INTRODUÇÃO

A síntese dos compostos quaternários de amônio (QACs) iniciou em meados de 1890, com a primeira publicação contendo informações sobre atividade antimicrobiana dos QACs datando de 1916 [¹]. Contudo somente na década de 1930 é que seu potencial de utilização como sanitizante foi validado [²]. QACs são antimicrobianos de amplo espectro, cuja ação é atribuída à ruptura da membrana celular dos microrganismos. O nitrogênio das moléculas dos QACs é carregado positivamente e atua sobre a membrana citoplasmática de bactérias, fungos (filamentosos e leveduriformes) e vírus envelopados; as quais são carregadas negativamente [³]. Assim, a entrada dos QACs nas células microbianas ocorre por absorção e posteriormente ocorre a reação com as proteínas e os lipídeos presentes, resultando em desorganização da membrana, extravasamento do material intracelular, desnaturação das proteínas e lise da parede celular por enzimas autolíticas. Deve ser ressaltado que a ação destes compostos é mais notória em bactérias Gram-positivas, devido à maior presença de fosfolipídeos e peptideoglicanos na membrana citoplasmática, além de apresentarem parede celular mais espessa, que possibilita a entrada de compostos com alto peso molecular como QACs [⁴, ⁵].

Os compostos de amônio quaternário são agentes tensoativos catiônicos. Apresentam estrutura química geral com uma porção catiônica, em que o nitrogênio está ligado covalentemente a quatro grupos alquila ou arila, tornando-o com uma carga final positiva, além de uma porção da molécula aniônica, com carga negativa e formada por cloro ou bromo (figura 1) [⁶]. O grupo radical alquila posiciona-se entre as moléculas de carbono 8 e 18, e os QACs com maior efetividade são aqueles que possuem de 12 a 16 átomos de carbonos. Algumas variações da molécula, por exemplo, número de átomos de nitrogênio, ramificações da cadeia carbônica e presença de grupos aromáticos, podem potencializar a atividade antimicrobiana destes compostos [⁷].

Figura 1 Estrutura geral dos compostos quaternários de amônio (QACs). 

QACs são classificados como saneantes e são utilizados para limpeza e desinfecção de domicílios e/ou hospitais. Saneante pode ser definido como qualquer composto, preparação ou substância que tem como funções básicas higienização e desinfecção de vários ambientes tais como domiciliar, públicos e coletivos [⁸]. Dessa forma alguns QACs como cloreto de benzalcônio, cloreto de cetilpiridinio e brometo de cetiltrimetilamônio, alquilbenzildimetilamônio, dialquildimetilamônio e alquiltrimetilamônio são amplamente utilizados como surfactantes e biocidas em formulações de produtos de limpeza, de higiene pessoal, produtos médicos e formulações de pesticidas [⁹]. De acordo com Santa Bárbara e colaboradores (2012) [¹⁰], dentre os saneantes mais utilizados em ambientes hospitalares estão os QACs e o hipoclorito de sódio.

Assim como observado para a resistência bacteriana aos antimicrobianos, com a ampla utilização de QACs tem sido relatado o desenvolvimento da resistência microbiana a esses compostos. Além disso, resíduos de QACs, os quais exigem condições específicas para sua biodegradação no ambiente, podem ser encontrados em águas residuais de efluentes, cujo efeito cumulativo favorece a resistência bacteriana [¹¹]. É conhecido que a exposição microbiana a quantidades subinibitórias ou contínuas a saneante pode promover a seleção de clones resistentes a estes compostos [¹²].

O mecanismo de resistência microbiana aos QACs inclui vários processos, tais como perda da osmorregulação da membrana, inibição de enzimas respiratórias, dissipação da força motriz de prótons e estresse oxidativo. Ocasionalmente diversos mecanismos desenvolvem-se concomitantemente durante a adaptação dos microrganismos aos QACs [¹³]. Um dos principais elementos genéticos de resistência aos QACs é o gene qac, o qual pode ser mediado por plasmídeos e codifica uma bomba de efluxo. O gene qac codifica proteínas de efluxo da família de resistência a múltiplas drogas (SMR) e são descritos os variantes C, F, G, H, J, Z e E. Em bactérias Gram-negativas, qacE e seu variante qacEA1 são os mais frequentes, enquanto qacA e qacB que codificam proteínas da superfamília de facilitadores principais, são mais encontrados em bactérias Gram--positivas [¹⁴, ¹⁵]. Mecanismos de resistência mediada por efluxo para os QACs são particularmente preocupantes pois podem conferir co-resistência aos antimicrobianos de uso clínico uma vez que essas proteínas são conhecidamente promíscuas quanto aos seus substratos [¹³, ¹⁶].

