Abordagens Terapêuticas Alternativas aos Antibióticos Convencionais: Vantagens, Limitações e Aplicação Potencial em Medicina Ⅱ

4. Peptídeos Antimicrobianos

Nos últimos anos, epidemias e surtos mostraram que a saúde pública pode estar ameaçada globalmente em termos dedoenças infecciosas, então este problema requer urgentemente encontrar alternativas paraantibióticos tradicionaisque são novos e menos propensos à resistência bacteriana. Na busca por novosantibióticos,peptídeos antimicrobianos(AMPs), também conhecidos como peptídeos de defesa do hospedeiro, recentemente receberam grande interesse.146–148]. Os AMPs são uma classe de pequenos peptídeos que existem amplamente na natureza e são componentes importantes do sistema imunológico inato de diferentes organismos. Eles têm um amplo efeito inibitório sobre bactérias, fungos, parasitas e vírus. Eles foram descobertos em 1939, após a descoberta das lisozimas em 1922, quando o microbiologista Rene Dubos isolou do solo uma cepa de Bacillus, um agente antibacteriano chamado gramicidina, que demonstrou proteger camundongos da infecção pneumocócica.149]. Posteriormente, vários AMPs foram identificados nos reinos procariótico e eucariótico.150]. O primeiro AMP de origem animal descrito foi a defensina, que foi isolada de leucócitos de coelhos.151], posteriormente, a lactoferrina foi identificada no leite de vaca, e os lisossomos de leucócitos humanos e o trato reprodutivo feminino humano demonstraram conter AMPs de baixo peso molecular [152]. Até o momento, mais de 3.000 AMPs foram descobertos, caracterizados e anotados no banco de dados AMP (APD3) [153]. 

A pesquisa atual enfoca esses compostos naturais como inovadoresdrogas anti-infecciosase novos imunomoduladores [148,154], mas também na alimentação, pecuária, agricultura e aquicultura. O interesse em AMPs aumentou recentemente durante a pandemia de coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) na busca de novas moléculas antivirais para combater o COVID-19 [154]. 

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Abordagens Terapêuticas Alternativas aos Antibióticos Convencionais

4.1. Vantagens

Desde a descoberta de AMPs bioativos naturais capazes de atacar amplamente vários patógenos, a terapêutica baseada em peptídeos está sob o escrutínio de pesquisadores. Os AMPs inibem uma ampla gama de microrganismos por meio de mecanismos diversos e especiais, visando principalmente as membranas celulares ou componentes intracelulares específicos.155]. Os AMPs são potenciais agentes terapêuticos multifuncionais, eficazes contra um amplo espectro de microrganismos. Eles são chamados de "antibióticos naturais". Alguns AMPs podem causar a morte rápida de fungos Gram-positivos e Gram-negativos, parasitas, vírus encapsulados ou células tumorais em minutos. Os AMPs têm baixo risco de desenvolvimento de resistência e podem até inibir microrganismos resistentes a antibióticos.155]. Este princípio decorre do fato de que os AMPs geralmente (mas nem sempre, conforme especificado acima) atacam o componente lipídico da membrana plasmática, um componente celular que é inerentemente considerado difícil de alterar em suas características físico-químicas básicas por alvos microbianos.

Finalmente, os AMPs são cada vez mais vistos como uma alternativa terapêutica promissora para o tratamento de infecções associadas a biofilmes, uma das principais ameaças no campo das infecções bacterianas. Todas essas vantagens tornam os AMPs candidatos ideais para aplicações farmacológicas. Os AMPs exercem seus efeitos antimicrobianos principalmente por meio de dois mecanismos diferentes. Os AMPs direcionados à membrana alteram a integridade estrutural da membrana celular, enquanto os AMPs que usam mecanismos de direcionamento não membranares inibem principalmente a síntese de ácidos nucléicos, enzimas essenciais e outras proteínas funcionais. Estas novas proteínas podem ser de origem natural ou sintética. AMPs de muitas espécies, incluindo anfíbios, insetos, mamíferos e peixes, representam 75,65% do total de AMPs, enquanto o restante é principalmente de plantas e bactérias e representam 13,5% e 8,53% do total de AMPs, respectivamente [156]. Os AMPs bacterianos são muitas vezes referidos como bacteriocinas, eficazes em concentrações mais baixas do que os AMPs e têm um efeito limitado em algumas espécies. As bacteriocinas exibem atividade antimicrobiana e inibem os principais competidores microbianos.157,158]. Notavelmente, a resistência a antibióticos e bacteriocinas é independente e nenhuma resistência cruzada foi registrada até agora.159]. Os genes envolvidos na produção de bacteriocinas fazem parte de elementos genéticos móveis, como transposons conjugativos (nisina) e plasmídeos (lactococos 972) [160]. Isso facilita sua propagação e explica, por exemplo, a capacidade deP. pentosaceuseLactobacilluspara sintetizar a predição de PA1/AcH [161]. Pode-se concluir que as bacteriocinas são uma nova perspectiva para superar o problema da resistência, desde que o mecanismo de funcionamento dessas moléculas e sua degradação sejam totalmente compreendidos. Por sua vez, o ambiente marinho é conhecido por ser uma das fontes mais ricas de AMPs, incluindo os oceanos que cobrem pouco mais de 70% da Terra. Ao contrário do ambiente terrestre, eles são mais adaptáveis ​​a condições ambientais adversas, como alta salinidade [156,162]. Os AMPs derivados de plantas são peptídeos que exibem atividade antimicrobiana forte e de amplo espectro. Além da forte atividade microbicida dos AMPs de plantas contra vírus, bactérias, fungos, parasitas e protozoários, eles também têm atividade anti-insetos contra oomicetos e pragas de herbívoros e atividade anticancerígena contra algumas células cancerígenas.155,156,162,163]. Em relação aos AMPs de insetos, eles desempenham um papel importante no sistema imune humoral. Os AMPs de insetos são sintetizados na gordura corporal de um inseto e armazenados na hemolinfa.164]. Mais de 200 AMPs foram identificados em insetos até o momento

