With the alarming increase of infections caused by pathogenic multidrug-resistant bacteria over the last decades, antimicrobial peptides (AMPs) have been investigated as a potential treatment for those infections, directly through their lytic effect or indirectly, due to their ability to modulate the immune system. There are still concerns regarding the use of such molecules in the treatment of infections, such as cell toxicity and host factors that lead to peptide inhibition. To overcome these limitations, different approaches like peptide modification to reduce toxicity and peptide combinations to improve therapeutic efficacy are being tested. Human defense peptides consist of an important part of the innate immune system, against a myriad of potential aggressors, which have in turn developed different ways to overcome the AMPs microbicidal activities. Since the antimicrobial activity of AMPs vary between Gram-positive and Gram-negative species, so do the bacterial resistance arsenal. This review discusses the mechanisms exploited by Gram-positive bacteria to circumvent killing by antimicrobial peptides. Specifically, the most clinically relevant genera, Streptococcus spp., Staphylococcus spp., Enterococcus spp. and Gram-positive bacilli, have been explored.

Streptococcus pneumoniae is a pathogen responsible for high morbidity and mortality worldwide. The polysaccharide capsule confers protection against phagocytosis and influences many aspects of pneumococcal pathogenesis. The capsular polysaccharides (CPS) are highly immunogenic and exhibit great structural variability, with more than 100 serotypes described so far. Antimicrobial peptides (AMPs) are an important part of the innate defense mechanisms against many pathogens. Indolicidin is a cationic AMP produced by bovine neutrophils, with bactericidal effects against several bacteria. CPS has been shown to interfere with the ability of AMPs to kill pneumococci, but the effects of capsule variability on susceptibility to indolicidin have not been explored. The present work determined the effects of capsule on resistance to indolicidin in vitro. Using a bactericidal plate assay, we observed that different pneumococcal serotypes exhibited variable resistance to indolicidin, which correlated with the capsule net charge. Interestingly, the effect of capsule expression on resistance to indolicidin was dependent on the serotype; bacteria with lower zeta potential were more resistant to indolicidin when capsule was present, while those with less negative surface charge were more resistant in the absence of capsule. The addition of purified CPS partially rescued the bacteria from the bactericidal effects of indolicidin, while the addition of anticapsular antibodies accentuated the peptide’s bactericidal action, suggesting a possible new protective mechanism induced by polysaccharide-based pneumococcal vaccines.

Introdução: Streptococcus pneumoniae (pneumococo) é uma bactéria responsável por elevada mortalidade no mundo todo. É um patógeno Gram-positivo extracelular recoberto por uma cápsula polissacarídica. A cápsula confere proteção contra a fagocitose pelo sistema imune, além de influenciar diferentes aspectos da patogênese bacteriana, como adesão e deposição de moléculas do sistema complemento. Devido à sua elevada imunogenicidade, os polissacarídeos capsulares constituem a base das formulações vacinais atualmente disponíveis contra o pneumococo. As cápsulas apresentam elevada variabilidade, permitindo a classificação da bactéria em 96 sorotipos. Os peptídeos antimicrobianos (AMPs) representam uma das primeiras linhas de defesa imune, através da capacidade de promover a lise de diversos patógenos. A indolicidina, um peptídeo catiônico produzido por neutrófilos ativados, apresenta ação bactericida contra o pneumococo. Nosso grupo demonstrou que a presença da proteína PspA – um importante candidato vacinal – na superfície da bactéria apresenta efeito protetor contra a lise por indolicidina. No entanto, a influência de outros fatores de virulência, como cápsula polissacarídica, não foram investigados. Objetivo: O presente estudo tem como objetivo avaliar o papel da cápsula polissacarídica na proteção da bactéria contra a ação lítica da indolicidina. Material e métodos: Inicialmente foi avaliada a sensibilidade à indolicidina de pneumococos de quatro sorotipos capsulares diferentes. Em seguida, foi analisada a resistência à indolicidina em pneumococos selvagens versus mutantes isogênicos sem cápsula. Resultados: Os dados obtidos no primeiro ano de projeto indicam que diferentes sorotipos de pneumococo apresentam variação na resistência à indolicidina; os isolados 245/00 (sorotipo 14) e A66.1 (sorotipo 3) foram mais sensíveis quando comparados à D39 (sorotipo 2). A presença da cápsula também parece influenciar a ação lítica da indolicidina; a bactéria mutante se mostrou mais sensível ao AMP quando comparada à bactéria encapsulada. Conclusão e perspectivas: Os dados obtidos até o momento sugerem que a cápsula desempenha um papel protetor contra a ação da indolicidina e que variações na composição da mesma podem afetar a resistência bacteriana ao peptídeo. Novos ensaios utilizando-se pneumococos de diferentes sorotipos irão confirmar a influência da composição da cápsula na ação da indolicidina, enquanto a comparação de pneumococos selvagens e mutantes sem cápsula com diferentes backgrounds genéticos elucidará o efeito desta estrutura na proteção da bactéria contra este AMP.