NFL Science CROSSOVER – O caso Alex Smith

Contextualizando:

No dia 18 de Novembro de 2018, Washington Redskins e Houston Texans se enfrentaram no FEDEX Field em Landover-MD pela semana 11 da temporada regular da NFL. Aproximadamente na metade do terceiro quarto, o quarterback dos Redskins, Alex Smith, foi sackado na linha de 40 jardas no campo de ataque pelo safety Kareem Jackson e pelo Edge rusher J.J. Watt. Durante o sack o QB sofreu fratura exposta em dois ossos localizados na parte mais baixa da perna, a tíbia e a fíbula.

Alex Smith foi levado imediatamente para o Prince George’s Hospital Center, um hospital da Universidade de Maryland, onde recebeu todo o procedimento operatório. De acordo com os reports da NFL Network, entre os dias 19 de Novembro e 11 de Dezembro, o jogador passou por um total de seis cirurgias. As primeiras se referiam à limpeza e tratamento com antibióticos dos tecidos que foram expostos devido ao rompimento da pele na fratura exposta. Em seguida, foi feita a reparação da fratura, implantando uma placa metálica para religar os ossos e favorecer a regeneração óssea. Entretanto, o tratamento antibacteriano não foi eficiente e uma infecção bacteriana acometeu os tecidos entorno da região fraturada. Por consequência, novas cirurgias foram necessárias, para retirar a placa metálica, para remover o tecido infectado e tratar a contaminação, e posteriormente reimplantar a placa metálica nos ossos. Consequentemente, o tempo de internação do jogador no hospital foi bem maior que o normal para um caso de fratura exposta.

 

trajeto entre o Fedex Field e o Prince George1s Hospital
Figura 1: Trajeto (em azul, aproximadamente 7,25 Km), entre o Fedex Field e o Prince George’s Hospital, para onde Alex Smith foi levado depois de fraturar a perna.

O Prince George‚Äôs Hospital Center tem um hist√≥rico de contamina√ß√£o bacteriana. Em Agosto de 2016, a UTI neonatal ficou fechada por tr√™s meses devido a uma contamina√ß√£o nas tubula√ß√Ķes de √°gua do hospital por bact√©rias do g√™nero Pseudomonas, que em geral n√£o costumam causar grandes complica√ß√Ķes em adultos, mas podem matar em caso de contamina√ß√£o em rec√©m-nascidos. Filtros antibacterianos foram instalados nos ductos de √°gua do hospital para impedir novas contamina√ß√Ķes, que ressurgiram em Novembro daquele mesmo ano. Apesar desse hist√≥rico, a infec√ß√£o bacteriana de Alex Smith muito provavelmente n√£o est√° ligada a isso, mas sim √† exposi√ß√£o bacteriana da fratura exposta.

Prince George`s Hospital
Figura 2: Faixada do Prince George‚Äôs Hospital Center, vinculado √† Universidade de Maryland. A institui√ß√£o de sa√ļde possui um hist√≥rico recente de contamina√ß√Ķes bacterianas que ganharam destaque no notici√°rio local.

A questão X aqui é: Por que o tratamento antibacteriano da fratura exposta às bactérias do ambiente (sujeira) não foi eficiente?

Para responder essa pergunta precisamos esclarecer alguns conceitos de bacteriologia, ramo das ciências biológicas e médicas que estuda bactérias.

Os antibióticos foram desenvolvidos a partir do inicio do século XX, principalmente com os experimentos de Alexander Fleming com fungos do gênero Penicilium que inibiam o crescimento de bactérias, surgindo a partir dessa observação o primeiro antibiótico, a penicilina. Começava uma grande corrida química e farmacêutica para desenvolver novos antibióticos, a fim de combater todos os tipos de bactérias causadoras de doenças. Isso favoreceu a erradicação ou controle de muitas doenças até então mortais como tuberculose, hanseníase, tétano e outras, revolucionando a medicina e favorecendo o aumento da expectativa de vida.

Podemos classificar os antibi√≥ticos usando diversos crit√©rios, um dos mais importantes √© a especificidade, que est√° relacionado √† capacidade do antibi√≥tico em combater tipos de bact√©rias. Quanto menor a especificidade do antibi√≥tico, maior √© o n√ļmero de tipos de bact√©rias que ele √© capaz de combater, quanto maior a especificidade, menor √© o n√ļmero de tipos de bact√©rias que ele √© capaz de combater. Ainda hoje, existem poucos antibi√≥ticos com alta especificidade, a maioria √© de baixa especificidade, mas podem combater variedades distintas de bact√©rias. Por exemplo, um antibi√≥tico X pode matar as bact√©rias A, B e C, outro antibi√≥tico Y pode matar as bact√©rias B, C e D, ou seja, X e Y podem ser considerados teoricamente antibi√≥ticos de baixa especificidade, mas atuam sobre tipos de bact√©rias diferentes, ainda que algumas sejam comuns (B e C) aos dois antibi√≥ticos.

