Patogenicidade e Toxinas Bacterianas

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Microbiologia II
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PatogenicidadeBacteriologia especial
Capacidade de um micro-organismo em causar sintomas no indivíduo infectado
Virulência
Capacidade de um micro-organismo em se propagar ou produzir toxinas dentro de um hospedeiro, causando doenças e/ou levando à morte
1. Em bactérias: 
a) Aderência: pili + fímbrias (adesinas, lecitinas e açúcares e ácido lipoteicoico) e glicocálice (camada limosa), flagelos, filamentos axiais. A formação de biofilmes por exopolissacarídeos.
b) Invasão: ocorre por meio de produtos tóxicos, ribossomos, DNA, plasmídeo
c) Produtos do metabolismo (primário – necessários; e secundário)
d) Toxinas: endotoxinas (LPS – gram -) e exotoxinas (gram +,-)
e) Enzimas degradativas, proteínas citotóxicas
f) Superantígeno: provoca reação imunológica exagerada (imunopatogênese)
g) Indução de processo inflamatório em excesso (posterior dano tecidual)
h) Evasão fagocitária e depuração imunológica (evitar a fusão do lisossomo com o fagossomo e evitar alteração de pH)
i) Cápsula: não é reconhecida pelo s. imune, dificulta a captura por fagocitose
j) Resistência a antibióticos
k) Crescimento intracelular: dificulta o processo de ativação de resposta imune
Susceptibilidade às infecções
Idade (crianças e idosos), gênero/ação hormonal, patrimônio genético, estado nutricional, imunidade (pele, epitélios, células NK, células fagocitárias, citocinas, s. complemento, anticorpos.
Infecção
Invasão de um tecido por um organismo capaz de causar a doença. Pode ser endógena (alteração da microbiota normal) ou exógena (a partir de um reservatório ou fonte externa). 
Etapas: 
1. Entrada: trauma (pele), ingestão, inalação, perfuração por seringa, picada por artrópode e transmissão sexual
2. Colonização: porta de entrada, condições favoráveis em locais específicos. Depende da microbiota normal, da virulência da linhagem, da integridade do tecido. Ex.: E. coli colonização no intestino, 
3. Adesão
4. Invasão: passagem de bactérias pelos espaços intercelulares ou pela invasão da célula (epitélio),
*invasão secundária para outros tecidos (disseminação). ex.: bacteremia (bacs no sangue) como estágio inicial de sepse);
*fagocitose: ingestão, formação de vacúolos, vacúolo, liberação de bactérias no citoplasma.
*existem várias vias para entrada de bactérias no intestino, algumas podem apresentar uma via outras várias
Ações patogênicas
Fermentação: ácidos, gás, substâncias tóxicas 
Liberação de enzimas: fosfolipases, hialuronidases, proteases, lipases
Toxinas (endo e exo)
Exotoxinas:
Proteínas produzidas por gram + e –
São excretadas por células bacterianas e pré-formadas, seus genes são presentes em plasmídeos ou fagos lisogênicos. 
Podem ser termolábeis (pode ser destruído com temperatura) ou termorresistentes (TL)
Podem ser superantígenos (reposta rápida) ou toxinas diméricas (subunidades A e B). A subunidade B (binding) se liga a receptores celulares e A (action) promove danos à célula. 
Efeitos das exotoxinas
Rompimento de membranas (alfa-toxina; fosfolipase C), rompimento de eritrócitos (hemolisinas), lise celular (estreptolisina O com vazamento de íons e água), inibição da síntese proteica, hiperativação (desequilíbrio eletrolítico com perda de nutrientes), bloqueio da liberação de neurotransmissores (botulismo), bloqueio da liberação do transmissor inibitório (tétano), superantígenos (ativação de células T e uma molécula de MHCII com tempestade de citocinas e consequente morte de células T e resposta autoimune).
Seu efeito é RÁPIDO (ingestão ou contato), como de 3 a 4h
Inibição da síntese proteica
Na difteria, a toxina diftérica atua nos ribossomos impedindo a síntese proteica e posterior morte celular.
Hiperativação
Aumento da atividade da adenilato ciclase, aumento de ampc, causando diarreia aquosa com perda de muitos nutrientes
Efeitos na transmissão nervo-músculo
Não há estimulação do músculo devido ao bloqueio da liberação de ACH pela vesícula, em casos de botulismo
Pode ocorrer, também, bloqueio da liberação do transmissor inibitório e ocorre estimulação contínua pelo transmissor excitatório, como em casos de tétano. 
Ex.: Tétano (paralisia rígida – C. tetani)
C. botulinum (botulismo – paralisia flácida)
Corynebacterium diphtheriae -difteria
Endotoxinas
Moléculas lipídicas presentes na membrana de bactérias gram – (lipídeo A), liberadas quando a célula bacteriana sofre lise ou em pequenas quantidades e durante seu metabolismo. 
Padrões moleculares associados a patógenos (PAMP) ligam-se a moléculas, estimulando a produção de citocinas.
LPS (lipopolissacarídeo presente na membrana externa de gram -, fração do lipídeo A), ligam-se a receptores específicos (CD14 e TLR4) em macrófagos. Células B estimulando a produção de citocinas.
Funciona com esterilização por autoclave em 1h. 
Efeitos
Liberação da toxina a macrófagos, neutrófilos e outras células
Liberação de citocinas inflamatórias, cascatas do complemento da coagulação são ativadas, liberação de IL1: febre em 60 a 90min (pirogênio exógeno), liberação de IL-1 também levam a leucopenia, O LPs aumenta a glicólise celular, levando a hipoglicemia e aderência de plaquetas ao endotélio com oclusão de pequenos vasos sanguíneos
Hipotensão decorrente da bacteremia (decréscimo de circulação periférica e perfusão para órgãos).
