Aminoglicosídeos
Nesta classe são incluídos tanto os antibióticos aminoglicosídicos (que são carboidratos básicos) quanto outros que contêm grupamentos de ciclitol ou aminociclitol e não de aminoaçucar (como os aminoglicosídicos). São geralmente substâncias básicas, capazes de formar sais cristalinos e hidrossolúveis, como cloridratos e sulfatos, os aminoglicosídicos são usados como sulfatos. Nestes, a base comumente presente é a desoxistreptamina. Quanto aos aminoaçúcares, entre outros são o seguintes: 3-aminoglicose, 6-aminoglicose, garosamina, D-glicosamina, L-N-metilglicosamina, nesosamina C, purpurosaminas A, B e C (KOROLKOVAS, 2015)
De acordo com a sua constituição química, os antibióticos desta classe podem ser divididos em três grupos: 1) Aminoglicosídios sem ciclitol ou aminociclitol: (a) monossacarídeos: estreptozotocina, nojirimicina; (b) dissacarídeos: manosilglucosaminida, trealosamina; 2) Aminoglisosídeos com ciclitol: (a) dissacarídeos: casugamicina; (b) oligossacarídeos: validamicina; 3) Aminoglicosídeos com aminociclitol: (a) dissacarídeos: hibrimicinas A3 e B3, neamicina (neomicina A), paromamina; (b) oligossacarídeos: (I) grupo da canamicina: canamicinas, Tobramicina; (II) grupo da destomicina: destomicinas A e B, higromicina B; (III) espectinomicina; (IV) grupo da estreptomicina: diidroestreptomicina, estreptomicina, glebomicina, hidroxiestreptomicina, manosidoestreptomicina; (V) grupo da gentamicina: gentamicinas, sisomicina; (VI) grupo da neomicina: butirosinas, hibrimicinas A1, A2, B1, e B2, lividomicinas, manosilparomomicina, neomicinas B e C, paromomicinas, ribostamicina (KOROLKOVAS, 2015)
São ativos contra Escherichia coli e a maioria das espécies de Enterobacter, Klebsiella e Salmonela, Shigella e Proteus mais não tem efeitos contra fungos e vírus. Ocorreu o desenvolvimento de resistência cruzada entre todos os membros desta classe de antibióticos. Um efeito adverso grave é a lesão permanente das regiões vestibular e coclear do oitavo nervo craniano. Estes antibióticos, em sua maioria, também são empregados como agentes antimicrobianos tópicos (KOROLKOVAS, 2015)
Os Aminoglicosídeossão usados no tratamento de infecções causadas por bactérias Gram negativas aeróbias. Exemplos desta classe de antibióticos são a gentamicina, tobramicina e amicacina usados no tratamento inicial de sépsis graves como infecções nosocomiais em combinação com os beta-lactâmicos e a estreptomicina e a canamicina indicados no tratamento da tuberculose e brucelose (BRODY, LARNER, & MINMEMAN, 1998; GOODMAN, 2012; KATZUNG, 2007; NEU & GOOTZ, 1996)
Os antibióticos aminoglicosídeos caracterizam-se por um efeito pós- antibiótico, isto é, a atividade bactericida permanece mesmo com a diminuição da concentração sérica abaixo da concentração mínima inibitória (CIM). Estes antibióticos penetram no interior das bactérias Gram negativas, por difusão facilitada nas porinas presentes na membrana externa. O local de ação é a subunidade 30s dos ribossomas, que é composto por vinte e uma proteína e uma molécula 16s de ARN. O antibiótico aminoglicosídeo liga-se à proteína 12s na subunidade 30s ribossómica, o que leva a um erro de leitura do código genético. A síntese proteica pode ser inibida de duas formas diferentes, por interferência sobre o complexo de iniciação ou a leitura errónea do ARNm, que leva à incorporação de diferentes aminoácidos, resultando numa proteína não (BRODY, LARNER, & MINMEMAN, 1998; GOODMAN, 2012; KATZUNG, 2007; NEU & GOOTZ, 1996)
Embora sejam fármacos importante e amplamente utilizados, a grave toxicidade dos aminoglicosídeos constitui uma das principais limitações à sua utilidade. O mesmo espectro de toxicidade é compartilhado por todos os membros do grupo. A nefrotoxicidade e a ototoxicidade são as mais notáveis, podendo afetar as funções tanto auditiva quanto vestibular do oitavo nervo craniano.