Apesar da diversidade das muitas vantagens dos AMPs extraídos de fontes naturais, eles apresentam uma série de desvantagens, incluindo baixa estabilidade, tolerância ao sal e alta toxicidade, que dificultam seu uso terapêutico generalizado, daí o surgimento dos AMPs sintéticos. Vários métodos foram desenvolvidos para projetar novos AMPs sintéticos, modificando as sequências de AMPs naturalmente presentes em vários organismos. Foi demonstrado que pequenas mudanças na composição de aminoácidos podem resultar em mudanças em todas as propriedades conformacionais e físico-químicas de um peptídeo.165]. Em suma, esses AMPs são seguros, com nenhum ou menos efeitos colaterais tóxicos e difíceis de induzir resistência bacteriana a medicamentos em comparação com antibióticos convencionais.166]. 

4.2. Aplicações em Medicina

Os AMPs são agentes multifuncionais com diversas funções terapêuticas, como atividades antiinflamatórias, imunomoduladoras, de neutralização de endotoxinas e efeitos citotóxicos em células cancerígenas, tornando-os bons candidatos para práticas farmacológicas, além de seus efeitos antimicrobianos diretos.167,168]. Atividades rápidas e de amplo espectro, oportunidades versáteis de uso e baixo potencial de desenvolvimento de resistência dos AMPs são os principais fatores que aumentam sua atratividade na indústria biofarmacêutica e o investimento no mercado de antibióticos peptídicos. Vários estudos relataram a relevância da nisina no tratamento de várias doenças infecciosas, como mastite, oral, respiratória e cutânea.148,152,169]. A mastite é uma doença inflamatória comum em mulheres lactantes que resulta na interrupção da lactação.170]. Staphylococcus aureuseStaphylococcus epidermidissão dois agentes comuns que causam infecções associadas à mastite [170]. O peptídeo nisina causa a inibição do crescimento bacteriano através da formação de poros da membrana e interrompendo a biossíntese da parede celular através de uma interação específica do lipídeo II.171]. Outro exemplo de AMPs derivados de bactérias usados ​​clinicamente como uma alternativa aos antibióticos é a gramicidina, que é uma mistura de gramicidina A, B e C. Estes são AMPs produzidos naturalmente porBrevibacillus brevis, com atividade contra diversas bactérias Gram-positivas, induzindo a despolarização da membrana e consequentemente a lise celular [152,172,173]. A gramicidina é um constituinte da Neosporina®, um antibiótico triplo usado em preparações oftálmicas e tópicas [152]. Foi aprovado e comercializado como um AMP aniônico para o tratamento de infecções cutâneas causadas por bactérias Gram-positivas.174]. Um estudo recente demonstrou que o pré-tratamento com Taquiplesina III em camundongos os protege contraPseudomonas aeruginosaeAcinetobacter baumanniiinfecção, reduz a produção de citocinas pró-inflamatórias (IL-1 , IL-6 e TNF- ) e induz a fagocitose de macrófagos, fundamental para exercer a eliminação bacteriana de maneira dose-dependente [152,175]. Todos esses achados precisam ser confirmados em ensaios clínicos em humanos. Dada a grande variedade de AMPs existentes na natureza, espera-se que outros novos peptídeos farmacologicamente ativos inspirados na natureza possam encontrar aplicações clínicas no futuro.

4.3. Limitações

Embora os AMPs tenham muitos benefícios, apenas três AMPs foram aprovados pelo FDA dos EUA para uso terapêutico, a saber, gramicidina, colistina e daptomicina.176]. A gramicidina é ativa contra uma variedade de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, embora sua toxicidade severa para os eritrócitos humanos tenha uma indicação clínica limitada a aplicações tópicas. A polimixina e a colistina, que são peptídeos catiônicos usados ​​há décadas, tiveram um ressurgimento de interesse nos últimos tempos devido à sua forte atividade contra patógenos MDR Gram-negativos. Sua capacidade de se ligar ao componente lipídio A do LPS os torna armas valiosas, os últimos recursos para combater o choque séptico, apesar de sua conhecida nefrotoxicidade. No entanto, a resistência surgiu e está se espalhando em um ritmo alarmante, comprometendo a eficácia dessas valiosas terapêuticas. Quanto à daptomicina, este lipopeptídeo cíclico ligado à membrana recebeu luz verde do FDA em 2003 para tratar infecções Gram-positivas. Nos últimos anos,Staphylococcus aureusresistência tem sido cada vez mais relatada e a busca por substitutos que possam estender o uso clínico desse importante antibiótico está em andamento. Além da resistência ao AMP descrita acima, existe um nível de dificuldade em trazer essas moléculas para o mercado, seja para tratamento tópico ou sistêmico. Os ensaios clínicos de fase 3 da Polyphor sobre a segurança e eficácia da murepavadina intravenosa foram interrompidos prematuramente devido a níveis elevados de creatinina sérica em pacientes tratados com AMP, indicando insuficiência renal [177]. 

