Macrolidele – mecanisme de acţiune, utilizare clinică și rezistenţă antimicrobiană

Macrolidele sunt a treia clasă majoră de produse microbiene, după β-lactamice și aminoglicozide, la care s-au depistat proprietăţi antimicrobiene⁽¹⁾. Activitatea farmacologică a macrolidelor este influenţată de structura lor chimică, în special de numărul de atomi de carbon care formează inelul lactonic caracteristic. Astfel, în funcţie de dimensiunea acestui inel, macrolidele pot fi clasificate în mai multe subgrupe. Cele cu inel lactonic format din 14 atomi includ antibiotice precum eritromicina și claritromicina, care sunt printre primele și cele mai utilizate reprezentante ale clasei. O categorie aparte o constituie azalidele, cum este azitromicina, care posedă un inel de 15 atomi, modificare structurală care îi conferă anumite avantaje farmacocinetice și o toleranţă mai bună. De asemenea, există macrolide cu inel de 16 atomi, precum josamicina, midecamicina și roxitromicina, recunoscute pentru eficienţa lor terapeutică și pentru spectrul antimicrobian ușor diferit⁽²⁾. Acestea au un spectru larg de acţiune, însă acţionează cel mai potent împotriva bacteriilor Gram-pozitive (Staphylococcus spp., Streptococcus spp. și Diplococcus spp), Gram-negative (Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae, Bordetella pertussis și Neisseria meningitidis) și cele atipice (Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila și Chlamydia pneumoniae). Astfel, acestea reprezintă adesea tratamentul de elecţie în afecţiunile sistemului respirator, tractului gastrointestinal, ale pielii și în infecţiile organelor genitale^(3,4).

Terapia prelungită cu macrolide în doze reduse a dobândit popularitate în practica pulmonară pentru a trata pacienţii cu infecţii recurente care au afecţiuni inflamatorii cronice, cum ar fi bronșectazia nonfibrochistică, sinuzita și panbronhiolita difuză^(5,6). O situaţie problematică este faptul că rezistenţa bacteriilor la macrolide a fost observată la scurt timp după introducerea clinică a acestor antibiotice în 1953, în cazul Staphylococcus aureus⁽⁷⁾. În mod evident, acest fenomen a evoluat, mai multe tipuri de bacterii dezvoltând rezistenţă împotriva antibioticelor amintite, cum ar fi: alte specii de Staphylococcus, specii de Streptococcus, specii de Bacteroides, specii de Enterococcus, specii de Clostridium, specii de Bacillus, specii de Lactobacillus, Mycoplasma pneumoniae, specii de Campylobacter, Corynebacterium diphtheriae, specii de Propionibacterium și membrii ordinului Enterobacterales⁽⁷⁾. Acest aspect are o importanţă deosebită, întrucât infecţiile determinate de bacterii rezistente la multiple antibiotice duc la rate mai mari de deces și generează costuri economice considerabile în comparaţie cu infecţiile produse de bacterii sensibile^(8,9). S-a observat că expunerea bacteriilor la macrolide cu structură lactonică de 14 sau 15 membri conduce la apariţia unor mutanţi caracterizaţi printr‑un profil de rezistenţă extins, care se manifestă faţă de întreaga clasă a macrolidelor⁽¹⁰⁾. În contrast, mutaţiile induse de macrolidele cu inel de 16 atomi, precum midecamicina și josamicina, nu conferă aceeași amploare a rezistenţei, ci permit păstrarea sensibilităţii bacteriene la macrolidele cu inel de 14 și 15 atomi⁽¹⁰⁾. Această diferenţă structural-funcţională subliniază rolul critic al tipului de macrolid în determinarea mecanismelor de rezistenţă și are implicaţii directe asupra strategiei de alegere a tratamentului antibiotic.

Prin urmare, realizarea unei investigaţii aprofundate asupra mecanismelor de acţiune ale macrolidelor, desfășurată până la nivel molecular și genomic, precum și analiza paralelă a asemănărilor structurale și funcţionale dintre acestea și alte clase de antibiotice reprezintă o etapă esenţială din perspectiva relevanţei clinice. Înţelegerea detaliată a strategiilor multiple prin care bacteriile procariote dezvoltă și transmit rezistenţa la această categorie de agenţi antimicrobieni are potenţialul de a furniza informaţii fundamentale pentru practica medicală modernă. Pe baza acestor cunoștinţe, devin posibile atât optimizarea structurilor existente ale macrolidelor, prin ajustări care să le sporească eficienţa și stabilitatea, cât și conceperea unor noi agenţi chimioterapici capabili să depășească barierele actuale impuse de rezistenţa bacteriană. În acest fel, macrolidele și derivaţii lor pot fi transformaţi în veritabili „soldaţi” ai arsenalului terapeutic antiinfecţios contemporan, contribuind semnificativ la lupta globală împotriva fenomenului de antibiorezistenţă.

