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LICENCIATURA EM NUTRIÇÃO MÓDULO DE MICROBIOLOGICA 1º Ano Disciplina: Microbiologia Código: Total Horas/1o Semestre: Créditos (SNATCA): Número de Temas: INSTITUTO SUPER INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - ISCED ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA i Direitos de autor (copyright) Este manual é propriedade do Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED), e contém reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução parcial ou total deste manual, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (electrónicos, mecânico, gravação, fotocópia ou outros), sem permissão expressa de entidade editora (Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED). A não observância do acima estipulado o infractor é passível a aplicação de processos judiciais em vigor no País. Instituto superior de Ciências e Educação a Distância (isced) Direcção de Pós-graduação, Pesquisa e Extensão Rua Dr. Almeida Lacerda, No 212 Ponta - Gêa Beira - Moçambique Telefone: +258 23 323501 Cel: +258 82 3055839 ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA ii Fax: 23323501 E-mail: isced@isced.ac.mz Website: www.isced.ac.mz Agradecimentos O Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED) agradece a colaboração dos seguintes indivíduos e instituições na elaboração deste manual: Autor Ramalho Maximiano Chau Coordenação Design Financiamento e Logística Revisão Científica e Linguística Ano de Publicação Local de Publicação Direcção Académica Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED) Instituto Africano de Promoção da Educação a Distancia (IAPED) Ramalho Maximiano Chau Ramalho Maximiano ISCED – BEIRA http://www.isced.ac.mz/ ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA iii ÍNDICE Visão geral 1 Benvindo à Disciplina/Módulo de Microbiologia ............................................................ 1 Objectivos do Módulo ...................................................................................................... 1 Quem deveria estudar este módulo ................................................................................... 1 Como está estruturado este módulo .................................................................................. 1 Ícones de actividade .......................................................................................................... 3 Habilidades de estudo ....................................................................................................... 3 Precisa de apoio? .............................................................................................................. 5 Tarefas (avaliação e auto-avaliação) ................................................................................. 6 Avaliação .......................................................................................................................... 6 TEMA – II: Estudo genérico dos microrganismos importantes em alimentos. 9 2.1. Introdução .................................................................................................................. 9 2.2. Género Salmonella ................................................................................................... 11 2.3. Escherichia coli ........................................................................................................ 12 2.4. Shigella .................................................................................................................... 17 2.4.1. Fatores de virulência e mecanismo de patogênese ...................................... 18 2.5. Yersinia enterocolitica ............................................................................................. 21 2.5.1. Patogenicidade ............................................................................................. 22 2.5.2. Fatores de virulência ................................................................................... 22 2.6. Cronobacter sakazakii .............................................................................................. 24 2.7. Vibrio ....................................................................................................................... 29 2.7.1. Reservatórios ............................................................................................... 30 2.7.2. Transmissão ................................................................................................. 31 2.7.3. Toxinas ........................................................................................................ 31 2.8. Campylobacter ......................................................................................................... 32 2.8.1. Transmissão ................................................................................................. 33 2.9. Listeria monocytogenes ........................................................................................... 34 2.9.1. Transmissão ................................................................................................. 38 2.10 Staphylococcus aureus ............................................................................................ 42 2.11. Clostridium botulinum ........................................................................................... 45 2.12. Clostridium perfringens ......................................................................................... 48 2.13. Bacillus cereus ....................................................................................................... 53 2.14. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................... 56 2.15. Exercícios para AVALIAÇÃO .............................................................................. 