In vitro and in vivo synergistic effects of antibacterial agents for the treatment of multidrug-resistant OXA-type carbapenemase-producing Acinetobacter baumannii infections endemic in Brazil

As infecções relacionadas à assistência à saúde (IRAS) são um grave problema de saúde pública cujo prognóstico tem sido desfavorecido pela emergência e endemicidade de bactérias multirresistentes (MRs). Neste cenário, seguindo uma tendência mundial, no Brasil, infecções por cepas de Acinetobacter baumannii MRs produtoras de carbapenemases do tipo OXA são atualmente consideradas uma emergência clínica e epidemiológica. Na falta de alternativas terapêuticas efetivas para infecções relacionadas, este trabalho objetivou avaliar efeitos sinérgicos (utilizando checkerboard e time-kill) decorrentes da combinação de 10 antimicrobianos de diferentes classes, contra 8 cepas MRs de A. baumannii, clonalmente não relacionadas, produtoras de carbapenemases do tipo OXA-23, OXA-72, OXA-58 e OXA-143, representativas de diferentes centros hospitalares do Brasil. Como resultado, a combinação amicacina/tigeciclina apresentou atividade sinérgica (S= ΣCIF ≤ 0,5) e parcialmente sinérgica (PS= &#931CIF ;0,5-0,75) contra 4 (50%) cepas produtoras de OXA-143 ou OXA-72, e 2 cepas (25%) produtoras de OXA-23, respectivamente. Por outro lado, a combinação polimixina B/imipenem apresentou atividade S e PS contra 3 (37,5%) isolados OXA-143, OXA-23 ou OXA-72 positivos, e 1 (12,5%) isolado produtor de OXA-58, respectivamente. Já, a combinação amicacina/ampicilina-sulbactam foi S contra 2 (25%) A. baumannii OXA-143 ou OXA-23 positivos, sendo PS contra dois (25%) A. baumannii OXA-58 ou OXA-143/23 positivos. De interesse, foi o efeito S da combinação polimixina B/vancomicina, contra 2 cepas (25%) produtoras de OXA-72 ou OXA-23. Por outro lado, a combinação ampicilina-sulbactam/rifampicina apresentou atividade PS contra 6 (75%) cepas produtoras das variantes OXA-23, OXA-143, OXA-72 ou OXA-58. Da mesma forma, rifampicina combinada com polimixina B foi sinérgica para uma cepa OXA-23 (12,5%) e PS para 5/8 (62,5%) cepas produtoras de OXA-72, OXA-58, OXA-23/-OXA143 ou OXA-143. O efeito sinérgico da combinação polimixina B/imipenem foi confirmado, in vivo, no modelo murino de infecção, tanto por avaliação histopatológica como por redução das UFC/g pulmão ou baço (p ≤ 0,05). Finalmente, foi avaliada a atividade, in vitro, do lípide catiônico brometo de dioctadecildimetilamônio (DDA), individualmente e em combinação com tigeciclina. DDA possui efeito bactericida, e potencializou sinergicamente a tigeciclina contra 2 (25%) cepas OXA-143 ou OXA-23 positivas. A atividade do DDA, assim como a atividade da sua combinação com tigeciclina foram efetivas já na segunda hora de interação, como avaliado pelas curvas de morte. Em resumo, o efeito sinérgico decorrente do uso combinado de amicacina, tigeciclina, polimixina B, imipenem, rifampicina ou ampicilina/sulbactam, pode constituir uma alternativa terapêutica para o tratamento de infecções produzidas por cepas de A. baumannii MRs produtoras de oxacilinases, sendo que nanofragmentos catiônicos de bicamada do lipídeo sintético de DDA tem potencial para consolidar um produto de aplicação clínica.Healthcare-associated infections (HAIs) are a serious public health issue, which have been related with an unfavorable prognosis due to the emergence and endemicity of multidrug-resistant (MDR) bacteria. In this scenario, following a worldwide trend, in Brazil, infections produced by MDR OXA-type carbapenemase-producing Acinetobacter baumannii are currently considered a clinical and epidemiological urgency. In the absence of effective therapeutic alternatives for related infections, this study aimed to evaluate synergistic effects (by using time-kill and checkerboard assays) achieved by the combination of 10 different classes of antimicrobial against 8 strains of MDR, clonally unrelated, A. baumannii strains producing OXA-23, OXA-72, OXA-58 and OXA-143 carbapenemases, being representatives of different medical centers in Brazil. As a result, the combination of amikacin / tigecycline showed synergistic (S = ΣFIC ≤ 0.5) and partially synergistic (PS = 0.5 to 0.75 ΣFIC) activity against 4 (50%) OXA-72 or OXA-143 producing A. baumannii strains, and two strains (25%) producing OXA-23, respectively. Moreover, the combination of polymyxin B / imipenem showed S and PS activity against 3 (37.5%) OXA-143, OXA-23 and OXA-72 positive isolates, and 1 (12.5%) OXA-58 producer, respectively. On the other hand, the combination amikacin / ampicillin-sulbactam was S against 2 (25%) OXA-143 and OXA-23 positive strains, being PS against two (25%) OXA-58- and OXA-143/23-producing A. baumannii. Of interest was the synergistic effect achieved by polymyxin B plus vancomycin against two strains (25%) producing OXA-72 and OXA-23, respectively. Furthermore, the ampicilina-sulbactam / rifampicin combination displayed a PS activity against six (75%) strains producing OXA-23, OXA-143, OXA-72 or OXA-58-type enzymes. Likewise, rifampicin combined with polymyxin B was S against 1 (25%) OXA-23-positive A. baumannii being PS to 5/8 (62.5%) strains producing OXA-72, OXA-58, OXA-23/-OXA143 or OXA-143. The synergistic effect of the combination polymyxin B / imipenem was confirmed, in vivo, in the murine model of infection, by using both histopathological studies and bacterial clearance from the lungs and spleen (CFU/g, p≤ 0.05). Finally, we evaluated the in vitro activity of the cationic lipid dioctadecyldimethylammonium bromide (DDA), alone and in combination with tigecycline. DDA display a bactericidal effect, enhancing synergistically the activity of tigecycline against 2 (25%) OXA-143 and OXA-23 positive strains, respectively. DDA activity alone and in combination with tigecycline was effective on the second hour of interaction, as evaluated by time-kill assays. In summary, the synergistic effect resulting from the combined use of amikacin, tigecycline, polymyxin B, imipenem, rifampicin or ampicillin / sulbactam, could be an alternative therapy for the treatment of infections caused by MDR A. baumannii strains producing oxacilinases. On the other hand, cationic bilayer nanofragments of DDA has potential for consolidating a product for medical application