Produção de catalase é considerada determinante da virulência no Staphylococcus aureus, permitindo que as bactérias resistam melhor à matança intra e extracelular por peróxido de hidrogênio (4, 5). As espécies de Staphylococcus são catalase positivas e facultativamente anaeróbias, excepto para S. aureus subsp. anaerobius e S. saccharolyticus, que são catalase negativas e anaeróbias. Esta última é geralmente considerada apatogénica. A S. aureus catalase é codificada pelo gene katA, que tem uma estrutura de leitura aberta de 1.518-bp e codifica uma proteína com 505 aminoácidos (9). S. aureus subsp. anaerobius abriga um gene mutante, designado katB, que tem 1.368 bp de comprimento e codifica um polipéptido de 455 aminoácidos. Em comparação com a seqüência nucleotídica do katA, a do katB mostrou seis mutações de falta e uma deleção de para-base única, localizada em bp 1338 a montante do códon de iniciação, o que causa um deslocamento do quadro de leitura do nucleotídeo e terminação prematura da translação em bp 1368 (9).

Foram relatadas cepas de S. aureus anaeróbio catalítico-negativo. No entanto, nenhuma delas foi caracterizada com métodos moleculares (1, 2, 7, 10, 12). Descrevemos aqui um isolado de S. aureus (MRSA) catalítico-negativo resistente à meticilina, que foi caracterizado pela amplificação e seqüenciamento do gene da catalase putativa. Para nosso conhecimento, esta é a primeira descrição molecular de uma estirpe de S. aureus subsp. aureus catalase negativa.

Um homem de 65 anos de idade foi admitido na unidade de terapia intensiva do Departamento de Cirurgia do Hospital Universitário de Mainz. Ele era multimórbido, sofrendo de cirrose hepática tóxica ao álcool, hipertensão arterial, doença arterial coronariana, insuficiência cardíaca (classe II de acordo com a classificação da New York Heart Association), diabetes mellitus e doença pulmonar obstrutiva crônica. Uma amostra de secreção traqueal foi colhida para investigação microbiológica de rotina, sem sinais de infecção aparente na época.

A amostra de secreção traqueal foi processada convencionalmente, e colônias beta-hemolíticas cremosas, típicas de S. aureus, foram observadas em ágar sangue de ovelha a 5%. O isolado testado repetidamente negativo para catalase após incubação aeróbica ou anaeróbica, mesmo na quinta subcultura. Cresceu bem tanto aeróbica como anaeróbica. Os resultados tanto do teste de coagulase da lâmina como do teste de DNase foram fortemente positivos. O sistema BBL CRYSTAL para bactérias gram-positivas (Becton Dickinson Company, Sparks, MD) e o sistema API Staph (bioMérieux, Marcy l′Etoile, França) identificou o isolado como S. aureus com 98,6% e 97,8% de probabilidades (códigos de perfil 0064773465 e 6736153), respectivamente. A análise da sequência de ADN do gene 16S rRNA confirmou a estirpe como S. aureus subsp. aureus. Esta estirpe foi depositada na DSMZ (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures) sob o número DSM 18827.

Antibiotic Susceptibility was determined by disk diffusion on Mueller-Hinton agar based on CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) guidelines. A estirpe era resistente à penicilina, oxacilina, cefaclor, cefuroxima, eritromicina, clindamicina e ciprofloxacina, mas sensível à gentamicina, rifampicina, sulfametoxazol-trimetoprim, vancomicina, teicoplanina e linezolida. Isso representa o fenótipo típico das cepas endêmicas de MRSA observadas em nosso instituto. A cepa foi ainda confirmada como MRSA usando PCR para identificar genes específicos de mecA e S. aureus, conforme descrito anteriormente (6).

A sequência nucleotídica do gene S. aureus catalase na cepa de MRSA catalítico negativo foi amplificada por PCR usando primers descritos anteriormente (9), e ambas as cordas foram sequenciadas usando química terminadora de corante com um analisador de DNA ABI PRISM 3700. A análise da sequência revelou 99,60% de identidade para o gene catalase katA da estirpe Mu50 ou N315 de MRSA (acesso ao banco de genes nº BA000017 ou BA000018, respectivamente), com uma diferença em 6 nucleotídeos nas posições 1152 e 1388 a 1392 a montante do códon de iniciação. A substituição de base única (T) localizada em bp 1152 a montante do códão de iniciação representou uma mutação silenciosa. Entretanto, a supressão de cinco bases (AAACG) (bp 1388 a 1392 a montante do códon de iniciação) levou a uma mudança de quadro de leitura de nucleotídeos, com a consequência da substituição de aminoácidos consecutivos e terminação da tradução prematura em bp 1418. Da mesma forma, nossa sequência genética catalítica foi 99,54% idêntica às sequências de katA das cepas MSSA476, COL, NCTC 8325, USA300 e MW2 de S. aureus subsp. aureus, das quais também foram sequenciados genomas completos, com confirmação repetida da mesma deleção de 5 bases.