57 2.16. Referências bibliográficas ...................................................................................... 58 TEMA III. FATORES INTRÍNSECOS E EXTRÍNSECOS RELACIONADOS AO CRESCIMENTO MICROBIANO NOS ALIMENTOS 61 3.1. Introdução. ............................................................................................................... 61 3.2. Microbiologia de Alimentos .................................................................................... 62 3.3. Características gerais dos microrganismos .............................................................. 62 3.4. Importância dos microrganismos nos alimentos ...................................................... 62 3.4.1 Pasteurização ................................................................................................ 63 ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA iv 3.5. Morfologia bactérias, fungos e leveduras. ............................................................... 63 3.5.1. Bactérias ...................................................................................................... 63 3.5.2. Fungos ......................................................................................................... 63 3.5.3. Morfologia macroscópica ............................................................................ 64 3.5.4. Morfologia microscópica ............................................................................ 64 3.5.4.1. Micélio vegetativo .................................................................................... 65 3.6. Fatores intrínsecos e extrínsecos que afetam o desenvolvimento de microrganismos em alimentos. ..................................................................................................................66 3.6.1. Intrínsecos ................................................................................................... 66 3.6.2. Extrínsecos .................................................................................................. 70 3.7. Microrganismos de interesse em alimentos (deteriorantes, patogênicos e transformadores) ............................................................................................................. 73 3.8. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ....................................................................... 74 3.9. Exercícios para AVALIAÇÃO ................................................................................ 75 3.10. Referência bibliográfica ......................................................................................... 75 TEMA IV. INDICADORES DA QUALIDADE HIGIÊNICO-SANITÁRIA DE ALIMENTOS 76 4.1. Introdução. ............................................................................................................... 76 4.2. Generalidades dos indicadores de qualidade ........................................................... 77 4.3. Analise microbiológica ............................................................................................ 78 4.3.1. Higiene sanitária de alimentos .................................................................... 78 4.3.2. Coliformes totais ......................................................................................... 79 4.3.3. Coliformes fecais ......................................................................................... 79 4.3.4. Contagem total de microrganismos mesofilos aeróbicos ............................ 80 4.4. Bactérias aeróbicas .................................................................................................. 80 4.5 Bolores ...................................................................................................................... 81 4.6. Leveduras ................................................................................................................. 81 4.7. Enterecocos .............................................................................................................. 82 4.8. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ....................................................................... 84 4.9. Exercícios de AVALIAÇÃO ................................................................................... 85 4.10. Referência Bibliográfica ........................................................................................ 85 TEMA V. ENFERMIDADES DE CONTAMINAÇÃO MICROBIOLÓGICA 86 5.1. Introdução ................................................................................................................ 86 5.2. Ecologia Microbiana dos Alimentos ........................................................................ 87 5.3. Infecções alimentares de origem bacteriana ............................................................ 88 5.3.1 Escherichia ................................................................................................... 88 5.3.2. Salmonella ................................................................................................... 89 5.3.3. Shigella ........................................................................................................ 89 5.3.4. Yersinia ....................................................................................................... 90 5.3.5. Vibrio ........................................................................................................... 90 5.3.6. Brucella ....................................................................................................... 90 5.3.7. Clostridium .................................................................................................. 91 5.3.8. Campylobacter ............................................................................................. 91 5.3.9. Listeria ......................................................................................................... 