Aminoglycosides in the 21st century: Review and update, with emphasis on nephrotoxicity

Aminoglycosides in the 21st century: Review and update, with emphasis on nephrotoxicity

Authors

DOI:

https://doi.org/10.4322/2675-133X.2023.010

Keywords:

Aminoglycosides, Anti-Infective Agents, Acute Kidney Injury

Abstract

Introduction: Aminoglycosides are bactericidal antimicrobials that show great activity against aerobic gram-negative bacteria, which makes them important allies in the treatment of different infectious conditions. However, their use deserves special care in relation to potential adverse effects, particularly with regard to renal alterations. Objective: To review the current use of aminoglycosides, highlighting their clinical applicability and nephrotoxicity. Methods: Bibliographical research of the narrative review type. Results and Discussion: The main characteristics of the drugs are described in the section "General aspects of aminoglycosides". It contains comments on the chemical structure, mechanism of action, antimicrobial resistance and clinical use of aminoglycosides, with an emphasis on a new drug, plazomicin. Adverse effects at the renal level are detailed in the section "Nephrotoxicity of aminoglycosides", highlighting the main risk factors related to their occurrence. Conclusion: Aminoglycosides remain an important drug in the treatment of bacterial infections, due to their efficacy and low cost; nephrotoxicity is a possible consequence of the use of these drugs, so strategies to reduce it should be undertaken and better investigated.

Resumo

Introdução: Aminoglicosídeos são antimicrobianos bactericidas que apresentam grande atividade para bactérias gram-negativas aeróbias, o que torna esses medicamentos importantes aliados para o tratamento de diferentes condições infecciosas. Todavia, seu uso merece cuidado especial em relação aos potenciais efeitos adversos, particularmente no que concerne às alterações renais. Objetivo: Revisar o uso dos aminoglicosídeos na atualidade, com destaque para sua aplicabilidade clínica e para sua nefrotoxicidade. Métodos: pesquisa bibliográfica do tipo revisão narrativa. Resultados e Discussão: As principais características dos fármacos foram organizadas na seção “Aspectos gerais dos aminoglicosídeos” – com comentários sobre a estrutura química, o mecanismo de ação, a resistência antimicrobiana e o uso clínico, com ênfase em um novo medicamento, a plazomicina – e os efeitos adversos em nível renal na seção “Nefrotoxicidade dos aminoglicosídeos”, com destaque para os principais fatores de risco relacionado à sua ocorrência. Conclusão: O aminoglicosídeos permanecem como fármacos de destacada importância no tratamento de infecções bacterianas, devido à sua eficácia e ao seu baixo custo; a nefrotoxicidade é uma consequência possível do uso desses medicamentos, de modo que as estratégias para minorá-la devem ser empreendidas e melhor investigadas.

Palavras-chaves: Aminoglicosídeos, Anti-Infecciosos, Injúria Renal Aguda.

Downloads

Download data is not yet available.

References

ALBASANZ-PUIG, A.; DURÀ-MIRALLES X.; LAPORTE-AMARGÓ, J.; MUSSETT A.; RUIZ-CAMPS I.; PUERTA-ALCALDE P.; ABDALA E.; OLTOLINI, C. AKOVA M. MONTEJO, J.M.; MIKULSKA, M.; MARTÍN-DÁVILA, P.; HERRERA, F.; GASCH, O.; DRGONA, L.; MORALES, H. M. P.; BRUNEL, A. S.; GARCÍA, E.; ISLER, B.; KERN, W.V.; RETAMAR-GENTIL, P.; AGUADO, J. M.; MONTERO, M.; KANJ, S. S.; SIPAHI, O. R.; CALIK, S.; MÁRQUEZ-GÓMEZ, I.; MARIN, J. I.; GOMES, M. Z. R.; HEMMATI, P.; ARAOS, R.; PEGHIN, M.; POZO, J. L.; YÁÑEZ, L.; TILLEY, R.; MANZUR, A.; NOVO, A.; PALLARÈS, N.; BERGAS, A.; CARRATALÀ, J.; GUDIOL, C. Effect of combination antibiotic empirical therapy on mortality in neutropenic cancer patients with Pseudomonas aeruginosa pneumonia. Microorganisms, v. 10, p. 733, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.3390/ microorganisms10040733. Acesso em: 31 jul. 2023.