Esta mutação diferiu assim fundamentalmente das mutações que foram descritas para o gene catalase katB das cepas catalase S. aureus subsp. anaerobius (GenBank accession No. AJ000471) (9). Entretanto, as conseqüências de uma deleção na região terminal C da catalase pareciam ser as mesmas, ou seja, uma mudança do quadro de leitura de nucleotídeos, um códon terminal precoce, e uma perda da atividade enzimática.

Duas espécies de Staphylococcus, S. aureus subsp. anaerobius e S. saccharolyticus, são conhecidas por não produzir catalase. Nossa cepa difere destas espécies pela sua capacidade de crescer bem sob condições aeróbicas, sua expressão de fator de aglomeração, sua produção de ácido a partir da trehalose e lactose, e sua seqüência 16S rRNA.

Catalases, ou mais corretamente, hidroperoxidases, são enzimas envolvidas na degradação do peróxido de hidrogênio (gerado durante o metabolismo celular ou encontrado durante a infecção do hospedeiro) para a água e oxigênio molecular. A catalase está há muito implicada como determinante de virulência em S. aureus. A importância da expressão in vivo das enzimas de estresse oxidativo catalase e superóxido dismutase tem sido sugerida através da análise de isolados clínicos com níveis reduzidos de expressão dessas enzimas (4, 5). S. aureus subsp. anaerobius está muito relacionado com S. aureus sensu stricto e compartilha com ele a capacidade de produzir toxinas e enzimas extracelulares, mas é dotado de um potencial patogênico muito menor do que S. aureus (9). Tanto a sobrevivência intracelular como a multiplicação extracelular desempenham papéis importantes na patogênese das infecções de S. aureus. Sobrevida intracelular em neutrófilos, células endoteliais, células epiteliais e osteoblastos tem sido descrita para ocorrer em S. aureus e, portanto, requer que as bactérias possam resistir ao estresse oxidativo (3). A catalase é um componente crítico para manter a viabilidade durante a inanição prolongada, uma capacidade importante para a transmissão nosocomial de S. aureus ou MRSA (11). Finalmente, a produção de catalase é um mecanismo importante que permite a coexistência de S. aureus com microorganismos que geram peróxido de hidrogênio em um ambiente aeróbico como o trato respiratório superior. A atividade bactericida do Streptococcus pneumoniae para S. aureus é aparentemente mediada pelo peróxido de hidrogênio, fornecendo uma possível explicação mecanicista para a interferência interespécies observada em estudos epidemiológicos (8).

A relevância clínica das cepas de S. aureus catalítico-negativo requer estudo. Em relatos anteriores, as cepas de S. aureus catalítico-negativo foram isoladas de amostras de sangue, cateteres, amostras de secreção brônquica, úlceras e outras feridas associadas a infecções ou endemias nosocomiais (1, 2, 7, 10, 12). Embora poucos, estes relatos fornecem evidências de que a catalase não é um requisito absoluto para a patogenicidade. Entretanto, é possível que a patogenicidade ou eficiência de transmissão seja diminuída. No nosso caso, a linhagem MRSA catalítica negativa foi repetidamente isolada do mesmo paciente, mas nunca de outros pacientes da unidade de terapia intensiva ou do hospital universitário. Não houve indicações de que a estirpe tivesse causado uma infecção. O padrão de resistência a antibióticos sugeriu uma origem comum para a cepa de MRSA catalítico negativo e outras cepas locais de MRSA. Há poucos relatos, se houver, de MRSA catalítico negativo que tenham sido isolados de um paciente sem doença aparente do isolado. Este artigo apresenta um relatório único neste sentido. Este também é o primeiro relato de uma cepa S. aureus subsp. aureus catalase negativa caracterizada com métodos moleculares.