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UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE (CCBS)
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
JÉSSICA REGINA MAKINO NUKUI
AVALIAÇÃO DA PRESENÇA DE BACTÉRIAS RESISTENTES AOS
ANTIBIÓTICOS NA CANA-DE-AÇÚCAR
São Paulo
2014
JÉSSICA REGINA MAKINO NUKUI
AVALIAÇÃO DA PRESENÇA DE BACTÉRIAS RESISTENTES AOS ANTIBIÓTICOS
NA CANA-DE-AÇÚCAR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Universidade Presbiteriana Mackenzie como
requisito parcial à obtenção do título de
Bacharel em Ciências Biológicas.
Orientador: Prof. Dr. José Luiz Caldas Wolff
São Paulo
2014
JÉSSICA REGINA MAKINO NUKUI
AVALIAÇÃO DA PRESENÇA DE BACTÉRIAS RESISTENTES AOS ANTIBIÓTICOS
NA CANA-DE-AÇÚCAR
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Universidade Presbiteriana Mackenzie como
requisito parcial à obtenção do título de
Bacharel em Ciências Biológicas.
Aprovada em
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. José Luiz Caldas Wolff – Orientador
Universidade Presbiteriana Mackenzie
Profª. Drª Maria Beatriz Riverón Acosta
Universidade Presbiteriana Mackenzie
Ms. Natália Goes dos Santos Barom
Universidade Presbiteriana Mackenzie
Dedico este trabalho aos meus pais e ao meu
namorado por todo o apoio, incentivo e
carinho.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por me dar essa oportunidade de lutar pela Vida.
À Universidade Presbiteriana Mackenzie pelo excelente ensino que me foi ofertado.
Ao Professor Doutor José Luiz Caldas Wolff pela sua paciência em me orientar e por
permitir ser sua aprendiza, dando-me inúmeros ensinamentos que guardarei por toda a
vida.
A Ms. Natalia Goes dos Santos Barom por todo auxílio e apoio ao meu trabalho.
Aos meus pais pelo incentivo, compreensão e amor incondicional.
Ao meu namorado pelo apoio, pela ajuda e, principalmente pelos conselhos durante
períodos difíceis.
Aos técnicos do laboratório pela ajuda e atenção.
Aos meus amigos Débora, Michelle e Ronaldo por me acompanhar e me ajudar durante
o desenvolvimento do meu trabalho e também por proporcionar diversos risos.
Aos meus colegas do laboratório: Amanda, Débora e Leonardo pelo auxílio.
Ao ProUni pela oportunidade de realizar o meu curso.
Ao PIBIC Mackpesquisa pelo apoio financeiro.
“Quanto mais eu estudo a Natureza mais fico
impressionado com a obra do Criador. Nas
menores de suas criaturas, Deus colocou
propriedades extraordinárias.”
(Louis Pasteur)
RESUMO
A resistência aos antibióticos é uma resposta evolutiva das bactérias perante a exposição
a estas substâncias, sendo um mecanismo inerente a elas. A cana-de-açúcar possui uma
rica microbiota, na qual estão contidas as bactérias do ácido láctico, como as
pertencentes ao gênero Lactobacillus. Como a resistência aos antibióticos é uma
característica que surge naturalmente nas bactérias, as bactérias do ácido láctico que
estão contidas em diversos alimentos podem ser resistentes aos antibióticos, como no
caso dos aminoglicosídeos. Os genes de resistência podem estar localizados em
plasmídeos e transposons, que por sua vez são transferidos facilmente para outras
bactérias por transferência horizontal, porém tais genes podem estar localizados em
cromossomos. Logo, bactérias vizinhas podem se tornar resistentes devido à obtenção
desses genes, e um dos meios que permitem esse fenômeno é a ingestão de alimentos in
natura que contém uma microbiota resistente. Neste estudo foram analisadas seis
amostras de produtos da cana-de-açúcar, dentre eles o caldo de cana, e foram
submetidas ao teste de resistência aos antibióticos do grupo dos aminoglicosídeos
(gentamicina, kanamicina) e um aminociclitol (estreptomicina) pelo método da diluição
em caldo. O teste consistiu em três níveis de concentração de antibiótico: baixa (50
µg/mL), intermediária (250 µg/mL) e alta (500 µg/mL). As cepas resistentes foram em
seguida analisadas por meio do teste da catalase e da coloração de Gram, e suas colônias
foram também descritas e comparadas com a literatura. Verificou-se que a maioria das
bactérias analisada pertencia a bacilos Gram-positivos e catalase negativos,
características dos lactobacilos. No teste, as bactérias apresentaram em sua maioria:
certa sensibilidade à gentamicina, pois muitas não se desenvolveram em concentrações
intermediárias e altas; apresentaram resistência a kanamicina e a estreptomicina. Com
os resultados obtidos, ressaltou-se a importância de se conhecer o nível de resistência
aos antibióticos nas bactérias contidas em alimentos, principalmente no âmbito da saúde
pública, pois as mesmas podem contribuir com a resistência das bactérias
potencialmente patogênicas.
Palavras-chave: Resistência a antibióticos, cana-de-açúcar, bactérias do ácido láctico,
Lactobacillus, aminoglicosídeos.
ABSTRACT
Antibiotic resistance is an evolutionary response of the bacteria against exposure to
these substances, being an inherent mechanism to them. Sugarcane has a rich
microbiota, in which are contained the lactic acid bacteria, such as those belonging to
the genus Lactobacillus. As the antibiotic resistance is a feature that occurs naturally in
the bacteria, lactic acid bacteria which are contained in various foods may be resistant to
antibiotics, such as aminoglycoside. This characteristic may be due to the presence of
resistance genes that can be contained in plasmids or transposons, which in turn can be
transferred horizontally to other bacteria, but these genes may be located in
chromosomes. So, bacteria that get in contact with these could become resistant due to
acquisition of these genes. One possible route for this to happen could be the intake of
fresh foods that contains a resistant microbiota. In this study six samples of sugarcane
products, including the sugar cane juice, were analyzed and subjected to resistance test
to aminoglycoside antibiotics (gentamicin, kanamycin) and aminociclitol (streptomycin)
by the broth dilution method. The test consisted of three levels of antibiotic
concentration: low (50 µg/mL), intermediate (250 µg/mL) and high (500 µg/mL). The
resistant strains were then analyzed using the catalase test and Gram staining. It was
found that most of the bacteria analyzed belong to the Gram-positives and catalase
negatives bacillus, which are characteristics of Lactobacilli. In the antibiotic test, the
bacteria showed mostly: some sensitivity to gentamicin, as many have not developed at
intermediate and high concentrations; showed resistance to kanamycin and
streptomycin. With the results obtained, focused the importance of knowing the level of
antibiotic resistance in bacteria contained in food, especially in the field of public
health, because they can contribute to the resistance of potentially pathogenic bacteria.