5. Nanopartículas

Os primeiros vestígios do uso empírico de nanopartículas pela humanidade remontam ao império maia (em 800 aC), eles usavam um corante azul capaz de resistir às intempéries feito de uma mistura de argila nanoporosa e corante contendo nanopartículas metálicas [178]. A produção de nanopartículas tem sido um assunto de rápido crescimento para aplicações biomédicas, particularmente no tratamento de tumores e seus diagnósticos, desde o início da década de 1970 e de forma exponencial desde os anos 2000.179]. Estas características excepcionais dos nano-objetos (ópticas, físicas, térmicas, químicas, etc.) possibilitam sua utilização como vetores, bem como para fins diagnósticos e terapêuticos. As nanotecnologias dedicadas a aplicações médicas são definidas hoje sob o termo "nanomedicina". As nanopartículas com atividade antimicrobiana são partículas inorgânicas de tamanho nanométrico. Eles podem atacar a membrana de bactérias ou leveduras e penetrar nesses patógenos para interagir com um alvo específico, mas também induzir a produção de radicais livres. Mais importante ainda, os múltiplos e únicos mecanismos de ação das nanopartículas tornam improvável que as bactérias possam desenvolver resistência e podem ajudar a limitar a crise global da resistência bacteriana emergente.179,180]. 

5.1. Vantagens

A nanomedicina é uma liberação de fármacos utilizando nanovetores permitindo o transporte e liberação do princípio ativo em seu alvo farmacológico. Essa abordagem, portanto, aumenta a eficiência dos medicamentos e limita seus efeitos adversos, modulando a via farmacocinética e a biodisponibilidade.181]. Qualidades antibacterianas exclusivas estão presentes nas nanopartículas metálicas (MNPs) feitas de prata, ouro, óxido de zinco e óxido de titânio. Sua composição química permite ligação mais longa, direcionamento ativo de antibióticos com funcionalização de superfície no local alvo e proteção contra degradação enzimática [182]. O mais interessante é que eles podem entregar antibióticos no compartimento intracelular onde está o patógeno. Assim, melhoram a estabilização do fármaco, aumentam a circulação do fármaco e proporcionam melhor entrega no alvo e maior eficácia do tratamento. Paralelamente, diminuem a toxicidade e os efeitos colaterais, aumentam o espectro antibacteriano, diminuem a dose de medicação necessária e até mesmo o tempo de tratamento.183,184]. Todos esses benefícios tornam seu uso uma das estratégias mais promissoras para superar a resistência aos antibióticos.185]. 

5.2. Aplicações em Medicina

Os nanobióticos são os antibióticos da próxima geração e podem ser usados ​​como medicamentoscontra infecções bacterianas principalmente com bactérias intracelulares. As propriedades antibacterianasde metais nobres (principalmente cobre e prata) são conhecidos há muito tempo e são usados ​​na vida cotidiana. Por exemplo, alguns hospitais equiparam suas maçanetas com revestimento de cobre para limitar a transmissão de bactérias no ambiente hospitalar [186]. Estudos de nanopartículas mostraram atividade antimicrobiana in vitro contra organismos multirresistentes, incluindo patógenos ESKAPE (Enterococcus fezes, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosaeEnterobacter) [180,187–189]. De fato, um estudo estabeleceu claramente a atividade antibacteriana dose-dependente de nanopartículas de prata contra enterobactérias comoEscherichia coliouKlebsiella pneumoniaecom um MIC honroso de cerca de 1,4µg/mL, bem como a atividade antibacteriana de gentamicina, cefotaxima e meropenem para essas espécies foi aumentada na presença simultânea de nanopartículas de prata [190]. Outros estudos demonstraram eficácia in vitro e in vivo contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas [191,192]. Além disso, poderia ser uma alternativa no tratamento da tuberculose, que é um grande problema de saúde que infecta milhões de pessoas em todo o mundo. O uso indevido de medicamentos de primeira linha pode levar à tuberculose multirresistente, que é então tratada com quimioterapia ou medicamentos de segunda linha, como a etionamida (ETH). No entanto, os pacientes muitas vezes encontram dificuldade em aderir a esquemas de tratamento que requerem altas doses de ETH. As nanopartículas poderiam encapsular drogas sinérgicas, o que simplificaria muito o tratamento e aumentaria a adesão do paciente.181]. No final, todos esses estudos permanecem em escala experimental, in vitro ou in vivo usando modelos animais. A tradução clínica requer uma compreensão completa da farmacocinética e farmacodinâmica dos NPs e uma avaliação de sua toxicidade nos níveis celular e sistêmico.180]. Portanto, os nanobióticos metálicos têm se mostrado mais eficazes do que os antibióticos sozinhos devido à sua estabilidade no caso de infecções causadas por germes intracelulares.193–195]. Na prática, os nan obióticos forneceriam sistemas de administração de medicamentos para métodos de aplicação sistêmica, oral, transdérmica ou outros, melhor curativo antibacteriano para feridas, excelentes revestimentos de dispositivos médicos implantáveis ​​e adjuvantes de vacinas antibacterianas mais eficazes.193].

5.3. Combinação

TerapiaAs nanopartículas podem ser combinadas a drogas antimicrobianas (antibióticos, antivirais, antifúngicos). A combinação com moléculas de antibióticos é a mais documentada, e eles são chamados de nanobióticos [196]. Os MNPs são usados ​​por seu custo reduzido, fácil síntese e uso.193]. Os MNPs são baseados em diferentes tipos de metal: principalmente ouro (Au), prata (Ag), óxido de cobre (CuO), óxido de ferro (Fe3O4 ou Fe2O3), dióxido de titânio (TiO2) e óxido de zinco (ZnO) [193]. As nanopartículas de prata (AgNPs) são usadas não apenas em laboratórios de pesquisa, mas também no campo humano e veterinário devido às suas propriedades catalíticas, ópticas e biológicas únicas. O principal benefício das nanopartículas de ouro (AuNPs) é sua produção e modificação simples por um ou mais ligantes tiol quimicamente distintos e são consideradas as MNPs menos tóxicas.182]. Como as MNPs operam como transportadoras de drogas, elas facilitam o transporte de antibióticos para a superfície celular. Essa interação entre as nanopartículas e os antibióticos aumenta a concentração de drogas antimicrobianas em locais específicos da membrana celular. Particularmente, o contato com as células é melhorado e a permeabilidade das membranas é aumentada pela afinidade de AgNPs e AuNPs por proteínas contendo enxofre de membranas celulares bacterianas. Isso facilita a entrada dos antibióticos na célula [194].