Materiale și metodă

Au fost selectate și analizate 34 de articole din bazele de date PubMed Central, Cochrane Library, MEDLINE, HINARI şi Google Scholar, din perioada 2000-2025. Studiile incluse au evaluat atât mecanismele de acţiune ale macrolidelor, cât și impactul acestora asupra funcţiilor imune și a inflamaţiei. Selecţia a fost bazată pe relevanţa și calitatea studiilor privind modul de acţiune actualizat al macrolidelor, mecanismele de formare a rezistenţei și utilizarea practică a acestora.

Scopul cercetării

Realizarea unei analize comprehensive a mecanismelor de acţiune ale macrolidelor, concomitent cu elucidarea principalelor căi implicate în dezvoltarea rezistenţei bacteriene la această clasă de antibiotice pentru fundamentarea unor politici terapeutice raţionale și optimizarea utilizării clinice a macrolidelor, având în vedere atât eficacitatea lor, cât și limitările impuse de fenomenele de rezistenţă. Totodată, lucrarea își propune să contureze perspective de cercetare și direcţii terapeutice inovatoare, menite să contribuie la dezvoltarea unor soluţii eficiente pentru contracararea problematicii emergente a antibiorezistenţei la nivel global.

Rezultate și discuţie

În vederea unei înţelegeri complete a efectelor terapeutice și limitărilor macrolidelor, este necesar să fie explorate fundamentele mecanismului lor de acţiune. Ţinta macrolidelor o reprezintă nucleotidele A2058 și A2059 ale domeniului 23S al subunităţii ribozomale bacteriene, locul canalului de ieșire a peptidei nou formate (NPET). Astfel, acestea îngustează parţial canalul și abolesc procesul de formare a lanţului polipeptidic, când atinge lungimea de 5-11 aminoacizi, rezultând în disocierea peptidil-ARNt de pe ribozom⁽¹¹⁾. Cu toate acestea, pentru un număr mic de proteine scurte, macrolidele pot induce blocarea ribozomului prin interacţiunea cu proteina nascentă propriu-zisă. În acest caz, peptidil-ARNt rămâne atașat la ribozom, însă este împiedicată formarea noii legături a aminoacil-ARNt din site-ul A al ribozomului⁽¹²⁾. Totuși, analiza profilului ribozomal la nivelul întregului genom suplinește semnificativ conceptul cunoscut despre modul de acţiune al macrolidelor: sinteza proteinelor nu este dependentă doar de momentul când proteina nascentă ajunge la macrolidele aflate în NPET, ci și de secţiunea de codoni care sunt translaţi în acel moment, semnificând combinaţii specifice de aminoacizi^(13,14).

Secvenţele de aminoacizi care au fost cel mai frecvent întâlnite în locurile unde translaţia este oprită de antibioticele eritromicină (ERY) și telitromicină (TEL) respectă, în general, un model tipic de tipul [R/K]X[R/K]⁽¹⁴⁾. Acest model apare în apropierea codonului unde ribozomul se blochează din cauza medicamentului. În acest tipar, primul aminoacid din secvenţă (aflat probabil în penultima poziţie a lanţului polipeptidic în curs de sinteză) este arginină (R) sau lizină (K) și aminoacidul următor care intră este tot arginină (R) sau lizină (K). În schimb, aminoacidul central din motiv („X”), care se află în site-ul P al ribozomului (adică la capătul lanţului peptidic), variază mai mult și nu are o structură atât de bine conservată⁽¹⁴⁾. Așadar, aminoacizii pozitivi (Arg și Lys) au capacitatea mai mare de a interacţiona cu canalul îngustat de către macrolide, ceea ce duce la oprirea temporară sau permanentă a translaţiei, dat fiind faptul că lanţul polipeptidic nou format nu mai poate ieși atât de liber din tunel. Acest fapt determină o acumulare de ribozomi în regiunile date ale ARNm, explicând termenul de „codon de densitate ridicată”⁽¹⁵⁾. Mai mult, unele peptide au capacitate de ocolire a antibioticului, ceea ce duce la sinteza unor polipeptide lungi, în pofida macrolidelor atașate, sau la oprirea procesului de translaţie într‑un stadiu mai tardiv. Telitromicina, ketolidă care are efect bactericid, lucrează după acest mecanism. Prin comparaţie, eritromicina, care este bacteriostatică, nu permite bypass-ul la atât de multe proteine ca telitromicina⁽¹⁶⁾. Acest lucru se datorează afinităţii specifice a diferitor tipuri de macrolide la anumite secvenţe de aminoacizi: situsurile unde telitromicina induce blocarea translaţiei conţin mai des arginină, decât lizină. Acestea fiind spuse, în concordanţă cu frecvenţa expunerii secvenţei specifice de codoni și afinităţii chimioterapicului utilizat, vor fi și rezultatele caracteristice producerii proteinelor nascente^(14,17). Cunoașterea acestor detalii reprezintă un moment esenţial în lupta cu provocările care apar în procesul utilizării macrolidelor, una dintre cele mai anevoioase fiind rezistenţa formată împotriva lor.

