromicina combinada com gluconato de zinco. Os parâmetros clínicos monitorados incluíram alterações no peso corporal, contagem total de glóbulos brancos (WBC), índice de peso pulmonar (LWI) e histopatologia pulmonar.
• Análise In Silico: Para elucidar o mecanismo de ação, o estudo visou a proteína AdeJ (PDB ID: 7M4P), um componente da bomba de efluxo AdeIJK em A. baumannii.
  • Predição de Genes de Resistência: A ferramenta RGI do CARD (Comprehensive Antibiotic Resistance Database) foi utilizada para identificar genes de resistência no genoma de A. baumannii.
  • Docking Molecular: As interações entre desloratadina, gluconato de zinco e eritromicina (controle) com a proteína AdeJ foram analisadas.
  • Simulações de Dinâmica Molecular (MD): Simulações de 100 ns foram conduzidas para avaliar a estabilidade estrutural usando Desvio de Raiz Quadrada Média (RMSD), Flutuação de Raiz Quadrada Média (RMSF), Área de Superfície Acessível ao Solvente (SASA) e Raio de Giro (Rg).
  • Análise Energética: Análises de Componente Principal (PCA), Paisagem de Energia Livre (FEL) e cálculos de MM/PBSA (Mecânica Molecular/Área de Superfície de Poisson-Boltzmann) foram realizadas para avaliar as energias livres de ligação e a estabilidade conformacional.

Principais Resultados

• Atividade Sinérgica: A combinação de eritromicina com desloratadina ou gluconato de zinco demonstrou sinergismo significativo contra os patógenos testados.
  • Redução do MIC: Em A. baumannii, o MIC da eritromicina caiu de 16 μg/mL para 1 μg/mL quando combinada com qualquer um dos adjuvantes. Reduções dramáticas semelhantes foram observadas em E. coli (de 32 μg/mL para 1–2 μg/mL) e S. aureus (de 16 μg/mL para 0,5 μg/mL).
  • Zona de Inibição: Ensaios de difusão em disco confirmaram zonas de inibição aprimoradas para essas combinações em comparação com a eritromicina isolada.
• Eficácia In Vivo: No modelo de infecção pulmonar em camundongos, as terapias combinadas superaram a monoterapia com eritromicina.
  • Recuperação Clínica: Camundongos tratados com as combinações mostraram recuperação significativa no peso corporal e restauração das contagens de WBC em comparação com o grupo de doença e o grupo de apenas eritromicina.
  • Patologia: O índice de peso pulmonar (LWI) foi significamente reduzido nos grupos de combinação, indicando diminuição da inflamação. A análise histopatológica revelou que os tratamentos combinados preservaram a integridade alveolar e reduziram a infiltração de células inflamatórias de forma mais eficaz do que a eritromicina isolada, com a combinação de desloratadina apresentando superior preservação da estrutura tecidual.
• Mecanismo Computacional:
  • Afinidade de Ligação: O docking molecular mostrou que a desloratadina e o gluconato de zinco ligam-se favoravelmente à proteína AdeJ. A desloratadina formou nove interações hidrofóbicas, enquanto o gluconato de zinco formou cinco ligações de hidrogênio com resíduos chave.
  • Estabilidade: Simulações de MD indicaram que o complexo desloratadina-AdeJ exibiu a maior estabilidade estrutural (menores RMSD e RMSF) e manteve uma conformação compacta (Rg estável) durante toda a simulação de 100 ns.
  • Energia de Ligação: A análise MM/PBSA revelou que ambos os adjuvantes possuíam energias livres de ligação (ΔG) mais favoráveis do que a eritromicina: desloratadina (-20,37 ± 0,51 kcal/mol) e gluconato de zinco (-18,37 ± 0,46 kcal/mol) comparado à eritromicina (-12,37 ± 0,51 kcal/mol).
  • Estabilidade Conformacional: As análises de PCA e FEL sugeriram que os complexos de adjuvantes ocupavam bacias de energia estáveis com menor variação conformacional em comparação ao controle, apoiando a hipótese de uma ligação de inibidor estável.

Significância e Alegações
Os autores afirmam que este estudo fornece uma validação abrangente "do laboratório para o leito do paciente" (bench-to-bedside) de fármacos repurposados como adjuvantes de antibióticos. A principal significância reside em demonstrar que a desloratadina e o gluconato de zinco podem inibir efetivamente as bombas de efluxo bacterianas (especificamente a AdeIJK em A. baumannii), restaurando assim a potência da eritromicina contra cepas MDR.

O artigo postula que esta estratégia oferece uma alternativa promissora e de baixo custo ao desenvolvimento de novos antibióticos inteiramente novos. Ao visar o mecanismo da bomba de efluxo, esses adjuvantes não apenas ressensibilizam as bactérias aos antibióticos existentes, mas também potencialmente interrompem o ciclo biofilme-bomba de efluxo que sustenta infecções persistentes. O estudo conclui que, embora sejam necessárias mais pesquisas clínicas e validação bioquímica, a combinação de eritromicina com desloratadina ou gluconato de zinco representa um candidato viável para terapia adjuvante para rejuvenescer a eficácia dos antibióticos macrolídeos diante da crescente resistência antimicrobiana.