ALVES, M. M. R.; LARA, M. A. G.; GOMES, A. P.; GAZINEO, J. L. D.; BRAGA, L. M.; CASTRO, A. S. B.; SIQUEIRA-BATISTA, R. Penicilina G: atualização. Revista Saúde Dinâmica, v. 12, p. 66-89, 2022. Disponível em: http://revista.faculdadedinamica.com.br/index.php/saudedinamica/article/view/137. Acesso em: 15 mai. 2022.

AMINOGLICOSIDEOS. Disponível em: https://www.anvisa.gov.br/servicosaude/controle/rede_rm/cursos/rm_controle/opas_web/modulo1/aminoglicosideos6.htm. Acesso em: 15 out. 2022.

AMINOGLYCOSIDES. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK548232/. Acesso em: 15 out. 2022.

ANVISA. Antimicrobianos: bases teóricas e uso clínico. Anvisa, 2007. Disponível em: https://www.anvisa.gov.br/servicosaude/controle/rede_rm/cursos/rm_controle/opas_web/modulo1/aminoglicosideos6.htm. Acesso em: 15 out 2022.

BADDOUR, L. M.; WILSON, W. R.; BAYER, A. S.; FOWLER Jr., V. G.; TLEYJEH, I. M.; et al. Infective endocarditis in adults: diagnosis, antimicrobial therapy, and management of complications: a scientific statement for healthcare professionals from the American Heart Association. Circulation, v. 132, p. 1435-1486. Disponível em: 10.1161/CIR.0000000000000296. Acesso em: 31 jul. 2023.

BASSETTI, M.; GIACOBBE, D. R.; CASTALDO, N.; RUSSO, A.; VENA, A. Role of new antibiotics in extended-spectrum β-lactamase-, AmpC-infections. Current Opinion in Infectious Diseases, v. 34, n. 6, p. 748-755, 2021. Disponível em:10.1097/QCO.0000000000000789. Acesso em: 30 set. 2023.

BLOCK, M.; BLANCHARD D. L. Aminoglycosides. Treasure Island (FL): StatPearls; 2022. Disponível em: http://www.ncb0i.nlm.nih.gov/books/NBK541105/. Acesso em: 21 out. 2023.

BOTELHO, L. L. R.; CUNHA, C. C. A.; MACEDO, M. O método da revisão integrativa nos estudos organizacionais. Gestão e Sociedade, v. 5, n. 11, p. 121, 2011. Disponível em: 10.21171/ges.v5i11.1220 19. Acesso em: 15 out. 2022.

BÖTTGER, E. C.; CRICH, D. Aminoglycosides: time for the resurrection of a neglected class of antibacterials? ACS Infectious Diseases, v. 6, n. 2, p. 168-172, 2020. Disponível em: 10.1021/acsinfecdis.9b00441. Acesso em: 21 out. 2023.

BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Departamento de Doenças de Condições Crônicas e Infecções Sexualmente Transmissíveis. Recomendações para o diagnóstico e tratamento das doenças causadas por micobactérias não tuberculosas no Brasil. Ministério da Saúde, Secretaria de Vigilância em Saúde, lDepartamento de Doenças de Condições Crônicas e Infecções Sexualmente Transmissíveis. Brasília: Ministério da Saúde, 2021. 93 p. Disponível em: http://antigo.aids.gov.br/pt-br/pub/2021/recomendacoes-para-o- diagnostico-e-tratamento-das-doencas-causadas-por-micobacterias-nao-0. Acesso em: 31 jul. 2022.

BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Departamento de Vigilância das Doenças Transmissíveis. Manual de Recomendações para o Controle da Tuberculose no Brasil. Ministério da Saúde, Secretaria de Vigilância em Saúde, Departamento de Vigilância das Doenças Transmissíveis. – Brasília: Ministério da Saúde, 2019. 364 p. Disponível em: http://antigo.aids.gov.br/pt-br/pub/2019/manual-de-recomendacoes-para-o-controle-da- tuberculose-no-brasil. Acesso em: 31 jul. 2022.

BRUNTON, L. L.; CHABNER, B. A.; KNOLLMANN, B. C. As bases farmacológicas da terapêutica de Goodman e Gilman. 13a. ed. Porto Alegre: AMGH, 2018.