Utilizarea practică a macrolidelor

Proprietăţile antimicrobiene remarcabile ale macrolidelor le conferă un rol deosebit de important în practica clinică, în special în gestionarea infecţiilor căilor respiratorii. Aceste antibiotice sunt utilizate atât în tratamentul patologiilor tractului respirator superior – precum faringitele, sinuzitele, amigdalitele și bronșitele acute –, cât și în afecţiunile tractului respirator inferior, inclusiv pneumonia comunitară, bronșitele cronice, precum și pentru prevenirea exacerbării bolii pulmonare obstructive cronice (BPOC)‌⁽¹⁸⁾. În ceea ce privește pneumoniile, valoarea terapeutică a macrolidelor derivă din faptul că acestea prezintă activitate asupra unei game largi de agenţi etiologici. Astfel, sunt eficiente împotriva bacteriilor tipice (Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus), dar și împotriva celor atipice, precum Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila și Chlamydia pneumoniae, ceea ce le face indispensabile în terapia empirică iniţială a pneumoniilor comunitare⁽¹⁸⁾.

De asemenea, claritromicina ocupă un loc central în schema de tratament cunoscută sub denumirea de „triplă terapie” pentru eradicarea infecţiei cu Helicobacter pylori, însă succesul acesteia depinde într-o mare măsură de nivelul de rezistenţă dobândit la nivel populaţional. În practica pediatrică, macrolidele și-au demonstrat eficienţa și în tratamentul otitelor medii acute, și în cel al infecţiilor cutanate necomplicate, unde constituie o alternativă utilă, mai ales în cazurile în care alte clase de antibiotice sunt contraindicate sau mai puţin eficiente⁽¹⁸⁾.

Pentru atingerea rezultatelor terapeutice optime, o înţelegere aprofundată a particularităţilor farmacocinetice și farmacodinamice ale macrolidelor se dovedește esenţială⁽¹⁹⁾. Această clasă de antibiotice se caracterizează printr-o absorbţie intestinală relativ modestă, a cărei eficienţă poate fi influenţată semnificativ de prezenţa alimentelor în tractul digestiv, fapt ce impune atenţie la momentul administrării. După absorbţie, macrolidele sunt supuse unui proces intens de metabolizare hepatică, mediat în special de izoenzima citocromului P450 CYP3A4⁽²⁰⁾. Această particularitate nu doar că determină modul de biotransformare și clearance al moleculei, dar condiţionează și o serie de interacţiuni medicamentoase importante, ceea ce face necesară evaluarea atentă a terapiei asociate la pacienţii politrataţi.

Eliminarea macrolidelor și a metaboliţilor lor are loc predominant prin bilă, funcţia hepatică reprezentând un determinant major al farmacocineticii acestora. În consecinţă, insuficienţa hepatică poate altera în mod considerabil profilul de absorbţie, metabolizare și excreţie, cu posibile repercusiuni clinice asupra eficacităţii și siguranţei tratamentului⁽²⁰⁾. Cert este faptul că penetrarea în ţesuturi, cu excepţia LCR și a ţesutului cerebral, a macrolidelor este excelentă, ceea ce le oferă un avantaj în eradicarea patogenilor intracelulari (Legionella, Chlamydia, Mycoplasma)⁽²⁰⁾.

În dozarea macrolidelor, principalii factori luaţi în considerare sunt timpul de înjumătăţire plasmatică și retenţia tisulară. Aceste valori diferă între diferitele molecule ale clasei, determinând și frecvenţa administrării. Astfel, eritromicina are un timp de înjumătăţire de aproximativ două ore și necesită administrare frecventă (250 mg/500 mg de patru ori pe zi), claritromicina prezintă un timp de înjumătăţire de circa patru ore, fiind administrată de regulă de două ori pe zi (125 mg/250 mg/500 mg), în timp ce azitromicina, cu un timp de înjumătăţire mult mai lung, de aproximativ 68 de ore, permite administrarea o dată pe zi (100 mg/250 mg/500 mg/600 mg), ceea ce îi conferă un avantaj major în complianţa terapeutică^(18,21).

