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Profª. Msc. Juliana Munduruca MICROBIOTA E MECANISMOS DE PATOGENICIDADE BACTERIANA Patogenicidade x Virulência • Patogenicidade capacidade de causar doença superando as defesas de um hospedeiro. • Virulência grau ou extensão da patogenicidade. Introdução • Os microrganismos não tentam causar doença! Estão apenas se alimentando e se defendendo. • Muitas das propriedades que contribuem para a patogenicidade e virulência microbianas são obscuras ou desconhecidas, porém, sabemos que se o microrganismo supera as defesas do hospedeiro, ocorre a doença. Como os microrganismos infectam o hospedeiro • Para causar doença, a maioria dos patógenos deve: • Obter acesso ao hospedeiro (geralmente humano); • Aderir aos tecidos do mesmo; • Penetrar ou evadir suas defesas; • Lesar seus tecidos. • Alguns microrganismos não causam doença por lesar diretamente os tecidos do hospedeiro, ao invés disso, a doença ocorre devido ao acúmulo de subprodutos tóxicos microbianos. Portas de entrada • São vias específicas que o microrganismos utilizam para infectar o hospedeiro. • As portas de entrada podem ser: membranas mucosas, pele e deposição sob a pele ou as membranas (via parenteral). Membranas mucosas • Muitas bactérias e vírus têm acesso ao corpo penetrando nas membranas mucosas que revestem os tratos respiratório, gastrintestinal, geniturinário e a conjuntiva. • O trato respiratório é a porta de entrada mais fácil e mais frequentemente utilizada pelos microrganismos infecciosos, que são inalados pelo nariz ou pela boca em gotículas de umidade e partículas de pó. • As doenças que são contraídas mais comumente através do trato respiratório incluem o resfriado comum, a pneumonia, a tuberculose, a gripe, o sarampo e a varicela. Membranas mucosas • Os microrganismos podem ter acesso ao trato gastrintestinal através do alimento, da água e dos dedos contaminados. • A maioria dos microrganismos que penetram o corpo deste modo é destruída pelo ácido clorídrico (HCl) e pelas enzimas do estômago, ou pela bile e enzimas no intestino delgado. Aqueles que sobrevivem podem causar a doença. • Os microrganismos presentes no trato gastrintestinal podem causar poliomielite, hepatite A, febre tifoide, disenteria amebiana, giardíase, shigelose (disenteria bacilar) e cólera. • Estes patógenos são eliminados nas fezes e podem ser transmitidos a outros hospedeiros pela água e alimentos contaminados ou pelos dedos. Membranas mucosas • O trato geniturinário é uma porta de entrada para patógenos que são sexualmente transmitidos. • Alguns microrganismos que causam doenças sexualmente transmissíveis (DSTs) podem penetrar na membrana mucosa íntegra. Outros requerem um corte ou abrasão de algum tipo. • Exemplos de DSTs: HIV, verrugas genitais, clamídia, herpes, sífilis e gonorreia. Pele • Quando íntegra, é impenetrável para a maioria dos microrganismos. • Alguns tem acesso ao corpo através de aberturas na pele, como folículos pilosos e ductos de glândulas sudoríparas. • Larvas de nematódeos realmente perfuram a pele intacta e alguns fungos proliferam sobre a queratina da pele ou infectam a própria pele. Via parenteral • Alguns organismos têm acesso ao corpo quando são depositados diretamente nos tecidos sob a pele ou nas membranas mucosas, quando estas barreiras são penetradas ou lesadas. • Punções, injeções, picadas, cortes, ferimentos, cirurgias e rompimentos devido ao edema ou ressecamento podem estabelecer vias parenterais. A porta de entrada preferencial • Muitos microrganismos causam infecções somente quando obtêm acesso através de sua porta de entrada específica. • Se eles têm acesso por outra porta, a doença pode não ocorrer. Número de microrganismos invasores • Se apenas alguns microrganismos penetrarem no corpo, provavelmente serão vencidos pelas defesas do hospedeiro. • Se grandes números de microrganismos obtiverem acesso, provavelmente ocorrerá a doença. • Dessa forma, a probabilidade de doença aumenta à medida que o número de patógenos se eleva. Aderência • Aderência é a fixação do patógeno nos tecidos do hospedeiro. • Adesinas são projeções de superfície do patógeno que se aderem a receptores complementares nas células do hospedeiro. Podem ser glicoproteínas ou lipoproteínas e muitas vezes estão associadas a fímbrias. Como os patógenos bacterianos ultrapassam as defesas do hospedeiro • Alguns patógenos possuem cápsulas que os impedem de serem fagocitados. • As proteínas na parede celular podem facilitar a aderência ou impedir que um patógeno seja fagocitado. • Alguns microrganismos podem se reproduzir dentro dos fagócitos. • Acredita-se que a virulência de algumas bactérias seja intensificada pela produção de enzimas extracelulares (exoenzimas) e substâncias relacionadas. Essas substâncias podem dissolver os materiais entre as células e formar ou dissolver coágulos sanguíneos, entre outras funções. • Alguns patógenos possuem a habilidade de produzir enzimas, denominadas proteases IgA, que podem destruir os anticorpos IgA. Variação antigênica • Na presença de antígenos, o organismo produz proteínas chamadas de anticorpos, que se ligam aos antígenos e os tornam inativos ou os destroem. • Entretanto, alguns patógenos podem alterar seus antígenos de superfície, por um processo chamado variação antigênica. Dessa forma, até que o corpo prepare uma