Clostridium: Gênero de Bactérias Gram-Positivas

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Clostridium 
 
Este gênero é extremamente heterogêneo, composto por cerca de 150 espécies e seu hábitat 
natural é o solo e o intestino. Poucas espécies, no entanto, são responsáveis por importantes 
infecções no homem e nos animais, a saber: C. perfringens, C. difficile, C. tetani, C. botulinum. 
 
O gênero é tradicionalmente definido como aquele que reúne bacilos gram-positivos 
esporulados, alguns anaeróbios obrigatórios (por exemplo, C. perfringens), outros 
aerotolerantes (por exemplo, C. tertium) e alguns, raros, que não toleram traços de oxigênio 
(C. haemolyticum). 
 
As células vegetativas da maioria das espécies são bacilos retos ou curvos, variando de 
pequenas formas de bastonetes cocoides a formas longas, filamentosas, com extremidades 
arredondadas ou retas. Os endosporos ovais ou esféricos usualmente são maiores do que as 
células vegetativas. Certas espécies só produzem esporos sob condições especiais, como é o caso 
de C. perfringens. 
 
A maioria não é capsulada, e praticamente todos são catalase-negativos. Os clostrídeos 
usualmente são fermentadores e/ou proteolíticos. As espécies C. perfringens, C. ramosum e C. 
innoccum são imóveis, porém a maioria é móvel através de flagelos peritríqueos. 
 
Clostridium tetani 
Bacilo com endosporo oval terminal cujo aspecto de raquete. Gram-positivo, é móvel, com 
temperatura ótima de crescimento em torno de 37 °C. É metabolicamente inativo, não fermenta 
carboidratos, não produz lecitinase ou lipase e tampouco digere leite ou outras proteínas. 
 
C. tetani produz duas proteínas biologicamente ativas: a neurotoxina – TeNT (tetanus 
neurotoxina) e a hemolisina. TeNT, produto da expressão de um gene carreado em plasmídeo, é 
sintetizada como um polipeptídeo que é naturalmente clivado por proteases bacterianas e do 
hospedeiro, em duas cadeias, uma pesada e uma leve. 
• A cadeia pesada → ligação da toxina a receptores da superfície celular de neurônios 
motores e transporte da cadeia leve (fragmento A) ao citoplasma celular. 
• A internalização, que ocorre em um compartimento semelhante ao endossomo, promove 
alterações conformacionais na cadeia pesada pela exposição de grupamentos 
hidrofóbicos, permitindo, assim, a sua inserção na membrana do endossomo. 
• O fragmento A é uma metaloprotease → atividade catalítica da TeNT → direcionada à 
proteína VAMP ou sinaptobrevinas participantes das vesículas envolvidas no tráfego de 
neurotransmissores, nas sinapses centrais, particularmente nas sinapses inibitórias da 
medula espinhal. 
 
Patogênese 
A doença ocorre após a introdução dos esporos na lesão que, em baixo potencial redox, são 
capazes de germinar e multiplicar-se. A toxina liberada, após a lise celular, se liga a junções 
neuromusculares dos neurônios motores para ser então endocitada. A partir da utilização do 
sistema de transporte retrógrado, através dos axônios, a TeNT chega ao sistema nervoso central 
para exercer sua atividade. 
• A TeNT é liberada no espaço intersináptico, entre o neurônio motor e o neurônio 
inibitório onde se liga a vesículas sinápticas e é endocitada. 
• Causa clivagem da VAMP/sinaptobrevina impede a liberação de 
neurotransmissores GABA e glicina pelos neurônios, bloqueando assim os impulsos 
inibitórios aos neurônios motores e consequentemente levando a uma paralisia 
espástica. 
 
Manifestações clínicas 
O tétano pode ser localizado ou generalizado. O período de incubação pode variar de 2 a 14 
dias. 
• O tétano generalizado é reconhecido, inicialmente, pelo trismo (espasmos do masseter) 
e pelo riso sardônico (espasmos dos músculos bucais e faciais). Os espasmos 
generalizados podem se intensificar, levando a uma postura arqueada típica, 
denominada de opistotônica. 
• Já o tétano localizado resulta de espasmos dolorosos nos músculos adjacentes ao sítio 
da lesão e pode preceder ao tétano generalizado. 
• O tétano neonatal, em decorrência de contaminação do coto umbilical, manifesta-se após 
3 a 12 dias do nascimento de bebês de mães não-vacinadas, através de uma progressiva 
dificuldade de sugar, que evolui para a diminuição ou paralisia dos movimentos. 
 