Un alt aspect interesant este că, prin ajustarea atentă a dozelor de administrare, macrolidele pot deveni agenţi imunomodulatori și antiinflamatori, care depășesc rolul lor clasic de inhibitori ai proliferării bacteriene și agenţi antibacterieni cu acţiune eradicatoare. Numeroase studii experimentale și clinice au demonstrat că terapiile bazate pe doze suboptimale de macrolide exercită un impact semnificativ asupra proceselor inflamatorii și asupra cascadelor imunologice activate ca răspuns la interacţiunea dintre gazdă și agentul patogen. În acest context, macrolidele acţionează nu doar asupra bacteriei, ci și asupra relaţiei complexe pe care aceasta o stabilește cu organismul infectat⁽²⁾.

Pe de o parte, aceste antibiotice interferează cu principalele mecanisme de apărare bacteriană, reducând capacitatea microorganismului de a-și asigura supravieţuirea și persistenţa. Printre aceste mecanisme inhibate se numără sinteza toxinelor și a factorilor de virulenţă, procese esenţiale pentru agresivitatea patogenului. De asemenea, macrolidele reduc eficienţa mecanismului de comunicare interbacteriană prin inhibarea cvorumului (quorum sensing). Ele perturbă formarea și menţinerea biofilmului – un element crucial pentru rezistenţa bacteriană –, limitează mobilitatea microorganismelor prin afectarea structurii flagelinei și a pililor de tip IV și scad capacitatea de aderenţă a bacteriilor la celulele-gazdă, prin interferenţa cu molecule precum hemaglutininele^(21,22).

Pe de altă parte, macrolidele influenţează în mod direct și modul de funcţionare a sistemului imunitar al organismului-gazdă, atât înnăscut, cât și dobândit. Din perspectiva răspunsului imun celular și molecular, s-a demonstrat că acestea inhibă activarea unor căi de semnalizare intracelulară esenţiale, precum MAPK/ERK, și reduc activitatea unor factori de transcripţie proinflamatori importanţi, precum NF-κB și AP-1. La nivelul căilor respiratorii, un efect notabil îl reprezintă creșterea eficacităţii clearance-ului mucociliar, prin diminuarea hipersecreţiei de mucus și prin stabilizarea funcţiei cililor, fapt care contribuie la îmbunătăţirea eliminării patogenilor și a particulelor nocive. Totodată, macrolidele contribuie la reglarea homeostaziei imunologice prin inducerea diferenţierii celulelor dendritice tolerogene și stimularea expansiunii limfocitelor T reglatoare (T-reg), mecanisme care atenuează răspunsul inflamator excesiv^(21,22).

Un alt aspect important constă în efectul asupra celulelor efectorii ale inflamaţiei, precum neutrofilele și eozinofilele. Administrarea macrolidelor favorizează reducerea numărului acestor celule la locul infecţiei prin accelerarea proceselor de apoptoză, creșterea eficienţei fagocitozei și diminuarea chemotaxisului, ceea ce duce la scăderea intensităţii inflamaţiei tisulare. Prin cumulul acestor acţiuni – antibacteriene, imunomodulatoare și antiinflamatorii – macrolidele se conturează nu doar ca agenţi antimicrobieni, ci și ca veritabile molecule cu rol pleiotropic, având un potenţial terapeutic considerabil în tratamentul bolilor infecţioase și inflamatorii cronice⁽²⁾.

Un exemplu care subliniază importanţa efectelor farmocologice ale macrolidelor expuse este utilizarea în tratamentul bronșectaziei nonfibrochistice, o afecţiune caracterizată prin dilatarea patologică, permanentă și ireversibilă a bronhiilor de calibru mic și mediu, generată de inflamaţia cronică și de colonizarea bacteriană persistentă. Administrarea unor cure terapeutice cu roxitromicină (4 mg/kg, de două ori pe zi, timp de 12 săptămâni), eritromicină (500 mg, de două ori pe zi, pe durata a 8 săptămâni) sau claritromicină (15 mg/kg pe zi, timp de 12 săptămâni) a demonstrat efecte benefice semnificative. Acestea s-au concretizat prin îmbunătăţirea atât a cantităţii, cât și a proprietăţilor sputei, reducerea gradului de inflamaţie a căilor respiratorii și scăderea reactivităţii bronșice, contribuind astfel la ameliorarea simptomatologiei și la creșterea calităţii vieţii pacienţilor⁽⁶⁾.