5.4. Limitações

As nanopartículas representam um risco para a saúde humana, apesar de suas excelentes qualidades e grande variedade de aplicações. Estudos conduzidos in vitro e in vivo demonstraram que as MNPs podem entrar nas células e causar estresse oxidativo, inflamação, dano ao DNA e toxicidade de órgãos, o que restringe seu uso.197,198]. As principais propriedades das MNPs responsáveis ​​por seu efeito toxicológico foram atribuídas a:• Tamanho, devido à sua rápida difusão nas células humanas e à sua capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica (200 nm). NPs abaixo de 10 nm geralmente exibem atividade antibacteriana substancial, mas também alta citotoxicidade;Aglomeração, que auxilia no processo de sedimentação e retarda a difusão do NP aumentando as dosagens efetivas;

• Carga de superfície, a fim de controlar a ligação de proteínas a NPs, absorção celular, estresse oxidativo, autofagia, inflamação e apoptose, a carga de NPs é crucial (NPs carregados demonstraram ser mais citotóxicos do que formas neutras, e NPs carregados positivamente foram mais citotóxicas do que variantes negativas de tamanho semelhante). Atualmente, as MNPs podem ser projetadas para reduzir sua toxicidade para os seres humanos.199]. O tamanho pode ser adaptado para eficácia ideal, e agentes de capeamento podem ser usados ​​para evitar aglomeração, evitar a oxidação indesejável de nanopartículas e aumentar a liberação de íons. Agentes de capeamento comumente usados ​​são ácido oleico, ácido poliacrílico, polietilenoglicol (PEG), álcool polivinílico (PVA) e polivinilpirrolidona (PVP).200,201].

6. Óleos Essenciais

Produtos naturais, como plantas medicinais, óleos essenciais (OEs) e extratos de ervas são considerados agentes alternativos promissores. Os OEs estão entre os produtos derivados de plantas economicamente mais relevantes, sendo frequentemente responsáveis ​​por várias propriedades promotoras da saúde.202,203]. Os OEs são formados pelo MAP como metabólitos secundários e são misturas muito heterogêneas que podem conter dezenas de compostos em diferentes concentrações.204]. Atualmente, mais de 3.000 EOs são conhecidos, 10 por cento dos quais são comercialmente e economicamente relevantes. Esses produtos são potenciais reservatórios de muitos compostos bioativos com diversas propriedades benéficas e estão alinhados com a atual preferência do consumidor por produtos naturais. Eles também oferecem a vantagem de serem mais bem tolerados no corpo humano com menos efeitos colaterais [205,206]. 

6.1. Aplicações de EOs

Na natureza, os OEs desempenham um papel importante na proteção das plantas, atuando como antibacterianos, antivirais, antifúngicos e inseticidas, e também contra herbívoros, reduzindo seu apetite por tais plantas. Eles também podem atrair certos insetos para favorecer a dispersão de pólens e sementes ou repelir outros indesejáveis. Devido às suas propriedades bactericidas e fungicidas, eles também são usados ​​como alternativas aos produtos químicos sintéticos para proteger o equilíbrio ecológico sem apresentar os mesmos efeitos secundários.207,208]. Os óleos essenciais têm sido usados ​​por mais de 5.000 anos em várias culturas e para uma variedade de finalidades diferentes, incluindo cuidados pessoais (perfumes e cosméticos), alimentos, cuidados domésticos, repelentes para humanos e animais (gado e animais domésticos) e agentes promotores de saúde para o tratamento de várias doenças [203,209–211]. Os OEs são geralmente conhecidos por exercerem vários efeitos farmacológicos, como antialérgico (lavanda, sálvia), anticancerígeno (sálvia), anti-inflamatório (eucalipto, lavanda), analgésico (lavanda), ansiolítico (funcho comum), antidepressivo (cidra), imunomodulador ( eucalipto) antibacteriano (cravo, cominho, tomilho, orégano), antifúngico (Curcuma, lavanda, eucalipto), antiviral (eugenol, eucalipto, capim gengibre, cravo), inseticida (artemísia, eucalipto, lavanda) e antioxidante (coentro, lavanda , aneth) [206,212–214]. Além disso, os OEs podem ser usados ​​como conservantes alternativos para aumentar a vida útil de cereais e colheitas e na segurança alimentar.215]. Assim, a composição e as propriedades farmacológicas dos OEs são assuntos em andamento de amplo interesse de pesquisa.