resposta imunológica contra o patógeno, ele terá alterado seu antígeno e não será afetado pelos anticorpos. Penetração no citoesqueleto das células do hospedeiro • Os microrganismos se fixam às células do hospedeiro por meio de adesinas. Essa interação desencadeia sinais na célula do hospedeiro, fazendo com que o citoesqueleto auxilie na entrada de algumas bactérias. Exemplo: a bactéria Salmonella produz invasinas, proteínas que fazem a actina do citoesqueleto das células do hospedeiro formar uma cesta para transportar as bactérias para dentro da célula. Como os patógenos bacterianos lesam as células do hospedeiro • Quando um microrganismo invade um tecido corporal, inicialmente encontra as células fagocíticas do hospedeiro. Se elas forem bem sucedidas em destruir o invasor, não ocorre mais dano ao hospedeiro, porém, se o patógeno supera as defesas do hospedeiro, o microrganismo pode lesar as células do hospedeiro de quatro formas básicas: • Usando os nutrientes do hospedeiro; • Causando lesão direta às vizinhanças imediatas da invasão (ex: lise celular); • Produzindo toxinas, transportadas pelo sangue e linfa, que lesam locais distantes do ponto original de invasão; • Induzindo reações de hipersensibilidade. A produção de toxinas • Toxinas são substâncias venenosas que são produzidas por certos microrganismos. • Toxigenicidade é a capacidade dos microrganismos de produzir toxinas. • Toxemia é a presença de toxinas no sangue. • As toxinas transportadas pelo sangue ou linfa podem ter consequências sérias e, algumas vezes, fatais. Febre, alterações cardiovasculares, diarreia e choque são sintomas produzidos por algumas toxinas. Elas também podem interromper a síntese de proteínas, destruir as células do sangue e os vasos sanguíneos e alterar o sistema nervoso, causando espasmos. Das cerca de 220 toxinas bacterianas conhecidas, aproximadamente 40% causam doenças que lesam as membranas celulares eucarióticas. Exotoxinas • São produzidas no interior de algumas bactérias, como parte de seu crescimento e metabolismo, e são secretadas pela bactéria no meio circundanteou liberadas após a lise. • São proteicas, algumas altamente tóxicas. • Podem ser produzidas por bactérias gram-positivas e gram- negativas e seus genes são transportados por plasmídeos ou fagos. • Por serem solúveis nos líquidos corporais, elas podem se difundir facilmente no sangue e são rapidamente transportadas através do corpo. Exotoxinas • Atuam destruindo determinadas partes das células do hospedeiro ou inibindo certas funções metabólicas. • São altamente específicas em seus efeitos no tecidos corporais e estão entre as substâncias mais letais conhecidas! (ex: somente 1mg da exotoxina botulínica é suficiente para matar um milhão de cobaias). Felizmente, somente algumas espécies bacterianas produzem exotoxinas tão potentes. • As exotoxinas, e não as bactérias, produzem os sintomas da doença. Endotoxinas • São parte da porção externa da parede celular (lipopolissacarídeos – LPS ou lipideo A) das bactérias Gram-negativas. • A endotoxina é a porção lipídica dos LPS, portanto, as endotoxinas são lipopolissacarídeos enquanto as exotoxinas são proteínas. Endotoxinas • São liberadas quando a bactéria Gram-negativa morre e sua parede celular sofre lise, ou durante a multiplicação bacteriana. • Os antibióticos utilizados para tratar doenças causadas por bactérias Gram-negativas podem causar a lise das células bacterianas; essa reação libera as endotoxinas e pode levar a uma piora imediata dos sintomas, mas a condição geralmente melhora à medida que a endotoxina se degrada. Endotoxinas • Todas as endotoxinas produzem os mesmos sinais e sintomas, independente da espécie de microrganismo, embora não na mesma intensidade. • Eles incluem calafrios, febre, fraqueza, dores generalizadas e, em alguns casos, choque e mesmo morte. • As endotoxinas podem induzir o aborto. • As endotoxinas ativam as proteínas de coagulação do sangue, causando formação de pequenos coágulos. Esses coágulos obstruem os capilares, e o suprimento sanguíneo diminuído resultante induz a morte dos tecidos. Essa condição é referida como coagulação intravascular disseminada. Plasmídeos, lisogenia e patogenicidade • Plasmídeos são moléculas de DNA circular que não estão conectadas ao cromossomo bacteriano principal e são capazes de replicação independente. • Um grupo de plasmídeos, denominados fatores R (de resistência), é responsável pela resistência de alguns microrganismos aos antibióticos. Além disso, um plasmídeo pode transportar a informação que determina a patogenicidade de um micróbio. • Lisogenia é quando a bactéria tem incorporado ao seu DNA alguns bacteriófagos (prófago). A consequência dessa situação é que a célula bacteriana hospedeira e sua progênie podem exibir novas propriedades codificadas pelo DNA do bacteriófago, aumentando sua patogênese, por exemplo. Portas de saída • Assim como os patógenos possuem portas de entrada preferenciais, eles também possuem portas de saída definitivas. • Três portas de saída comuns são o trato respiratório (tosse ou espirro), o trato gastrintestinal (saliva ou fezes) e o trato urogenital (secreções da vagina ou do pênis). • Os artrópodes e as seringas fornecem uma porta de saída para microrganismos do sangue. Mecanismos microbianos de patogenicidade
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