Todos os aminoglicosídeos apresentam em sua estrutura um anel essencial: o aminociclitol. O aminoglicosídio resulta de ligações glicosídicas entre o aminociclitotol e dois ou mais grupamentos amino ou aminoaçúcares. O aminociclitol entra da estreptomicina é a estreptidina, enquanto, para dos todos os outros componentes desse grupo farmacológico, o aminociclitol é a 2-desoxiestreptomicina. Canamicina, tobramicina e amicacina constituem a família das canamicina, todas derivadas de Streptomyces ssp. A gentamicina é uma mistura de três constituintes, C1, C1a e C2, produzidos por Micromonospora ssp. Famílias químicas dos antibióticos aminoglicosídeos: Estreptomicinas: Estreptomicinas; Canamicina A; Canamicina B; Amicacina; Tobramicina e Dibecacina/ Gentamicina: Gentamicina C1, C1a, C2; Sisomicina; Netilmicina; Isepamicina/ Neomicina: Neomicina e Paromomicina/ Espectinomicina: Espectinomicina (GOODMAN, 2012)
Farmacocinética
Dentro da administração, a estrutura policatiônica altamente polar dos aminoglicosídeos impede absorção adequada por administração via oral. Por isso, todos os aminoglicosídeos (exceto a neomicina) precisam ser administrados por via parenteral para alcançar níveis séricos adequados. (Nota: a grave nefrotoxicidade associada à neomicina exclui sua administração parenteral, e, atualmente, seu uso é limitado à aplicação tópica em infecções cutâneas ou à administração oral para preparar o intestino antes de cirurgias.) o efeito bactericida dos aminoglicosídeos é tempo e concentração dependente; ou seja, quanto maior a concentração do fármaco, maior a velocidade com que os que os microrganismos morrem. Os aminoglicosídeos também apresentam efeito pós-antibiótico. Devido a essas propriedades, pode-se empregar dosagem única por dia, resultando em menor toxicidade e maior facilidade de administração. As exceções são gestação, infecções neonatais e endocardite bacteriana, situações nas quais esses fármacos devem ser administrados em doses divididas a cada oito horas. (Nota: a dosagem administrada deve ser calculada com base na massa corporal descontada a gordura, pois esses fármacos não se distribuem nos lipídeos.) na distribuição, todos os aminoglicosídeos tem propriedades farmacocinéticas similares (CLARK el. al. 2013)
Os níveis alcançados na maioria dos tecidos são baixos, e a penetração na maioria dos líquidos corporais é variável. As concentrações no líquido cerebrospinal são inadequadas, mesmo quando as meninges estão inflamadas. Excetuando a neomicina, os aminoglicosídeos podem ser administrados por via intratecal ou intraventricular. Altas concentrações acumulam no córtex renal e na endolinfa e perilinfa do ouvido interno, o que contribui para sua nefro e ototoxicidade potencial. Todos os aminoglicosídeos atravessam a barreira placentária e podem acumular no plasma fetal e no líquido amniótico. Os aminoglicosídeos não são biotransformados no hospedeiro, todos são rapidamente excretados na urina, predominantemente por filtração glomerular. Ocorre acúmulo em pacientes com insuficiência renal exigindo modificação da dosagem (CLARK el. al. 2013)
Mecanismo de ação
Os aminoglicosídiossão utilizados principalmente no tratamento de infecções causadas por bactérias Gram-negativas. Esses agentes são moléculas de carga elétrica que não apresentam biodisponibilidade oral, de modo que devem ser administrados por via parenteral. Os aminoglicosídios incluem a estreptomicina (o primeiro aminoglicosídio, descoberto em 1944), a neomicina, a kanamicina, a tobramicina, a paromomicina, a gentamicina, a netilmicina e a amicacina. Entre esses aminoglicosídios, a gentamicina, a tobramicina e a amicacina são os mais amplamente utilizados, em virtude de sua menor toxicidade e cobertura mais ampla contra os microrganismos-alvo (GOLAN et al. 2014)
