Novo modelo matemático pode ajudar a racionalizar o uso de antibióticos

Um novo modelo matemático, desenvolvido no Instituto Gulbenkian de Ciência, avalia o melhor protocolo de tratamento para eliminar uma infeção, tendo em conta o papel do sistema imunitário.

A resistência a antibióticos é um dos principais problemas da medicina moderna. Um novo estudo, por Erida Gjini e Patrícia H. Brito do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC; Portugal), fornece um novo modelo matemático para avaliar o melhor protocolo de tratamento para eliminar uma infeção, tendo em conta o papel do sistema imunitário. Este modelo, publicado na última edição da revista científica PLoS Computational Biology, pode ser usado no futuro para tratamentos personalizados.

Os antibióticos são necessários para tratar infeções bacterianas graves, mas o seu uso indevido ou abusivo tem contribuído para um aumento da resistência de bactérias. Na presença de resistência, os tratamentos existentes tornam-se menos eficazes ou não funcionam de todo. Como a descoberta de novos antibióticos não acompanha a velocidade a que as resistências se desenvolvem, é importante promover um uso mais racional dos medicamentos disponíveis. Erida Gjini, investigadora principal no Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC), e Patrícia H. Brito, investigadora no IGC e na Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Nova de Lisboa, abordaram este problema desenvolvendo um modelo matemático para comparar diferentes tratamentos. Estes incluíram tratamentos agressivos, onde se usa a maior dose possível de antibiótico, e terapias moderadas, que combinam tempo de administração adequado, dose reduzida do fármaco e curta duração do tratamento. De modo a compreender de que forma o problema de resistência a antibióticos pode ser minimizado sem comprometer a saúde dos pacientes, as investigadoras utilizaram análises matemática e simulações computacionais para comparar tratamentos com dose e duração fixas de antibiótico, com tratamentos onde a dose e a duração acompanham os sintomas do paciente.

“A imunidade do hospedeiro é um fator importante, embora seja muitas vezes ignorada no processo de eliminação de infeções. Uma resposta imune forte pode reduzir substancialmente a necessidade de realizar tratamentos agressivos, nós só temos que descobrir como”, diz Erida Gjini. Assim, além de parâmetros chave, como a taxa de crescimento do patogénio e a dosagem de antibióticos, a equipa interdisciplinar do IGC integrou também no modelo informações sobre o sistema imunológico do hospedeiro.

Patrício H. Brito explica que com este modelo “podemos quantificar a forma como a resposta do sistema imunitário, juntamente com o timing apropriado, a dosagem e a duração da terapia, determina o sucesso ou fracasso do tratamento com antibióticos. Através da utilização de simulações também poderemos prever se algumas reincidências são causadas por bactérias sensíveis que podem ser tratadas com o mesmo antibiótico, e não por bactérias resistentes como é geralmente assumido.”

Acerca da importância deste estudo, Erida refere que: “A optimização de tratamentos na era da medicina personalizada irá necessitar cada vez mais de indicadores quantificáveis da resposta do sistema imunitário do hospedeiro, patologia e processos de recuperação durante a infeção. As abordagens matemáticas e computacionais, como a utilizada neste estudo, serão fundamentais para integrar essas informações com a prática clínica.”

Referência do artigo: Gjini, E., Brito, P. H. (2016) Integrating Antimicrobial Therapy with Host Immunity to Fight Drug-Resistant Infections: Classical vs. Adaptive Treatment. PLoS Computational Biology. doi:10.1371/journal.pcbi.1004857.t001

Inês Domingues (Instituto Gulbenkian de Ciência)