Key words: Antibiotic resistance, sugarcane, lactic acid bacteria, Lactobacillus,
aminoglycosides.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 10
2 REFERENCIAL TEÓRICO ..................................................................................... 12
2.1 BACTÉRIAS ENDOFÍTICAS ..................................................................................... 12
2.2 BACTÉRIAS DO ÁCIDO LÁCTICO (LAB) .............................................................. 12
2.2.1 Lactobacillus ................................................................................................................ 13
2.3 ANTIBIÓTICOS .......................................................................................................... 14
2.3.1 Antibióticos aminoglicosídeo e aminociclitol ............................................................ 15
2.4 MECANISMOS DE RESISTÊNCIA AOS ANTIBIÓTICOS
AMINOGLICOSÍDEOS ............................................................................................... 17
2.5 RESISTÊNCIA DOS LACTOBACILOS AOS ANTIBIÓTICOS .............................. 18
2.6 TRANSFERÊNCIA HORIZONTAL DE GENES ....................................................... 19
2.6.1 Transferência de genes de resistência em bactérias do ácido láctico ..................... 20
3 OBJETIVOS ............................................................................................................... 21
4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................... 22
4.1 COLETA DE AMOSTRAS ......................................................................................... 22
4.2 INOCULAÇÃO E TITULAÇÃO DAS AMOSTRAS ................................................. 22
4.2.1 Diluição seriada da amostra ...................................................................................... 22
4.2.2 Inoculação em placas .................................................................................................. 23
4.3 CONTAGEM E DESCRIÇÃO DE COLÔNIAS ......................................................... 24
4.4 TESTE DE RESISTÊNCIA AOS ANTIBIÓTICOS – DILUIÇÃO EM CALDO ..... 25
4.5 PREPARO DE PLACAS MÃES DE CEPAS RESISTENTES ................................... 27
4.5.1 Descrição das colônias resistentes ............................................................................. 27
4.6 TESTE BIOQUÍMICO ................................................................................................. 27
4.6.1 Teste da catalase ......................................................................................................... 27
4.7 COLORAÇÃO DE GRAM .......................................................................................... 28
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................ 30
5.1 CONTAGEM DE UNIDADES FORMADORAS DE COLÔNIAS ............................ 30
5.2 DESCRIÇÃO DAS COLÔNIAS DA PLACA DE TITULAÇÃO .............................. 31
5.3 COLORAÇÃO DE GRAM DAS COLÔNIAS DA TITULAÇÃO ............................. 32
5.4 TESTE DE RESISTÊNCIA AOS ANTIBIÓTICOS ................................................... 34
5.5 TESTE DA CATALASE E COLORAÇÃO DE GRAM DAS CEPAS
RESISTENTES ............................................................................................................. 38
5.6 DESCRIÇÃO DAS COLÔNIAS RESISTENTES ....................................................... 41
6 CONCLUSÃO ............................................................................................................. 42
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 43
10
1 INTRODUÇÃO
A resistência aos antibióticos é a resposta evolutiva da pressão seletiva imposta pela
exposição a estas substâncias. Este processo seletivo é inerente ao mundo microbiano, já que
muitas bactérias e fungos produzem antibiótico, que por sua vez são sempre resistentes a essas
substâncias. A partir da década de 40, os antibióticos passaram a ser produzidos em escala
industrial e amplamente utilizados não apenas no combate as doenças infecciosas que afligem
as populações humanas, mas também na agricultura. Com o aumento constante da aplicação
destes compostos, houve uma aceleração nos processos de seleção de variantes com
resistência devido, em parte, à intensa pressão seletiva. Além disso, mais recentemente
descobriu-se que essa pressão não é o único fenômeno que contribui para a disseminação da
resistência. Agora sabemos que mecanismos de transferência horizontal de genes tem um
papel relevante na disseminação da resistência (WRIGHT, 2010).
Devido à transferência horizontal, bactérias não patogênicas podem transferir genes de
resistência para bactérias patogênicas. Dessa forma, grupos bacterianos que são considerados
seguros podem, em alguns casos, contribuir para difundir a resistência para microrganismos
potencialmente danosos para a saúde humana. Este pode ser o caso das bactérias do ácido
láctico (ou LABs). O “American Food and Drug Administration”, órgão do governo
americano que cuida da qualidade dos alimentos e de medicamentos, classifica estas bactérias
no grupo chamado de “GRAS” (Generally Regarded As Safe), ou seja, considerados seguros
para o consumo humano (http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/).
Porém, na última década, surgiu a preocupação sobre os possíveis riscos destas bactérias
devido à presença relativamente comum de linhagens resistentes aos antibióticos
(CLEMENTI e AQUILANTI, 2011).
As bactérias do ácido láctico possuem metabolismo fermentativo, são gram-positivas,
oxidase e catalase negativas, não formadores de esporos e geralmente crescem sob condições
microaerófilas ou estritamente anaeróbicas (BRUNO, 2011). Um dos principais gêneros do
grupo das bactérias lácticas é o Lactobacillus. Este gênero engloba um grande número de
espécies, onde várias delas são encontradas associadas a vegetais (como na cana-de-açúcar) e
algumas são utilizadas na produção de alimentos fermentados (CAPLICE e FITZGERALD,
1999).
11
A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) pertence à família das gramíneas
(Poaceae), uma das maiores famílias da classe das angiospermas (JOLY, 1993). Esta espécie é
cultivada e utilizada em várias regiões tropicais e subtropicais para a produção de açúcar,
aguardente e etanol. No Brasil, o caldo de cana “in natura” é uma bebida bastante popular.
Assim como os demais vegetais, a cana-de-açúcar possui uma microbiota diversificada,
incluindo as bactérias do ácido láctico, principalmente as pertencentes aos gêneros
Lactobacillus e Leuconostoc (SILVA et al., 2010). Estas bactérias são consideradas
endofíticas, pois vivem no interior da planta sem causar danos visíveis (MAGNANI, 2005).
De acordo com Clementi e Aquilanti (2011), vários tipos de genes que conferem
resistência a antibióticos já foram detectados em espécies de Lactobacillus. Apesar destas
bactérias geralmente serem sensíveis aos antibióticos que alteram a síntese proteica (como os
aminoglicosídeos), genes de resistência a vários antibióticos que atuam neste processo, tais
como a tetraciclina e a eritromicina, já foram encontrados em cepas de Lactobacillus
utilizados como probióticos e presentes nos alimentos (CLEMENTI e AQUILANTI, 2011).
No estudo de Danielsen e Wind (2003), todas as cepas de Lactobacilli analisadas mostraram
uma resistência aos antibióticos aminoglicosídeos, apresentando maior resistência à
estreptomicina e à kanamicina.
O consumo de alimentos que contenham bactérias resistentes é considerado uma via
para a transferência de genes que conferem resistência para bactérias do trato gastrointestinal
humano (CLEMENTI e AQUILANTI, 2011). Neste local de grande concentração bacteriana,
existe a possibilidade de transferência destes genes para bactérias patogênicas e oportunistas.
Portanto, o conhecimento a respeito do nível de resistência a antibióticos nas bactérias
presentes nos alimentos que consumimos regularmente é relevante para a saúde pública.
Este trabalho teve como objetivo investigar a presença de lactobacilos resistentes aos
antibióticos aminoglicosídeos (gentamicina e kanamicina) e a um aminociclitol
(estreptomicina) no caldo de cana e outros derivados da cana-de-açúcar e com isso realizar
uma análise preliminar das amostras isoladas.
12
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1. Bactérias endofíticas
As bactérias são organismos procariontes e unicelulares, pertencentes ao Domínio
Bacteria (TORTORA et al., 2012). Esses seres são capazes de se estabelecer em uma imensa
diversidade de nichos (MAGNANI, 2005), desde o sistema digestório de animais superiores
até fontes termais, sendo comum também habitar vários ecossistemas aquáticos, interior de
vegetais e rochas.
As plantas são comumente um ecossistema favorável ao desenvolvimento de bactérias,
podendo ocupar diversos nichos nestas hospedeiras, tais como nas superfícies das raízes e
folhas ou mesmo no interior de tecidos vegetais (MAGNANI, 2005). Algumas bactérias
podem causar danos, como as patogênicas, ou não, citando como exemplos as comensais ou
simbióticas. Estas últimas podem ser endofíticas, que se estabelecem no interior dos tecidos,
ou epifíticas, que por sua vez se estabelecem nas superfícies.
As bactérias endofíticas vivem no interior de plantas sem causar nenhum dano
aparente a seus hospedeiros. Por causa desta característica, elas se diferenciam das bactérias
patogênicas, que causam doenças nas hospedeiras, sendo, portanto prejudiciais (AZEVEDO,
1998). No entanto, essas definições não são definitivas, pois o fato de uma bactéria ou outro
microrganismo ser patogênico ou não depende de fatores ambientais ou populacionais
(MAGNANI, 2005). Em outras palavras, uma bactéria endofítica pode, em decorrência de
certos fatores, se tornar potencialmente um patógeno.
2.2. Bactérias do Ácido Láctico (LAB)
As bactérias do ácido láctico constituem um grupo diversificado de microrganismos
que estão associados aos vegetais (repolho, milho, cana-de-açúcar, cevada, etc.), carne e
derivados do leite (CARR et al., 2002). Estas bactérias também são encontradas nos tratos
gastrointestinais e urogenitais de humanos e de outros animais, e geralmente não são
patogênicos (CLEMENTI e AQUILANTI, 2011).
13
Estes microrganismos possuem metabolismo fermentativo, são Gram-positivas,
oxidase e catalase negativas, não formadores de esporos e geralmente crescem sob condições
microaerófilas ou estritamente anaeróbicas (BRUNO, 2011).