Os aminoglicosídios ligam-se ao rRNA 16S da subunidade 30S e produzem efeitos sobre a síntese protéica que dependem da concentração do fármaco. Os aminoglicosídios, quando presentes em baixas concentrações, induzem os ribossomos a efetuar uma leitura incorreta do mRNA durante o alongamento, levando à síntese de proteínas que contêm aminoácidos incorretos. É lógico deduzir, a partir desse efeito, que os aminoglicosídios interferem na função da subunidade 30S de decodificação do mRNA. (Com efeito, estruturas cristalinas de complexos de 30S-aminoglicosídio ajudaram enormemente a elucidar o processo de decodificação.) O modo pelo qual os aminoglicosídios afetam o processo de decodificação está mais bem esclarecido no caso da paromomicina, cuja ligação provoca uma mudança de conformação que imita a alteração causada pela ligação correta de um anticódon de tRNA a um códon de mRNA. Acredita-se que essa mudança de conformação faça com que a subunidade 30S sinalize a subunidade 50S a formar uma ligação peptídica, mesmo na presença do tRNA no sítio A. (A estreptomicina também induz uma leitura incorreta; todavia, acredita-se que isso ocorre através de um mecanismo diferente.) Em concentrações mais altas, os aminoglicosídios inibem a síntese protéica por completo. Ainda não foi elucidado o mecanismo exato desse processo; todavia, os ribossomos ficam retidos nos códons de iniciação AUG do mRNA. Por fim, o acúmulo desses complexos de iniciação anormais interrompe a tradução, a despeito da presença de ribossomos que não estão ligados ao fármaco (GOLAN et al. 2014)
Ao contrário de outros inibidores da síntese protéica, os aminoglicosídios são bactericidas. Essa característica é importante no tratamento das infecções graves. Embora não se conheça o mecanismo preciso para a atividade bactericida, um modelo interessante, desenvolvido pelo falecido Bernard Davis, teve certa aceitação. O modelo de Davisconcebe a ocorrência de morte celular em termos dos efeitos dependentes da concentração de aminoglicosídios. Quando o fármaco penetra inicialmente na célula, é precariamente transportado através das membranas bacterianas. Nessas concentrações baixas iniciais, ocorre uma leitura incorreta, levando à síntese de proteínas aberrantes. Algumas dessas proteínas são inseridas nas membranas e determinam a formação de poros, permitindo o fluxo dos aminoglicosídios para o interior da célula, onde interrompem por completo a síntese de proteínas. Em consequência, não pode haver reparo da lesão da membrana, e o extravasamento de íons e, posteriormente, de moléculas maiores leva à morte da célula (GOLAN et al. 2014)
Mecanismo de resistência
Independentemente de quais recursos os microrganismos utilizem para o desenvolvimento e transmissão da resistência a antimicrobianos em geral, e aminoglicosídeos especificamente, o fato é que o fenômeno da resistência se apresenta no quadro das infecções bacterianas (em especial no âmbito hospitalar) como um evento extremamente alarmante e potencialmente danoso para o paciente. Por mais que seja importante o conhecimento da maior quantidade possível de informações e perspectivas cientificamente respeitáveis em relação aos microorganismos (sua natureza, e suas potencialidades) com vistas ao desenvolvimento a médio-longo prazo de novas estratégias de interferência nas ações patogênicas bacterianas, existe um outro lado da questão radicalmente mais pragmático e direto: o lado clínico-terapêutico (BARROS, 2001)
Diante de uma perspectiva mais estritamente clínica, as questões que teriam uma maior praticidade informacional seriam, por exemplo: “quais os mecanismos mais comuns de resistência a aminoglicosídeos, e suas vias de disseminação?”, “Como o uso de tais antibióticos pode participar dos processos de desenvolvimento da resistência?”, “Como tem evoluído a questão dessa resistência a nível global?” e questões similares (BARROS, 2001)
Os mecanismos de resistência bacteriana aos aminoglicosíeos têm sido objetivo de vários estudos genéticos e bioquímicos. As bactérias podem ser resistências à atividade antimicrobiana dos aminoglicosídeos em virtude da diminuição da permeação do antibiótico, da baixa afinidade do fármaco ao ribossomo bacteriano (devido a alterações no sítio ligante ribossômico) ou a inativação do fármaco por enzimas microbianas. Este último mecanismo é nitidamente a explicação mais importante para a resistência encontrada na prática clínica (PINSETTA, 2010).
