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Bactérias Morfologia • A bactéria é uma célula procarionte (não tem núcleo bem definido), tendo um tama- nho de cerca de 0,3 por 0,8 μm até 10 por 25 μm (importante ter noção para saber que uma célula cabe dentro da outra, como saber que várias bactérias cabem dentro do neu- trófilo ou que uma célula procarionte cabe dentro da célula eucarionte). O tamanho de interesse clínico é de entre 0,5–1μm por 2– 5 μm; • A descoberta da forma dessa bactéria au- xilia no diagnóstico de uma determinada doença, sendo essa forma descoberta atra- vés do isolamento de uma bactéria que, em meio de cultivo, forma colônias e permitem sua identificação com a formação de lâmina e coloração; • A bactéria estabelece uma interação com outras células, como macrófagos ou partícu- las virais (algumas podem parasitar a bacté- ria, utilizando sua maquinaria para realizar a transcrição e a tradução, podendo aumen- tar a variabilidade genética da bactéria por isso → resistência e reprodução bacteriana); • Um bacteriófago é a partícula viral que tem maior afinidade por bactéria, por ter re- ceptores para os procariontes, sendo essas partículas menores que o próprio ribossomo da bactéria, por exemplo; • Saber o tipo de arranjo e forma da bactéria é importante para facilitar no processo diag- nóstico, sendo eles observados ao isolar esse microrganismo do seu local de infec- ção ou onde exerce seus sintomas e sinais, por exemplo; Ex: em uma uretrite realiza-se uma cul- tura da urina para fazer meios de cultivo e isolar uma unidade formadora de colônia. Depois, se faz uma lâmina e coloca-se uma coloração do gram, enxergando a forma e seu arranjo • Unidade formadora de colônia: trata-se de uma única bactéria viável que forma uma colônia através da reprodução; • Arranjo: é a forma que a bactéria se agrupa; • Baseado na forma da bactéria e no seu ar- ranjo (que são observáveis devido a colora- ção de gram, que pode ser positiva ou nega- tiva) é possível eliminar diversas outras es- pécies de bactéria, sem, ainda, analisar suas características bioquímicas (pode ser feita posteriormente para se ter com certeza qual o é o microrganismo). → • As bactérias esféricas adquirem o nome de cocos; • Diplococos: são os cocos agrupados em pares. A bactéria quando se divide pode: de uma célula formar 2 soltas umas das outras ou formar outra célula que fica unida a ini- cial por conta da parede celular (causada pe- las proteínas de ancoragem). Possui apenas um plano de divisão; Ex: diplococo gram+ causando pneumo- nia é o Streptococo pneumoniae • Estreptococos: são cordões formados por grandes números de cocos. São unidos por proteínas de ancoragem, dando origem a Marianne Barone (15A) Disciplina – Prof. Marianne Barone (15A) Microbiologia – Prof. Cassio Negro Coimbra gêneros diferentes. Possui apenas um plano de divisão; • Estrafilococos: são arranjos aleatórios de um grande número de cocos unidos sem um padrão de divisão, dando origem a um gê- nero. Ele possui 3 diferentes planos de di- visão, tendo reprodução em diversos senti- dos; • De acordo com seu plano de divisão, ocorre uma variação na origem dos diferen- tes arranjos e na sua reprodução. → • São os bacilos ou bastonetes; • Bacilos: geralmente são células solo ou isoladas; • Diplobacilos: são os bacilos agrupados em pares; • Estreptobacilos: são os cordões formados pela união de diversos bacilos; • Possui apenas um plano de divisão e, por isso, não tem formações aleatórias resultan- tes da reprodução assexuada; • Cocobacilo: não tem as estruturas da pa- rede celular bem formadas, tendo uma forma oval. → • Vibriões: possui arranjo isolado, pare- cendo uma “vírgula” e tem corpo mais rí- gido; Ex: o mais importante clinicamente para o homem é o vibrião colérico. Uma das to- xinas mais importantes para determinar dis- túrbios eletrolíticos causados por bactéria e que pode matar o indivíduo é chamada de CTX (toxina colérica), mas nem todos os vibriões coléricos tem a variabilidade gené- tica para produzir essa substância. Eles são encontrados, principalmente, nos mercados de peixes • Espiroquetas: possui maior mobilidade com endoflagelos (flagelos internos), fa- zendo um giro e tendo uma motilidade, po- dendo causar doenças no homem, sendo um dos principais fatores de virulência os flage- los internos; Ex: o agente etiológico da sífilis é do tipo espiroqueta e não consegue ultrapassar a pele (formada por 4 camadas de células justapostas), precisando ter uma abrasão para realizar sua implantação. O Treponema pallidum (sífilis) ultrapassa, porém, as mu- cosas íntegras. Ele tem dois fatores de viru- lência importantes: o ácido hialurônico (é quebrado pela hialuronidase, afrouxando o tecido conjuntivo) e sua motilidade causada pelos endoflagelos • Espirilos: possui flagelos nos dois polos da célula, com pouca flexibilidade e maior rigidez. Não causa doença em homem. Estruturas celulares • São divididas em: - Essenciais: todo procarionte deve ter; - Facultativa: pode conferir vantagem adaptativa ao microrganismo. → • Membrana plasmática: é o primeiro “fo- lheto” entre os 3 que são observados na bac- téria, sendo presente em todo organismo procarionte e organizada na forma de mo- delo de mosaico fluído. Ela participa do processo de produção de energia da bac- téria, realizando o transporte orgânico de elétron, sendo essa a única diferença dela para a membrana dos eucariontes; • Ribossomo: realiza a produção de proteí- nas através da associação com os RNA, sendo alvos importantes para os antibacteri- anos; • Citoplasma; • Material genético: não está localizado no núcleo; - Ele fica concentrado no nucleóide, não disperso no citoplasma como se pensava an- teriormente, por haverem proteínas seme- lhantes as histonas que mantêm esse mate- rial genético unido e possuem influência na expressão do material genético (controle); - O tipo do material genético da bactéria é DNA circular, sendo um único cromos- somo em fita-dupla contínua. → • Parede celular: é o segundo folheto que “envolve” a célula. Ela é uma estrutura des- crita por alguns como essencial, porém, existem exceções procariontes que não pos- suem parede celular; • Cápsula: é um fator importante de adap- tação, por conferir maior resistência contra a ação de fagocitose dos macrófagos; • Fímbrias: são “pelos” que são responsá- veis, na maior parte dos casos, por facilita- rem a implantação; • Corpúsculo de inclusão: são sacos que armazenam coisas, como ferro, dando van- tagem adaptativa; • Flagelos: estruturas de locomoção da bac- téria. Ela não se locomove apenas pelo fla- gelo, mas é uma das estruturas que permite a locomoção; • Pilus: aumento de variabilidade genética; • Plasmídeo: é um DNA circular pequeno que trás vantagem adaptativa para a bactéria com um determinado ambiente, não sendo um DNA cromossomial. Ele aumenta a va- riabilidade genética por poder ser “trocado” com outra bactéria durante a reprodução (conjugação). Parede celular • Christiam Hans Gram foi responsável por descobrir a diferença entre as bactérias gram+ e as gram– através de experimentos de coloração, utilizando vários tipos de co- rantes diferentes, tentando fazer, em se- guida, uma forma de descolorir e colorir com um contra-corante. É possível observar na lâmina a forma e o arranjo das bactérias quando essas são coloridas por um corante (geralmente estão transparentes); • Ao colorir os microrganismos com um co- rante roxo chamado de cristal violeta e de- pois uma solução rica em iodo chamada de lugol. O iodo presente no lugol faz com que o cristal violeta consiga precipitar nesse mi- crorganismo, se concentrandona parede ce- lular e regiões citoplasmáticas da bactéria; • Em tentativa de descolorir a bactéria, ele tentou administrar álcool com acetona em razão 1:1; • Em alguns grupos de microrganismo, esse primeiro corante é perdido após a adminis- tração do álcool com a acetona, ou seja, o corante sai da bactéria. Em outros grupos, mesmo após expor a bactéria a mistura, per- manecem com a mesma cor roxa até o final do experimento; • Depois de jogar a solução de iodo para fi- xar o cristal violeta com a solução de álcool e acetona, um grupo de microrganismo permanece roxo e outro grupo, na presença do álcool com acetona, volta a ficar trans- parente, então não é possível enxergar o microrganismo na lâmina no microscópio; • Para provar que o microrganismo ainda es- tava na lâmina, joga-se um contra-corante rosa para contrastar o primeiro corante; • As bactérias que permanecem com o pri- meiro corante são chamadas de gram po- sitivas, enquanto as que descoram são cha- madas de gram negativas. Essa diferença tem relação direta com a estrutura bioquí- mica da parede celular, que diferem entre o grupo das bactérias gram+ e gram–; • Essa diferença é importante para a realiza- ção do diagnóstico e para a terapêutica, pois, ao fazer a coloração de gram é possí- vel ver a forma, o arranjo e a composição bioquímica da parede celular da bactéria, podendo auxiliar em uma maior especifici- dade de antimicrobianos para o rompimento dessa parede, por exemplo; • A bactéria gram+ possui uma camada grossa de peptideoglicano constituindo sua parede celular, acima da membrana plasmática; - A camada de peptidoglicano espessa das bactérias gram+ é permeável para algumas substâncias, então ao jogar o cristal violeta, ele penetra na membrana plasmática e cora o microrganismo; - Ao jogar álcool com acetona na bactéria, a camada laranja fica impermeável e o cris- tal violeta que estava dentro da bactéria não consegue sair dela, ficando preso na bacté- ria e, por isso, até o final do experimento do gram, as bactérias gram positivas permane- cem roxa; • A bactéria gram– tem uma camada del- gada de peptideoglicano, que está entre uma membrana mais interna e outra mais externa, sendo uma estrutura mais com- plexa que as bactérias gram+; - Quando em contato com o álcool e ace- tona, as bactérias gram– sofrem uma perda de uma camada de lipoproteínas de ancora- gem (lipídios associados a estruturas protei- cas); - Esse lipídeo é sensível a ação da acetona, sendo ele que ancora a membrana externa a membrana interna da bactéria gram–; - Então, ao jogar o álcool com acetona, são quebradas as lipoproteínas de ancoragem, fazendo romper a parede celular e com isso o líquido roxo sai e a bactéria volta a ser transparente; - Ao jogar o corante rosa nesta lâmina, ele penetra e a bactéria adquire coloração rosa; Ex: as 3 principais bactérias que causam meningites infantes são os hemófilos influenza, Anenserie meningite e Strepto- coccus pneumoniae, sendo essas do tipo di- plococos; * Em caso de sinais e sintomas relacio- nados a meningite se faz a coleta de líquor cefalorraquidiano (é um ambiente estéril, ou seja, não pode ter microrganismos); * Ao observar diplococos naquela lâ- mina, que podem ser Streptococcus pneu- moniae se for gram+ e Anenserie meningite se forem diplococos gram–, sendo impor- tante essa informação devido aos diferentes tratamentos; • O peptideoglicano é formado por 2 estru- turas: ácido N-acetilglicosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM). O NAG se adere ao NAM e vão se intercalando para formar o peptideoglicano (uma macromo- lécula); • O NAM tem uma “cauda” onde se tem pendurada um tetrapeptídeo, ou seja, uma cadeia formada por 4 aminoácidos, sendo que o terceiro aminoácido do tripeptídeo é diferente nas bactérias gram+ e gram–; • Então, esse terceiro aminoácido tem rela- ção com a estrutura do peptidoglicano, fa- zendo com que a bactéria gram+ consiga formar uma grossa camada de peptideogli- cano (com em média 70 camadas), en- quanto a bactéria gram– não possui uma ca- mada grossa por ter como terceiro aminoá- cido um aminoácido que não favorece as li- gações para que ocorra a formação dessa ca- mada grossa; • O terceiro aminoácido na bactéria gram– é o ácido meso-diaminopimélico e na bactéria gram+ é uma lisina; • O terceiro aminoácido do NAM se liga ao último aminoácido de outro NAM, e com isso forma-se uma parede de estrutura celu- lar. Essa ligação é