BULMAN, Z. P.; CIRZ, R.; HILDEBRANDT, D.; KANE, T.; ROSARIO, Z.; WLASICHUK, K.; PARK, M.; ANDREWS, L. D. Unraveling the gentamicin drug product complexity reveals variation in microbiological activities and nephrotoxicity. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, v. 64, n. 9, p. e00533-20, 2020. Disponível em: 10.1128/AAC.00533-20. Acesso em: 15 out. 2022.

BUSH, K. Plazomicin. In: Kucers’ the use of antibiotics: a clinical review of antibacterial, antifungal, antiparasitic and antiviral drugs. 7th ed. CRC Press, 2017, p. 1053-1062.

CASARIN, S. T.; PORTO, A. R.; GABATZ, R. I. B.; BONOW, C. A.; RIBEIRO, J. P.; MOTA, M. S. Tipos de revisão de literatura: considerações das editoras do Journal of Nursing and Health. Journal of Nursing and Health, v. 10, n. esp., p. e20104031, 2020. Disponível em: https://periodicos.ufpel.edu.br/ojs2/index.php/enfermagem/article/view/19924. Acesso em: 01 set. 2023.

CHAMBERS, H. F.; BAYER, A. S. Native-valve infective endocarditis. The New England Journal of Medicine, v. 383, n. 6, p. 567-576, 2020. Disponível em: 10.1056/NEJMcp2000400. Acesso em: 15 out. 2022.

CHOU, C-L.; CHUANG, N-C.; CHIU, H-W.; LIAO, C-T.; HSU, Y-H.; CHANG, T-H. Aminoglycosides use has a risk of acute kidney injury in patients without prior chronic kidney disease. Scientific Reports, v. 12, p. 17212, 2022. Disponível em: 10.1038/s41598-022-21074-x. Acesso em: 30 set. 2023.

CHUMBITA, M.; PUERTA-ALCALDE, P.; GUDIOL, C.; GARCIA-POUTON, N.; LAPORTE-AMARGÓS, J. et al. Impact of empirical antibiotic regimens on mortality in neutropenic patients with bloodstream infection presenting with septic shock. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, v. 66, n. 2, p. e01744-21, 2022. Disponível em: 10.1128/AAC.01744-21. Acesso em: 15 out. 2023.

CLANCY, C. J.; NGUYEN, M. H. Management of highly resistant gram-negative infections in the intensive care unit in the era of novel antibiotics. Infectious Disease Clinics of North America, v. 36, p. 791-823, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.idc.2022.08.004. Acesso em: 31 jul. 2023.

CLARK, J. A.; BURGESS, D. S. Plazomicin: a new aminoglycoside in the fight against antimicrobial resistance. Therapeutic Advances in Infectious Disease, v. 7, p. 2049936120952604, 2020. Disponível em:10.1177/2049936120952604. Acesso em: 15 out. 2022.

CLIFFORD, K.M.; SELBY, A.R.; REVELES, K.R.; TENG, C.; HALL, R.G., 2ND.; MCCARRELL, J.; ALVAREZ, C.A. The risk and clinical implications of antibiotic-associated acute kidney injury: a review of the clinical data for agents with signals from the Food and Drug Administration’s Adverse Event Reporting System (FAERS) Database. Antibiotics, v. 11, p. 1367, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.3390/ antibiotics11101367. Acesso em: 31 out. 2023.

DAVIDSON, R. N.; DEN BOER, M.; RITMEIJER, K. Paromomycin. Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, v. 103, p. 653-660, 2009. Disponível em: 10.1016/j.trstmh.2008.09.008. Acesso em: 30 jun. 2022.

DOBREK, L. A synopsis of current theories on drug-induced nephrotoxicity. Life, v. 13, n. 2, p. 325, 2023. Disponível em: https://www.mdpi.com/2075-1729/13/2/325. Acesso em: 31 jul.

DOI, Y. Treatment options for carbapenem-resistant gram-negative bacterial infections. Clinical Infectious Diseases, v. 69, n. S7, p. S565-75, 2019. Disponível em: 10.1016/j.cmi.2019.10.017. Acesso em: 30 jun. 2022.