O diagnóstico do tétano é realizado pela observação clínica e pode ser confirmado por cultura 
a partir de swab da lesão ou visualização do bacilo por coloração de Gram. A toxina também pode 
ser detectada diretamente no soro do paciente. 
 
Clostridium perfringens 
Produz uma enterotoxina que causa diarréia no homem. Cepas de C. perfringens produzem uma 
enterotoxina citotóxica (CPE) com atividade no intestino delgado (especialmente no íleo) → 
induzem alterações na permeabilidade das membranas → provocando acúmulo de fluidos no 
lúmen intestinal. 
 
Todas as cepas produzem α-toxina que também é conhecida como lecitinase ou fosfolipase C. A 
α-toxina é hemolítica, destrói plaquetas, leucócitos e aumenta a permeabilidade capilar. Outras 
toxinas, aparentemente menos importantes, que podem ser associadas ou não à virulência, são 
produzidas pela espécie, λ-toxina (protease), κ-toxina (colagenase), µ-toxina (hialuronidase). 
 
Dos cinco tipos sorológicos (A, B, C, D, E), o tipo A é o causador da maioria das infecções em 
humanos. Somente as cepas do tipo A podem ser encontradas como microbiota nos intestinos 
do homem e de animais, e no solo. C. perfringens é a espécie do gênero mais isolada de 
infecções endógenas, as quais estão frequentemente associadas aos mesmos fatores 
predisponentes das demais infecções causadas por outras bactérias anaeróbias. Menos 
frequentemente, a espécie está associada a síndromes histotóxicas, em que a produção de gás 
e a atividade de toxinas específicas estão envolvidas, além de ser também associada a doenças 
puramente toxigênicas. 
 
Patogênese 
• Gangrena gasosa (mionecrose) 
• A gangrena é uma infecção que rápida e progressivamente destrói músculos 
com toxicidade sistêmica, certamente devido, em grande parte, à ação da α-
toxina. A gangrena gasosa está usualmente associada a traumas ou cirurgias. 
 
 
• Infecção alimentar 
• C. perfringens tipo A causa uma forma branda comum de infecção alimentar, 
detectada em todo o mundo, especialmente sob a forma de surtos. 
• A infecção ocorre após a ingestão de alimentos contaminados com no 
mínimo 108 células produtoras de enterotoxina. 
• Os alimentos mais comumente envolvidos são os proteicos de origem animal, 
como carnes de bovinos e de aves que, após a contaminação, são manipulados 
por longos períodos (cozimento lento e logo após estocados à temperatura 
ambiente). Os esporos, sobrevivendo ao cozimento, germinam tão logo a 
temperatura alcança aquela estabelecida como ótima de crescimento. 
• O tempo de geração de C. perfringens é de 10 a 12 minutos, quando a temperatura 
é de 43 °C a 47 °C, produzindo então um número expressivo de células 
vegetativas. Muitas dessas células vegetativas morrem quando expostas ao meio 
ácido do estômago. Entretanto, se o alimento ingerido estiver suficientemente 
contaminado, algumas células sobreviventes passam para o intestino, onde no 
meio alcalino esporulam. A enterotoxina (CPE) acumulada intracelularmente é 
liberada quando a esporulação se completa e a lise ocorre para liberação do 
endosporo. 
• O período de incubação pode variar de 6 a 24 horas após a exposição e os 
sintomas principais são diarréia aquosa e espasmos intestinais com evolução 
benigna em 24 horas, em indivíduos sadios. 
 
 
• Outras infecções 
• Colecistite enfisematosa. Esta forma grave de infecção no trato biliar ocorre, 
especialmente, entre diabéticos. 
• Trato genital feminino → ex: abscessos tubo-ovarianos e pélvicos. 
• A celulite criptante ou celulite anaeróbica é caracterizada por formação de gás 
em tecido subcutâneo, sem toxicidade sistêmica e ocorre após três dias de um 
trauma. 
• A enterite necrótica, causada pela β-toxina de C. perfringens tipo C, sensível à 
protease, através do consumo de carnes contaminadas desuínos são incapazes de 
inativar a β-toxina pelos baixos níveis de proteases pancreáticas produzidos, em 
decorrência da desnutrição e simultânea dieta rica em inibidores de protease, 
como batata-doce, amendoim, soja. 
 
Clostridium botulinum 
Bacilo que apresenta esporos ovais subterminais, cujo habitat natural é o solo, poeira e 
sedimentos marinhos, podendo ser encontrado em uma grande variedade de agroprodutos, frescos 
ou industrializados. A espécie produz sete tipos antigênicos de toxina botulínica (BoNT– 
botulinum neurotoxin) designados de A-G. 
 