6.2. Efeito Antimicrobiano dos OEs

Os OEs e seus principais componentes provaram ser eficazes no controle da disseminação de certos agentes bacterianos. As propriedades antibacterianas dos óleos essenciais são conhecidas há muito tempo e hoje existe um bom número de publicações importantes que confirmam seus efeitos bacteriostáticos e bactericidas contra cepas bacterianas patogênicas, mesmo em concentrações muito baixas.216,217]. Várias moléculas presentes nos óleos essenciais são dotadas de propriedades antibacterianas, destacando-se os fenóis (como carvacrol, timol e eugenol), álcoois (como o linalol) e aldeídos (como o cinamaldeído). Os efeitos antibacterianos são influenciados por diversos fatores, como a composição química do OE testado, o método experimental utilizado e a cepa bacteriana testada. Sua ação antibacterianadepende da concentração dos compostos principais, efeitos sinérgicos e/ou aditivos e compostos secundários presentes [218,219]. Os componentes bioativos dos OEs possuem ações antibacterianas específicas; por exemplo, a destruição celular de patógenos é resultado da capacidade desses compostos de romper a membrana celular do microrganismo, o que resulta em alterações na morfologia celular, alterações na permeabilidade da membrana e vazamento de eletrólitos. Por exemplo, timol, carvacrol e eugenol (principais compostos fenólicos de vários óleos essenciais) podem aumentar a quantidade de ácidos graxos saturados C16 e C18 e diminuir a quantidade de ácidos graxos insaturados C18. A ação dos OEs não se restringe aos próprios ácidos graxos, mas também pode afetar as enzimas responsáveis ​​por sua biossíntese. Por exemplo, alguns estudos mostraram que alguns OEs inibem por diferentes mecanismos (competitivos, não competitivos e não competitivos) [213,220]. Os diferentes componentes dos OEs podem atuar nas proteínas presentes nas bactérias e afetar a divisão celular. Além disso, podem diminuir a taxa de produção de ATP e causar distúrbios na cadeia respiratória da membrana. Alguns OEs possuem ação de quorum sensing, utilizada pelas bactérias para coordenar e garantir a comunicação entre elas [221,222]. Vários estudos investigaram a sinergia entre os componentes dos OEs [223,224]. Uma variação entre diferentes resultados foi observada de acordo com o organismo de teste, antibiótico e óleo essencial testado [225]. A combinação de dois agentes antimicrobianos resulta em um efeito antagônico, indiferente ou sinérgico, dependendo dos mecanismos exercidos por cada agente contra o organismo de teste, das características do organismo de teste e de quaisquer interações químicas entre os dois agentes antimicrobianos.226]. 

6.3. Limitações

Apesar de serem compostos naturais e suas aplicações terapêuticas, alguns OEs têm sido relatados como causadores de efeitos colaterais como envenenamento, asma, dermatite de contato, dor de cabeça, sangramento aumentado, irritação ocular, neurotoxicidade, genotoxicidade e imunotoxicidade. A maioria dos OEs, em doses suficientemente altas, causará efeitos tóxicos. Além disso, efeitos tóxicos podem ocorrer após ingestão ou exposição dérmica. Muitos OEs, incluindo lavanda,Nepeta cataria(catnip), eMelissa officinalis(erva-cidreira), foram investigados com testes demonstrando que os OEs apresentam toxicidade em concentrações muito baixas. Supõe-se que um dos principais mecanismos de citotoxicidade seja o dano à membrana, semelhante ao observado em bactérias e leveduras.226–228]. Os OEs também contêm compostos complexos que são muito fotossensíveis e suscetíveis à degradação. Isso requer melhores condições de armazenamento para evitar que as concentrações de óleo componente diminuam e ajuda a manter o óleo essencial de grau primário com o mínimo de deterioração. Outro desafio para a exploração racional dos OEs pelas indústrias relevantes é o seu controle de qualidade, bem como os textos da legislação sobre suas aplicações [228]. 

7. Terapêutica Antimicrobiana Antisense

A terapêutica antisense é uma forma biotecnológica de terapia antibiótica usando análogos químicos de oligômeros de cadeia simples curtos que imitam a estrutura do RNA ou DNA e se ligam ao RNA complementar específico em um organismo alvo. A terapêutica antimicrobiana antisense, portanto, atua silenciando a expressão de genes específicos.229]. A tecnologia antisense foi desenvolvida por muitos anos para combater infecções virais, parasitárias e bacterianas. A tecnologia antisense foi usada como agentes antibacterianos e eles foram testados contra a maioria dos isolados clínicos multirresistentes, incluindo resistentes a carbapenemEscherichia coli, beta-lactamase de espectro estendidoKlebsiella pneumoniae, New Delhi metalo-beta lactamase-1 carregandoKlebsiella pneumoniae, e MDRSalmonela entérica. Nesta revisão, vamos nos concentrar na terapia com oligonucleotídeos como uma abordagem eficiente para reduzir a resistência das bactérias ao tratamento com antibióticos [230].

7.1. Mecanismo de ação

Basicamente, a principal função dos antibióticos é inibir diretamente o crescimento e/ouviabilidade de bactérias, visando vias conservadas, como replicação de DNA, parede celularSíntese, Síntese de Proteínas e Metabolismo. Ao contrário, usando a tecnologia antisense como agentes terapêuticos em microorganismos, os agentes antisense se ligam ao mRNA alvo complementar e silenciam a tradução ou promovem a degradação do mRNA alvo. Várias plataformas baseadas em oligonucleotídeos foram desenvolvidas, as duas abordagens principais para silenciar a expressão gênica incluem oligonucleotídeos antisense e RNAs de interferência curta. Ambos possuem sequências complementares ao seu mRNA alvo. A hibridização do oligonucleotídeo inibe a tradução do gene correspondente via degradação do mRNA alvo ou obstrução da ligação ribossômica [229,231–233]. Atualmente, as principais estruturas químicas que foram projetadas para a biotecnologia antisense incluem fosforotioatos, ácidos nucleicos bloqueados, ácidos nucleicos peptídicos e oligômeros de morfolino fosforodiamidato.229,233]. A preocupação mais importante para a terapêutica antisense tem sido a entrega de oligômeros antisense sintéticos no citoplasma bacteriano que requer a ligação de outro composto que pode penetrar na parede celular bacteriana. Estudos recentes têm usado oligômeros antisense acoplados por peptídeos de penetração celular ou uma sequência alternada de aminoácidos catiônicos e não polares porque as paredes celulares das bactérias são quase impenetráveis ​​por oligômeros de alto peso molecular.229,234,235].