Levando em consideração o seu metabolismo fermentativo, as bactérias do ácido
láctico podem ser agrupadas em homofermentativas ou heterofermentativas, classificação que
é baseada no produto final da fermentação. As bactérias homofermentativas produzem
majoritariamente ácido láctico na fermentação da glicose, e as heterofermentativas produzem
além de ácido láctico outros produtos, como dióxido de carbono, ácido acético e etanol
(CARR et al., 2002). Os gêneros mais representativos de bactérias do ácido láctico
homofermentativos são: Streptococcus e Pediococcus; e os mais representativos das
heterofermentativas são as pertencentes aos gêneros Leuconostoc e Lactobacillus (CARR et
al., 2002).
Um dos principais gêneros do grupo das bactérias lácticas é o Lactobacillus. Este
gênero engloba um grande número de espécies. Várias espécies deste gênero são encontradas
associadas a vegetais e algumas delas são utilizadas na produção de vegetais fermentados
(CAPLICE e FITZGERALD, 1999).
2.2.1. Lactobacillus
As bactérias do gênero Lactobacillus possuem formato de bacilos, variando de bacilos
longos e delgados a cocobacilos curtos (KONEMAN et al., 2001). São Gram-positivas e
catalase negativas. São microrganismos que ocupam importantes nichos no trato
gastrointestinal humano e outros animais (faz parte da flora intestinal) e também estão
presentes em derivados animais (leites e queijos) e produtos vegetais (BERGEY e HOLT,
1994). Podem ser heterofermentativos ou homofermentativos (CARR et al., 2002).
Os lactobacilos possuem considerável efeito probiótico, isto é, desempenham diversos
benefícios para seu hospedeiro, tais como: influência positiva na microbiota normal; exclusão
competitiva contra os patógenos e estimulação da imunidade da mucosa (KLAENHAMMER
et al., 2002).
Para Reid e colaboradores (2003), o conceito de probiótico remonta há mais de um
século, mas apenas recentemente existem o conhecimento e as ferramentas científicas para
avaliar adequadamente os efeitos das bactérias probióticas em alimentos sobre a saúde e o
14
bem-estar das pessoas, e seu potencial na prevenção e no tratamento de doenças. Vários
estudos reconheceram os efeitos positivos no tratamento de algumas doenças, como
inflamação intestinal, vaginose bacteriana, infecções respiratórias e diarreia (TULINI et al.,
2013).
2.3. Antibióticos
Os antibióticos podem ser compostos naturais ou semissintéticos capazes de inibir ou
causar a morte de fungos ou bactérias. Um antibiótico pode ser semissintético quando é obtido
pela modificação da estrutura química de uma substância oriunda de um organismo (BLACK,
2002). Com relação às bactérias, os antibióticos podem ser bactericidas (matam-nas) ou
bacteriostáticos (inibem o seu crescimento) (GUIMARÃES et al., 2010).
Existem vários grupos de antibióticos classificados de acordo com sua estrutura
química e com suas atividades específicas sobre uma estrutura ou função microbiana
importante. De acordo com o trabalho de Black (2002), os diferentes mecanismos de ação dos
agentes microbianos e seus respectivos exemplos são apresentados no Quadro 1.
Para Guimarães e colaboradores (2010), os antibióticos de origem natural podem ser
classificados em: β-lactâmicos (penicilinas e cefalosporinas); tetraciclinas; aminoglicosídeos
(agem ao nível ribossômico, alterando a síntese proteica); macrolídeos; peptídeos cíclicos
(como os glicopeptídeos); estreptograminas, dentre muitos outros.
15
Quadro 1: Mecanismos de ação dos antibióticos e seus respectivos exemplos
Fonte: Modificado de Black (2002).
2.3.1. Antibióticos aminoglicosídeo e aminociclitol
O grupo dos antibióticos do tipo aminoglicosídeo é caracterizado quimicamente por
possuírem um grupo amino básico e uma unidade de açúcar, como mostrado na Figura 1, que
estão representando uma molécula de kanamicina e uma de gentamicina.
Figura 1: Estruturas químicas de Kanamicina e Gentamicina
Fonte: Guimarães e colaboradores (2010).
Os antibióticos com aminociclitol se diferenciam dos aminoglicosídeos devido à
composição de um anel de álcool aminado (aminociclitol) em sua estrutura química (MELLA
et al., 2004), como pode ser visto na Figura 2 que mostra um exemplo de aminociclitol.
Mecanismo de ação Principais tipos de antibióticos
Penicilina
Bacitracina
Cefalosporina
Destruição da função da membrana celular Polimixina
Estreptomicina
Kanamicina
Gentamicina
Cloranfenicol
Tetraciclina
Rifamicina
Quinolonas
Sulfonilamidas
Trimetoprim
Inibição da síntese de ácidos nucleicos
Ação como antimetabólitos
Inibição da síntese da parede celular
Alteração da síntese proteica
16
Apesar dessa diferença, este tipo de antibiótico desempenha a mesma atividade
antimicrobiana de aminoglicosídeos: a alteração da síntese de proteínas.
Figura 2: Estrutura química da Estreptomicina, um aminociclitol
Fonte: Guimarães e colaboradores (2010).
O primeiro aminoglicosídeo isolado foi a estreptomicina, em 1944, de Streptomyces
griseus, uma bactéria de solo (GUIMARÃES et al., 2010). A estreptomicina foi eficiente
contra diversas espécies de bactérias, mas em tempos recentes, muitas bactérias se tornaram
resistentes a elas. A estreptomicina somente é usado em situações especiais ou combinados
com outras drogas com efeito sinergista, pois esta substância pode causar danos aos rins e ao
ouvido interno, às vezes causando ressonância permanente nos ouvidos e vertigem (BLACK,
2002). A estreptomicina é comumente utilizada no tratamento de doenças como a
tuberculose, a tularemia e infecções causadas por Streptococcus ou Enterococcus resistentes à
gentamicina (MURRAY et al., 2010). Porém, comparando a estrutura química da
estreptomicina com os demais aminoglicosídeos, concluiu-se que tal antibiótico pertence ao
grupo de aminociclitol, e não dos aminoglicosídeos (MELLA et al., 2004).
Os antibióticos aminoglicosídeos desempenham seu papel bactericida atuando na
subunidade 30S dos ribossomos bacterianos, que impede o movimento do ribossomo ao longo
do RNA mensageiro e, como consequência, compromete a síntese proteica da bactéria,
sintetizando proteínas anômalas (GUIMARÃES et al., 2010). Pelo fato dos ribossomos das
células animais serem constituídos de subunidades 60S e 40S, estes antibióticos têm pequeno
efeito e não causam danos às células do hospedeiro (BLACK, 2002). Porém, os ribossomos
17
das mitocôndrias de células do hospedeiro possuem a subunidade 12S, uma estrutura
altamente conservada durante a evolução que possui uma região suscetível a ação dos
aminoglicosídeos, semelhantes ao que ocorre com as subunidades ribossomais bacterianas
(POSTAL et al., 2009).
Na categoria dos aminoglicosídeos, existem outros antibióticos, como a kanamicina, a
gentamicina, a amicacina, a tobramicina e a netilmicina, e também apresentam indicações
especiais e apresentam graus variados de toxicidade aos rins e ao ouvido interno (BLACK,
2002).
2.4. Mecanismos de resistência aos antibióticos aminoglicosídeos
Para Alterthum e colaboradores (2008), existem três tipos de mecanismos de
resistência para os antibióticos do tipo aminoglicosídeo: alterações de permeabilidade,
modificações ribossômicas e produção de enzimas inativadas ou modificadas, sendo que os
dois primeiros são causados por mutações e o último mecanismo por plasmídeo. No entanto,
existe um mecanismo menos frequente de resistência a aminoglicosídeos, que é o evento do
efluxo (BARROS, 2001). De acordo com Cundliffe (1992), a inativação enzimática
possivelmente desempenha um papel junto a mecanismos de efluxo em bactérias que
produzem aminoglicosídeos.
No estudo feito por Barnhart e colaboradores (2002), algumas cepas de Pseudomonas
aeruginosa e outras espécies de bacilos Gram-negativos exibiram como mecanismo de
resistência aos aminoglicosídeos uma deficiência no transporte de moléculas do antibiótico ou
a membrana celular adquiriu certa impermeabilidade, sendo estas formas de resistências
mediadas por genes do cromossomo. A mutação que modifica o transporte de moléculas do
antibiótico para dentro da célula parece ser o principal mecanismo de resistência de patógenos
bacterianos (ALTERTHUM, 2008). Para Murray e colaboradores (2008), apesar do
mecanismo de inibição do transporte de antibióticos ser observada em Pseudomonas, é mais
comumente encontrada em bactérias anaeróbias.