DRUSANO, G. L.; LOUIE, A. optimization of aminoglycoside therapy. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, v. 55, n. 6, p. 2528-2531, 2011. Disponível em: 10.1128/AAC.01314-10. Acesso em: 15 out. 2022.

HODIAMONT, C. J.; VAN DEN BROEK, A. K.; DE VROOM, S. L.; JAN, M.; PRINS, J. M.; MATHÔT, R. A. A.; VAN HEST, R. M. Clinical pharmacokinetics of gentamicin in various patient populations and consequences for optimal dosing for gram negative infections: an updated review. Clinical Pharmacokinetics, v. 61, p. 1075-1094, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s40262-022-01143. Acesso em: 30 jun. 2023.

HUMES, H. D. Aminoglycoside nephrotoxicity. Kidney International, v. 33, n. 4, p. 900-11, 1988. Disponível em: 10.1038/ki.1988.83. Acesso em: 31 jul. 2022.

JACKSON, J.; CHEN, C.; BUISING, K. Aminoglycosides: how should we use them in the 21st century? Current Opinion in Infectious Diseases, v. 26, n. 6, p. 516-25, 2013. Disponível em: 10.1097/QCO.0000000000000012. Acesso em: 30 jun. 2022.

LE, T. A.; HIBA, T.; CHAUDHARI, D.; PRESTON, A. N.; PALOWSKY, Z. R.; AHMADZADEH, S.; SHEKOOHI, S.; CORNETT, E. M.; KAYE, A. D. Aminoglycoside-related nephrotoxicity and ototoxicity in clinical practice: a review of pathophysiological mechanism and treatment options. Advances in Therapy, v. 40, n. 4, p. 1357-1365, 2023. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s12325-023-02436-x. Acesso em: 30 set. 2023.

LEBEAUX, D.; FERNÁNDEZ-HIDALGO, N.; PILMIS, B.; TATTEVIN, P.; MAINARDI J-L. Aminoglycosides for infective endocarditis: time to say goodbye? Clinical Microbiology and Infection, v. 26, n. 6, p. 723-728, 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1198743X19305531. Acesso em: 30 jun.

LEGGET, J. E. Aminoglycosides. In: BENNETT, J. E.; DOLIN, R.; BLASER, M. J. Mandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases. 9th ed. Philadelphia: Elsevier Saunders, 2020. p. 305-317.

PRYTZ, K. L.; PRAG, M.; FREDLUND, H.; MAGNUSON, A.; SUNDQVIST, M.; KALMAN, J. Antibiotic treatment with one single dose of gentamicin at admittance in addition to a β- lactam antibiotic in the treatment of community-acquired bloodstream infection with sepsis. PLoS ONE, v. 15, n. 7, p. e0236864, 2020. Disponível em: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0236864. Acesso em: 31 jul. 2022.

LOPEZ-NOVOA, J. M.; QUIROS, Y.; VICENTE, L.; MORALES, A. I.; LOPEZ- HERNANDEZ, F. J. L. New insights into the mechanism of aminoglycoside nephrotoxicity: an integrative point of view. Kidney International, v. 79, p. 33-45, 2011. Disponível em: 10.1038/ki.2010.337.

NAGAI, J.; TAKANO, M. Molecular aspects of renal handling of aminoglycosides and strategies for preventing the nephrotoxicity. Drug Metabolism and Pharmacokinetics, v. 19, n. 3, p. 159-70, 2004. Disponível em:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1347436715308156. Acesso em: 31 jul. 2022.

PAUL, M.; BENURI-SILBIGER, I.; SOARES-WEISER, K.; LEIBOVICI, L. Beta-lactam monotherapy versus beta-lactam aminoglycoside combination therapy for sepsis in immunocompetent patients: systematic review and meta-analysis of randomised trials. British Medical Journal, v. 328, p. 668, 2004. Disponível em:https://doi.org/10.1136/bmj.38028.520995.63. Acesso em: 30 jun. 2022.

PAUL M.; LADOR A.; GROZINSKY-GLASBERG S.; LEIBOVICI L. Beta lactam antibiotic monotherapy versus beta lactam-aminoglycoside antibiotic combination therapy for sepsis. Cochrane Database of Systematic Reviews, v. 1(CD003344), 2014. Disponível em: 10.1002/14651858.CD003344.pub3. Acesso em: 30 jun. 2022.