7.2. Eficácia

Em fevereiro de 2017, a OMS publicou sua primeira lista de "patógenos prioritários" resistentes a antibióticos - um catálogo de 12 famílias de bactérias que representam a maior ameaça à saúde humana [236]. Essas bactérias tornaram-se resistentes a um grande número de antibióticos, incluindo carbapenêmicos e cefalosporinas de terceira geração.5]. Como solução para o problema, a terapêutica antisense oferece o potencial para terapias específicas de sequência de genes que podem atingir uma grande variedade de vias em bactérias, são rápidas de projetar e mais adaptáveis ​​à resistência do que os antibióticos de moléculas convencionais.237]. Os oligonucleotídeos antisense e os RNAs de interferência curtos são uma estratégia alternativa para projetar oligômeros específicos de genes que podem atingir especificamente qualquer patógeno único. Esta nova abordagem quase elimina ou reduz significativamente o tempo necessário para a descoberta de novos antibacterianos e amplia a gama de alvos potencialmente disponíveis para qualquer gene com uma sequência de bases conhecida em qualquer bactéria [229].

7.3. Aplicações em Medicina

espectro estendido A produção de -lactamase é um dos principais mecanismos de resistência emEnterobacteriaceae. Estudos recentes demonstraram que a terapia com oligonucleotídeos é uma abordagem eficiente para reduzir a resistência das bactérias aos tratamentos com antibióticos.238,239]. Os oligonucleotídeos lipídicos provaram ser uma estratégia eficiente tanto na entrega de sequências de oligonucleotídeos em células procarióticas quanto na diminuição da concentração inibitória mínima de bactérias resistentes à cefalosporina de terceira geração, ceftriaxona [5]. A estratégia de direcionar genes de resistência a antibióticos visa derrubar a expressão de resistência a antibióticos, o que restauraria a suscetibilidade a um antibiótico aprovado que seria coadministrado com os oligômeros. Vários estudos revelaram os benefícios dos antimicrobianos antisense em bactérias multirresistentes.230,240,241]. A terapêutica antisense visando o gene NDM-1 restaurou a suscetibilidade aos carbapenêmicos em espécies de patógenos Gram-negativos, incluindoEscherichia coli, Acinetobacter baumannii, ePseudomonas aeruginosa[230]. O mesmo foi observado ao direcionar o aac(60 )-Ib, que confere resistência a aminoglicosídeos em muitos isolados clínicos Gram-negativos [229,237,242,243]. Atualmente, não há drogas oligonucleotídicas aprovadas no mercado para o tratamento de infecções bacterianas; no entanto, existem algumas terapias antisense em ensaios clínicos para o tratamento de infecções virais. O fomivirsen, um oligodesoxinucleotídeo fosforotioato, é o único terapêutico antisense aprovado que tem como alvo a infecção viral.229,231,237,244]. Para atender à necessidade urgente de desenvolvimento de novas estratégias para a descoberta de novos antimicrobianos, ainda há necessidade de mais estudos experimentais com ensaios clínicos reais, a fim de utilizá-los com sucesso no tratamento de doenças infecciosas humanas.

8. Transplante de Microbiota Fecal

Uma microbiota, ou "flora microbiana", é um grupo de microorganismos (bactérias, vírus, fungos ou leveduras) que vivem em um ambiente específico. O corpo humano abriga diferentes microbiotas localizadas na pele, cavidade oral, trato respiratório, trato genital ou intestino. Um ser humano contém mais bactérias do que células humanas [245]. A microbiota intestinal é definida como a microbiota mais abundante no corpo humano com mais de 100,000 bilhões de bactérias (1 a 2 kg de bactérias). Agora é considerado um órgão por direito próprio, fornecendo várias funções fisiológicas essenciais ao homem. Sob a influência de vários fenômenos, o equilíbrio entre as bactérias "boas" e "ruins" da microbiota pode se romper; esse desequilíbrio, conhecido como disbiose, é a causa de várias doenças de gravidade variável. O transplante fecal (também chamado de transplante fecal ou bacterioterapia fecal) é então uma possível solução terapêutica.245]. Os antibióticos desempenham um papel importante nestes fenómenos, alterando a diversidade das populações da microbiota intestinal (e em particular o efeito de barreira que exercem) e aumentando as densidades intestinais de bactérias resistentes. A microbiota intestinal está no centro do fenômeno da resistência aos antibióticos, sendo tanto o reservatório de enterobactérias resistentes a antibióticos quanto a “vítima colateral” do uso de antibióticos, que seleciona essas bactérias.245]. O conjunto de genes de resistência presentes na microbiota intestinal é chamado de resistoma intestinal. Inclui o resistoma endógeno ou "residente" composto pelas bactérias da microbiota residente do hospedeiro, e o resistoma exógeno ou variável, composto por genes de resistência fornecidos por bactérias em trânsito através da microbiota.246]. Classicamente, o resistoma residente inclui genes de resistência cromossômica não associados a estruturas móveis. Por outro lado, o resistoma variável é frequentemente associado a estruturas móveis (como plasmídeos ou transposons), que podem ser trocados com as bactérias residentes no hospedeiro.247]. Baseado na restauração de uma nova microbiota intestinal de um doador saudável [248]. O transplante de microbiota fecal (FMT) tem sido usado desde o século IV na medicina tradicional chinesa para o tratamento de pacientes que sofrem de diarreia grave e para o tratamento de intoxicação alimentar. Na verdade, esta técnica foi descrita pela primeira vez há 1700 anos no manual médico chinês "Handy Therapy of Emergencies" pelo médico chinês Ge Hong [249]. Então, no século 16, Li Shizhen descreveu várias maneiras de preparar as fezes para o transplante fecal, como solução fecal fermentada, suspensões fecais frescas, bem como preparações fecais secas de fezes secas.249]. Mais tarde, no século XVII, o FMT foi usado sob o nome de "transformação" em medicina veterinária administrado por via oral ou retal para o tratamento de diarreia, tratamento de acidose ruminal e tratamento de disenteria bacilar ou shigelose em animais de fazenda, de gado [250]. Em 1958, o cirurgião americano Ben Eiseman reconheceu a eficácia da técnica de FMT por via vaginal para o tratamento de colite pseudomembranosa após um estudo bem-sucedido em quatro pacientes tratados com fezes colônicas (enema) de um doador saudável.250]. Em 1983, a eficácia do tratamento deClostridium diificileinfecções por FMT foi relatada pela Dra. Anna Schwan na revista "The Lancet" [251].