feita por uma ponte pep- tídica, constituída por aminoácidos, cha- mado de transpeptidação (ligação entre pep- tídeos) e é catalisado por algumas enzimas, dentre elas a transpeptidase; • Todo antibacteriano grupo de beta lactâ- micos e a penincilina agem inibindo a trans- peptidação, assim, forma um buraco na pa- rede celular que provoca edema osmótico, visto que a água do meio externo entra na bactéria, que acaba por túrgida e, assim, re- sultando em uma “explosão” da bactéria; • As bactérias gram+ possuem uma grande macromolécula e existem grupos de anti- bacterianos capazes de inibir essa estrutura. → –: • A bactéria gram– tem membrana citoplas- mática, uma camada fina de peptideogli- cana e, ancorado, a essa estrutura tem uma membrana mais externa; - Assim, é formado um espaço chamado de espaço periplasma ou periplasmático, que fica entre as duas membranas, portanto, apenas a bactéria gram– apresenta o espaso periplasma; - É um espaço de destoxificação das bac- térias, tem enzimas presentes e se alguma coisa do meio externo entrar nessa região, antes de passar para dentro do citoplasma da bactéria pelas porinas ela enfrenta o espaço periplasmático, que atua como um meca- nismo inato de defesa do microrganismo; • Quando tem a fagocitose, o fagossomo que se liga ao lissomoso forma o fagolissomono e, com isso, é formado um vacúolo de di- gestão que mata as bactérias; - As espécies reativas de oxigênio reagem contra a membrana plasmática, por exem- plo, e danificam essa membrana plasmática; - Como o procarionte não tem sistema de reparo como a célula eucarionte, esse es- paço periplasmático é importante por ter en- zimas de destoxificação da bactéria que re- agem com as espécies reativas de oxigênio, as quebrando e diminuindo a lesão celular essas espécies reativas (o espaço é entre o peptideoglicano e a membrana plasmática, então, ocorre essa defesa antes de chegar na membrana); Ex: supondo que tenha a presença de H2O2 (peróxido de hidrogênio). Algumas bactérias podem apresentar nesse espaço a peroxidase, que quebra o peróxido de oxi- gênio quebrando-a em água e O2 (não é re- ativo) • Há uma estrutura amarela nesse espaço, que é a lipoproteína. Ao jogar álcool com acetona na bactéria gram–, a acetona quebra esse lipídio e, com isso, há uma dissociação das camadas, liberando o peptideoglicano e a camada externa, ocorrendo a liberação do corante na coloração de gram; • Na membrana externa tem algumas prote- ínas que tem relação importante com im- plantação; • Porinas: são estruturas proteicas capazes de selecionar o que entra do meio externo para o meio interno; • A estrutura mais importante é uma estru- tura lipídica presente na porção externa da membrana mais externa e que está represen- tada como um quadrado amarelo e, acima desse lipídio, tem um açúcar mais central e que faz a ligação do lipídio com uma cadeia lateral repetitiva de açúcares, sendo cha- mada de lipopolissacarídeo das bactérias gram negativas (LPS); • Esse LPS é extremamente inflamatório para as células eucariontes e sabe-se que mesmo uma pequena quantidade de LPS já é o suficiente para aparecer citocinas pró- inflamatórias e estimulando o processo da resposta imune adaptativa, sendo uma estru- tura endotóxica dabactéria e, conforme aparecem LPS as células começam a encos- tar nesse composto; • O LPS é composto pelo lipídeo A, que é o componente inflamatório dessa estrutura. Ele encosta em receptores de PUMPS, isto é, os padrões moleculares presentes nos invasores ou DUMPS, que são os padrões moleculares modificados no indivíduo; • Esse lipídeo A começar a encontrar nos re- ceptores de padrão presentes no ser-humano e, com isso, dispara sinais que promovem transduções intracelulares e, com isso, tem- se como um aviso que o organismo está sendo atacado e as citocinas pró-inflamató- rias começam a aparecer; • O aparecimento de LPS resulta no apare- cimento de citocina pró-inflamatória e se isso ocorrer de forma muito exacerbada pode resultar quadros extremos de inflama- ção, podendo levar inclusive a quadros de choques sépticos ou choque endotóxico; • O peptidoglicano nas bactérias gram+ é tão inflamatório (é também um PUMP) quanto o lipídeo A das bactérias gram–. O LPS é o componente inflamatório dessa bactéria gram negativa, sendo sua endoto- xina; • O LPS tem um centro que é um açúcar que se liga um lipídeo a uma cadeia lateral repe- titiva de carboidrato, sendo que essa cadeia lateral é um marcador sorológico dentro de algumas espécies bacterianas, auxiliando na sorotipagem dessa bactéria; • Existem mecanismos que permitem iden- tificar as diferenças estruturais nesses açú- cares, e a partir dessas diferenças é possível tentar identificar a bactéria. Essa estrutura de polissacarídeo é chamada de antígeno O e mostra diferenças estruturais desses car- boidratos, e também se a bactéria é mais ou menos patogênica; • Ao notar essa diferença do polissacarídeo, é possível saber que a bactéria herdou junto com essa diferença um conjunto de genes que faz com que ela possa promover tipos de manifestação diferentes de sinais e sinto- mas. → • As bactérias gram+ e gram– são os princi- pais grupos de bactérias que tem como hos- pedeiro o homem, mas há exceções; • O Mycoplasma pneumoniae não tem pa- rede celular e existe também um grupo de bactérias que têm parede celular diferente daquelas que são classificadas em gram+ e gram–, que são as micobactérias; Ex: as micobactérias do complexo Tu- berculosis causam a tuberculose, Mycobac- terium leprae que causa hanseníase/lepra • Uma suspeita de infecção por micobacté- ria não deve se solicitar a coloração de gram, mas deve solicitar a coloração feita pela técnica de Ziehl-Neelsen; • Colhe-se escarro do indivíduo numa lâ- mina, se o sujeito conseguir escarrar de 104 micobactérias por ml de amostra, é possível enxergar essa bactéria no exame direto. Se não tiver essa quantidade deve, ser feito um diagnóstico por presunção (sintomas e si- nais, raio-X, teste da reação de hipersensi- bilidade do tipo IV), por não ser viável