Espectro de especificidade de ação bacteriana para alguns antibióticos
Figura 3: Espectro de especificidade de ação bacteriana para alguns antibióticos: Nomes dos antibióticos na parte superior do esquema. Na lateral à esquerda os grupos bacterianos sobre os quais se testaram o efeito dos antibióticos. Quadrados em branco indicam boa atividade antibiótica. Quadrados cinza indicam atividade média e os quadrados pretos indicam baixa ou nenhuma atividade.

Por outro lado, podemos tamb√©m classificar as pr√≥prias bact√©rias quanto √†s suas caracter√≠sticas estruturais para determinar o melhor antibi√≥tico para combat√™-las. As bact√©rias s√£o organismos unicelulares (formados por uma √ļnica c√©lula), procariotos, ou seja, n√£o possuem organelas celulares membranosas, como mitoc√īndrias, ret√≠culo endoplasm√°tico, envolt√≥rio nuclear e etc. A membrana celular bacteriana √© envolvida externamente por uma parede celular, composta de proteoglicanas, um pol√≠mero de prote√≠nas e a√ßucares que conferem uma malha protetora r√≠gida para a bact√©ria. A composi√ß√£o qu√≠mica (principalmente dos a√ßucares) da parede celular varia de esp√©cie para esp√©cie, e de um modo geral classifica-se dois grupos de bact√©rias quanto ao tipo de parede celular: Bact√©rias gram positivas possuem parede mais espessa, enquanto as bact√©rias gram negativas possuem parede mais fina.

A partir dessa classifica√ß√£o dos antibi√≥ticos e da estrutura bacteriana, podemos discutir o conceito de resist√™ncia bacteriana. Esse √© um termo muito comum na m√≠dia atual principalmente no notici√°rio de sa√ļde, mas nem sempre com o esclarecimento adequado.
O mecanismo de a√ß√£o dos antibi√≥ticos geralmente envolve inativa√ß√£o de alguma enzima fundamental para o ciclo de vida, provocando a morte das bact√©rias. Quando o antibi√≥tico √© administrado ele age sobre um conjunto de bact√©rias (milhares a milh√Ķes) que est√£o causando a doen√ßa, matando essa popula√ß√£o bacteriana com o tempo de tratamento do antibi√≥tico. Quando se usa antibi√≥ticos de forma errada, seja por automedica√ß√£o (sem prescri√ß√£o m√©dica) ou por tempo inferior √† recomenda√ß√£o m√©dica, existe o risco de matar somente as bact√©rias mais sens√≠veis ao antibi√≥tico, selecionando as bact√©rias que s√£o naturalmente mais resistentes √† a√ß√£o do medicamento (resist√™ncia natural).

Os principais modos de ação de antibióticos sobre as bactérias
Figura 4: Os principais modos de a√ß√£o de antibi√≥ticos sobre as bact√©rias: Envolvem danos de membrana, inibi√ß√£o de s√≠ntese de DNA, inibi√ß√£o de processos metab√≥licos. Todos esses envolvem de forma resumida inibi√ß√£o de enzimas envolvidas em fun√ß√Ķes celulares.

 

A resist√™ncia bacteriana em n√≠vel molecular equivale basicamente em tr√™s mecanismos: 1) A√ß√£o de complexos proteicos presentes membrana bacteriana capazes de realizar efluxo (fluxo para fora da celular) do antibi√≥tico. 2) A√ß√£o de enzimas citoplasm√°ticas que degradam quimicamente o antibi√≥tico. 3) Altera√ß√£o da permeabilidade da membrana dificultando a entrada dos antibi√≥ticos. As bact√©rias resistentes naturalmente podem n√£o ser ‚Äúimunes‚ÄĚ √† a√ß√£o de certo medicamento, pode ser apenas uma quest√£o de tempo de tratamento, pois essa resist√™ncia pode n√£o ser t√£o eficiente a ponto de evitar a morte da bact√©ria que n√£o resiste com a persist√™ncia do tratamento.

As bact√©rias podem melhorar sua efici√™ncia de resist√™ncia atrav√©s de muta√ß√Ķes adquiridas que favore√ßam algum dos mecanismos moleculares de resist√™ncia citados. Tais muta√ß√Ķes podem acontecer em situa√ß√Ķes de estresse ambiental para as bact√©rias, como em caso de exposi√ß√£o a um agente t√≥xico como os antibi√≥ticos. Vamos exemplificar: Se uma muta√ß√£o que ocorre no gene de uma enzima envolvido na degrada√ß√£o do antibi√≥tico, pode tornar a efici√™ncia dessa degrada√ß√£o superior √† da enzima sem muta√ß√£o.

Estrutura celular bacteriana e os mecanismos de resist√™ncia bacteriana adquiridos por muta√ß√Ķes
Figura 5: Estrutura celular bacteriana e os mecanismos de resist√™ncia bacteriana adquiridos por muta√ß√Ķes: ATM s√£o as mol√©culas de antibi√≥tico. Todos os mecanismos de resist√™ncia envolvem degrada√ß√£o do antibi√≥tico e impedir a entrada ou perman√™ncia do antibi√≥tico no interior da c√©lula bacteriana.