A espécie é dividida em quatro grupos fisiológicos: 
1. O grupo I reúne os micro-organismos proteolíticos que produzem as toxinas A, B ou F. 
2. O grupo II reúne os organismos não proteolíticos e que podem produzir as toxinas B, E 
ou F. 
3. O grupo III engloba os organismos produtores de toxinas C e D. 
4. O grupo IV define o tipo G, que não causa doença humana ou animal. 
 
As toxinas A, B, E e F são as principais causas de botulismo em humanos. C. botulinum também 
produz as exoenzimas C3 altera moléculas envolvidas na sinalização intracelular. A toxina 
botulínica é uma metaloprotease → ativação depende da clivagem proteolítica em duas cadeias 
polipeptídicas (leve e pesada). A BoNT é uma potente inibidora de neurotransmissores. 
Associa-se a proteínas não tóxicas para formar complexos cujos respectivos genes estão reunidos 
em um segmento de DNA denominado locus botulínico, localizado provavelmente em um 
elemento móvel. 
 
Patogênese 
O botulismo em seres humanos apresenta-se sob quatro formas. O botulismo infantil (bebês); o 
botulismo clássico; o botulismo de lesão e o botulismo após colonização em adultos. 
 
No botulismo infantil, o intestino é colonizado por esporos de C. botulinum, especialmente nos 
primeiros meses de vida, pelas condições satisfatórias para a colonização. Após germinação e 
consequente produção de neurotoxina no intestino grosso, a BoNT atravessa o tecido 
epitelial através de um processo ativo que envolve o reconhecimento de receptores na superfície 
apical do epitélio, endocitose mediada por receptor e liberação na face basolateral. 
• A toxina é então absorvida pela corrente sanguínea, sendo carreada às terminações 
nervosas periféricas, particularmente as junções neuromusculares dos neurônios 
motores onde se liga, irreversivelmente, às membranas pré-sinápticas, causando paralisia 
aguda flácida. 
 
Casos de colonização do C. botulinum em adultos, sua frequência é extremamente rara, pela 
alteração excepcional que deve ocorrer na anatomia, fisiologia e microbiota intestinal. 
 
O botulismo clássico ocorre após a ingestão de alimento contendo a BoNT pré-formada. Em 
geral, a toxina se encontra associada de forma não covalente a proteínas auxiliares, como as 
hemaglutininas (HA), também secretadas pelo C. Botulinum. Essas proteínas auxiliares 
protegem a BoNT da degradação pelo sistema digestório, permitindo que maiores quantidades 
da toxina alcancem o intestino delgado. A absorção ocorre primariamente no duodeno e jejuno e, 
através, da corrente sanguínea alcança as sinapses colinérgicas periféricas (incluindo-se as 
junções neuromusculares), onde então se ligam a vesículas sinápticas capazes de se fundir com 
as membranas neuronais permitindo que a toxina seja internalizada por endocitose. 
• O pH endossomal ácido permite mudanças conformacionais na toxina que levam a 
translocação da cadeia leve para o citoplasma celular. O alvo terminal dessas toxinas são 
as proteínas SNAREs (soluble NFS attachment receptor) como a sinaptobrevina e 
sintaxina, interferindo na liberação de acetilcolina. 
 
Manifestações clínicas 
Em decorrência da distribuição hematogênica da BoNT, as formas de botulismo manifestam-se 
como uma paralisia simétrica flácida descendente com diplopia, disartria, disfonia, disfagia 
e possivelmente com sequelas neurológicas, apesar da rota de transmissão (oral). A BoNT é 
considerada uma das toxinas mais potentes que se conhece. Sua potência é originada pela sua 
habilidade em bloquear transmissões neuromusculares e levar à morte através da paralisia da 
musculatura envolvida na respiração. 
 
Clostridium difficile 
C. difficile é um bacilo que se mostra predominantemente Gram-positivo, porém torna-se 
Gram-negativo após 24 a 48 horas de cultivo. Os esporos ovais subterminais são verificados na 
fase estacionária de crescimento na maioria dos meios sólidos com exceção dos meios seletivos. 
É fermentador de glicose, frutose, manitol e manose. 
 
C. difficile é normalmente um organismo ambiental desprovido de virulência. Assim como para 
outros microrganismos, parece que a intervenção do homem foi determinante no delineamento 
das condições de morbidade e mortalidade. Tais condições, a princípio, se fundamentam em 
alterações da microbiota intestinal que alguns antimicrobianos são capazes de induzir, uma vez 
que uma população anfibiôntica equilibrada oferece resistência à sua colonização. 
 
