Detecção Fenotípica de Betalactamase Fenótipo blaTEM-1

INTRODUÇÃO

O nome da betalactamase TEM deriva de Temoriana, uma jovem paciente grega na qual foi isolado o primeiro microrganismo com essa característica. Essa enzima ficou conhecida como TEM-1, e as enzimas subsequentes descritas com essas características foram incorporando  diferentes números. A enzima TEM-1 pertence à classe molecular A da classificação de Ambler (sendo uma serinabetalactamase) e a sua atividade hidrolítica é inibida pelo Ácido Clavulânico (um inibidor de Betalactamase).

A TEM-1 é transmitida por um plasmídeo muito pequeno e o alvo primário de sua atividade é o grupo das penicilinas, por isso é considerada uma penicilinase. Esta enzima apresenta as seguintes características: 1) Alta afinidade por Carboxipenicilinas (Ticarcilina) e Aminopenicilinas (Ampicilina e Amoxicilina), conferindo ao microrganismo que produz esta enzima a resistência a estes antimicrobianos; 2) Baixa afinidade por Ureidopenicilinas (Piperacilina); 3) Baixa afinidade por Cefalosporinas de espectro reduzido (primeira geração: Cefalotina, Cefazolina, Cefalexina e Cefadroxil), sendo que a resistência às Cefalosporinas de primeira geração está associada com a hiperprodução de TEM-1; 4) Cefalosporinas de terceira e quarta gerações, Monobactâmicos e Carbapenêmicos não são hidrolisados pela TEM-1; e 5) Clavulanato, Tazobactam e Sulbactam são inibidores efetivos desta enzima, mas pode ocorrer desenvolvimento de resistência com as associações de Amoxicilina + Ácido Clavulânico e Ampicilina + Sulbactam, devido a hiperprodução de TEM-1.

A enzima TEM-1 já foi descrita em todos os membros da família Enterobacteriaceae, sendo também descrita em não fermentadores como a Pseudomonas aeruginosa e o Acinetobacter baumannii.

Abaixo será descrita a presença da Betalactamase TEM-1 em uma cepa de Escherichia coli isolada de um caso de cistite comunitária.

DESCRIÇÃO

Cepa de Escherichia coli isolada de um caso de cistite comunitária que apresentou o seguinte resultado de teste de sensibilidade aos antimicrobianos:

Germe isolado: Escherichia coli	Contagem de Colônias: > 100.000UFC/mL
ANTIMICROBIANO	RESULTADO
AMOXICILINA	RESISTENTE
AMOXICILINA + ÁCIDO CLAVULÂNICO	SENSÍVEL
CEFAZOLINA	SENSÍVEL
CEFOTAXIMA	SENSÍVEL
CEFTAZIDIMA	SENSÍVEL
CEFEPIME	SENSÍVEL
MEROPENEM	SENSÍVEL
GENTAMICINA	SENSÍVEL
CIPROFLOXACINO	RESISTENTE
LEVOFLOXACINO	RESISTENTE
SULFAMETOXAZOL + TRIMETOPRIM	RESISTENTE
NITROFURANTOÍNA	SENSÍVEL

A imagem do antibiograma é demonstrada abaixo:

Imagem 1: Teste de sensibilidade aos
antimicrobianos em uma cepa de
Escherichia coli
Fonte: Acervo do pesquisador.

Com base no antibiograma, qual os mecanismos de resistência que esta cepa expressa? 

BETALACTÂMICOS

1) Cepa com expressão fenotípica de Betalactamase fenótipo blaTEM-1. Esta enzima pertence a classe molecular A da classificação de Ambler, sendo que sua atividade hidrolítica é inibida por Ácido Clavulânico. A produção de TEM-1 leva a hidrólise enzimática de Aminopenicilinas e Carbóxipenicilinas e em menor escala das Cefalosporinas de primeira geração. As Ureidopenicilinas, Cefalosporinas de terceira e quarta gerações, Monobactâmicos e Carbapenêmicos não são hidrolisados pela TEM-1.