iso- lar essa micobactéria por ela ter um ciclo lento, demorando cerca de 8 semanas para se reproduzir; • O diagnóstico da para a gente fazer o di- agnóstico da Mycobacterium leprae é feito com um raspado da lesão, por ser uma lesão ativa, isto é, tem-se a presença de microrga- nismos vivos (conseguem ter um metabo- lismo) e viáveis (conseguem se multipli- car); • A parede celular das micobactérias não é igual a parede celular da gram positiva nem da gram negativa, visto que elas possuem uma camada de ácidos graxos de cadeia longa pouco comum, que são chamados de ácidos micólicos, e eles acabam compondo uma camada cerosa nessa bactéria. Con- forme aumenta a temperatura dessa cera, ela fica liquefeita e na temperatura ambiente endurece de novo; • O processo do teste de laboratório é o mesmo, uma técnica de aquecer a camada serosa da micobactéria e deixar novamente em temperatura ambiente para que essa ca- mada retorne ao seu formato original. Como ela fica endurecida, ela impede a saída do primeiro corante e, então, se mantém colo- rida; • Para fazer a técnica de Ziehl-Neelsen têm- se diversos corantes (fucsina + T/ 97% ál- cool e 3% ácido clorídrico/ azul de meti- leno). A toxina vermelha/rosa é útil na co- loração de gram para contrapor pelo fato de gram+ corar no primeiro corante e gram ne- gativo se cora com o segundo corante, fi- cando rosa; • A bactéria que configura a micobactéria fica rosa até o final e a bactéria que não con- figura a mycobacteria fica azul, pois é jo- gado o corante de azul metileno; • Ao pegar o escarro do paciente a gente fixa o escarro dele na laina, joga toxina na lâ- mina e, então, coloca a lâmina no fogo, es- perando sair uma cor. Não pode ferver se não a forma da bactéria é perdida. Deve-se sair uma cor, indicando o momento em que o corante penetra nessa bactéria pelo fato de a camada de cera ter sido desfeita; • Então num primeiro momento, toxina e aumento de temperatura da lâmina fazem a bactéria ficar rosa. Ao retornar a lâmina para temperatura ambiente e a cera volta a ficar dura, coloca-se um ácido para que bac- térias que não forem micobactérias e estive- rem na lâmina, tanto bactéria gram+ ou gram– descorarem; • A micobactéria resiste a ação do ácido clo- rídrico, então, não é possível “lavar” o seu interior e tirar a toxina vermelha/rosa, para enfiar o azul de metileno num segundo mo- mento; • Se a bactéria for gram+ ou gram– é possí- vel retirar o peptídeo glioglicano (com a membrana externa se for gram–) e ao jogar o corante azul de metileno ficam azuis; • As micobactérias permanecem rosas; • As mycobacterium são BAAR, ou seja, autobásico resistente, pois a técnica de co- loração usa ácido clorídrico e ela resiste a sua ação. Se na lâmina for presente um ba- cilo que não é vermelho diz-se que é BNAAR (bacilo não ácido resistente). Ex: exame da tb: amostra de escarro com presença de BARR. No exame da le- pra, temos a presença do BAAR (tudo em vermelho é bacilo auto resistentes). Por se ter uma lâmina cheia de BAAR, sabe-se que o paciente está evoluindo mal com resposta ruim Flagelo • O flagelo é presente nas bactérias gram+ e gram –, perpassando todas as camadas das bactérias para a sua ancoragem; • Ele atua como o antígeno H, então, essa estrutura também pode ser usada para fazer a diferenciação de sorotipo. Ter uma sé- tima variação do flagelo (ela ser H7), por exemplo indica que ela tem um conjunto de genes, fatores de virulência que provocam agravo; • O flagelo é uma estrutura de locomoção e funciona como marcador de sorotipo de bactéria “do mal”. Fímbrias/pili • As fímbrias são conhecidas como pili (pili é plural e pilus é singular); • São “cabelos” que participam da primeira etapa do processo infeccioso, ou seja, da implantação, fazendo com que a bactéria grude; • As bactérias diferentes têm tipos de fím- brias diferentes, que fazem com que elas te- nham afinidade diferentes pelos tecidos; • Elas possuem tem receptores para bacte- riófagos, que são partículas virais que inva- dem procariontes, tendo relação com o au- mento da variabilidade genética, visto que uma das formas da bactéria conseguir variação é através dos bacteriáfagos, permi- tindo resistência antibacteriana, aumento de fator de virulência e adaptação ao ambiente com produtos químicos; • O bacteriófago gruda no procarionte por essas fimbrias que tem receptores; • Existe uma fímbria especial chamada de pilus de conjugação, chamada também de fímbria sexual ou fímbria F, que é respon- sável por formar um túnel citoplasmático entre células e é uma das formas de transfe- rência de material genético, principalmente plasmídeos (uma bactéria doa material ge- nético e a outra recebe), sendo que, geral- mente, está presente 1 ou 2 dessas fímbrias por bactéria na troca de material genético. EPS • EPS são substâncias poliméricas extra- celulares que as bactérias podem produzir e que costumavam seremchamadas de glico- cálice; • Uma bactéria pode produzir individual- mente as EPS para seu uso próprio ou pode produzir em grandes quantidades para uso próprio e para outras bactérias; • Uma bactéria isolada produz o EPS, que é um polissacarídeo produzido pela bactéria e que deixa seu meio interno, ficando pre- sente em torno desse microrganismo, e, por isso, é uma substância polimérica extracelu- lar; • Essa substância pode ser viscosa (parece um mel) e tem poder enorme de adesão a superfície de tecido de mamíferos; • O EPS viscoso é chamado de fibrila de adesão por tem papel de grudar em coisas; • Ele pode ser produzido por algumas bac- térias e continuar “duro” na parede celular da bactéria, sendo esse o EPS individual produzido por uma bactéria; - É um polissacarídeo capsular e não pode ser fagocitado, visto que, esse açúcar tam- bém existe nas nossas células, então traz um grande poder de evasão do nosso sistema imune inato. Então, o fagócito tenta fagoci- tar essa bactéria que produz cápsula e não consegue por não achar um PUMP, levando uma vantagem para a bactéria, pois deve-se providenciar um artefato para poder