Considerando a importância clínica e epidemiológica da resistência aos QACs em bactérias, esse estudo objetivou avaliar através de uma revisão sistemática da literatura a distribuição da resistência a esses agentes em patógenos humanos e animais nas últimas décadas. Além disso, objetivamos avaliar como a resistência aos QACs pode também influenciar o perfil de resistência das bactérias a antimicrobianos de uso clínico. Os resultados descritos aqui poderão contribuir para o conhecimento e implementação de estratégias que visem reduzir a disseminação da resistência aos QACs, o que pode auxiliar na manutenção da sua eficácia como sanitizante químico.

MATERIAL E MÉTODOS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Após as buscas nas bases de dados até a data de 17 de abril de 2021, um total de 1996 artigos foram encontrados e, após a seleção, 7 estudos foram incluídos nesta revisão. A figura 2 apresenta os detalhes dos artigos encontrados e selecionados considerando os critérios definidos no estudo. Apesar dos saneantes QACs serem amplamente utilizados em todo mundo a partir da década de 1930 [²], este estudo mostra que poucos países desenvolvem pesquisas sobre a evolução da resistência bacteriana a esses compostos.

Figura 2 Fluxograma dos artigos selecionados para a revisão sistemática segundo os critérios do PRISMA. 

Neste estudo foi observado que a partir de 2014, dentre os QACs pesquisados, destaca-se a pesquisa com compostos de cloreto de benzalcônio (5/7; 71,4 %), seguidos de cetrimida (1/7; 14,3 %) e benzetônio (1/7; 14,3 %) (tabela 1). De fato, vários autores relatam que o cloreto de benzalcônio é o composto desinfetante e antisséptico mais amplamente utilizado em hospitais. Dessa forma, esse é o QAC para o qual ocorre maior exposição microbiana, o que pode favorecer o desenvolvimento da resistência bacteriana, que deve ser monitorado para preservação da utilização dos mesmos [¹⁴, ¹⁸-²⁸].

Tabela 1 Principais caracteristicas dos artigos incluidos na revisao sistematica 

A maioria dos estudos (85 %) incluíram isolados de bactérias Gram-negativas (Acine-tobacter baumannii e Pseudomonas aeruginosa), sendo a maioria destas espécies identificadas por métodos referenciados e indicados na literatura. Importante observar que, a associação de metodologia molecular e fenotípica foi utilizada para identificação microbiológica de A. baumannii [¹⁴], corroborando a complexidade de definição desta espécie que faz parte do complexo Acinetobacter calcoacetius-baumannii [²⁴].

A. baumanni possui potencial para disseminação e nas últimas décadas ganhou destaque por ser agente de surtos em ambientes hospitalares e pela capacidade de adquirir e desenvolver rapidamente resistência a quase todas as classes de antimicrobianos. É predominante causa de infecções relacionadas à saúde (IRAS) e apresenta grande flexibilidade de sobrevivência ambiental por longos períodos em superfícies bióticas e abióticas [¹⁴, ¹⁵]. Deve ser ressaltado que nos artigos incluídos nesta revisão, isolados de A. baumannii resistentes aos QAC não foram encontrados, mesmo naqueles com fenótipos de multirresistência aos antimicrobianos [¹⁵]. De uma certa forma é um dado positivo, porém considerando que a resistência dos microrganismos aos QAC acontece por contato com concentrações subinibitórias por período de tempo relativamente alto, é imperativo o controle e gerenciamento efetivo do perfil de A. baumannii [¹¹, ¹³-¹⁵, ²⁵].