As mutações podem ocorrer nos sítios de ação, isto é, nos sítios alvos (proteínas dos
ribossomos), interferindo na interação da molécula do aminoglicosídeo com o ribossomo. Um
exemplo é o que ocorre com relação à resistência a estreptomicina, que se liga à proteína S12
18
da subunidade 30S (os outros tipos de aminoglicosídeos se ligam às outras proteínas desta
subunidade e à subunidade 50S dos ribossomos), onde uma modificação no sítio dessa
subunidade impede a interação com a molécula da estreptomicina, conferindo a célula
bacteriana uma resistência ao antibiótico (ALTERTHUM, 2008).
O mecanismo que envolve a produção de enzimas que modificam a estrutura do
antibiótico é considerado o tipo mais comum de resistência a aminoglicosídeos (BARNHART
et al., 2002), tanto para bactérias Gram-negativas quanto para Gram-positivas
(ALTERTHUM, 2008). São conhecidas três classes de enzimas que afetam aminoglicosídeos:
as O- fosfotransferases (APH); as O-adeniltransferases (ANT) e as N-acetiltransferases
(AAC). As funções de cada classe de enzima são explicadas no Quadro 2.
Quadro 2: Funções das classes de enzimas que modificam a estrutura das moléculas de aminoglicosídeos
Fonte: Modificado de Barnhart e colaboradores (2002).
Existem diversos genes que codificam as enzimas que promovem a resistência aos
vários antibióticos aminoglicosídeos. Os genes que codificam as enzimas são geralmente
encontrados nos plasmídeos e transposons (BARNHART et al., 2002).
2.5. Resistência dos lactobacilos aos antibióticos
De acordo com o estudo de Clementi e Aquilanti (2011), algumas espécies de
Lactobacillus apresentaram resistência a diversos tipos de antibióticos, tais como: tetraciclina,
eritromicina, cefoxitina, vancomicina, ciprofloxacina, dentre outros. Como regra geral, os
Lactobacillus são naturalmente sensíveis a antibióticos que alteram a síntese proteica, como
os aminoglicosídeos, tetraciclina e cloranfenicol. Porém, no estudo feito por Caplice e
19
Fitzgerald (2011), diferentes espécies de lactobacilos que são resistentes a tetraciclina foram
encontrados em alguns alimentos probióticos.
Com relação aos antibióticos aminoglicosídeos, um estudo apontou que todas as cepas
de lactobacilos analisadas pelos pesquisadores mostraram alta resistência aos
aminoglicosídeos, como a gentamicina e a kanamicina, e ao aminociclitol estreptomicina
(DANIELSEN e WIND, 2003). Já nos estudos de Curragh e Collins (1992) foi relatada a
presença de uma frequência muito alta de mutação espontânea para resistência à kanamicina e
à estreptomicina para algumas espécies de Lactobacillus.
Porém, infelizmente existem pouquíssimos estudos sobre espécies de Lactobacillus
que apresentam resistência a antibióticos encontrados em alimentos consumidos in natura,
como o caldo de cana.
2.6. Transferência horizontal de genes
A transferência horizontal de genes consiste em um mecanismo de movimentação de
informação genética entre as bactérias de uma mesma geração. Essa transferência resulta no
aumento da diversidade genética dos microrganismos. Ao todo foram descobertos três
mecanismos de transferência de genes em bactérias: transformação, transdução mediada por
bacteriófagos e conjugação (BLACK, 2002), sendo que esta última é considerada a mais
relevante para a transferência de genes de resistência a antibióticos (CLEMENTI e
AQUILANTI, 2011).
A transformação envolve a liberação de fragmentos de DNA de um microrganismo no
meio nos quais são capturados por outras células. A captura do DNA ocorre durante uma fase
do ciclo de vida da célula, provavelmente antes do término da síntese da parede celular
(BLACK, 2002).
O processo de transdução difere da transformação pelo fato de que o método de
transferência de material genético de uma bactéria a outra é feito por bacteriófagos, um tipo
de vírus que ataca bactérias (TORTORA et al., 2012).
De acordo com Tortora e colaboradores (2012) o mecanismo da conjugação difere da
transformação e da transdução por dois aspectos: primeiro, a conjugação requer o contato
20
direto entre as células; e segundo, as células doadoras devem transportar os plasmídeos, e as
células receptoras normalmente não. Geralmente na conjugação ocorrem transferências de
quantidades maiores de DNA (BLACK, 2002).
2.6.1. Transferência de genes de resistência em bactérias do ácido láctico
Como os genes de resistência se encontram em plasmídeos e transposons
(BARNHART et al., 2002), estas estruturas são naturalmente conjugadas entre as células
bacterianas. A transferência de plasmídeos de resistência de organismos resistentes a
antibióticos pode ser um processo rápido, além disso, essa transferência não ocorre somente
entre espécies, mas também entre gêneros intimamente relacionados ou não (BLACK, 2002).
Bactérias não patogênicas que são resistentes a alguns antibióticos podem transferir
seus genes de resistências para bactérias patogênicas através do processo de transferência
horizontal. Devido a esse fenômeno, as bactérias que são consideradas seguras de alguma
maneira podem contribuir para a resistência aos antibióticos em algumas bactérias que são
potencialmente patogênicas ao hospedeiro.
As bactérias do ácido láctico são um exemplo deste problema: o órgão do governo
americano “American Food and Drug Administration” classifica essas bactérias no status
GRAS ou “generally regarded as safe” que em português significa “geralmente considerado
como seguro”. Porém, diante de diversos estudos apontando a possibilidade destas bactérias
de transferirem genes de resistências aos microrganismos patogênicos, surgiram diversas
preocupações sobre o uso seguro destas bactérias no consumo humano devido naturalmente à
presença de linhagens de bactérias do ácido láctico que são resistentes a alguns tipos de
antibióticos (CLEMENTI e AQUILANTI, 2011).
Portanto, a transferência de genes de resistência das bactérias consideradas seguras
para as potencialmente patogênicas é um caso de grande relevância médica, pois esse
fenômeno contribui para o aumento de populações cada vez maiores de organismos
resistentes e reduz a eficácia dos antibióticos.
21
3 OBJETIVOS
Objetivo geral
a) Avaliação de amostras de caldo e de outros produtos da cana-de-açúcar com relação à
presença de Lactobacillus sp. resistentes a antibióticos aminoglicosídeos e aminociclitol.
Objetivos específicos
a) Estimar a concentração de Lactobacillus sp. presente em produtos extraídos de cana-
de-açúcar;
b) Avaliar a resistência das bactérias aos antibióticos do tipo aminoglicosídeos
(kanamicina e gentamicina) e do tipo aminociclitol (estreptomicina);
c) Realizar uma caracterização preliminar das bactérias resistentes encontradas,
utilizando a coloração de Gram, o teste da catalase e a descrição da morfologia colonial.
22
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1. Coleta de amostras
As amostras de caldo de cana e de outros produtos da cana-de-açúcar foram obtidas de
diferentes estabelecimentos, como usinas e lanchonetes, localizados no estado de São Paulo.
Ao todo foram analisadas seis amostras de produtos derivados da cana-de-açúcar, sendo dois
caldos de cana, dois caldos com levedura reutilizados no processo de fermentação, uma
mistura de água e melaço e um mosto fermentado. No Quadro 3 estão descritas as
procedências de cada amostra:
Quadro 3: Amostras e suas respectivas procedências e localizações
Fonte: Adaptado pela autora.
As amostras foram depositadas em tubos Falcon de 50 mL e armazenadas na geladeira.