fagoci- tar essa bactéria; • Há um EPS chamado de biofilme que está associado a 80% das infecções por bacté- rias, principalmente quando tem a presença de procedimentos invasivos como cateteres; • As bactérias estão na superfície atravéss da presença desses agregados bacterianos envolvidas por uma película de exopolissa- carídeo, isto é, de substância polimérica ex- tracelula; - Ele funciona como uma cabana para a bactéria protegendo-a contra a radiação UV do ambiente por exemplo, e ainda fornece substrato para a produção de energia; - Abaixo do biofilme a bactéria está prote- gida, logo essa substância é adaptativa para a bactéria, protegendo-a em ambientes inós- pitos, contra a desidratação; - Quando esse filme é transportado para o corpo a vantagem é que o macrófago nao consegue fagocitar o EPS, por não é um pump então, o fagocito não tem receptor para isso; - Além disso o acesso de antimicrobianos contra esse microrganismo é dificultado; • Um biofilme pode não ser constituído ape- nas por uma única bactéria, ou seja, de um único gene bacteriano, ele pode ter uma co- lônia mista dele; • Biofilme misto: são bactérias que produ- zem biofilme e outras não que vivem ali e conseguem competir pelo espaço sem agre- dir uma a outra; Ex: várias bactérias produzem isso como a estafilococos epidermi principal compo- nente da microbiota da pele (é comensal), na corrente sanguínea o epidermi pode pro- vocar infecção • Importância do biofilme: 80% das infec- ções humanas com procedimentos invasi- vos, como próteses e cateteres, tem biofilme. Ele tem poder de se aderir em qualquer material terráqueo. Ex: 1: uma célula planctônica é a célula que está livre, adere numa substância qualquer e começa a formar biofilme, geralmente for- mando uma estrutura de formato seme- lhante a um cogumelo. Podem ter outras cé- lulas que se aderem a um lugar e constroem o biofilme 2: um paciente entubado por muito tempo tem 2 problemas: além de necrose da traquéia (sendo preciso fazer uma traqueos- tomia), pode ocorrer a formação de biofilme misto, em que uma bactéria produz o bio- filme enquanto várias outras utilizam desse biofilme para se protege Endosporo bacteriano • O endósporo bacteriano é uma estrutura similar a um esporo, que deixa a célula bac- teriana para se transformar numa estrutura crescente, latente, sem metabolização. Ela é uma estrutura de proteção da bactéria em ambientes inóspitos; - Filo firmicutes: quando a bactéria estiver num local inóspito, ela rapidamente replica o material genético, forma uma casca e é li- berada para o ambiente; Ex: o prego enferrujado é um ambiente em que se tiver o Clostridium tetani, sabe- se que ele está ali como endósporo e, ao cair no sangue, ele consegue se reproduzir. En- tão se ela se ver no sangue ele volta a tona, ele volta na forma vegetativa, isto é, a célula que metaboliza; * Clostridium tetani, Botulinum, difíci- les e Anthracis (é usado como bioterro- rismo); * Caso realize um processo de fervura a 100ºC por 10 minutos, todas as outras subs- tâncias são eliminadas, menos o endósporo, que sobrevive a até 2h nessa temperatura. Logo, para eliminar endósporo de materiais cirúrgicos, é preciso usar a autoclave, uma panela de pressão em que é colocada água e se atinge a temperatura de 121ºC atingindo uma pressão de 130 quilopascal de 15 a 20min, sendo capaz de eliminar os endos- poros e deixar o material estéril; • O endósporo é formado quando a bactéria se ver em ambiente inóspito multiplica o material genético faz invaginação da mem- brana citoplasmática que a partir daí fica uma dupla membrana que será preenchida com peptidoglicano; • Então o peptideoglicano forma o córtex do endósporo, que teráuma porção interna e outra externa; • Quando esse endósporo voltar a vida, ele será estrutura da parede celular da bactéria. Além disso, ele é coberto com capa de pro- teína e ainda tem uma outra estrutura por fora que é o exospório, uma estrutura pro- teica que deixa a casca com um aspecto mais rígido; • No interior é encontrado o dipicolinato de cálcio, um ácido associado ao cálcio que traz resistência ao calor; • No endósporo é encontrada grandes quan- tidades de cálcio, além do córtex, que é o peptídeo. Quando partido, o peptideogli- cano mais externo se perde, e o mais interno se transforma na parede celular da bactéria vegetativa; • Além da região cortical, que tem peptide- oglicano, existem a capa de proteína e o exospório, uma estrutura lipoprotéica que confere consistência a essa capa super-re- sistente; • No laboratório é possível identificar en- dósporo com coloração de verde de mala- quita, que cora os endósporos em verde; • Assim, é possível entender como as bacté- rias se adaptam aos mais diversos ambien- tes, como hospitalar, agentes químicos, com antimicrobianos, como ela adquire resistên- cia a um antibacteriano, agentes químicos e como ela pode ganhar fatores de virulência que ela não apresentava inicialmente. Ex: o vibrião colérico só produz toxina colérica se ela tiver o gene para isso, logo existe vibrião colérico que não produz essa tóxica Transferência de informação genética entre bactérias • Uma bactéria tem 2 tipos de material ge- nético: um material genético cromosso- mal e o material genético plasmidial (agem trazendo vantagem adaptativa para a célula); • A transferência de informação genética entre as bactérias permite que se tenha uma maior variabilidade genética, aumentando as chances de adquirir novos fatores de vi- rulência ou vantagens adaptativas, por exemplo, podendo ocorrer em bactérias vi- vas ou não; • Material genético: DNA de dupla fita contínua com cerca de 4,6 milhões de pares de bases em um único cromossomo, locali- zado na região nuclóide, e essa replica-se no processo de reprodução assexuada. No DNA são encontradas informações essen- ciais para a sobrevivência do microrga- nismo, como a presença de ilhas de patoge- nicidade que codificam os fatores de viru- lência; • DNA plasmidial: trata-se de um DNA de fita dupla, com formato circular e extra-cro- mossomal, ou