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A química por trás dos antibióticos: uma batalha contra as bactérias!

Os antibióticos revolucionaram a medicina, combatendo infecções bacterianas. Sua ação baseia-se em princípios químicos, interferindo em processos essenciais das bactérias. Compreender essa química é fundamental para desenvolver novos fármacos e combater a resistência.

A origem dos poderes: como os antibióticos foram descobertos.

    A fim de minimizar o sofrimento que os soldados da Primeira Guerra Mundial, Alexander Fleming estava estudando a bactéria Staphylococcus áureos, que era responsável por causar infecções graves em soldados feridos. Após muitos dias de estudo, Fleming resolveu descansar por alguns dias, esquecendo algumas culturas de bactérias expostas ao meio ambiente, contaminando-o por fungos.

    Ao retornar de seu descanso, verificou que a bactéria não havia sido desenvolvida em locais onde o fungo estava presente. Então, estudando afundo foi descoberto que o fungo produzia uma secreção que impedia o crescimento de bactérias. Esse fungo era do gênero Penicillium, a chamada penicilina. Apesar da descoberta ser em 1928, a penicilina foi isolada somente em 1938, e seu primeiro uso foi em 1940. Essa é a popular história que conhecemos do nascimento do nosso super-herói, porém,  mesmo sendo essa a história mais famosa, sobre a descoberta de antibióticos, antes disso, já haviam sido utilizados medicamentos sintéticos contra microrganismos.

No final do século XIX, Paul Ehrlich buscava uma “bala mágica” para combater doenças sem afetar células humanas. Ele explorou corantes sintéticos e suas aparentes afinidades seletivas por tecidos vivos e seu potencial terapêutico, esses e outros fatores o levaram a pensar que moléculas de corante poderiam ser utilizadas para combater seletivamente microrganismos no corpo sem danificar células humanas. Em 1891, Ehrlich e Paul Guttmann trataram malária com azul de metileno, sendo o primeiro medicamento totalmente sintético sendo usado pela medicina. Sua pesquisa levou ao desenvolvimento de quimioterápicos contra diversas doenças infecciosas.

A tática de combate: como os antibióticos agem.

    Nossa equipe dos vingadores medicinais atua inibindo ou causando a morte de micro-organismos, como fungos e bactérias. Podem ser classificados em dois grandes grupos: bactericidas e bacteriostáticos. Onde os poderes dos bactericidas são responsáveis por causar a morte de bactérias, enquanto os bacteriostáticos lutam contra os microrganismos impedindo a multiplicação delas. Além desse tipo e classificação, podem ser classificadas como:  produtos naturais, antibacterianos semissintéticos e antibacterianos totalmente sintéticos, que atuam de diferentes formas, alguns dos principais mecanismos de ação observados são: alteração da membrana plasmática, inibição da síntese de RNA, alteração da parede celular bacteriana, bloqueio da replicação e reparo do DNA e inibição da síntese da proteína.

 

Escolhendo o herói certo: qual o melhor antibiótico para cada situação

 O melhor antibiótico para cada situação varia de acordo com a natureza do microrganismo que estamos lidando, uma vez que nosso corpo é constantemente exposto a bactérias, onde algumas podem ser benéficas para nossa saúde, portanto, não é recomendado que os antibióticos atuem sobre elas. Sendo assim o uso de antibióticos deve ser localizado e focado para cada tipo e infecção.

Os beta-lactâmicos, como a penicilina e as cefalosporinas, são indicados para infecções respiratórias (como pneumonia), infecções urinárias e amigdalites do a proliferação bacteriana.

bacterianas. Eles inibem a síntese da parede celular bacteriana ao se ligarem às PBPs (proteínas ligadoras de penicilina). A presença do anel beta-lactâmico torna essas moléculas altamente reativas, levando à destruição da bactéria por lise celular.

Os aminoglicosídeos (gentamicina, estreptomicina) são usados para infecções graves como sepse e endocardite. Eles se ligam à subunidade 30S do ribossomo bacteriano, provocando erros na tradução de proteínas essenciais. Já os macrolídeos (azitromicina, eritromicina) são usados para infecções respiratórias e de pele. Eles se ligam à subunidade 50S do  ribossomo, inibindo a elongação da cadeia proteica e impedindo a proliferação bacteriana.

As sulfonamidas, como o sulfametoxazol (geralmente combinado com trimetoprima), são eficazes contra infecções do trato urinário e pneumonia causada por Pneumocystis jirovecii. Elas inibem a síntese de ácido fólico bacteriano, necessário para a replicação do DNA e RNA. Como os humanos obtêm ácido fólico da dieta, esse mecanismo de ação afeta apenas os microrganismos.

A batalha contra a resistência: o surgimento de bactérias que desenvolvem resistência contra os antibióticos

As bactérias são verdadeiras mestres da adaptação e, infelizmente, desenvolveram formas engenhosas de driblar os antibióticos. A resistência acontece porque, ao longo do tempo, algumas bactérias sofrem mutações que as tornam imunes à ação dos medicamentos. Com o uso indiscriminado de antibióticos, apenas as bactérias mais resistentes sobrevivem e se multiplicam, tornando os tratamentos cada vez menos eficazes. Mas como isso acontece quimicamente?

Algumas bactérias produzem enzimas, como as beta-lactamases, que quebram o anel beta-lactâmico dos antibióticos, tornando-os ineficazes. Certas mutações alteram as proteínas alvo dos antibióticos, impedindo a ligação do medicamento. Algumas bactérias modificam sua membrana celular para impedir a entrada do antibiótico.

Combinadas, essas técnicas tornam algumas bactérias praticamente invencíveis, tornando essencial o uso consciente dos antibióticos e o desenvolvimento de novos medicamentos.

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Mariana Barcelos

Assessora de projetos