4.2. Inoculação e titulação das amostras
4.2.1. Diluição seriada da amostra
Para as inoculações das amostras em meios de cultura sólidos e contagem de colônias
foi necessário diluir de forma seriada. A diluição seriada é importante para facilitar a
contagem de colônias durante um estudo de crescimento bacteriano. Na realização da
diluição seriada foram feitos os seguintes procedimentos: sete tubos eppendorfs autoclavados
foram selecionados; acrescentou-se 900 µL de água peptonada salina em todos os eppendorfs;
no primeiro tubo foi acrescentada 100 µL da amostra; a mistura foi homogeneizada com a
ponteira da micropipeta de 1000 µL e neste tubo foram retiradas 100 µL e transferida para o
próximo tubo e assim sucessivamente até o sexto tubo, no qual 100 µL foram descartados; no
sétimo tubo foi acrescentado aproximadamente 1 mL da amostra (amostra pura). Neste
Amostra Produto Procedência Localização
1 Mistura de água e melaço Usina Ester Cosmópolis, SP
2 Caldo com levedura reutilizada na fermentação Usina Ester Cosmópolis, SP
3 Caldo com levedura reutilizada na fermentação Usina Água Bonita Tarumã, SP
4 Mosto fermentado Usina Água Bonita Tarumã, SP
5 Caldo de cana Lanchonete São Paulo, SP
6 Caldo de cana Sacolão São Paulo, SP
23
processo, a amostra foi diluída de 10 em 10 vezes, ou seja, na última diluição a amostra foi
diluída um milhão de vezes (10-6). A Figura 3 ilustra o procedimento descrito acima.
Figura 3: Diluição seriada da amostra de caldo de cana
1-6: número dos tubos
Fonte: Adaptado pela autora.
Esse procedimento foi realizado na câmara de fluxo laminar para evitar possíveis
contaminações e de acordo com as boas práticas de laboratório.
Os tubos com as diluições foram armazenados numa caixa de plástico e depositados na
geladeira para posterior uso.
4.2.2. Inoculação em placas
As diluições foram inoculadas em placas de Petri descartáveis pré-esterilizadas
contendo meio MRS com ágar (Man-Rogosa-Sharpe, um meio seletivo para Lactobacillus
spp.) e dois tipos de substâncias antifúngicas (Nistatina e Benlate). As substâncias
antifúngicas têm como finalidade evitar o desenvolvimento de leveduras e de outros tipos de
fungos. O objetivo da inoculação foi a obtenção da titulação da amostra, que posteriormente
foi utilizado para a contagem de unidade formadora de colônias. Para cada amostra foi feita
uma placa de titulação.
O meio MRS é muito utilizado em culturas de bactérias do ácido láctico,
especialmente de Lactobacillus spp. (CARR et al., 2002), pois contém nutrientes que
24
favorecem o desenvolvimento dos mesmos , tais como: peptona de caseína, extrato de carne,
extrato de levedura, D(+)-glucosa, Tween ® 80, acetato de sódio, sulfato de magnésio, sulfato
de manganês, citrato de amônio e fosfato de potássio (DA COSTA et al., 2011).
Em cada 100 mL de meio MRS ágar, foram acrescentadas 500 µL de Benlate e 250 µL
de Nistatina (20 mg/mL). Logo após a mistura, cerca de 25 mL do meio de cultura foi
distribuído na placa de Petri, tendo que aguardar a sua solidificação antes da inoculação.
Numa placa foram feitas seis quadrantes de tamanhos aproximadamente iguais, que
correspondem à amostra não diluída e às cinco diluições das amostras (amostra pura,
diluições 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 e 10-5). Em cada quadrante inoculou-se 20 µL da diluição com o
auxílio de uma micropipeta de precisão de 100 µL. Por questão de economia de ponteiras, a
ordem da inoculação foi feita da mais diluída (10-5) para a mais concentrada (amostra pura).
Logo depois da inoculação, a placa foi mantida na câmara de fluxo laminar para
secagem. Ao secar, a placa foi colocada em uma câmara de anaerobiose com vela (a condição
de anaerobiose favorece o crescimento de lactobacilos). Quando a chama da vela apagou
(devido à escassez de oxigênio), a câmara foi colocada numa estufa de cultura a 34ºC por
aproximadamente 24 horas.
4.3. Contagem e descrição de colônias
Logo após o período de crescimento das bactérias na placa, as colônias foram contadas
para obter a quantidade de unidades formadoras de colônias por mililitro do meio (UFC/mL).
A UFC é um tipo de estimativa que permite obter a quantidade aproximada de células em
cada mililitro da cultura. Cada colônia encontrada na placa se originou de uma bactéria que
foi isolada durante a inoculação.
Para calcular a UFC selecionaram-se dois quadrantes que continham colônias
individualizadas e com elas foram feitas duas contagens para obter uma média (exceto na
amostra 1, no qual selecionou-se apenas um quadrante). A fórmula do cálculo é definida
como:
UFC: N x Fd x Fi= UFC/mL
Onde:
25
N: número de colônias na placa de Petri;
Fd: fator de diluição do tubo utilizado na placa;
Fi: fator do inóculo.
O valor de UFC permitiu analisar o estado do crescimento bacteriano de cada amostra.
É comum nos trabalhos de rotina dos microbiologistas caracterizarem as colônias
bacterianas que crescem na superfície de meios de cultura de ágar para efetuar uma
identificação presuntiva do grupo ou gênero, e como guia para selecionar provas diferenciais
e bioquímicas para estabelecer a identificação final da espécie (KONEMAN et al., 2001).
Devido a essa importância, caracterizaram-se as colônias que se desenvolveram tanto nas
placas de titulação quanto nas placas mães (cepas resistentes).
As colônias foram observadas em lupa (Mitutoyo) para facilitar a descrição de suas
características morfológicas (cor, borda, brilho, elevação, forma, aspecto da superfície e
presença de muco). Em cada placa de titulação foram observadas cinco colônias, exceto na
amostra 1 no qual haviam apenas duas colônias. Ao todo foram observadas 27 colônias, as
mesmas que foram submetidas à coloração de Gram (Seção 4.7).
4.4. Teste de resistência aos antibióticos - diluição em caldo
O método da diluição em caldo foi um dos primeiros a ser utilizado na avaliação da
resistência a antibióticos, e consiste em introduzir uma quantidade constante de inóculo
bacteriano ou de uma amostra em uma série de tubos com caldos de cultura contendo
concentrações graduais de um agente antimicrobiano (BLACK, 2002). Tal técnica tem a
vantagem de poder utilizar diversos antibióticos simultaneamente, usando um conjunto de
tubos de cultura.
Para realizar o teste de resistência a antibiótico por meio da diluição em caldo usou-se um
conjunto de 11 tubos de vidro para cultura esterilizados, em que cada um deles foi
acrescentado 5 mL de meio MRS líquido com agentes antifúngicos (Nistatina e Benlate). Para
cada 100 mL de meio, acrescentaram-se 500 µL de Benlate e 250 µL de Nistatina. Foram
utilizados dois antibióticos aminoglicosídeos no teste: gentamicina, kanamicina, e um
antibiótico aminociclitol (estreptomicina), todos diluídos numa concentração de 50 mg/mL.
Ao fazer o teste para cada aminoglicosídeo, três tubos foram usados para acrescentar
26
concentrações diferentes, por exemplo, um tubo continha uma concentração baixa de um
antibiótico e os demais continham ou uma concentração intermediária ou uma alta. Os dois
tubos restantes foram usados para controle positivo e negativo (um sem antibiótico e com o
inoculo e um apenas com o meio, respectivamente).
As concentrações baixas e altas de antibiótico aminoglicosídeo foram baseadas nos
requisitos do teste de sensibilidade aos aminoglicosídeos descritos pela ANVISA
(http://www.anvisa.gov.br/servicosaude/controle/rede_rm/cursos/boas_práticas/modelo5/ente
4.htm). As concentrações e as suas respectivas quantidades de aminoglicosídeo utilizadas no
teste estão descritas na Tabela 1, que são as mesmas para os três antibióticos.
Tabela 1- Concentração e quantidade utilizada de antibiótico para cada nível do teste
Fonte: Modificado de Anvisa (2008).
De acordo com os dados da Tabela 1, um tubo para testar a resistência de nível baixo
ao aminoglicosídeo nas bactérias precisou acrescentar no caldo 5 µL do antibiótico, que
corresponde a uma concentração de 50 µg/mL em um tubo contendo 5 mL de meio.
Em cada tubo (exceto no controle negativo) foram inoculados 100 µL da amostra. O
conjunto de tubos foi incubado na estufa bacteriológica a 34ºC por aproximadamente 24
horas.
A análise do método da diluição em caldo foi feita visualizando a turbidez do caldo,
ou seja, um meio de cultura turvo indica que houve crescimento bacteriano e um meio limpo
indica ausência de crescimento. No teste de resistência aos antibióticos, um meio turvo propõe
que as bactérias que cresceram são resistentes àquela concentração do antibiótico, sendo o
oposto verdadeiro.