seja, não faz parte do cromos- somo, sendo composto por cerca de 1-25 mil pares de bases; - São encontradas informações que codifi- cam substâncias que auxiliam (não são es- senciais) na sobrevivência do microrga- nismo em ambientes adversos. Ele leva a uma maior variabilidade genética ao mi- crorganismo, este que pode produzir enzi- mas que conferem resistência; - As bactérias podem possuir até 100 plas- mídios, cada um codificando uma informa- çãodiferente, porém, em média, possuem cerca de 10 a 15 plasmídeos; • Tanto o DNA cromossomal quanto o DNA plasmidial são replicados nas formas de re- produção sexuada ou assexuada. → • Tanto o material genético cromossômico como o plasmidial, na reprodução do tipo assexuada, são replicados através da divi- são binária ou cissiparidade; - Trata-se de um processo semelhante a mitose, em que a partir de uma célula ori- gina-se outras duas células, replicando-se o material genético de algumas enzimas im- portantes e com a ocorrência da invaginação da membrana plasmática e da parede celu- lar; - Essas células se transformam em indivi- duais, permanecendo ou não grudadas pela parede celular; • A bactéria, nesse momento da reprodução assexuada, replica material genético cro- mossômico e plasmidial, sendo esse um processo importante porque se essa bactéria tiver um plasmídeo de resistência à insulina, ela originará uma célula-filha com a mesma vantagem; • Na reprodução assexuada tem variabili- dade genética quando ocorre os fenômenos da mutação, que é um fenômeno raro; • Uma bactéria transformar em duas é cha- mada de bactéria de unidade formadora de colônia (UFC), ou seja, uma única bac- téria isolada que pode dar origem a uma co- lônia bacteriana com cerca de 800 mil a 1 milhão de células, processo que pode ser observado no processo infeccioso e in vitro quando esse microrganismo é isolado; • No meio de cultivo em que se tem a pre- sença de várias colônias, uma das técnicas é separar as UFC; - A amostra é diluída e, então, se faz a se- paração de uma única célula que dá origem a uma colônia bacteriana; - Ou seja, essa colônia foi originada a par- tir de uma única bactéria isolada viva e viá- vel que se reproduziu em progressão geo- métrica; - Essas bactérias são todas idênticas, a me- nos que tenha ocorrido o fenômeno da mu- tação; • Bactérias diferentes levam tempos dife- rentes para fazer o ciclo dessa reprodução assexuada; • As micobactérias fazem esse ciclo em ho- ras, então é inviável isolar sua colônia pois seria necessário esperar de 8 a 15 semanas e seu diagnóstico é feito por bacterioscopia direta, buscando por BAAR no exame de escarro ou a partir de lesões. → • A troca de material genético na reprodu- ção sexuada ocorre com a presença de uma bactéria doadora e outra receptora. Para que ocorra, é necessário que ambas as bac- térias possuam competência para realizar o processo, visto que, nem todas podem reali- zar esse tipo de reprodução; • Tem-se a passagem do material genético da bactéria doadora para a receptora, que pode incorporar por recombinação o DNA recebido ao seu próprio material genético, aumentando, assim, a variabilidade genética e, com isso, adquire características que não possuía anteriormente; • Essa forma de recombinação compensa a ausência de meiose e fecundação; • Nucleases: são enzimas que algumas bac- térias produzem que reconhecem material genético de dupla fita a fim de clivar o mesmo caso não seja uma troca de material viável, ou seja, as bactérias precisam ser competentes para doar e receber o material genético. Traz algumas características de resposta inata para as bactérias; • As formas de reprodução sexuada são: - Conjugação: transferência de plasmí- deos por pontes citoplasmáticas; - Transdução: introdução de fragmentos de DNA entre bactérias; - Transformação: absorção de fragmen- tos de DNA de bactérias lisadas no meio. Transformação: • Trata-se da absorção de fragmentos de DNA que estão presentes no meio, advindos de bactérias lisadas, na cromatina da bacté- ria receptora como ocorre em Bacillus, Streptococcus e Neisseria; • Competência necessária: capacidade da bactéria receptora reconhecer, absorver e inteirar o material genético do meio ao seu cromossomo ou plasmídeo (raro); • Ocorre a permuta entre as bases do DNA original da bactéria e aquele que foi absor- vido do meio; • Nesse processo, são utilizadas autolisinas pela bactéria receptora, que romperão e membrana e parede celular da bactéria, ex- pondo as proteínas ligadoras de DNA, estas que, se ligam apenas aos DNAs de dupla fita expostos no ambiente; • Então, posteriormente, as exonuclease da bactéria receptora quebram as ligações de hidrogênio no material, transformando o DNA de dupla fita em simples fita; • Assim, o material genético de simples fita pode entrar na célula e se ligará a proteínas transportadoras para que haja a proteção deste contra enzimas de degradação, ha- vendo o carreamento deste material gené- tico exógeno para próximo do material ge- nético cromossomial (endógeno); • Próximo do material genético cromosso- mial são encontradas as enzimas (RECa), que são responsáveis por buscarem busca- rão sítios de complementariedade no DNA cromossomial e ao encontrarem formam uma espécie de tripla fita (fita simples exó- gena + fita dupla endógena). Em seguida, retiram uma fita do material genético antigo e inserem a simples fita exógena no lugar; • Por fim, as enzimas de replicação do DNA complementam a simples fita, formando a fita dupla tradicional. Caso haja compatibi- lidade nesta troca, o fragmento passa a fazer parte do material genético da bactéria oca- sionando uma recombinação genética, sendo duplicado e passado durante a repro- dução binária. Conjugação: • Ocorre por transferência de plasmídeos F por pontes citoplasmáticas, podendo ocor- rer entre bactérias da mesma espécie ou não, sendo incomum no organismo humano, mas pode acontecer; • Competência necessária: formação das pontes citoplasmáticas (pili F) e não possuir enzimas como as endonucleases, ou seja, que degradem