Caracterização molecular dos mecanismos de resistência aos antimicrobianos espectinomicina e gentamicina em Neisseria gonorrhoeae

Abstract

A gonorreia é uma infecção sexualmente transmissível causada pela bactéria Neisseria gonorrhoeae. Coloniza principalmente a mucosa genital causando uretrite em homens e cervicite em mulheres e, quando não tratada, a infecção pode resultar em complicações reprodutivas severas. Quando exposta à pressão seletiva, N. gonorrhoeae possui capacidade de alterar seu genoma. Dessa forma, ao longo dos anos, esse patógeno evoluiu e adquiriu diferentes mecanismos de resistência aos antimicrobianos utilizados para tratamento da gonorreia. O tratamento empírico é constituído pelo uso de cefalosporinas de terceira geração, às quais já foram relatados isolados resistentes. Atualmente, o número de medicamentos eficazes disponíveis é limitado, por isso, é importante que sejam identificados antimicrobianos para serem utilizados no tratamento da gonorreia nos casos em que apresente resistência às cefalosporinas e em casos de isolados multirresistentes. Os aminoglicosídeos, têm se mostrado como alternativa para o tratamento da gonorreia, já que atualmente a resistência à espectinomicina é rara e não há relatos publicados de resistência à gentamicina. Com a ausência de isolados resistentes à espectinomicina e à gentamicina, neste estudo foi realizada a indução da resistência in vitro e realizado o sequenciamento após a indução para observar as alterações no genoma comparando com antes da indução. Dos cinco isolados, dois adquiram resistência de alto nível à espectinomicina e os cinco isolados adquiriram resistência à gentamicina. Nos isolados que adquiriram resistência à espectinomicina foram encontradas mutações no gene rpsE, já descritas na literatura que podem causar resistência a esse antimicrobiano associadas a mutações em proteínas do ribossomo. Para a gentamicina, em todos os isolados foram encontradas mutações no gene fusA em associação com mutações em proteínas do ribossomo que podem estar associadas ao aumento da CIM. Também foram encontradas outras mutações relacionadas ao metabolismo bacteriano. O estudo da indução da resistência, mostrou o comportamento dos isolados frente à exposição aos antimicrobianos espectinomicina e gentamicina e pode auxiliar diretamente na tomada de decisões em políticas públicas em saúde, no que diz respeito à resistência aos antimicrobianos e ao manejo de infecções com isolados multirresistentes.

Abstract: Molecular characterization of resistance mechanisms to the antimicrobials spectinomycin and gentamicin in Neisseria gonorrhoeae Gonorrhea is a sexually transmitted infection caused by Neisseria gonorrhoeae. This bacterium colonizes human genital mucosa causing male urethritis and cervicitis in women, also can result in severe reproductive complications when not treated. When exposed to selective pressure, N. gonorrhoeae can alter its genome so yearly this pathogen evolved and acquired diverse antimicrobial resistance mechanisms to the recommended treatments for gonorrhea. Empirical treatment is constituted by third-generation cephalosporin, in which cases of resistant isolation where already reported. Nowadays the number of available efficient medications is limited, so it´s important that new antimicrobials be identified and used in cephalosporin-resistant and multiresistant cases of gonorrhea. Aminoglycosides have shown to be a prominent alternative for gonorrhea treatment since spectinomycin resistance is rare and there are no cases reported of gentamicin resistance. Given that, this study conducted an in vitro resistance induction for spectinomycin and gentamicin, followed by genomic sequencing aiming to evaluate genome alterations when compared to the isolates before induction. Of the five isolates, two acquired a high-level resistance to spectinomycin, and all five acquired gentamicin resistance. Within the spectinomycin-resistant isolates, mutations were identified in the rpsE gene which were already described in previous studies leading to mutations in ribosomal proteins. For the gentamicin-resistant isolates, all of them presented mutations in the fusA gene associated with mutations in ribosomal proteins which could be associated with MIC increase. Furthermore, mutations related to bacterial metabolism were also found. The resistance induction study showed the isolate's behavior when exposed to spectinomycin and gentamicin, directly aiding health policy decision-making, regarding antimicrobial resistance and multiresistant isolates management.