Nível Concentração do antibiótico Quantidade do antibiótico
Baixo 50 µg/mL 5 µL
Intermediário 250 µg/mL 25 µL
Alto 500 µg/mL 50 µL
27
4.5. Preparo de placas mães de cepas resistentes
Para realizar o teste bioquímico da catalase e a coloração de Gram fizeram-se placas
mães das cepas resistentes aos antibióticos verificados no teste de resistência. Nestas placas
obtiveram-se colônias isoladas das linhagens resistentes.
Na preparação das placas selecionaram-se os tubos que continham crescimento
bacteriano em meio com antimicrobiano, que no caso são as linhagens resistentes. Com o
auxílio de uma alça bacteriológica foi feita um espalhamento por esgotamento do caldo
infectado numa placa contendo MRS ágar com antifúngicos. O método de esgotamento
permite obter culturas puras, já que a cada estriamento espalham-se as células bacterianas na
placa, isolando-as. Antes e depois de cada estriamento do caldo, a alça foi esterilizada com
água sanitária (cândida), etanol e na chama do bico de Bünsen até a sua incandescência.
As placas mães foram depositadas na câmara de anaerobiose com vela e incubadas na
estufa bacteriológica a 34ºC por aproximadamente 24 horas.
Ao todo foram feitas 15 placas mães de amostras resistentes a gentamicina, a
kanamicina e a estreptomicina de variados níveis de concentração.
4.5.1. Descrição das colônias resistentes
As colônias que se desenvolveram nas placas mães foram observadas e classificadas de
acordo com a suas características morfológicas, como cor, forma, bordas, brilho, elevação,
aspecto da superfície e presença de muco. As colônias foram visualizadas com o auxílio de
lupa (Mitutoyo). Esse método descritivo foi feito anteriormente à coloração de Gram e ao
teste da catalase. Ao todo, foram observadas 75 colônias das linhagens resistentes.
4.6. Teste bioquímico
4.6.1. Teste da catalase
O teste bioquímico da catalase é um dos métodos utilizados na identificação e classificação de
bactérias. O teste consiste em verificar se as bactérias reagem com o peróxido de hidrogênio
(H2O2), liberando com isso água e oxigênio molecular. Se as bactérias reagem com o peróxido
de hidrogênio, elas indicam que possuem uma enzima chamada catalase, responsável pela
28
reação química (BLACK, 2002). A Figura 4 mostra a fórmula da reação química da catalase
sobre o H2O2.
H2O2 → O2 + H2O
Figura 4: Reação química da catalase
Fonte: Adaptado pela autora.
O teste da catalase é um dos principais testes bioquímicos requisitados para identificar
bactérias do gênero Lactobacillus (KONEMAN et al., 1992).
Para a realização deste teste, selecionaram-se cinco colônias de cepas resistentes de
cada placa mãe. Com o auxílio da alça bacteriológica esterilizada, retirou-se uma quantidade
da colônia e misturou-se numa gota de peróxido de hidrogênio de volume 30 que estava sobre
uma lâmina de microscópio óptico. Logo após o procedimento, as lâminas foram visualizadas
para verificar se as bactérias reagiram com o peróxido de hidrogênio. Isto é, se houve a
formação de bolhas, as bactérias são catalase positivas, e se não houve a formação de bolhas,
são catalase negativas.
4.7. Coloração de Gram
A coloração de Gram é considerada um método de análise diagnóstico mais utilizado na
microbiologia, pois sua finalidade é facilitar a classificação de microrganismos baseada na
morfologia, isto é, nas características tintoriais, no tamanho, na forma e no arranjo celular
(FREITAS e PICOLI, 2007). As bactérias Gram-positivas se coram de roxo escuro enquanto
que as Gram-negativas se coram de rosa ou vermelho.
Este método de coloração diferencial usa cristal violeta, iodo, álcool e safranina para
corar e diferenciar as bactérias. Antes de realizar esse procedimento, as bactérias teriam que
ser fixadas em lâminas de microscópio. Para isso, selecionaram-se cinco colônias de cada
placa mãe e de cada placa de titulação. Uma quantidade da colônia foi retirada com o uso da
alça bacteriológica esterilizada e foi espalhada com uma gota de água destilada que estava
sobre a lâmina de microscópio. As lâminas logo em seguida foram submetidas à chama do
bico de Bünsen para a fixação, tomando a devida cautela para não queimar as bactérias. Cada
lâmina correspondeu a uma colônia selecionada.
29
As lâminas fixadas foram submetidas aos procedimentos da coloração de Gram, que
seguiram-se dessa maneira: com uma pipeta descartável, espalhou-se uma quantidade de
cristal violeta sobre a superfície das lâminas até cobri-las totalmente, deixando agir por 1
minuto; depois desse período, as lâminas foram lavadas com água destilada para tirar o
excesso de cristal violeta; espalhou-se em seguida lugol sobre as lâminas, deixando agir por 1
minuto (o lugol nesse procedimento é usado como mordente ou fixador de corante); as
lâminas foram lavadas com água destilada logo em seguida; gotejou-se álcool etílico absoluto
nas lâminas até o momento em que não desprendeu mais a cor violeta do esfregaço, e o
excesso do álcool foi retirado com a água destilada; e para finalizar, uma quantidade de
safranina (contra-corante) foi colocada sobre as lâminas, agindo por 30 segundos, e com a
água destilada retirou-se o excesso.
As lâminas coradas foram analisadas microscopicamente em objetiva de imersão
(aumento de 1000x) através do microscópio óptico da marca Zeiss. Foram lidas dois campos
de visão em cada lâmina para registrar as características morfológicas e tintoriais das
bactérias.
Ao todo foram feitas e analisadas 75 lâminas de colônias resistentes aos
aminoglicosídeos contidas nas placas mães e 27 lâminas de colônias das placas de titulação.
Posteriormente, algumas lâminas foram selecionadas para serem fotografadas com o auxílio
de um microscópio óptico (Zeiss) com uma câmera digital instalada (Canon PowerShot
A640).
30
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Contagem de Unidades Formadoras de Colônias
Foram analisadas seis placas de titulação das amostras para obter o valor das Unidades
Formadoras de Colônias (UFC). A Figura 3 mostra uma fotografia da placa de titulação da
amostra 5, obtida pelo aparelho Alpha Innotech ® e editado pelo programa Alpha Imager ®.
E a Tabela 2 mostra as médias de UFC de cada amostra. A amostra 1 teve um baixo
crescimento bacteriano, no qual foi possível fazer somente uma única contagem.
Figura 5: Placa de titulação da amostra 5. P: amostra pura (20 µL da amostra sem diluir); 1: diluição 10-1; 2:
diluição 10-2; 3: diluição 10-3; 4: diluição 10-4; 5: diluição 10-5; 5 MACK: amostra 5 obtido no Mackenzie.
Fonte: Adaptado pela autora.
Os valores do UFC tiveram como finalidade proporcionar uma ideia do tamanho da
população e da concentração de bactérias existentes em cada amostra. Como pode ser notado
na Tabela 2, houve uma pequena variação na concentração bacteriana encontrada em cada
uma das amostras, onde quase todas elas tiveram uma concentração na ordem de milhões de
31
Unidades Formadoras de Colônias. Dentre elas, a amostra 6 teve a maior concentração
bacteriana.
Tabela 2- Média das Unidades Formadoras de Colônias das amostras
Fonte: Adaptado pela autora.
5.2. Descrição das colônias da placa de titulação
Ao todo foram selecionadas, analisadas e descritas 27 colônias que cresceram nas
placas de titulação, no qual os dados estão mostrados no Quadro 4, que além de conter dados
da morfologia das colônias, estão as características da coloração de Gram e da morfologia
bacteriana. Essa descrição permite conhecer as características das bactérias não submetidas às
concentrações de antibióticos e possibilitar uma comparação com as colônias resistentes.
Todas as colônias observadas tinham tais aspectos: coloração branca, lisas, com
bordas inteiras, brilhosas, convexas e com formatos circulares. No entanto, observaram-se
algumas colônias com aspecto mucoso em três amostras.
As características das colônias são semelhantes às colônias descritas de Lactobacillus
spp.. De acordo com Carr e colaboradores (2002), as colônias da maioria das espécies de
Lactobacillus são: brancas (algumas podem ser levemente amareladas), com bordas inteiras,
convexas, circulares, lisas, brilhosas e podem ser pequenas. Estas características são idênticas
para todas as colônias observadas nas placas de titulação.