o material genético; • Existem enzimas chamadas de endonu- cleases de restrição, que são responsáveis por impedir a conjugação ao reconhecerem os palíndromos e realizando sua quebra; • Os plasmídeos são replicados no processo da replicação para que não ocorra alguma perda de informação, e, com isso, a bactéria F+ não fica sem plasmídeo. Podem ser doa- dos entre 10-15 plasmídeos por bactéria; • Plasmídeo F: também chamado de fator sexual ou fator de fertilidade, é o plasmídeo que é replicado e transportado, podendo es- tar ou não integrado no cromossomo da bac- téria hospedeira; - F+: trata-se da bactéria que doa o mate- rial genético, possuindo a capacidade de produzir o túnel citoplasmático, também chamado de “sex pillus” através das fím- brias, atravessando diretamente entre uma bactéria e outra; - F-: é a bactéria que recebe o material ge- nético; • O fragmento de plasmídeo F transferido se recombina com o cromossomo da bactéria receptora, resultando em uma maior varia- bilidade genética e que é transmitida para as próximas gerações; • A bactéria F-, ao receber o material gené- tico vindo da bactéria F+, sofre recombina- ção genética e passa a ser uma bactéria F+, ou seja, torna-se doadora e pode realizar conjugação; • Em algumas situações, o plasmídeo de fer- tilidade é acoplado ao material genético cro- mossomal da bactéria hospedeira, formando uma região de patogenicidade chamada de HFR (alta frequência de recombinação); - Então, numa troca de HFr com F-, ocor- rerá a doação de um pedaço do material ge- nético cromossomal, sendo o mecanismo semelhante com a transformação; - Dependendo do lugar no cromossomo onde o plasmídeo F se integrou e em qual orientação, genes cromossômicos diferen- tes serão transferidos em momentos dife- rentes, com uma mesma ordem relativa e de distâncias dos genes irá sempre permanecer a mesma; - Nessa situação de acoplamento do plas- mídeo no cromossomo, ele não será transfe- rido para outra bactéria. Então, na maioria das situações em que isso ocorre, a bactéria receptora continuará F- após a conjugaçãopor não receber o plasmídeo F; - Caso tenha a transferência da parte HFr cromossomial, tem-se um crossing-over en- tre esta porção e o cromossomo da F-, ge- rando uma célula F- com maior diversidade e maior poder adaptativo, sendo comum em hospitais. Transdução: • Trata-se da transferência de moléculas de DNA de uma bactéria para a outra através de vírus (bacteriófagos); • Competência necessária: afinidade da bactéria pelo vírus e a presença de fímbrias; • O bacteriófago é um vírus que possui uma cápsula proteica complexa, dividida em ca- beça, que tem formato poligonal, possui as chamadas lizoenzimas e envolve o DNA de fita dupla descontínua, e outra parte cha- mada de cauda, que possui formato cilín- drico e tem em sua extremidade proteínas que se comunicam como chave-fechadura com as fímbrias das bactérias; • A extremidade da cauda do bacteriógafo se liga a fímbria, então, ele muda de confor- mação e libera lisozimas presentes no seu colar, formando uma ponte hidrofóbica que permite a entrada do material genético viral na bactéria; • O fragmento do material genético que es- tava no vírus pode ser inserido no material genético da bactéria através da recombina- ção gênica das bactérias ou pelos ciclos lí- tico ou lisogênico; - Recombinação gênica: depois da forma- ção da ponte gênica ocorre a entrada do ma- terial genético na bactéria. O vírus carrega o DNA de uma outra bactéria e, ao infectar a que serviu de receptora, ele transfere um material genético de uma para a outra (jun- tamente com o próprio material do vírus), sendo um mecanismo raro de acontecer e, caso ocorra e a bactéria sobreviva a infec- ção, ela inclui os genes da outra bactéria ao seu; - Ciclo lítico: ocorre a invasão do vírus na bactéria, que tem suas funções interrompi- das pela presença do ácido nucleico do ví- rus, este que realiza sua replicação e pro- move a síntese de seu capsídeo. Então, os capsídeos se organizam e envolve as moléculas do material genético, formando um novo vírus, sendo esse um processo que ocorre diversas vezes e, portanto, aumenta a quantidade de vírus dentro de célula, fa- zendo que ela sofra lise e, então, liberam-se novos bacteriófagos; - Ciclo lisogênico: neste caso o vírus in- vade a bactéria e tem-se a incorporação do DNA viral no DNA da célula infectada. Uma vez infectada, a célula continua suas operações normais, como reprodução e ci- clo celular. Durante a divisão celular, o ma- terial genético da célula, juntamente com o material genético do vírus que foi incorpo- rado, sofrem duplicação e em seguida são divididos equitativamente entre as células- filhas. Assim, uma vez infectada, uma cé- lula começará a transmitir o vírus sempre que passar por mitose e todas as células es- tarão infectadas também (cissiparidade); • A transdução permite que as bactérias ad- quiram fatores de virulência, caso estas não tenham inicialmente. Ocorre, por exemplo, na Corynebacterium diphtheriae (toxina diftérica), Clostridium botulinum (toxina botulínica), Escherichia coli (citotoxina), e Estafilococos (resistência a antibiótico). Resistência bacteriana → • Para que ocorra ação dos antibacterianos estes devem se acoplar na parede celular da bactéria e, por isso, uma simples alteração pode causar a resistência antibacteriana. Mecanismo de ação: • Inibição da síntese da parede celular: a parede celular é constituída por peptíde- oglicano e tem como função exercer a pro- teção da bactéria da ação osmótica de subs- tâncias. O antibacteriano atua inibindo o crescimento bacteriano, impedindo a for- mação do peptídeoglicano, que enfraquece a parede celular e resulta, assim, na lise com morte da bactéria; Ex: penicilina, vancomicina, bacitracina e cefalosporina • Inibição da síntese proteica: estes intera- gem com o ribossomo bacteriano, sendo re- presentados pelos inibidores da transcrição, que atuam na ligação e inativação da RNA polimerase dependente de DNA, impedindo que ocorra a transcrição; Ex: 1: eritromicina e o cloranfenicol: agem na síntese proteica se ligando na su- bunidade 50S do ribossomo 2: tetraciclina e o estreptomicina: agem na síntese proteica se ligando na su- bunidade 30S do ribossomo 3: puromicina: age na síntese proteica interferindo no RNA transportador • Inibição da síntese de ácidos nucleicos: estes não permitem que ocorra a síntese de DNA ou RNA; Ex: 1: rifampicina: age na síntese de ADN, inibindo a RNA polimerase 2: ácido nalidixico, norfloxacin e no- vobiocina: agem na síntese de DNA, ini- bindo a DNA girasse • Destruição da membrana plasmática: Ex: polimixina afeta a permeabilidade da membrana externa das bactérias GRAM- • Inibição da síntese de metabólitos essen- ciais: interferem na síntese do ácido fólico, interrompendo o crescimento celular e le- vando a morte bacteriana. Ex: sulfonamidas e o trimetropim Recombinação genética: • Pode ocorrer por: - Aquisição de plasmídeos com genes de resistência (transdução); - Recombinação cromossômica (transfor- mação e conjunção); - Produção de β-lactamases; - Alterações ribossômicas; - Alterações de permeabilidade da mem- brana celular da bactéria; - Alterações de parede celular; • Um resultado que pode ser obtido é o au- mento da virulência e dos mecanismos de resistência bacteriana, consequência das mutações no DNA bacteriano. → • Atualmente, são encontradas as bactérias com resistência nas seguintes bactérias: Klebsiella pneumoniae (resistentes à cefo- xitina e ceftazidima), Enterococcus faecalis e Enterococcus faecium (resistentes à vancomicina), Staphylococcus (resistente à β-lactâmicos e vancomicina), Streptococ- cus β-hemolíticos (resistente à penicilina), Streptococcus viridans (resistente à vanco- micina), Neisseria gonorrhoeae (resistente à ceftriaxona), Neisseria meningitidis (re- sistente à penicilina) e Enterobactérias (re- sistentes ao imipenem). Resistência de Saphylococcus aureus à Oxacilina e Vancomicina: • A primeira utilização clínica de antibiótico foi em 1928 (a comercialização começou apenas em 1942), contra uma infecção por Staphylococcus aureus por Alexander Fle- ming, com a descoberta da penicilina, em uma placa coberta com colônias de bacté- rias; • Nessa placa com as colônias foi inserido o fungo Penicilium, produtor da penincilina, um β-lactâmico, que impede o crescimento da bactéria; • Sabe-se que o peptídeoglicano é composto por ácido N-Acetilglicosamina (NAG) e ácido N-Acetilmurâmico (NAM); - O tetrapeptídeo é composto por quatro aminoácidos, sendo que, o terceiro aminoá- cido é variante entre as bactérias GRAM+ e GRAM-, podendo ser lisina ou ácido meso- diaminopimélico em G; - Esse aminoácido é o terceiro de uma mo- lécula NAM e se liga ao último aminoácido da próxima molécula NAM, fazendo uma transaminação, que resulta na formação de pontes entre os peptídios; - A penicilina atua inibindo a síntese da pa- rede celular bacteriana, impedindo que ocorra a transpeptidação nas bactérias GRAM+ e GRAM-; • A penincilina atua através das PBP (pro- teínas ligadoras de penincilina), estas que são presentes na membrana plasmática das bactérias. A penincilina, então, se liga a elas e impede o estabelecimento de ligações transpeptidásicas pela inibição das trans- peptidases durante a síntese de peptídeogli- cano, formando uma abertura na parede celular da bactéria que permite a entrada de água, causando um edema e levando a lise celular devido pelo aumento da pressão os- mótica em seu interior; • Em 1960 foi descoberto bactérias resisten- tes a penincilina possuem um gene que pro- duz a enzima penincilinase ou beta-lacta- mase, que inibe a ação da penicilina através da hidrólisedo anel beta-lactamico; - Como solução foi criado o beta-lactâ- mico sintético (meticilina), que era resis- tente à ação das beta-lactamases. Posterior- mente, desenvolveu-se a oxicilina; - Ambos possuem o mesmo mecanismo de ação, ligando as proteínas ligadoras de pe- nicilina (PBP), mas foi incorporada uma proteção contra as enzimas, podendo, as- sim, continuar a exercer sua função; • Em 1970, foram identificadas cepas de bactérias resistentes a meticilina (Staphylo- coccus aureus resistente a meticilina - MRSA) e a oxacilina (Staphylococcus au- reus resistente a oxacilina - ORSA). Elas possuem o gene MecA que, quando incor- porado ao cromossomo da bactéria, produz PBPs alteradas (não alteram a produção enzimática). Assim, os antibióticos β -lactâ- micos (penicilina, meticilina, oxacilina, en- tre outros), não interferem nas ligações transpeptidásicas, mantendo a parede celu- lar das bactérias intacta; • As MRSA e ORSA são detectadas por meio do antibiograma por meio da técnica do disco de fusão (E-test). Realiza-se o se- meamento das bactérias em uma placa e em cima dela se coloca discos de antibacteria- nos, onde se pode observar o halo de cresci- mento desta para avaliar o grau de resistên- cia ou sensibilidade das bactérias; • Como uma forma de combater a resistên- cia aos β-lactâmicos, foi criado à vancomi- cina, um glicopeptídeo que não possui al- guma associação com as PBP e se liga dire- tamente na alanina no final do NAM. Ela atua inibindo a biossíntese da parede celu- lar, inibindo a alteração da permeabilidade da membrana citoplasmática e inibindo a síntese RNA; - Em 1997, foram identificadas cepas de bactérias resistentes à vancomicina (Sta- phylococcus aureus resistente à vancomcina - VRSA). Em 2000, foram encontradas as primeiras 5 cepas de VRSA no Brasil em um hospital de referência de queimados - As VRSA herdaram um gene plasmidial (VanA) que, quando incorporado a bacté- ria, produz aumento exagerado dos peptídeoglIcanos das paredes celulares, sendo cerca de 70 vezes maior que as não resistentes; - O gene VanA é herdado por conjugação de um Enterococcus faecalis, o qual dá re- sistência e impede que a vancomicina se an- core nos NAM; - No caso dessa resistência, é administrado um tratamento por coquetel, com a atuação de diversas classes de antibacterianos são utilizados de forma combinada.
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