Astfel, utilizarea macrolidelor trebuie privită printr‑un echilibru între indicaţiile clinice și particularităţile lor farmacocinetice și farmacodinamice. O bună înţelegere a acestor aspecte permite alegerea regimului optim de tratament și menţinerea eficienţei acestei clase de antibiotice în practica medicală⁽⁹⁾. O problemă majoră în acest sens este dezvoltarea rezistenţei, determinată de dozarea și administrarea incorectă sau, mai mult decât atât, utilizarea macrolidelor „off-label” în tratamentul bolilor cronice.

Mecanismul dezvoltării rezistenţei la macrolide

Rezistenţa antimicrobiană constituie un fenomen complex și inevitabil, rezultat al interacţiunilor continue dintre numeroase organisme microbiene și mediul lor înconjurător. În literatura de specialitate sunt descrise două tipuri fundamentale de rezistenţă: intrinsecă și dobândită. Rezistenţa intrinsecă reprezintă un mecanism evolutiv natural prin care bacteriile și-au dezvoltat capacitatea de a se apăra împotriva moleculelor antimicrobiene produse spontan de alte microorganisme sau chiar de către gazdă, această adaptare având ca scop primordial asigurarea supravieţuirii într-un mediu competitiv⁽²³⁾. În schimb, rezistenţa dobândită are o natură mai dinamică și apare ca urmare a acumulării unor mutaţii la nivel cromozomial sau prin achiziţia unor determinanţi genetici externi, transferaţi de la alte organisme microbiene. Adesea, aceste gene provin de la bacterii cu rezistenţă intrinsecă aflate în același habitat, ceea ce facilitează răspândirea rapidă a mecanismelor de apărare în comunităţile bacteriene. În acest mod, rezistenţa dobândită amplifică semnificativ capacitatea patogenilor de a contracara tratamentele antimicrobiene convenţionale, complicând considerabil gestionarea infecţiilor la nivel clinic⁽²³⁾. Mecanismele specifice macrolidelor sunt: modificarea situsului de aderare a agentului chimioterapic la ribozomul bacterian; diminuarea cantităţii intracelulare a macrolidelor; modificarea structurii antibioticului; protecţia ribozomului⁽⁴⁾.

Modificarea situsului de aderare a macrolidelor

Studiile demonstrează că, prin inhibarea procesului de translaţie ribozomală, macrolidele activează genele erm de rezistenţă. Sunt cunoscute 32 de clase ale acestor gene, însă studiile se bazează preponderent pe șase dintre acestea: A, B, C, F, T și X^(24,25).ErmB se găsește frecvent în izolatele rezistente la macrolide ale bacteriilor Gram-pozitive, precum stafilococi, streptococi, enterococi și clostridii, însă este tot mai des întâlnit și la bacterii Gram-negative. În mod fiziologic, expresia genelor erm nu are loc constant la un nivel ridicat, deoarece activitatea acestora este controlată printr-un mecanism de reglare fină exercitat de anumite secvenţe de codoni denumite cadre de citire reglatoare, cum sunt ErmBL și ErmCL, asociate, respectiv, genelor ErmB și ErmC. Aceste secvenţe au rolul de a bloca sau „sechestra” iniţierea procesului de translare, prevenind astfel sinteza continuă a proteinelor metiltransferazice codificate de genele erm. În momentul în care eritromicina se leagă de ribozom, are loc o modificare conformaţională a complexului ribozomal, ceea ce determină eliberarea situsurilor de iniţiere a translaţiei acestor gene⁽²⁶⁾.

Modificarea situsului de legare al macrolidelor are loc prin mono- sau dimetilarea adeninei, proces mediat de adenil-N-metilransferaza rezistentă la eritromicină (Erm), codată pe gena erm. Adenina metilată produce modificări posttranscripţionale ale 23S ARNr, împiedicând astfel atașarea macrolidelor⁽¹⁵⁾.

Un alt mecanism de modificare conformaţională a ribozomului constă în modificarea proteinelor L4 și L22 ale unităţii mari ribozomale. Structura acestor proteine este caracterizată prin prezenţa unor domenii globulare situate la nivelul suprafeţei, asociate cu extensii filamentoase, asemănătoare unor „tentacule”, care se prelungesc în interiorul nucleului subunităţii mari ribozomale. Aceste proeminenţe nu au doar un rol structural pasiv, ci participă activ la delimitarea și organizarea arhitecturii interne a ribozomului, contribuind în mod direct la formarea pereţilor canalului prin care noul lanţ polipeptidic este ghidat și eliberat în cursul sintezei proteice⁽²⁷⁾.