Ent√£o, uma bact√©ria que foi selecionada naturalmente durante um tratamento com antibi√≥tico por tempo inapropriado ou com antibi√≥tico indevido, pode adquirir mais resist√™ncia atrav√©s de muta√ß√Ķes e se tornar imune √† a√ß√£o daquele antibi√≥tico utilizado. Logo, √© necess√°rio, utilizar outro antibi√≥tico, que se for usado indevidamente tamb√©m, repete-se o ciclo, e a bact√©ria se torna resistente a mais um antibi√≥tico. No fim do processo, cria-se uma superbact√©ria, aquela que √© resistente √† maioria dos antibi√≥ticos e consequentemente pode gerar infec√ß√Ķes mortais.

processo da resistência bacteriana
Figura 6: Resumo do processo da resist√™ncia bacteriana: O uso inadequado de antibi√≥ticos seleciona bact√©rias naturalmente resistentes. Essas aperfei√ßoam a resist√™ncia atrav√©s de muta√ß√Ķes que conferem imunidade aos antibi√≥ticos atrav√©s de melhor efici√™ncia de mecanismos moleculares de inativa√ß√£o do medicamento. Posteriormente essas bact√©rias resistentes causam o agravamento da infec√ß√£o.

O que resistência bacteriana tem a ver com o fã de NFL?

Vivemos na era da globaliza√ß√£o desde a revolu√ß√£o tecnol√≥gica do inicio do s√©culo XX que encurtou dist√Ęncias atrav√©s de meios de transportes e comunica√ß√Ķes mais eficientes, e consequentemente favoreceu o fluxo de pessoas, de produtos e informa√ß√£o entre regi√Ķes distantes do mundo. Logo, a difus√£o do uso de antibi√≥ticos alcan√ßou n√≠vel global, da forma certa e tamb√©m da forma indevida. Assim, uma pessoa pode usar antibi√≥tico sem prescri√ß√£o m√©dica em um pa√≠s, desenvolver bact√©rias resistentes e transport√°-las para outro pa√≠s, onde essa bact√©ria pode se espalhar naquela regi√£o e tornar ineficaz o uso de algum antibi√≥tico. Esse processo numa escala global de fluxo de pessoas, incluindo os f√£s de NFL, potencializa o processo de resist√™ncia bacteriana a antibi√≥ticos.

Panorama mundial de mortes por resistência bacteriana (RAM) até 2050
Figura 7: Panorama mundial de mortes por resist√™ncia bacteriana (RAM) at√© 2050: Os n√ļmeros devem superar os n√ļmeros de morte por c√Ęncer (cancro √© o termo para c√Ęncer no portugu√™s europeu) seguindo o ritmo atual.

Nesse contexto, voc√™ como f√£ de NFL pode sim colaborar cientificamente para uma melhor recupera√ß√£o de jogadores operados. Ao evitar usar antibi√≥ticos sem prescri√ß√£o m√©dica e ao us√°-los seguir corretamente o tempo de tratamento, isso colabora para a preven√ß√£o de desenvolvimento de novas bact√©rias resistentes a antibi√≥ticos. Consequentemente, n√£o haver√° distribui√ß√£o de bact√©rias resistentes para os Estados Unidos durantes suas viagens para esse pa√≠s ou ainda em contato com norte americanos no Brasil, com outros brasileiros que podem viajar aos USA e com outros estrangeiros que podem eventualmente circular pela Am√©rica do norte. Sabendo que o futebol americano √© um esporte de muita intensidade f√≠sica, a exist√™ncia de les√Ķes com necessidade de cirurgia para repara√ß√£o √© inevit√°vel, e em todo procedimento cir√ļrgico existe possibilidade de infec√ß√£o bacteriana, uma vez que se exp√Ķem os tecidos ao ambiente externo. Os tecidos s√£o tratados com antibi√≥ticos no durante e p√≥s-operat√≥rio para prevenir infec√ß√Ķes, mas no caso de Alex Smith, uma fratura exposta, a limpeza e tratamento dos tecidos com antibi√≥ticos n√£o foram o bastante para garantir que ele n√£o tivesse uma infec√ß√£o. N√£o poderemos saber se a causa da infec√ß√£o de Alex Smith foi um procedimento de limpeza mal feito ou se ele adquiriu bact√©rias resistentes aos antibi√≥ticos no hospital. O certo √© que o processo de uso indiscriminado de antibi√≥ticos, em conjunto com a intensifica√ß√£o da globaliza√ß√£o podem sim ter colaborado para a infec√ß√£o adquirida pelo jogador. Logo, f√£ da NFL, colabore para a sa√ļde dos seus jogadores favoritos, s√≥ tome antibi√≥ticos sob prescri√ß√£o m√©dica. Evite a automedica√ß√£o.

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