A diminuição na concentração de aminoglicosídeos dentro da célula alvo, pela redução da penetração do fármaco ou ativação do efluxo do fármaco, afeta a suscetibilidade da cepa a todas as classes de compostos aminoglisídeos e pode ser causa de resistência intríseca ou adquirida. Embora o mecanismo exato da penetração dos aminoglicosídeos permaneça desconhecido, é aceito que o processo comsiste em três etapas consecultivas. A primeira etapas consiste na adsorção do aminoglicosídeo (composto catiônico) à superfície da bactéria através de interações eletrostáticas com os lipopolissacarídeos , carregados negativamente. As próximas duas etapas são dependentes do potencial de trans-membrana, gerado pela cadéia respiratória, que é caracterizado pelo aumento na taxa de penetração do fármaco. Como resultado, bactérias anaeróbicas são intrinsecamente resistências aos aminoglicosídeos devido à impermeabilidade. Similarmente, cepas contendo mutações funcionais em suas ATP sintases apresentam suscetibidade reduzida aos aminoglicosídeos. Tais mutantes têm sido isolados de endocardites clínicas ou experiimentais causadas por infecções com E. coli, S. aureus e P. aeruginosa (PINCETTA, 2010).
Toxicidade
A toxicidade celular é característica comum dos aminoglicosídeos (exceto a espectinomicina), em função de sua absorção para o meio intracelular. Os seus efeitos tóxicos mais importantes são nefrotoxicidade, ototoxicidade e bloqueio neuromuscular. A frequência relatada destes efeitos colaterais tem ampla variação, devido a diferentes critérios utilizados para diagnóstico. O bloqueio neuromuscular é raro, a ototoxicidade varia de 0 a 62% (coclear) e 0 a 19% (vestibular) e a nefrotoxicidade varia de 0 a 50% (OLIVEIRA et al. 2006).
O ponto de partida para a nefrotoxicidade é a ligação do fármaco com o túbulo proximal. Acredita-se que existam receptores específicos no túbulo proximal, onde ocorre endocitose do aminoglicosídeo (pela mesma via por onde são absorvidos aminoácidos, pequenos peptídeos e talvez poliaminas). A ligação na membrana tubular ocorre com a megalina, um receptor endocitótico expressado na membrana apical do epitélio tubular proximal. Ela é responsável pela reabsorção do filtrado glomerular e também se liga a proteínas de baixo peso molecular. Uma vez ligado à megalina, o complexo aminoglicosídeo-megalina é transportado para dentro da célula e se une ao lisossomo, onde irá fundir-se com estruturas preexistentes, causando progressiva deposição de lipídeos polares, que adotam disposição lamelar concêntrica, formando o chamado corpo mielóide. Além disto, ocorrem várias outras alterações em organelas e enzimas, como nos ribossomos, nas mitocôndrias e na bomba Na/K-ATPase. Deve-se ressaltar que a formação de corpos mielóides não é exclusiva dos aminoglicosídeos, ocorrendo também com outras drogas catiônicas (OLIVEIRA et al. 2006).
A literatura médica descreve aumento da insuficiência renal aguda (IRA) nefrotóxica, sendo os antibióticos responsáveis pela maioria dos casos, e entre eles os mais frequentes são os aminoglicosídeos. A incidência de IRA associada ao uso de aminoglicosídeos varia amplamente, devido a diferenças nos critérios diagnósticos e nas populações estudadas. De fato, a frequência de nefrotoxicidade com essas drogas varia de 0 a 50%. Em um pequeno grupo de voluntários jovens saudáveis, a incidência foi zero, enquanto chegou a 50% em pacientes idosos com doença multissistêmica. Em pacientes internados em UTI, a incidência pode chegar até 76%, dependendo do critério utilizado para diagnóstico de nefrotoxicidade pelo aminoglicosídeo. Na prática clínica, esse grupo de antibiótico tem amplo uso tanto na profilaxia como no tratamento de infecções (mediastinite e endocardite) associados à cirurgia cardiovascular. Neste contexto, podem produzir dano renal significativo (OLIVEIRA et al. 2006).