Abaixo é demonstrado um quadro dos antimicrobianos afetados pela ação hidrolítica da TEM-1:

PERFIL HIDROLITICO DE TEM-1
AMINOPENICILINAS	CARBOXIPENICILINAS	UREIDOPENICILINAS	CEFALOSPORINAS DE PRIMEIRA GERAÇÃO	CEFAMICINAS	CEFALOSPORINAS DE TERCEIRA GERAÇÃO	CEFALOSPORINAS DE QUARTA GERAÇÃO	MONOBACTÂMICOS	CARBAPENÊMICOS
SIM	SIM	NÃO	SIM*	NÃO	NÃO	NÃO	NÃO	NÃO
*HIDROLISADOS POR HIPERPRODUÇÃO DE TEM-1

Abaixo é demonstrado no antibiograma a ação hidrolítica de TEM-1:

Imagem 2: Escherichia coli com expressão fenotípica de TEM-1.
Note a resistência à Amoxicilina (AMO) e Sensibilidade
a Amoxicilina + Ácido Clavulânico (AMC).
A TEM-1 é inibida pelo Ácido Clavulânico.
Fonte: Acervo do pesquisador.

Imagem 3: Escherichia coli com  expressão fenotípica de
TEM-1. Note a sensibilidade a Cefazolina (CFZ). Esta cepa
apresenta baixo nível de expressão de TEM-1.
Fonte: Acervo do pesquisador.

FLUOROQUINOLONAS

2) Cepa com mutação na porção gyrA da enzima DNA-girase. A enzima DNA-girase é o local preferencial de ligação das Fluoroquinolonas em germes Gram-negativos (Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp. etc.), sendo que uma única mutação na porção gyrA desta enzima é capaz de conferir resistência ao Ácido Nalidíxico (Quinolonas) mas não ao Ciprofloxacino (Fluoroquinolona mais potente contra Gram-negativos). Para ocorrer resistência ao Ciprofloxacino e as demais Fluoroquinolonas é necessário a aquisição de uma segunda mutação na porção gyrA da enzima DNA-girase ou então uma mutação adicional na porção parC da enzima Topoisomerase IV.

Abaixo é demonstrado uma tabela explicativa sobre a resistência às Fluoroquinolonas em Enterobacteriaceae:

SEM ALTERAÇÃO NA ENZIMA DNA-GIRASE E TOPOISOMERASE IV	MUTAÇÃO SIMPLES NA PORÇÃO gyrA DA ENZIMA DNA-GIRASE	MUTAÇÃO ADICIONAL NA PORÇÃO gyrA DA ENZIMA DNA-GIRASE	EXPRESSÃO FENOTÍPICA DO GENE qnr	EXPRESSÃO DA ENZIMA AAC(6’)-Ib-cr
NAL: SENSÍVEL CIP:  SENSÍVEL	NAL: RESISTENTE CIP: DIMINUIÇÃO DA SENSIBILIDADE (SENSÍVEL)	NAL: RESISTENTE CIP: RESISTENTE	NAL: INTERMEDIÁRIO CIP: SENSÍVEL (DIMINUIÇÃO DA SENSIBILIDADE)	NAL: RESISTENTE CIP: REDUÇÃO DA SENSIBILIDADE
NAL: ÁCIDO NALIDÍXICO CIP: CIPROFLOXACINO GENE qnr: GENE QUE CODIFICA UMA PROTEÍNA DENOMINADA qnr, QUE PROTEGE A ENZIMA DNA-GIRASE DA AÇÃO DAS FLUOROQUINOLONAS (CONFERE BAIXO NÍVEL DE RESISTÊNCIA ISOLADAMENTE (GERALMENTE ASSOCIADA A PLASMÍDIOS QUE CODIFICAM ESBL) AAC(6’)-Ib-cr: DERIVADA DA ENZIMA MODIFICADORA DE AMINOGLICOSÍDEO AAC(6’) E TEM COMO SUBSTRATO DE MODIFICAÇÃO AS MOLÉCULAS DE CIPROFLOXACINO E NORFLOXACINO, PRINCIPALMENTE (GERALMENTE ASSOCIADA A PLASMÍDIOS QUE CODIFICAM ESBL e/ou KPC)

Abaixo está demonstrado a detecção fenotípica de mutação na porção gyrA da enzima DNA-girase:

Imagem 4: Escherichia coli com mutação na porção gyrA
da enzima DNA-girase. Note a resistência ao Ciprofloxacino (CIP)
e Levofloxacino (LVX).
Fonte: Acervo do pesquisador.

INIBIDORES DA SÍNTESE DO ÁCIDO FÓLICO

3) Cepa com alteração de rota metabólica do PABA.

Abaixo está demonstrado a detecção fenotípica de alteração de rota metabólica do PABA:

Imagem 5: Escherichia coli com alteração de rota metabólica
do PABA. Note a resistência ao Sulfametoxazol + Trimetoprim
(SUT).
Fonte: Acervo do pesquisador.