As colônias mucoides observadas nessas amostras podem indicar a presença de
bactérias com cápsulas: bactérias com material capsular bem definido produzem colônias
mucoides em meio que contém ágar. A cápsula tem como função primária a proteção contra o
dessecamento, mas no hospedeiro, essa estrutura pode facilitar a aderência a superfícies e
interferir na fagocitose (QUINN et al., 2002).
Amostra Produto
1 Melaço e água
2 Caldo fermentado
3 Caldo fermentado
4 Mosto
5 Caldo de cana
6 Caldo de cana
1,37.10^7
8,65.10^7
Média das Unidades Formadoras de Colônias (UFC/ml)
100
4,75.10^6
2,51.10^7
3,32.10^6
32
Quadro 4: Caracterização das colônias que cresceram em placas de titulação, mostrando a morfologia
das mesmas e a das bactérias e o resultado da coloração de Gram
Morfologia da colônia: BRA- cor branca; LIS- lisa; INT- borda inteira; BRI- brilhosa; CNX- convexa; CIR-
formato circular e MUC- mucoso.
Fonte: Adaptado pela autora.
5.3. Coloração de Gram das colônias da titulação
As colônias das titulações de cada amostra foram selecionadas e submetidas à
coloração de Gram para análise de microscopia. Foram analisadas cinco colônias de cada
placa de titulação (exceto na amostra 1, que foi possível analisar duas), totalizando 27
colônias analisadas. Todas as colônias continham bactérias Gram-positivas, como foi
mostrado no Quadro 4.
AMOSTRA COLÔNIA MORFOLOGIA DA COLÔNIA GRAMMORFOLOGIA DA
BACTÉRIA
1 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR, MUC + Cocobacilo
2 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR, MUC + Cocobacilo
1 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Cocobacilo
2 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
3 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
4 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
5 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
1 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
2 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
3 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
4 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
5 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
1 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
2 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
3 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
4 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
5 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
1 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR, MUC + Cocobacilo
2 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
3 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
4 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
5 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
1 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR, MUC + Bacilo
2 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
3 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR, MUC + Bacilo
4 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR, MUC + Bacilo
5 BRA, LIS, INT, BRI, CNX, CIR + Bacilo
5
6
1
3
2
4
33
As colônias da amostra 1 foram também submetidas para o teste da catalase, que deu
resultado negativo, podendo descartar a hipótese de que seja de outra espécie além de
Lactobacillus.
Através dos resultados da coloração de Gram pode-se concluir que as bactérias
encontradas nas amostras de produtos derivados da cana-de-açúcar pertencem ao gênero
Lactobacillus, pois a maioria das bactérias possui formato de bacilos e alguns eram
cocobacilos, o que pode ser também um lactobacilo de acordo com a descrição de Koneman e
outros (2001). E as colônias de cocobacilos possuem características idênticas às colônias de
bacilos.
A figura abaixo mostra a coloração de Gram resultante de uma colônia da amostra 1,
no qual pode-se notar a presença de cocobacilos Gram-positivos.
Figura 6: Cocobacilos Gram-positivos presentes na amostra 1 (placa de titulação). Aumento de 200x.
Fonte: Adaptado pela autora.
34
5.4. Teste de resistência aos antibióticos
Foram testados três níveis de concentrações de antibióticos aminoglicosídeos e
aminociclitol, e no total foram analisados 54 tubos de culturas com antibióticos de variados
níveis de concentração (sendo nove para cada amostra, ou seja, três com gentamicina, três
com kanamicina e três com estreptomicina) e 12 tubos controles (negativo e positivo), todos
com antifúngicos. Como descrito nos Materiais e Métodos, o critério utilizado para a análise
foi baseado na proposta de teste de susceptibilidade a aminoglicosídeos pela ANVISA, no
qual consistia em utilizar a concentração de 50 µg/mL em teste de nível baixo e 500 µg/mL
no teste de alto nível. Esse tipo de teste tem como finalidade avaliar se as bactérias presentes
no caldo de cana e outros derivados são sensíveis ou resistentes em determinadas
concentrações dos antibióticos.
Com isso, verificaram-se três estados do caldo: turvo, pouco turvo e limpo. O estado
turvo indicava crescimento bacteriano normal, o que podia ser notado no controle positivo
(meio sem antibiótico e com inoculo); o estado pouco turvo indicava moderado crescimento
bacteriano, o que pode-se inferir uma certa seleção de bactérias que sejam resistentes ao
antibiótico; e o estado limpo indicava nenhum crescimento, podendo indicar sensibilidade ao
antibiótico. A Tabela 3 indica o estado de turbidez do caldo observado em cada tubo, em
todas as amostras.
A Figura 7 mostra alguns dos resultados do teste de resistência aos antibióticos
aminoglicosídeos e aminociclitol por diluição em caldo.
35
Figura 7: Teste da diluição em caldo da amostra 2. (a) Caldos com gentamicina. (b) Caldos com kanamicina. (c)
Caldos com estreptomicina. Da esquerda para a direita (em todas as imagens): controle positivo, caldo com baixa
concentração de antibiótico (50µg/mL), caldo com concentração intermediária de antibiótico (250µg/mL), caldo
com alta concentração do mesmo (500µg/mL) e controle negativo.
Fonte: Adaptado pela autora.
Tabela 3- Estado da turbidez do meio em certas concentrações de antibiótico
Antibióticos: GN: Gentamicina; KN: Kanamicina; ST: Estreptomicina.
Turbidez do caldo: L: caldo limpo (nenhum crescimento); PT: caldo pouco turvo (crescimento moderado); T:
caldo turvo (crescimento normal).
GN KN ST GN KN ST GN KN ST
1 Melaço e água L L L L L L L L L
2 Caldo fermentado T T T PT T T L T PT
3 Caldo fermentado T T T L T T L T PT
4 Mosto T T T L T T L T PT
5 Caldo de cana PT T T L T PT L PT L
6 Caldo de cana T T T L T T L T PT
Amostra Produto
Estado da turbidez do meio em várias concentrações (µg/mL)
50 µg/mL 250 µg/mL 500 µg/mL
(a) (b)
(c)
36
Como mostrado na Tabela 3, pode-se observar que a amostra 1 foi a única amostra a
apresentar sensibilidade a todos os antibióticos testados, que se deve ou pela baixa
concentração bacteriana na amostra ou pelo fato das bactérias serem realmente sensíveis aos
antibióticos. Com relação às concentrações dos antibióticos, quase todas as amostras
cresceram em baixa concentração (50 µg/mL) de antibióticos, no entanto, conforme o
aumento do nível de concentração houve variações nos perfis de resistência.
O Gráfico 1 resume a quantidade de amostras que mostraram resistência a cada tipo
de antibiótico do teste. Na elaboração deste gráfico, as amostras foram classificadas como
resistentes devido à presença de crescimento em caldo com alta concentração de antibiótico
(levando em consideração também aqueles que cresceram pouco).
Gráfico 1: Perfis de resistência das amostras aos antibióticos gentamicina, kanamicina e estreptomicina. O eixo
das ordenadas mostra o número de amostras que cresceram em certa concentração do antibiótico (considerando
também as que cresceram pouco no meio). E no eixo das abcissas estão as concentrações de antibiótico
acrescentadas em cada tubo. A legenda mostra, em cores distintas, os três tipos de antibióticos usados no teste.
Analisando o Gráfico 1 pode-se observar que as bactérias são resistentes à kanamicina,
pois quase todas as amostras cresceram até em meio com alta concentração do antibiótico. A
maioria das amostras é sensível a concentrações intermediárias (exceto a amostra 2) e altas de
gentamicina. E com relação à estreptomicina, as bactérias apresentaram redução no
37
crescimento conforme o aumento do nível de concentração, mas isso claramente nos indica a
existência de linhagens resistentes ao antibiótico. Logo, as bactérias podem ser consideradas
como resistentes a estreptomicina, mesmo sendo de forma gradual.
Os dados coletados neste teste concordam com os resultados de Danielsen e Wind
(2003), no qual a maioria das cepas isoladas de lactobacilos mostrou resistência a
aminoglicosídeos, sendo que as bactérias mostraram tendência de crescimento até em baixas
concentrações de gentamicina (64 µg/mL), diferentemente do observado em kanamicina e
estreptomicina, que cresceram até em altas concentrações (≥ 256 µg/mL). Logo, tais
resultados foram semelhantes ao do presente estudo.