Um dos efeitos adversos que podem acometer o paciente que faz uso dessa classe é a paralisia neuromuscular, esse efeito ocorre com mais frequência após aplicação direta intraperitonial ou intrapleural de grandes doses de aminoglicosídeos. O mecanismo responsável é a diminuição na liberação de ACh dos terminais nervosos pré-juncionais e na sensibilidade do receptor pós-sináptico. Paciente com miastenia grave são particularmente suscetíveis. A imediata administração de gliconato de cálcio ou neostigmina pode reverter o bloqueio que causa a paralisia neuromuscular. As reações alérgicas também são uns dos fatores que se agregam aos efeitos adversos (p. ex., dermatite de contato é uma reação comum para a neomicina aplicada topicamente (CLARK et. al. 2013)
Os radicais livres podem levar à produção de lesões celulares distintas, bem como à diminuição do nível de antioxidantes ou antiradicais livres que seriam responsáveis pelo processo biológico de autodefesa, como é o caso de glutationa e isto levaria a morte celular por apoptose. Este seria o destino das células ciliadas externas do órgão de Corti afetadas por antibióticos aminoglicosídeos. Sabemos também que várias substâncias quelantes de ferro e que também são anti-radicais livres têm demonstrado otoproteção contra a ototoxicidade induzida pela gentamicina, em cobaias, como é caso da deferoxamina; 2,3 dihidroxibenzoato; do ácido alfalipóico; do 2-hidroxibenzoato (salicilato). Essas pesquisas nos levam a creditar que realmente os antibióticos aminoglicosídeos quelam ferro e formam um metabólito ototóxico provocando, este complexo, a formação de radicais livres que seriam responsáveis pelas lesões das células ciliadas especialmente as externas, ocorrendo assim a ototoxicidade (OLIVEIRA et. al, 2002)
Em modelos animais, vários fatores foram relacionados à nefrotoxicidade dos aminoglicosídeos: doses múltiplas, sexo masculino, infecção, acidose, depleção de volume, depleção de sódio, hipocalemia, hipomagnesemia, doença hepática e uso concomitante de outras drogas (vancomicina, teicoplamina, ciclosporina, cisplatina). Os fatores que reduziram experimentalmente a nefrotoxicidade foram: dose única, sexo feminino, alcalose, hormônio tireoidiano, sobrecarga de cálcio, diabetes mellitus, uso concomitante de penicilina de amplo espectro, ácido poliaspártico. O uso concomitante da cefalotina apresenta resultados conflitantes com um grupo relatando piora e outro melhora da nefrotoxicidade. Clinicamente, existem poucos estudos que avaliaram fatores de risco para nefrotoxicidade por aminoglicosídeos. Eles podem ser divididos em estudos relacionados ao paciente, relacionados ao aminoglicosídeo e ao uso de drogas concomitantes (OLIVEIRA et al. 2006).
A literatura médica descreve aumento da insuficiência renal aguda (IRA) nefrotóxica, sendo os antibióticos responsáveis pela maioria dos casos, e entre eles os mais frequentes são os aminoglicosídeos. A incidência de IRA associada ao uso de aminoglicosídeos varia amplamente, devido a diferenças nos critérios diagnósticos e nas populações estudadas. De fato, a frequência de nefrotoxicidade com essas drogas varia de 0 a 50%. Em um pequeno grupo de voluntários jovens saudáveis, a incidência foi zero, enquanto chegou a 50% em pacientes idosos com doença multissistêmica. Em pacientes internados em UTI, a incidência pode chegar até 76%, dependendo do critério utilizado para diagnóstico de nefrotoxicidade pelo aminoglicosídeo (OLIVEIRA, 2006)
Na prática clínica, esse grupo de antibiótico tem amplo uso tanto na profilaxia como no tratamento de infecções (mediastinite e endocardite) associados à cirurgia cardiovascular. Neste contexto, podem produzir dano renal significativo (OLIVEIRA, 2006)
Prevenção da nefrotoxicidade dos aminoglicosídeos
A prevenção da nefrotoxicidade pelo aminoglicosídeo (AG) pode ser focalizada em diminuir ou prevenir a acumulação de AG no rim, diminuir ou prevenir a fosfolipidose induzida pelo AG, proteger contra necrose e outras alterações celulares, proteger contra efeitos vasculares e glomerulares e/ou aumentar a capacidade da regeneração do rim. Foram realizadas tentativas no sentido de formar um complexo extracelular com AG, utilizando-se compostos polianiônicos como sulfato dextran ou drogas ácidas (piperacilina e fosfomicina). Tentou-se também diminuir a ligação com a borda em escova da membrana, alterando o pH da urina com uso de bicarbonato e usando competidores com a ligação na borda em escova como cálcio e lisina. Todos esses estudos mostraram pouca aplicabilidade clínica por diminuir a eficácia da droga ou provocar toxicidade elevada. Na década de 70, foram desenvolvidos AG, derivados da gentamicina e canamicina, a partir de uma alteração na cadeia N1, com objetivo de obter moléculas resistentes a enzimas bacterianas. A análise posterior mostrou que essas drogas (amicacina, isepamicina e arbecacina) reduziram a ligação com o ácido fosfolipídico junto com menor inibição da fosfolipase lisossomal, diminuindo desta maneira a toxicidade (OLIVEIRA et al. 2006).