8.1. Aplicações em Medicina

A descontaminação digestiva consiste na administração oral e/ou parenteral de antibióticos para erradicar bactérias patogênicas e/ou multirresistentes, poupando ao máximo bactérias comensais (em particular bactérias anaeróbicas).252]. Até agora, a descontaminação digestiva tem sido usada com mais frequência para eliminar enterobactérias (resistentes ou não) em indivíduos neutropênicos ou bactérias multirresistentes responsáveis ​​por epidemias em unidades de terapia intensiva.247]. Infecções bacterianas emergentes altamente resistentes e, em particular, produtoras de carbapenemaseEnterobacteriaceae, são um problema crescente de saúde pública. A sua gestão em hospitais, regulamentada por um relatório do Conselho Superior de Saúde Pública francês, inclui medidas de isolamento reforçado, coortes e triagem de contactos, excessivamente incómodas, dispendiosas e de difícil aplicação [247]. O manejo antibiótico dessas colonizações não é apenas prejudicial, mas totalmente desnecessário. Dois casos clínicos, um na Holanda e o segundo na França, por outro lado, demonstraram a eficáciade FMT em casos de colonização porEscherichia colie produtores de carbapenemasesKlebsiella pneumoniae[253]. Muitos estudos estão em andamento para explorar esta opção de tratamento.247,254]. Stripling e outros. relataram, em relato de caso, a aplicação de FMT em paciente transplantado de coração e rim com colonização enterocócica resistente à vancomicina, concomitante comClostridium difficilecolite [255]. O transplante resultou na cura clínica daClostridium difficileinfecção e uma diminuição na proporção de isolados de enterococos resistentes à vancomicina [256]. A infusão de preparação fecal de um doador saudável no trato gastrointestinal de um paciente foi proposta como uma nova abordagem terapêutica para modular doenças associadas a desequilíbrios patológicos na microbiota residente, denominada disbiose.257]. Tem sido usado para tratar doenças intestinais, como DII eClostridium diificileinfecção, mas ainda não há relatórios disponíveis sobre seu papel no tratamento da enterite por MRSA. Aqui, relatamos cinco casos de enterocolite por MSRA curados por FMT combinado com vancomicina [258]. Pela primeira vez, relatamos mudanças na microbiota fecal durante o processo terapêutico [257]. 

8.2. Limitações

Efeitos colaterais associados ao transplante fecal: resultados de uma meta-análise FMT sobre infusão de fezes de um doador saudável no intestino de uma pessoa doente para restaurar o equilíbrio de sua flora intestinal [259]. Este procedimento tem sido avaliado principalmente para tratarClostridium difficileinfecções. A literatura científica é dominada por pequenos estudos de caso com padronização insuficiente dos critérios de avaliação. Uma revisão da literatura incluiu 109 publicações descrevendo esse procedimento realizado em 1.555 pacientes. Para 1190 deles, a indicação foi uma recorrência deClostridium difícilinfecção [257]. Para os demais, o transplante fecal foi realizado principalmente para tratar a doença inflamatória intestinal (DII) crônica. A técnica também foi investigada na síndrome do intestino irritável, síndrome metabólica e constipação. Em outubro de 2014, três ensaios clínicos randomizados podiam ser contados: um na síndrome metabólica, um na colite ulcerosa e um paraClostridium difícilinfecção. Os métodos de administração foram especificados para 946 pacientes. A maioria (mais de 500) foi transplantada por colonoscopia. Foi realizado por enema em mais de 156 pacientes e por sonda nasogástrica em 133. Esta subanálise enfoca os 1.190 pacientes que receberam transplante fecal paraInfecção por Clostridium diificile. Um caso de perfuração fecal ocorreu durante o transplante fecal, exigindo colectomia [257,260]. Dois casos de contaminação por norovírus foram relatados, bem como quatro casos de bacteremia Gram-negativa, dois dos quais resultaram em morte. Entre os pacientes também portadores de IMiC, em seis casos o transplante fecal realizado para tratar oClostridium difficileinfecção foi seguida por uma exacerbação da doença inflamatória. Nesta indicação, foram relatados cerca de dez episódios febris e cerca de cem efeitos secundários gastrointestinais ligeiros (náuseas, dores abdominais, obstipação, etc.). Além das mortes ocorridas após bacteremia, outras três foram registradas. Para um dos pacientes, os investigadores consideraram que a ligação entre o choque séptico que levou à morte e o transplante fecal "não era clara". Para outro paciente, foi a sedação administrada para realizar a colonoscopia que falhou. Um terceiro paciente morreu de choque séptico. Sob anestesia geral, ele regurgitou as fezes introduzidas pela endoscopia e, em seguida, foi vítima de pneumonia inalatória. Outras mortes que ocorreram a longo prazo foram relatadas sem que uma ligação com o transplante tenha sido estabelecida. Para os 226 pacientes tratados para IMiC, o efeito colateral mais comum foi um episódio febril (14 casos). Os dois autores observaram seis agravações da doença inflamatória e 28 efeitos colaterais gastrointestinais: flatulência, vômito e dor abdominal [257]. No geral, os autores consideram a literatura sobre transplante fecal "de má qualidade" e as recomendações atuais "insuficientes" para permitir que os médicos sejam devidamente informados. Com base na análise da literatura, consideram o procedimento "geralmente seguro", ao mesmo tempo em que apontam o relato de vários casos de eventos adversos graves. No entanto, sem um comparador, não é possível determinar quanto desses efeitos colaterais estão relacionados à condição inicial de saúde [257].