Mutaţiile localizate la nivelul proteinei ribozomale L4, în special în regiunea care conectează cele două α-helixuri, esenţială pentru interacţiunea proteinei cu subunitatea 23S a ARN-ului ribozomal, au fost demonstrate la Escherichia coli ca având un impact semnificativ asupra arhitecturii tridimensionale a ribozomului. Aceste modificări structurale nu doar că alterează conformaţia optimă a complexului ribozomal, dar conferă bacteriei un mecanism particular de dobândire a rezistenţei antimicrobiene, evidenţiind importanţa critică a proteinei L4 în menţinerea sensibilităţii la macrolide și alte antibiotice cu ţintă ribozomală⁽²⁸⁾. Prin comparaţie cu proteina L4, care determină o îngustare a canalului de ieșire a peptidelor, ceea ce împiedică pătrunderea moleculei de eritromicină și, implicit, blocarea sintezei proteice, mutaţiile localizate în proteina L22 au un efect diferit, prin lărgirea acestui canal. În această situaţie, antibioticul reușește să se lege de situsul ribozomal, însă procesul de translaţie nu este complet inhibat, deoarece lanţul polipeptidic în formare (nascent) poate traversa canalul și continua elongarea⁽²⁷⁾.

Diminuarea concentraţiei intracelulare a macrolidelor are loc prin intermediul pompelor de eflux. Acest mecanism de rezistenţă s-a dovedit a avea o relevanţă majoră din punct de vedere clinic și epidemiologic, fiind identificat cu o frecvenţă crescută la anumiţi patogeni de importanţă critică, precum Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, precum și la numeroase specii de bacterii Gram-negative⁽²⁹⁾.

În prezent, se cunosc două subfamilii principale de pompe de eflux implicate în eliminarea macrolidelor din celulele bacteriene: Mef, responsabilă pentru efluxul specific al macrolidelor, și Msr, asociată cu rezistenţa la macrolide și streptogramine. Pompa MefA este, în mod obișnuit, codificată într-un transpozon denumit Tn1207, care se află localizat în cromozomul bacterian, facilitând astfel mobilitatea și transferul genetic al determinantului de rezistenţă. În schimb, gena MefE este integrată într-un segment ADN cunoscut sub denumirea de „MEGA-element” (Macrolide Efflux Genetic Assembly), un element de asamblare genetică dedicat mecanismelor de eflux al macrolidelor. Acest MEGA-element poate fi inserat în diverse regiuni ale cromozomului bacterian, oferind bacteriilor o flexibilitate genetică semnificativă, care contribuie la răspândirea rezistenţei la macrolide și la adaptarea rapidă la presiunea selectivă exercitată de utilizarea antibioticelor⁽²³⁾. Iniţial, gena MefA a fost identificată în Streptococcus pyogenes, în timp ce gena MefE a fost descoperită în Streptococcus pneumoniae. Deși proveneau din specii diferite, cele două gene prezintă o structură practic identică, motiv pentru care au fost adesea considerate împreună și denumite colectiv MefA⁽²⁹⁾. În prezent, gena MefA a fost identificată într-o gamă mult mai largă de bacterii, atât Gram-pozitive, cât și Gram-negative. Printre bacteriile Gram-pozitive care o posedă se numără Streptococcus agalactiae, Streptococcus mitis, Streptococcus oralis, Streptococcus salivarius, precum și Corynebacterium, Enterococcus, Micrococcus și Staphylococcus. De asemenea, această genă a fost descoperită și în mai multe specii Gram-negative, incluzând Acinetobacter, Bacteroides și Neisseria. Această răspândire extinsă reflectă mobilitatea genetică a determinantului de rezistenţă și sugerează un potenţial semnificativ de propagare a rezistenţei la macrolide între diferite specii bacteriene⁽³⁰⁾.

Gena Msr(D) se află în imediata vecinătate a genei MefA, cele două funcţionând într-un mod sinergic. Această proximitate genomică permite cooperarea lor în medierea efluxului macrolidelor, sporind eficienţa mecanismului de rezistenţă bacteriană⁽³⁰⁾.

Proteina codificată de gena MefA este alcătuită din 12 segmente transmembranare, în timp ce Msr(D) prezintă două domenii de legare a ATP-ului, caracteristice proteinelor din familia ABC. Împreună, aceste două gene formează un transportor de tip ABC, în care MefA funcţionează ca un canal responsabil de captarea și transportul macrolidelor, iar Msr(D) acţionează ca o proteină citoplasmatică ce furnizează energia necesară pentru modificările conformaţionale ale canalului în timpul transportului. Cu toate acestea, la anumite specii bacteriene, precum Escherichia coli, transportul macrolidelor se realizează prin transport secundar, neimplicând ATP, energia necesară fiind obţinută prin gradientul de protoni^(30,31).