Atualmente, o grupo de maior risco para o desenvolvimento das infecções associadas ao C. 
difficile (CDAD) incluem os indivíduos hospitalizados com mais de 65 anos de idade com 
exposição recente a antibióticos; pacientes que fazem uso de redutores da acidez estomacal 
como os bloqueadores de H2 e inibidores da bomba de prótons; pacientes portadores de 
comorbidades e fazendo uso de imunossupressores. Esporos do C. difficile estão distribuídos na 
natureza desde solos, rios, lagos, vegetais, expondo o homem na comunidade, que, por sua vez, 
carrearia tal micro-organismo aos hospitais, onde o uso de antibióticos é mais expressivo. 
 
Mais frequente patógeno nosocomial (infecção hospitalar) de diarreias associadas ao uso de 
antimicrobianos e que eventualmente evoluem para quadros de intensa inflamação denominados 
de enterocolite pseudomembranosa. A associação entre C. difficile e diarreia seguida por 
enterocolite, após uso de antimicrobianos, foi definitivamente estabelecida pela atividade de duas 
toxinas denominadas de toxina A (TcdA) e toxina B (TcdB). 
• TcdA → potente enterotoxina que danifica o epitélio intestinal (inflamação) e expõe os 
receptores para a TcdB. 
• Aumentam a permeabilidade paracelular. 
• A produção das toxinas A e B depende das cepas e dos fatores ambientais, tais como a 
oferta de nutrientes, temperatura e a presença de concentrações subinibitórias de 
antibióticos. 
• Algumas poucas cepas produzem toxina binária ou CDT, composta de duas cadeias 
proteicas independentes com funções enzimáticas (CDTa) e de ligação (CDTb) que 
facilitam a aderência de C. difficile à superfície do epitélio, ajudando assim a colonização. 
Assim, a CDT aumentaria a virulência da espécie. 
 
Vale ressaltar que outros fatores podem contribuir na colonização de C. difficile no hospedeiro, 
tais como fímbrias, flagelos e moléculas de superfície que reconheçam componentes da matriz 
extracelular. 
 
Patogênese 
As etapas fundamentais na patogênese das infecções associadas a C. difficile são: 
1. Alteração da microbiota do trato intestinal pelo uso de antimicrobianos 
(especialmente cefalosporinas, penicilinas e clindamicinas) → diminuição da resistência 
à colonização do C. difficile. 
2. Colonização do microrganismo: através da eventual transmissão fecal-oral. Forma 
vegetativa e o crescimento de C. difficile toxigênico no cólon proporciona a liberação de 
ambas as toxinas. 
3. Elaboração da TcdA e TcdB: a TcdA ativa macrófagos e mastócitos, induzindo a 
produção de mediadores inflamatórios que causam secreção de fluidos e aumento da 
permeabilidade da mucosa intestinal responsável pela diarreia. 
4. Danos na mucosa e inflamação: a perda dos filamentos de actina, ocorrida em 
decorrência da ação tanto da TcdA quanto da TcdB, além da quimiotaxia e liberação de 
citocinas, conduz ao aparecimento de úlceras na superfície da mucosa que são logo 
recobertas com muco, proteínas séricas e célulasinflamatórias, criando uma típica 
pseudomembrana, que tende a coalescer e consequentemente caracterizar o estágio de 
enterocolite, resultado de uma resposta inflamatória intensa. 
 
Manifestações clínicas 
Essa infecção pode produzir um amplo espectro de manifestações clínicas que variam desde o 
estado de portador assintomático, em bebês e adultos, a fulminantes colites com megacólon 
e perfuração do cólon, como complicações e recorrências, dependentes de fatores do 
hospedeiro, como a densidade de receptores, níveis de anticorpos e presença ou ausência da 
barreira da microbiota. 
 
A diarreia associada a C. difficile usualmente ocorre quatro a nove dias após o início da terapia 
antimicrobiana e é a manifestação clínica mais frequente, regredindo espontaneamente em 25% 
dos pacientes com a retirada do antimicrobiano em uso. 
 
Os sinais típicos e sintomas de uma infecção aguda causada por C. difficile incluem: 
• Diarréia aquosa, anorexia, náusea, leucocitose e neutrofilia. 
 
Já a enterocolite pseudomembranosa que, eventualmente, se segue, é caracterizada pela 
presença de fezes com muco, febre, e leucocitose. As recorrências clínicas são frequentes e 
podem ser devido a recaídas com a mesma cepa ou podem ser reinfecções com uma nova cepa.