9. Inibidores de detecção de quorum

Quorum sensing (QS) é um sistema de comunicação baseado em células que controla a expressão gênica sob o controle da densidade da população celular.261]. Ele controla a expressão de várias proteínas em densidades celulares específicas. As células bacterianas produzem pequenas moléculas semelhantes a hormônios conhecidas como moléculas de acil-homoserina lactona (AHL) e desempenham um papel no sistema de sinalização, por isso são conhecidas como moléculas de sinalização.262]. Essas moléculas são recebidas por outras bactérias como parte de seu sistema de sinalização, conhecido como QS. As células bacterianas contêm muitas proteínas diferentes, uma delas AHL sintase, que produz moléculas de AHL que são excretadas fora da célula em concentrações particulares e se ligam aos receptores QS [262]. Esses receptores iniciam a transcrição de vários genes. O QS controla várias características importantes nas bactérias: virulência, motilidade, crescimento, biofilme, proteases e elastase, entre outras, tornando-se um pilar na maioria das características bacterianas.263]. Essa molécula sinalizadora é composta por dois componentes principais: um anel homoserina lactona e uma cadeia lateral de ácido graxo, também conhecida como cadeia acil [264]. Drogas antivirulentas podem ser usadas sozinhas ou em combinação com antibióticos e seu alvo, ao contrário dos antibióticos, não é matar a bactéria, mas prevenir ou inibir sua capacidade de causar uma infecção.265]. Sua alta especificidade em relação ao patógeno explica menos reações adversas na microbiota hospedeira e uma pressão seletiva mais fraca para resistência a drogas.266]. 

9.2. Limitações

Foi comprovado que a resistência às terapias de QS pode surgir da mutação de genes que codificam bombas de efluxo. Modelos in silico podem ser uma solução potencial para essa resistência em desenvolvimento [271]. A terapia QS demonstrou impactar a saúde humana, os efeitos colaterais incluem a modulação da atividade metabólica da microbiota [272], mas também atua como um quimioatraente para neutrófilos. Além disso, foi comprovado que induz respostas pró-inflamatórias e pró-apoptóticas em células eucarióticas.273]. Isso pode levar a uma exacerbação de reações pró-inflamatórias após o uso de inibidores de QS. Além disso, os resultados finais da terapia QS parecem depender de várias causas, incluindo o estado imunológico do paciente infectado, o potencial patogênico da cepa da bactéria e fatores ambientais.condições prevalecentes durante a infecção [274]. O alvo das terapias anti-virulência já é conhecido e caracterizado. A triagem de bibliotecas de drogas comerciais permite acelerar a descoberta de moléculas com boas propriedades farmacológicas que ajudarão a resolver o problema crescente de bactérias multirresistentes.

Uma nova era está começando hoje com a tão esperada crescente pesquisa deromance anti-abordagens infecciosascontra bactérias MDR. Estas abordagens terapêuticas são definitivamente umapotente opção não-antibiótica para reduzir o enorme aumentobactérias resistentes a antibióticosqueenfrentamos hoje em dia. Não se pode negar que os mecanismos de ação dessas terapiassão complicados de elaborar e quetestes clínicosnão são completos o suficiente para fornecerinformações válidas e concisas. No entanto, todos os esforços feitos para tornar esses tratamentos como umarotina clínica deve ser realizada com cautela,consideração a eficiênciae segurança decada terapia. No final, estamos convencidos de que o conhecimento e o domínio da resistênciapadrões e mecanismos de ação permitirão aos clínicosconduzir cada vez mais antimicrobianostratamentorumo a um atendimento individualizado eabordagem médica precisa. 

Contribuições do autor:Conceituação, MK-H.; todos os autores participaram da redação—originalpreparação do rascunho; redação—revisão e edição, HAM, RB (Rachid Benmessaoud), HY, LS, HGA, MH, RB (Rihabe Boussettine), NF-A., FAL, ID, MME e MK-H.; supervisão,MK-H. e MME Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.

Financiamento:Esta pesquisa não recebeu financiamento externo. A taxa de processamento do artigo (APC) é paga porUniversidade de Ciências da Saúde Mohammed VI (UM6SS).

Conflitos de interesse:Os autores declaram não haver conflito de interesses. Os financiadores não tiveram nenhum papel no projetodo estudo; na coleta, análise ou interpretação de dados; na redação do manuscrito, ouna decisão de publicar os resultados.

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