A fost demonstrat că funcţionalitatea principală a sistemului de transport al macrolidelor, mediat de pompele ABC, depinde în mod preponderent de gena Msr(D). Astfel, în absenţa genei MefA, Msr(D) este capabilă să utilizeze canale alternative pentru expulzarea antibioticelor, menţinând rezistenţa bacteriană. În schimb, deleţia genei Msr(D) conduce la pierderea aproape completă a eficienţei pompei. Prin urmare, Msr(D) se conturează ca factor esenţial în mecanismul de rezistenţă la macrolide și reprezintă o ţintă potenţială pentru dezvoltarea strategiilor terapeutice menite să contracareze rezistenţa bacteriană⁽³⁰⁾.

Modificări enzimatice

În prezent sunt cunoscute doar câteva enzime care reprezintă ţinta de atac a celulelor procariote asupra macrolidelor. De exemplu:

• Tioesteraza catalizează ultima reacţie de formare a inelului lactonic al macrolidelor. Bacteriile au dezvoltat capacitatea de a reversa această reacţie prin inactivarea hidrolitică, prin intermediul ­esterazelor⁽³²⁾.
• Fosfotransferaza este o enzimă care transportă gruparea γ-fosfat de pe GTP pe macrolide, astfel inactivându-le⁽³³⁾.
• Glicoziltransferaza este o enzimă prezentă în bacteriile producătoare de macrolide (Streptomyces) care participă la glicozilarea intracelulară a acestora, astfel inactivându-le. În momentul secreţiei lor extracelulare, macrolidele sunt reactivate cu ajutorul glicozidazelor. În mod dezavantajos, unele bacterii patogene au dobândit gene pentru glicoziltransferaze, astfel putând stopa antibioticele din a-și exercita efectul asupra ribozomilor bacterieni⁽¹⁶⁾.

Un aspect deosebit de important de subliniat este faptul că situsul de legare ribozomal utilizat de macrolide nu este specific exclusiv acestei clase de antibiotice, ci reprezintă o regiune comună și pentru alte grupe de agenţi antimicrobieni, precum lincosamidele și streptograminele de tip B. Această suprapunere a locului de legare are consecinţe clinice și terapeutice semnificative, deoarece mecanismele de rezistenţă care intervin la nivelul ribozomului – prin metilarea situsului-ţintă sau prin modificări structurale similare – nu afectează doar eficacitatea unei singure clase, ci pot compromite concomitent acţiunea tuturor celor trei. În consecinţă, dezvoltarea rezistenţei bacteriene la un antibiotic aparţinând uneia dintre aceste grupe determină, în mod frecvent, apariţia unei rezistenţe încrucișate, ceea ce limitează considerabil opţiunile terapeutice disponibile și impune o gestionare mult mai atentă a tratamentului antiinfecţios. Astfel, înţelegerea acestor interacţiuni la nivel molecular are un rol esenţial în elaborarea strategiilor de utilizare raţională a antibioticelor și în prevenirea răspândirii rezistenţei multidrug⁽³⁴⁾.

Perspectivele macrolidelor

Utilizând cunoștinţele cu specificul formării rezistenţei împotriva macrolidelor, pot fi create strategii cu scopul combaterii acesteia. O posibilitate este de a proiecta derivaţi care evită recunoașterea de către proteinele de rezistenţă, dar își menţin afinitatea pentru ribozom. O altă abordare este utilizarea de inhibitori ai acestor proteine, ca adjuvanţi ai antibioticelor existente – similar cu asocierea amoxicilinei cu sulbactam în terapia β-lactamică⁽³³⁾. Întrucât atât schimbările ribozomale, cât și activitatea fosfotransferazei sunt dependente de gruparea hidroxil din regiunea A2058 a 23s ARNr, o cale de explorare cu scopul combaterii rezistenţei ar fi acest moment. O perspectivă promiţătoare constă în dezvoltarea unor noi generaţii de macrolide, caracterizate printr‑o legătură mai puternică la etapa formării inelului macrolactonic sau prin capacitatea de a preveni interacţiunea cu esterazele bacteriene. În acest mod, acești compuși ar deveni mai puţin susceptibili la degradarea enzimatică și, implicit, mai eficienţi din punct de vedere terapeutic⁽³³⁾.