Por outro lado, do total de 343 isolados de P. aeruginosa, 217 apresentaram resistência ou susceptibilidade reduzida aos QACs, sobretudo ao cloreto de benzalcônio (aproximadamente 50 %). A susceptibilidade e resistência aos QACs em P. aeruginosa acontece por mecanismos de efluxo, envolvendo transportadores de cinco superfamílias, o que possibilita a superexpressão simultânea de mais de um sistema de efluxo [²⁶]. Corroborando esse dado, os quatro estudos incluídos nesta revisão que abordaram P. aeruginosa também descrevem a resistência aos QACs mediada por bomba de efluxo [¹⁸, ¹⁹, ²⁶, ²⁷].

Apenas um estudo investigou o perfil de susceptibilidade aos QACs entre Gram-positivos, mais especificamente Enterococcus faecium, dos quais 71,4 % (35/49) foram resistentes ao cloreto de benzalcônio (tabela 1). Um dado importante relatado pelos autores [²⁸] é que destes isolados, 33 eram classificados como Enterococcus resistentes à vancomicina (VRE), um antimicrobiano de última linha para tratamento de infecções por Gram positivos multirresistentes [²⁹]. Segundo Furtado e colaboradores (2005) [³⁰] tem ocorrido um aumento gradual na resistência à vancomicina em isolados clínicos de Enterococcus spp. no Brasil. Esses autores mostraram que em um hospital universitário de São Paulo houve uma progressão da resistência à vancomicina entre Enterococcus spp. de 9,5 % no ano 2000, para 14,7 % e 15,8 % nos anos de 2001 e 2002, respectivamente. A espécie E. faecalis é a causa da maioria das infecções enterocócicas no geral, enquanto E. faecium é mais frequente em infecções adquiridas em ambiente hospitalar, possivelmente associado com as condições mais graves dos pacientes [³¹]. Esse fato é alarmante e aponta para a necessidade de adoção de medidas de contenção e controle da disseminação desse patógeno entre ambientes de cuidados à saúde.

Deve ser ressaltado que a referência de concentração inibitória mínima (CIM) para classificação do perfil microbiano aos QACs não são encontrados em protocolos tais como Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI), European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) ou Brazilian Committee on Antimicrobial Susceptibility Testin (BRCAST). Assim, os autores dos artigos selecionados utilizaram achados da literatura, por isso faixas de CIM são tão distintas e aqui, a classificação de isolado resistente ou sensível aos QACs seguiu o critério de cada estudo incluído (tabela 1).

Dentre as referências utilizadas para tanto, pode ser citado Sidhu e colaboradores (2002) [³²], que consideram resistentes bactérias Gram negativas para as quais a CIM dos QACs é > 50 μg/mL, o que foi utilizado por Beier e colaboradores (2014) [²⁶] para classificar P. aeruginosa como resistente ao cloreto de benzalcônio (tabela 1). Babaei e colaboradores (2015) [¹⁵] relataram que como não há pontos de corte padrão disponíveis para antissépticos contra A. baumannii, foi realizado o teste de diluição com concentrações de QAC de 4 % a 0,00006 % e a suscetibilidade foi interpretada pela turbidez do inoculo comparado ao controle negativo, após incubação a 37 °C por 24 horas. Dessa forma verificaram que a CIM de QAC para esta espécie foi muito menor que a concentração utilizada em procedimentos de desinfecção em ambientes hospitalares. No entanto, 73 % desses isolados abrigavam o gene qacE, alertando para a possibilidade de disseminação bem como de desenvolvimento e acúmulo de mecanismos de resistência que poderiam resultar em ineficácia dos QACs [¹⁹]. Por sua vez, A'Shimi e colaboradores (2019) [¹⁴] utilizaram uma concentração de QACs que variou de 0,024 μg/ml a 50 μg/ml com determinação da turbidez medida por leitura em comprimento de onda de 625nm para detecção das CIMs para A. baumannii. Com a ausência de padronização para pontos de corte para QACs em bactérias Gram negativas, esses autores realizaram um estudo comparativo com as metodologias referências Babaei e colaboradores (2015) [¹⁵] e Vijaya e colaboradores (2016) [¹⁸] e observaram concordância dos resultados obtidos, o que após outras pesquisas possibilitará uma padronização dos pontos de corte para QACs.