Além disso, os dados divergem ao encontrado em Klare e colaboradores (2007), que
dos 432 isolados de lactobacilos oriundos de diversas fontes (probióticos, isolados humanos,
animais e de alimentos) apenas 0,7% apresentaram resistência à estreptomicina.
Pode-se inferir que os resultados discordam com a afirmação geral de Clementi e
Aquilanti (2011) de que os lactobacilos são naturalmente sensíveis a antibióticos que alteram
a síntese proteica, como os aminoglicosídeos. Porém, deve-se levar em consideração a
hipótese de que os lactobacilos podem se tornar resistentes aos antibióticos ou por mutação
espontânea (como relatado por Curragh e Collins (1992)) ou por adquirir genes de resistência
a antimicrobianos através da transferência horizontal pelas bactérias vizinhas.
Esta última hipótese levanta um assunto muito interessante e preocupante. De acordo
com SILVA e colaboradores (2005), todos os isolados resistentes a um antibiótico são
considerados potencialmente patogênicos por serem “reservatórios de resistência”. Os
pesquisadores isolaram, caracterizaram e testaram a resistência de bactérias Gram-negativas
presentes no solo e verificaram que 85,71% das espécies eram multirresistentes, ou seja,
resistentes a quatro ou mais antibióticos! Eles inferiram que a presença de resistência se deve
ao uso extensivo de antibióticos, principalmente de usos na agricultura
(KHACHATOURIANS, 1998) e veterinário, no qual promoveu uma pressão seletiva sobre os
microrganismos e que por meio do processo da transferência horizontal, transferiram genes de
resistência para bactérias do mesmo ambiente.
As bactérias endofíticas da cana-de-açúcar provavelmente podem ter adquirido tais
genes através de bactérias resistentes presentes no solo, que por sua vez sofreram pressão
seletiva ao serem expostas aos antibióticos lançados no meio ambiente.
38
Os lactobacilos resistentes a antibióticos encontrados na cana-de-açúcar pode ser um
assunto preocupante para a Saúde Pública, pois tais bactérias podem potencialmente transferir
seus genes de resistência para bactérias do trato intestinal quando um indivíduo ingere caldo
de cana, um alimento bastante consumido no Brasil. Como mencionado anteriormente, estas
bactérias vizinhas no trato gastrointestinal podem ser potencialmente patogênicas, permitindo
a prevalência de linhagens resistentes, e, portanto, dificultando o tratamento do indivíduo com
antimicrobianos.
5.5. Teste da catalase e coloração de Gram das cepas resistentes
As amostras resistentes aos antibióticos foram inoculadas em meio ágar MRS com
antifúngicos, cuja finalidade foi obter colônias de linhagens puras. Como descrito nos
Materiais e Métodos, foram feitas 15 placas mães distribuídas em três para cada amostra
(exceto a amostra 1, que não houve crescimento), sendo que em cada uma cresceram bactérias
resistentes a um tipo de antibiótico. Com isso, foram observadas cinco colônias de cada placa
mãe, totalizando 75 colônias observadas pelo teste da catalase e pela coloração de Gram.
Todas as colônias analisadas mostraram ser catalase negativa e eram bacilos Gram-
positivos. As colônias eram catalase negativa porque não reagiram com o peróxido de
hidrogênio, não formando bolhas. Logo abaixo, a Figura 8 mostra o resultado da coloração de
Gram de uma das amostras.
Durante a análise da coloração de Gram em microscopia óptica foi possível notar uma
variação no comprimento dos bacilos em todas as amostras, sendo que alguns eram curtos e
outros alongados, como mostra a Figura 9. Em todas as amostras resistentes a todos os
antibióticos foram observados que os bacilos de tamanho curto são as formas predominantes
(Figura 10). As colônias de bacilos curtos resistentes à gentamicina, kanamicina e à
estreptomicina totalizaram, respectivamente: 80% (n: 20), 68% (n: 17) e 84% (n: 21). Em
contrapartida, apenas uma colônia da amostra 4 resistente à gentamicina observaram-se
bacilos alongados (Figura 9).
A grande variedade de tamanhos de bacilos revela que as bactérias podem pertencer a
diferentes espécies de Lactobacillus, porém, poucos estudos sistematizaram as comparações
morfológicas entre as várias espécies de lactobacilos. Dentre estes estudos está o famoso
trabalho de Bergey e Holt (1994): Bergey’s manual of determinative bacteriology. De acordo
com os autores, os lactobacilos medem cerca de 0,5-1,2 µm até 1,0-10 µm, sendo portanto de
39
tamanho bem variado. Eles apontaram que, dependendo das condições do ambiente, algumas
espécies de lactobacilos tendem a modificar o seu tamanho. Linhagens de Lactobacillus
plantarum (uma espécie comumente encontrada em vegetais), por exemplo, em condições
favoráveis de crescimento tendem a ser curtos, porém, em condições adversas (a 45ºC), eles
tendem a ser mais alongados (BERGEY e HOLT, 1994).
Figura 8: Coloração de Gram de uma das colônias da amostra 4 resistente à gentamicina (50 µg/mL). Aumento
de 1000x.
40
Figura 9: Lâmina de microscopia óptica mostrando a variação no tamanho dos bacilos Gram-positivos de uma
colônia da amostra 4 resistente à gentamicina (50 µg/mL) . Ponta da seta: bacilo muito alongado. Aumento de
400x.
Figura 10: Lâmina de microscopia óptica mostrando bacilos de tamanho curto, encontrados em uma colônia da
amostra 5, resistente à estreptomicina em concentração intermediária (250 µg/mL). Aumento de 1000x.
Fontes: Adaptados pela autora.
Portanto, os lactobacilos resistentes podem ser de espécies diferentes devido à
diversidade de tamanhos, que por sua vez pode estar relacionada com as condições ambientais
(mesmo que as bactérias estejam em uma mesma amostra, pois a variação no comprimento é
intrínseca à espécie). Neste caso, as condições ambientais se referem à temperatura, à
41
presença de O2 e/ou CO2, aos componentes do meio de cultura, dentre outros, que podem
modificar o tamanho de algumas espécies de Lactobacillus, mostrando a resultante
diversidade de tamanhos encontrada no estudo.
Nas linhagens resistentes não houve a presença de cocobacilos, como foi encontrado
em algumas amostras inoculadas em meios sem antibióticos (placas de titulação). Com isso,
conclui-se que esses cocobacilos são sensíveis aos antibióticos do teste.
5.6. Descrição das colônias resistentes
As mesmas 75 colônias submetidas à coloração de Gram e ao teste bioquímico foram
inicialmente descritas morfologicamente. Todas as colônias observadas eram circulares,
brilhosas, brancas, convexas, lisas e com bordas inteiras, portanto, idênticas às colônias
desenvolvidas nas placas de titulação, exceto que nenhuma apresentou aspecto mucoso.
A ausência de colônias mucosas pode indicar que as linhagens bacterianas com
cápsulas foram sensíveis aos antibióticos testados.
Como discutido na seção 5.2., as colônias resistentes apresentam as características
descritas para colônias de Lactobacillus spp.
42
6 CONCLUSÃO
De acordo com as características das colônias, com a coloração de Gram e com o teste
da catalase, conclui-se que todas podem pertencer ao gênero Lactobacillus. No entanto,
estudos mais detalhados usando técnicas moleculares, por exemplo, são necessários para se
realizar uma identificação mais precisa das bactérias.
O teste de resistência aos antibióticos aminoglicosídeos e aminociclitol revelou que a
maioria das amostras de lactobacilos presentes no caldo de cana e derivados é resistente à
kanamicina e à estreptomicina, e sensível à gentamicina em concentrações intermediárias e
altas. Estas informações indicam um alerta para a emergência de bactérias resistentes aos
antibióticos contidos na cana-de-açúcar. O surgimento da resistência talvez se deva ao fato de
que os lactobacilos da planta podem ter adquirido genes de resistência de bactérias presentes
no solo. E estas bactérias por sua vez sofreram pressão seletiva através da exposição aos
antibióticos lançados extensivamente no meio ambiente.
Devido à escassez na literatura sobre o assunto, devem-se realizar estudos sistemáticos
sobre a resistência das bactérias presentes em alimentos in natura a outros tipos de
antibióticos. Os resultados destes estudos deverão servir como um alerta da possibilidade de
emergência de linhagens bacterianas cada vez mais resistentes, que podem se disseminar para
outros tipos de ambientes além do corpo humano.
43
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