“Os níveis clínicos de antibióticos podem causar stress oxidativo que pode levar a danos no ADN, proteínas e lípidos em células humanas, mas este efeito pode ser atenuado por antioxidantes”, disse Jim Collins, Ph.D., que liderou o estudo. Collins, um pioneiro da biologia sintética e membro da Faculdade Core do Instituto Wyss, é também o William F. Warren Distinguished Professor da Universidade de Boston, onde lidera o Centro de Biologia Sintética.
p>Doctors prescrevem frequentemente antibióticos livremente, pensando que prejudicam as bactérias ao mesmo tempo que deixam os tecidos humanos incólumes. Mas ao longo dos anos têm-se acumulado relatórios sobre os ocasionais efeitos secundários de vários antibióticos, incluindo tendinites, problemas do ouvido interno e perda de audição, diarreia, função renal deficiente, e outros problemas.
Collins suspeitou que estes efeitos secundários ocorreram quando os antibióticos desencadearam stress oxidativo — uma condição em que as células produzem moléculas de oxigénio quimicamente reactivas que danificam o ADN e as enzimas das bactérias, bem como a membrana que envolve a célula.
A equipa de Collins já tinha descoberto que os antibióticos que matam as bactérias o fazem desencadeando stress oxidativo nas bactérias. Perguntaram-se se os antibióticos causavam efeitos secundários ao desencadear stress oxidativo nas mitocôndrias, uma organela tipo bactéria que fornece energia às células humanas.
Sameer Kalghatgi, Ph.D., um antigo pós-doutorando no laboratório da Collins, que é agora Cientista de Plasma Sénior da EP Technologies em Akron, Ohio, e Catherine S. Spina, candidata a M.D./Ph.D. na Universidade de Boston e investigadora no Instituto Wyss, testou primeiro se os níveis clínicos de três antibióticos – ciprofloxacina, ampicilina, canamicina – cada um deles causa stress oxidativo em células humanas cultivadas. Descobriram que todos estes medicamentos eram seguros após seis horas de tratamento, mas o tratamento a longo prazo de cerca de quatro dias causou o mau funcionamento das mitocôndrias.
Kalghatgi e Spina, depois fizeram uma série de testes bioquímicos, que mostraram que os mesmos três antibióticos danificaram o ADN, as proteínas e os lípidos das células humanas cultivadas — exactamente o que se esperaria do stress oxidativo.
Os resultados significam que “os médicos só devem receitar antibióticos quando são chamados, e os pacientes só devem pedir antibióticos quando têm uma infecção bacteriana grave”, disse Collins.
A equipa também tratou ratos com os mesmos três antibióticos em doses do tamanho de ratos semelhantes às que os pacientes recebem na clínica. O tratamento a longo prazo com cada um dos três antibióticos danificou os lípidos do animal e causou a queda dos níveis de glutatião, um dos antioxidantes naturais do organismo – outro sinal de stress oxidativo.
Para fazer a diferença na clínica, contudo, os cientistas ainda precisavam de uma forma de prevenir o stress oxidativo induzido por antibióticos – ou de uma forma de o remediar tal como estava a ocorrer. Encontraram ambos. Foram capazes de prevenir o stress oxidativo utilizando um antibiótico bacteriostático — um antibiótico como a tetraciclina que impede as bactérias de se multiplicarem mas não as mata. Também podiam aliviar o stress oxidativo esfregando moléculas de oxigénio quimicamente reactivas com um antioxidante aprovado pela FDA chamado N-acetilcisteína, ou NAC, que já é usado para ajudar a tratar crianças com fibrose cística.
Os novos resultados vêm nos calcanhares de dois outros avanços recentes no tratamento antibiótico do grupo de Collins — um relatório na Natureza mostrando que os vírus no intestino que infectam bactérias albergam genes que conferem resistência aos antibióticos, e outro relatório na Medicina Translacional Científica mostrando que a prata pode aumentar a eficácia de muitos antibióticos amplamente utilizados.
“Jim e a sua equipa estão a avançar à velocidade da luz no sentido de desbloquear os mistérios médicos que impedem um tratamento antibiótico seguro e eficaz”, disse Don Ingber, M.D, Ph.D., Director Fundador do Instituto Wyss. “Os médicos sabem há anos que os antibióticos causam ocasionalmente efeitos secundários graves, e as novas descobertas de Jim oferecem não uma, mas duas novas estratégias excitantes que poderiam abordar este problema de saúde pública há muito negligenciado”
p>Next, Collins planeia mais estudos com animais para descobrir as melhores formas de remediar o stress oxidativo. Mas uma vez que tanto os antibióticos bacteriostáticos como o NAC já estão aprovados pela FDA, os médicos poderão estar a utilizar esta estratégia em breve.
“Estamos interessados em ver se isto poderia ser transferido para a clínica”, disse Collins.