Resistência microbiana tem sido considerada um grande desafio à humanidade, devido ao seu potencial rápido de disseminação e da indisponibilidade de novos compostos antimicrobianos com ação contra patógenos multirresistentes. De particular preocupação tem sido a possibilidade de resistência cruzada desenvolvida aos QACs e antimicrobianos de escolha na terapêutica das infecções humanas e animais [¹⁹].

Nesta revisão, alguns estudos incluídos abordaram a pesquisa da possível correlação destas resistências. Osman e colaboradores (2018) [¹⁹] identificaram 20 isolados com CIM para cloreto de benzalcônio de 2,048 mg/L em isolados de P. aeruginosa, os quais foram considerados adaptados a esse composto. Além disso, de acordo com esses autores, o teste de susceptibilidade a antimicrobianos de relevância clínica nestes isolados utilizando o método de disco-difusão mostrou que todos eram resistentes a ceftazidima, cefepime, piperacilina, gentamicina, amicacina e ciprofloxacina, o que pode estar relacionado com a resistência cruzada. Neste contexto, Vijaya e colaboradores (2016) [¹⁸] também relataram a resistência concomitante a cloreto de benzalcônio, cetrimida e aos antimicrobianos imipenem, meropenem, cefepima, ceftazidima e piperacilina/ tazobactam em isolados de P. aeruginosa. Também Abdullah e Al-Azzawi (2018) [²⁷] verificaram diferentes taxas de resistência aos antimicrobianos ceftazidima (81 %), cefotaxima (78 %), piperacilina (75 %), ciprofloxacina, tobramicina (74 %), gentamicina (72 %), amicacina, meropenem (70 %), ofloxacina (66 %) e imipenem (65 %) em seus isolados de P. aeruginosa, para os quais alta resistência a cetrimida (50 %) foram observados. Beier e colaboradores (2014) [²⁶], por sua vez, mostraram uma alta predominância de resistência aos antimicrobianos em P. aeruginosa resistente ao cloreto de benzalcônio, com a maioria dos isolados (97,7 %) resistentes a pelo menos 10 antimicrobianos. A prevalência da resistência antimicrobiana entre esses isolados foi de 93,8 %; 93,5 %; 50,3 % e 39,8 %, respectivamente, para /3-lactâmicos, sulfonamidas, aminoglicosídeos e quinolonas.

De uma perspectiva one health, um conceito de saúde única utilizada a partir de 2008 pela Organização Mundial da Saúde, Organização Mundial da Saúde Animal e Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura, conhecer o perfil de susceptibilidade a compostos com ação antimicrobiana é de extrema importância [³³]. Isso porque potenciais patógenos expostos aos QACs, por exemplo, em ambientes não clínicos tais como criação de animais e processamento de alimentos, podem alcançar seres humanos e causar infecções, o que poderá ser desafiador devido a possível correlação da resistência aos QACs e antimicrobianos de relevância clínica [³⁴]. Dessa forma, os dados obtidos nesta revisão alertam para a necessidade de mais pesquisas para ampliar o conhecimento dos mecanismos de resistência bacteriana aos QACs bem como da resistência simultânea aos antimicrobianos disponíveis para uso clínico humano e animal, o que poderá contribuir para a preservação da utilização destes compostos.

CONCLUSÃO

Apesar de ser escasso o número de trabalhos sobre resistência bacteriana aos QACs em potenciais patógenos humanos e animais, este estudo indica que a resistência em Gram-negativos é maior, sobretudo em espécies como P. aeruginosa. Porém, E. faecium QAC-resistentes também foram encontrados o que mostra a possibilidade de desenvolvimento da resistência também em bactérias Gram positivas.

Microrganismos têm sido frequentemente expostos a amplas concentrações de sanitizantes em ambientes diversos, que exercem pressão seletiva e favorecem o desenvolvimento da resistência, possivelmente ao QAC e antimicrobianos de várias classes terapêuticas. No entanto, mais pesquisas devem ser conduzidas no sentido de estabelecer protocolos e padronizações na utilização de QACs, visando monitorar e preservar a eficácia destes compostos bem como de antimicrobianos de relevância clínica.