ROTHER, E. T. Systematic review X narrative review. Acta Paulista de Enfermagem, v. 20, n. 2, p. v-vi, 2007. Disponível em: 10.1590/S0103-21002007000200001 Acesso em: 30 mai. 2022.

SANTANA, L. A.; SANTOS, S. S.; GAZINEO, J. L. D.; GOMES, A. P.; MIGUEL, P. S. B.; GELLER, M.; SIQUEIRA-BATISTA, R. Plague: a new old disease. Journal of Epidemiology and Public Health Reviews, v. 1, p. 1-7, 2016. Disponível em: https://sciforschenonline.org/journals/epidemiology-public-health/JEPHR-1-128.php. Acesso em: 30 jun. 2022.

SCHECHTER, M. Princípios de antibioticoterapia. In: Schechter M, Marangoni DV. Doenças infecciosas e parasitárias: conduta diagnóstica e terapêutica. 2a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998.

SIQUEIRA-BATISTA, R.; GOMES, AP. Antimicrobianos: guia prático. 3ª ed. Rio de Janeiro: Rubio, 2021.

SIQUEIRA-BATISTA, R.; ALVES, M. M. R.; LARA, M. A. G.; GOMES, A. P.; GAZINEO, J.

L. D.; BRAGA, L. M. Penicillins: update for clinical practice. Revista Médica de Minas Gerais, v. 33, p. e-33209, 2023. Disponível em: https://rmmg.org/artigo/detalhes/4016. Acesso em: 30 set. 2023.

TAMMA, P. D.; AITKEN, S. L.; BONOMO, R. A.; MATHERS, A. J.; VAN DUIN, D.; CLANCY, C. J. Infectious Diseases Society of America 2022 Guidance on the Treatment of Extended-Spectrum β-lactamase Producing Enterobacterales (ESBL-E), Carbapenem-Resistant Enterobacterales (CRE), and Pseudomonas aeruginosa with Difficult-to-Treat Resistance (DTR-P. aeruginosa). Clinical Infectious Diseases, v. 75, n. 2, p. 187-212, 2022. Disponível em: 10.1093/cid/ciac268. Acesso em: 30 jun. 2023.

TAVARES, W. Antibióticos e quimioterápicos para o clínico. 4ª ed. São Paulo: Atheneu, 2020.

TEVYASHOVA, A. N.; SHAPOVALOVA, K. S. Potential for the development of a new generation of aminoglycoside antibiotics. Pharmaceutical Chemistry Journal, v. 55, n. 9, p. 860-875, 2021. Disponível em: 10.1007/s11094-021-02510-0. Acesso em: 15 mai. 2022.

TOMPKINS, K.; VAN DUIN, D. Treatment for carbapenem-resistant Enterobacterales infections: recent advances and future directions. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases, v. 40, n. 10, p. 2053-2068, 2021. Disponível em: 10.1007/s10096-021-04296-1. Acesso em: 30 jun. 2023.

WANG, N.; LUO, J.; DENG, F.; HUANG, Y.; ZHOU, H. Antibiotic combination therapy: a strategy to overcome bacterial resistance to aminoglycoside antibiotics. Frontiers in Pharmacology, v. 13, p. 839808, 2022. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8905495/?report=reader. Acesso em: 30 jun. 2023.

YAN, K.; LIANG, B.; ZHANG, G.; WANG, J.; ZHU, M.; CA, Y. Efficacy and safety of plazomicin in the treatment of enterobacterales infections: a meta-analysis of randomized controlled trials. Open Forum Infectious Diseases, v. 29, n. 9, p. (9):ofac429, 2022. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9454024/. Acesso em: 30 jun. 2023.

Published

2023-12-18

How to Cite

Dutra Gazineo, J. L. ., Fiorino Bissoli, G., Canaan Barros Lima, G. ., Aragão Dutra Neto, R. ., Bruno dos Santos , R. ., Ismael Cordeiro de Souza, R. ., … Siqueira Batista, R. (2023). Aminoglycosides in the 21st century: Review and update, with emphasis on nephrotoxicity. SAÚDE DINÂMICA, 5(2), 57–76. https://doi.org/10.4322/2675-133X.2023.010

Most read articles by the same author(s)

Loading...