Pode haver captura de ferro, levando a anemia. Pode alterar TNalfa, INF gama. TGO e TGP também podem estar alterados. Pode aumentar produção de plaquetas (trombose) por coagulação intravascular disseminada.
Então, no paciente, em concentrações baixas, ocorre febre, leucopenia e leucocitose, vasodilatação e resposta inflamatória. Já concentrações altas causam choque, ativação do complemento, produção de anafilatoxinas, vasodilatação, extravasamento capilar, coagulaão sanguínea, febre, petéqueas..
É menos grave que a infecção por exotoxinas
Ex.: gonorreira, meningite, disenteria por shigella. E coli, cólera 
Imunopatogênese
Algumas bactérias conseguem viver no interior de células como polimorfoncleares macrófagos. Monócitos, monocytogenes etc
Sintomas: resposta inflamatória excessiva, febre, mal estar, sepse e meningite (+severas)
Ativação do complemento (liberação de anafilotoxinas, extravasamento capilar, choque, interrupção de função)
Dano tecidual, respostas autoimunes (febre reumática, glomerulonefrite, doença de Lyme)
 Gênero ubiquitário (capaz de habitar vários lugares ao mesmo tempo)Enterobacteriaceae
1/3 de todas bacteremias, 70% das ITU (infecções trato urinário)
Podem ser:
· Obrigatoriamente patogênicas para humanos (Salmonella sorótipo Typhi, espécies de Shigella e Yersinia pestis)
· Oportunistas/comensais (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae e Proteus mirabilis)
· Comensal patogênico: genes de virulência por plasmídeos, bacteriófagos, ilhas de patogenicidade. 
Origens de infecção
· Reservatório animal (Salmonella, alguma Yersinia)
· Carreador humano (Shigella e Salmonella sorótipo Typhi)
· Transmissão endógena (E. coli intestino cavidade peritoneal)
Local de Infecção
· Sistema nervoso central: Escherichia, Citrobacter
· Trato respiratório inferior: Klebsiella, Enterobacter, Escherichia
· Corrente sanguínea: Escherichia, Klebsiella, Enterobacter
· TGI: Salmonella, Shigella, Escherichia, Yersinia
· Trato urinário: Escherichia, Proteus, Klebsiella, Morganella
Características Gerais
· bacilos Gram-negativos de tamanho moderado
· antígeno comum de enterobactéria
· móveis com flagelos peritríquios/distribuição uniforme ou imóveis
· não formam esporos
· anaeróbios facultativos
· necessidades nutricionais simples
· ausência de atividade da citocromo oxidase (medida rápida por teste simples) e distingue enterobacteriacea de outros bacilos gram- fermentadores e não fermentadores (de Vibrio ou Pseudomonas)
· Coloração bipolar
· maioria é móvel
· flagelos (peritríquios)
· fímbrias (aderência e sexual)
· menos Klebsiella, Shigella e Yersinia
Como diferenciar membros da família Enterobacteriaceae?
· Capacidade de fermentar lactose (cor rosa/lilás em ágar MacConkey): Escherichia, Klebsiella, Enterobacter, Citrobactere Serratia fermentam; 
Proteus, Salmonella, Shigella e Yersinia spp.; colônias sem cor no ágar MacConkey – não fermentam
· Resistência aos sais biliares: distingue patógeno entérico (resistente) – Shigella e Salmonella – de comensal (inibido)
· Algumas colônias são colônias úmidas, altas, viscosas
· Cápsula x camada limosa
Algumas cepas de Klebsiella, Enterobacter e de Escherichia têm cápsula proeminente (glicocálice/ substância organizada e firmemente aderida à parede celular) enquanto outras cepas têm camada limosa (substância não organizada/fracamente aderida à parede celular).
· Lipopolissacarídeo (LPS) termoestável
· principal antígeno da parede celular 
· polissacarídeo O + polissacarídeo central + lipídio A
· polissacarídeo central: classificação como família Enterobacteriaceae
· Lipídeo A: atividade endotóxica – virulência
· Classificação sorológica Enterobacteriaceae
· três principais grupos de antígenos
· polissacarídeo O somático, o antígeno capsular (K) e as proteínas flagelares (H)
· fervura remove antógeno K e expõe O.
Patogênese e Imunidade
· Endotoxina
· Gram-negativas aeróbias e algumas anaeróbias
· depende do lipídio A (LPS) liberado na lise
· manifestações sistêmicas
· liberação de citocinas
· leucocitose, trombocitopenia, coagulação intravascular disseminada, febre, diminuição da circulação periférica, choque e morte.
· Cápsula
· Protege de fagocitose por antígenos capsulares hidrofílicos
· Interferem: ligação dos anticorpos à bac
· Proteção diminui se houver desenvolvido anticorpos específicos contra a cápsula
· Variação de Fase Antigênica
· expressões dos antígenos somático O, capsular K e flagelar H: controle genético
· antígeno pode ser alternadamente expresso ou não
· protege bactéria da morte mediada por anticorpo
· Sistemas de Secreção Tipo III
· sistema efetor comum para levar seus fatores de virulência às células eucarióticas-alvo
· seringa molecular com proteínas que facilitam a transferência de fatores de virulência
· Sequestro de Fatores de Crescimento
· Ferro: proteínas heme, proteínas quelantes de ferro. Produção de sideróforos ou compostos quelantes de ferro (enterobactina, aerobactina), hemolisinas
· Resistência ao Efeito Bactericida do Soro
· resistem à morte mediada pelo soro
· proteção: com cápsula bacteriana, à ligação do complemento à bactéria, e à eliminação da bactéria mediada pelo complemento.
· Resistência aos Antimicrobianos
· plasmídeos transferíveis
Escherichia coli