Mai mult decât atât, studiile recente testează ideea de sintetizare a unor molecule hibrid prin combinarea a doi farmacofori, cum ar fi macrolidele și chinolonele, obţinând așa-numitele macrolone. Strategia se arată a fi promiţătoare în cazul rezistenţei formate prin modificarea situsului de aderare a macrolidelor, deoarece chinolonele creează un situs nou de aderare, departe de poziţia A2058 metilată, astfel încât antibioticul își poate exercita funcţia⁽³⁵⁾.

Au fost obţinute progrese semnificative în dezvoltarea unui nou macrolid, nafitromicină. Aceasta aparţine clasei ketolidelor și se remarcă printr-un spectru extrem de larg de acţiune, incluzând eficacitate împotriva patogenilor care prezintă rezistenţă la telitromicină. Datorită mecanismului său unic de acţiune, capacităţii ridicate de penetrare în ţesuturi și activităţii antimicrobiene extinse, nafritromicina reprezintă o completare valoroasă a arsenalului terapeutic împotriva infecţiilor bacteriene⁽³⁶⁾.

Există totuși paradigma dezvoltării rezistenţei, care susţine că în anumite condiţii selective, celulele bacteriene pot acumula mutaţii care le conferă capacitatea de a supravieţui în prezenţa agenţilor antimicrobieni. Totuși, menţinerea acestor modificări genetice implică un cost biologic considerabil, manifestat prin reducerea vitezei de creștere și diminuarea competitivităţii în absenţa presiunii selective a antibioticelor. Pentru a evita acest dezechilibru metabolic și a-și restabili avantajul adaptativ, bacteriile pot elimina inserţiile genetice responsabile de rezistenţă când se află într-un mediu lipsit de antibiotice. Prin urmare, o expunere moderată sau controlată la macrolide poate nu doar să limiteze apariţia de noi mutaţii de rezistenţă în populaţiile bacteriene, ci și să contribuie la scăderea proporţiei de celule care au dobândit deja mecanisme de rezistenţă⁽²⁷⁾. Astfel, pe lângă prevenirea selecţiei de noi mutanţi rezistenţi, acest tip de strategie terapeutică poate diminua încărcătura bacteriană rezistentă, reducând impactul clinic al infecţiilor dificil de tratat și favorizând restabilirea echilibrului microbian în mediul gazdei. Această abordare subliniază importanţa optimizării dozelor⁽³⁷⁾ și a duratei tratamentului cu macrolide^(38,39), cu scopul de a combina eficacitatea antimicrobiană cu reducerea riscului de dezvoltare și propagare a rezistenţei bacteriene⁽⁴⁰⁾.

Studiile cu privire la metodele de combatere a rezistenţei încă sunt în dezvoltare, însă cert este faptul că detaliile cunoscute cu privire la mecanismele de acţiune și rezistenţă oferă o nișă vitală în identificarea răspunsurilor^(33,41,42).

Concluzii

Macrolidele exercită un efect bacteriostatic prin blocarea formării lanţului polipeptidic la nivelul ribozomului, acţionând în mod specific asupra canalului de ieșire a peptidei nascente (NPET).

Administrând doze optimale, macrolidele pot deveni terapii antibacteriene extrem de eficiente, iar în doze suboptimale devin agenţi imunomodulatori și antiinflamatori.

Terapia de lungă durată cu macrolide în doze mici evidenţiază un potenţial terapeutic important în bolile inflamatorii cronice, atât prin efectele antimicrobiene, cât și prin cele imunomodulatoare. Dezvoltarea unor macrolide lipsite de acţiune antibacteriană, dar cu rol imunoregulator, ar putea deschide noi perspective în managementul acestor afecţiuni.

Mecanismele de rezistenţă includ modificări ribozomale, activarea pompelor de eflux, modificări enzimatice și protecţia ribozomială, ceea ce reduce eficienţa terapeutică a macrolidelor.

Cunoașterea secvenţelor de aminoacizi implicate în blocarea ribozomală și interacţiunea specifică dintre macrolide și ribozomi oferă perspective pentru dezvoltarea unor antibiotice de nouă generaţie.

Progresele în înţelegerea genomică și biochimică a acestor mecanisme pot ghida optimizarea structurală a macrolidelor existente și identificarea unor adjuvanţi capabili să depășească rezistenţa bacteriană. 

Autor corespondent: Ina Pogonea E-mail: ina.pogonea@usmf.md

CONFLICT DE INTERESE: niciunul declarat.

SUPORT FINANCIAR: niciunul declarat.

Acest articol este accesibil online, fără taxă, fiind publicat sub licenţa CC-BY.