92 5.3.10. Clostridium botulinum .............................................................................. 92 5.3.11. Bacillus cereus ........................................................................................... 93 ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA v 5.3.12. Staphylococcus aureus .............................................................................. 93 5.4. Intoxicações Alimentares de Origem Fúngica ......................................................... 94 5.5. Infecções Alimentares Provocadas Por Outros Agentes.......................................... 94 5.5.1. Protozoários parasitos, micotoxinas e vírus ................................................ 94 5.6. Microsporídios ......................................................................................................... 97 5.7. Flagelados, ciliados e amebas .................................................................................. 98 5.7.1. Giardia ......................................................................................................... 98 5.7.2. Balantidium ................................................................................................. 99 5.7.3. Amebas ........................................................................................................ 99 5.8. Intoxicações provocadas por mofos ....................................................................... 100 5.8.1. Micotoxinas ............................................................................................... 100 5.9. Vírus e agentes subcelulares .................................................................................. 102 5.9.1. Norovírus ................................................................................................... 102 5.9.2. Vírus da hepatite A .................................................................................... 103 5.9.3. Outros vírus ............................................................................................... 104 5.10. Príons ................................................................................................................... 104 5.11. Exercícios de AUTO-AVALIACAO ................................................................... 106 5.12. Exercícios para AVALIAÇÃO ............................................................................ 107 5.13. Referências Bibliográficas ................................................................................... 107 ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 1 Visão geral Benvindo à Disciplina/Módulo de Microbiologia Objectivos do Módulo Ao terminar o estudo deste módulo de Microbiologia deverá ser capaz de: diferenciar as toxinfecções produzidas por bactérias Gram-negativas, transmitidas por alimentos e bebidas contaminados, distinguir os reservatórios e os mecanismos de transmissão dessas bactérias. Conhecer em nível básico os mecanismos de virulência das bactérias Gram-negativas. Descrever e comparar a sintomatologia provocada pelas toxinfecções causadas por estas bactérias. Quem deveria estudar este módulo Este Módulo foi concebido para estudantes do curso de nutrição do ISCED e outros como de Enfermagem, etc. Poderá ocorrer, contudo, que haja leitores que queiram se actualizar e consolidar seus conhecimentos nessa disciplina, esses serão bem-vindos, não sendo necessário para tal se inscrever. Mas poderá adquirir o manual. Como está estruturado este módulo Este módulo de Microbiologia, para estudantes do 1º ano do curso de licenciatura em Nutrição, à semelhança dos restantes do ISCED, está estruturado como se segue: Páginas introdutórias Um índice completo. Uma visão geral detalhada dos conteúdos do módulo, resumindoos aspectos-chave que você precisa conhecer para melhor estudar. Recomendamos vivamente que leia esta secção com atenção antes de começar o seu estudo, como componente de habilidades de estudos. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 2 Conteúdo desta Disciplina / módulo Este módulo está estruturado em Temas. Cada tema, por sua vez comporta certo número de unidades temáticas ou simplesmente unidades. Cada unidade temática se caracteriza por conter uma introdução, objectivos, conteúdos. No final de cada unidade temática ou do próprio tema, são incorporados antes o sumário, exercícios de auto-avaliação, só depois é que aparecem os exercícios de avaliação. Os exercícios de avaliação têm as seguintes características: puros exercícios teóricos/Práticos, Problemas não resolvidos e actividades práticas, incluído estudo de caso. Outros recursos A equipa dos académicos e pedagogos do ISCED, pensando em si, num cantinho, recôndito deste nosso vasto Moçambique e cheio de dúvidas e limitações no seu processo de aprendizagem, apresenta uma lista de recursos didácticos adicionais ao seu módulo para você explorar. Para tal o ISCED disponibiliza na biblioteca do seu centro de recursos mais material de estudos relacionado com o seu curso como: Livros e/ou módulos, CD, CD-ROOM, DVD. Para além deste material físico ou electrónico disponível na biblioteca, pode ter acesso a Plataforma digital moodle para alargar mais ainda as possibilidades dos seus estudos. Auto-avaliação e Tarefas de avaliação Tarefas de auto-avaliação para este módulo encontram-se no final de cada unidade temática e de cada tema. As tarefas dos exercícios de auto-avaliação apresentam duas características: primeiro apresentam exercícios resolvidos com detalhes. Segundo, exercícios que mostram apenas respostas. Tarefas de avaliação devem ser semelhantes às de auto-avaliação, mas sem mostrar os passos e devem obedecer o grau crescente de dificuldades do processo de aprendizagem, umas a seguir a outras. Parte das tarefas de avaliação será objecto dos trabalhos de campo a serem entregues aos tutores/docentes para efeitos de correcção e subsequentemente nota. Também constará do exame do fim do módulo. Pelo que, caro estudante, fazer todos os exercícios de avaliação é uma grande vantagem. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 3 Comentários e sugestões Use este espaço para dar sugestões valiosas, sobre determinados aspectos, quer de natureza científica, quer de natureza didáctico- Pedagógica, etc. Sobre como deveriam ser ou estar apresentadas. Pode ser que graças as suas observações que, em gozo de confiança, classificamo-las de úteis, o próximo módulo venha a ser melhorado. Ícones de actividade Ao longo deste manual irá encontrar uma série de ícones nas margens das folhas. Estes ícones servem para identificar diferentes partes do processo de aprendizagem. Podem indicar uma parcela específica de texto, uma nova actividade ou tarefa, uma mudança de actividade, etc. Habilidades de estudo O principal objectivo deste campo é o de ensinar aprender a aprender. Aprender aprende-se. Durante a formação e desenvolvimento de competências, para facilitar a aprendizagem e alcançar melhores resultados, implicará empenho, dedicação e disciplina no estudo. Isto é, os bons resultados apenas se conseguem com estratégias eficientes e eficazes. Por isso é importante saber como, onde e quando estudar. Apresentamos algumas sugestões com as quais esperamos que caro estudante possa rentabilizar o tempo dedicado aos estudos, procedendo como se segue: 1º Praticar a leitura. Aprender a Distância exige alto domínio de leitura. 2º Fazer leitura diagonal aos conteúdos (leitura corrida). 3º Voltar a fazer leitura, desta vez para a compreensão e assimilação crítica dos conteúdos (ESTUDAR). 4º Fazer seminário (debate em grupos), para comprovar se a sua aprendizagem confere ou não com a dos colegas e com o padrão. 5º Fazer TC (Trabalho de Campo), algumas actividades práticas ou as de estudo de caso se existirem. IMPORTANTE: Em observância ao triângulo modo-espaço-tempo, respectivamente como, onde e quando...estudar, como foi referido ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 4 no início deste item, antes de organizar os seus momentos de estudo reflicta sobre o ambiente de estudo que seria ideal para si: Estudo melhor em casa/biblioteca/café/outro lugar? Estudo melhor à noite/de manhã/de tarde/fins-de-semana/ao longo da semana? Estudo melhor com música/num sítio sossegado/num sítio barulhento!? Preciso de intervalo em cada 30 minutos, em cada hora, etc. É impossível estudar numa noite tudo o que devia ter sido estudado durante um determinado período de tempo; deve estudar cada ponto da matéria em profundidade e passar só ao seguinte quando achar que já domina bem o anterior. Privilegia-se saber bem (com profundidade) o pouco que puder ler e estudar, que saber tudo superficialmente! Mas a melhor opção é juntar o útil ao agradável: Saber com profundidade todos conteúdos de cada tema, no módulo. Dica importante: não recomendamos estudar seguidamente por tempo superior a uma hora. Estudar por tempo de uma hora intercalado por 10 (dez) a 15 (quinze) minutos de descanso (chama- se descanso à mudança de actividades). Ou seja que durante o intervalo não se continuar a tratar dos mesmos assuntos das actividades obrigatórias. Uma longa exposição aos estudos ou ao trabalho intelectual obrigatório pode conduzir ao efeito contrário: baixar o rendimento da aprendizagem. Por que o estudante acumula um elevado volume de trabalho, em termos de estudos, em pouco tempo, criando interferência entre os conhecimentos, perde sequência lógica, por fim ao perceber que estuda tanto, mas não aprende, cai em insegurança, depressão e desespero, por se achar injustamente incapaz! Não estude na última da hora; quando se trate de fazer alguma avaliação. Aprenda a ser estudante de facto (aquele que estuda sistematicamente), não estudar apenas para responder a questões de alguma avaliação, mas sim estude para a vida, sobre tudo, estude pensando na sua utilidade como futuro profissional, na área em que está a se formar. Organize na sua agenda um horário onde define a que horas e que matérias deve estudar durante a semana; Face ao tempo livre que resta, deve decidir como o utilizar produtivamente, decidindo quanto tempo será dedicado ao estudo e a outras actividades. É importante identificar as ideias principais de um texto, pois será uma necessidade para o estudo das diversas matérias que ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 5 compõem o curso: A colocação de notas nas margens pode ajudar a estruturar a matéria de modo que seja mais fácil identificar as partes que está a estudar e Pode escrever conclusões, exemplos, vantagens, definições, datas, nomes, pode também utilizar a margem para colocar comentários seus relacionados com o que está a ler; a melhor altura para sublinhar é imediatamente a seguir à compreensão do texto e não depois de uma primeira leitura; Utilizar o dicionário sempre que surja um conceito cujo significado não conhece ou não lhe é familiar; Precisa de apoio? Caro estudante temos a certeza que por uma ou por outra razão, o material de estudos impresso, lhe pode suscitar algumas dúvidas como falta de clareza, alguns erros de concordância, prováveis erros ortográficos, falta de clareza, fraca visibilidade, página trocada ou invertidas, etc). Nestes casos, contacte os serviços de atendimento e apoio ao estudante do seu Centro de Recursos (CR), via telefone, sms, E-mail, se tiver tempo, escreva mesmo uma carta participando a preocupação. Uma das atribuições dos Gestoresdos CR e seus assistentes (Pedagógico e Administrativo), é a de monitorar e garantir a sua aprendizagem com qualidade e sucesso. Dai a relevância da comunicação no Ensino a Distância (EAD), onde o recurso as TIC se tornam incontornável: entre estudantes, estudante – Tutor, estudante – CR, etc. As sessões presenciais são um momento em que você caro estudante, tem a oportunidade de interagir fisicamente com staff do seu CR, com tutores ou com parte da equipa central do ISCED indigitada para acompanhar as suas sessões presenciais. Neste período pode apresentar dúvidas, tratar assuntos de natureza pedagógica e/ou administrativa. O estudo em grupo, que está estimado para ocupar cerca de 30% do tempo de estudos a distância, é muita importância, na medida em que lhe permite situar, em termos do grau de aprendizagem com relação aos outros colegas. Desta maneira ficará a saber se precisa de apoio ou precisa de apoiar aos colegas. Desenvolver hábito de debater assuntos relacionados com os conteúdos programáticos, constantes nos diferentes temas e unidade temática, no módulo. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 6 Tarefas (avaliação e auto-avaliação) O estudante deve realizar todas as tarefas (exercícios, actividades e autoavaliação), contudo nem todas deverão ser entregues, mas é importante que sejam realizadas. As tarefas devem ser entregues duas semanas antes das sessões presenciais seguintes. Para cada tarefa serão estabelecidos prazos de entrega, e o não cumprimento dos prazos de entrega, implica a não classificação do estudante. Tenha sempre presente que a nota dos trabalhos de campo conta e é decisiva para ser admitido ao exame final da disciplina/módulo. Os trabalhos devem ser entregues ao Centro de Recursos (CR) e os mesmos devem ser dirigidos ao tutor/docente. Podem ser utilizadas diferentes fontes e materiais de pesquisa, contudo os mesmos devem ser devidamente referenciados, respeitando os direitos do autor. O plágio1 é uma violação do direito intelectual do(s) autor(es). Uma transcrição à letra de mais de 8 (oito) palavras do testo de um autor, sem o citar é considerado plágio. A honestidade, humildade científica e o respeito pelos direitos autorais devem caracterizar a realização dos trabalhos e seu autor (estudante do ISCED). Avaliação Muitos perguntam: como é possível avaliar estudantes à distância, estando eles fisicamente separados e muito distantes do docente/tutor! Nós dissemos: sim é muito possível, talvez seja uma avaliação mais fiável e consistente. Você será avaliado durante os estudos à distância que contam com um mínimo de 90% do total de tempo que precisa de estudar os conteúdos do seu módulo. Quando o tempo de contacto presencial conta com um máximo de 10%) do total de tempo do módulo. A avaliação do estudante consta detalhada do regulamentado de avaliação. Os trabalhos de campo por si realizados, durante estudos e aprendizagem no campo, pesam 25% e servem para a nota de frequência para ir aos exames. Os exames são realizados no final da cadeira disciplina ou modulo e decorrem durante as sessões presenciais. Os exames pesam no 1 Plágio - copiar ou assinar parcial ou totalmente uma obra literária, propriedade intelectual de outras pessoas, sem prévia autorização. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 7 mínimo 75%, o que adicionado aos 25% da média de frequência, determinam a nota final com a qual o estudante conclui a cadeira. A nota de 10 (dez) valores é a nota mínima de conclusão da cadeira. Nesta cadeira o estudante deverá realizar pelo menos 2 (dois) trabalhos e 1 (um) (exame). Algumas actividades práticas, relatórios e reflexões serão utilizados como ferramentas de avaliação formativa. Durante a realização das avaliações, os estudantes devem ter em consideração a apresentação, a coerência textual, o grau de cientificidade, a forma de conclusão dos assuntos, as recomendações, a identificação das referências bibliográficas utilizadas, o respeito pelos direitos do autor, entre outros. Os objectivos e critérios de avaliação constam do Regulamento de Avaliação. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 9 TEMA – II: Estudo genérico dos microrganismos importantes em alimentos. UNIDADE Temática 2.1. Introdução, Considerações Gerais à Disciplina: natureza, objectivos e Princípios. UNIDADE Temática 2.2. Género Salmonella UNIDADE Temática 2.3. Escherichia coli UNIDADE Temática 2.4. Shigella UNIDADE Temática 2.5. Yersinia enterocolitica UNIDADE Temática 2.6. Cronobacter sakazakii UNIDADE Temática 2.7. Vibrio UNIDADE Temática 2.8. Campylobacter UNIDADE Temática 2.9. Listeria monocytogenes UNIDADE Temática 2.10 Staphylococcus aureus UNIDADE Temática 2.11. Clostridium botulinum UNIDADE Temática 2.12. Clostridium perfringens UNIDADE Temática 2.13. Bacillus cereus UNIDADE Temática 2.14. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO UNIDADE Temática 2.15. Exercícios para AVALIAÇÃO UNIDADE Temática 2.16. Referências bibliográficas UNIDADE TEMÁTICA 2.1. Introdução, considerações gerais à disciplina: natureza, objectivos específicos. 2.1. Introdução O ser humano pode contrair diversas enfermidades ao consumir alimentos contaminados por organismos patogênicos, por suas toxinas ou por outras substâncias nocivas de procedência variável. As enfermidades relacionadas à ingestão de alimentos se classificam, habitualmente, em dois grandes grupos: infecções ou toxinfecções e intoxicações. As infecções transmitidas por alimentos se dão pela presença de organismos vivos no momento de serem consumidos. Depois da ingestão, o microrganismo se multiplica no interior do corpo humano e, após um período de incubação próprio de cada espécie patogênica, manifestam-se os sintomas característicos da enfermidade no hospedeiro. Dado que no intestino os microrganismos contaminantes segregam toxinas, a maior parte dos especialistas prefere falar de toxinfecções alimentares em vez de infecções. Segundo a Organização para a Alimentação e a Agricultura (FAO), da ONU, as toxinfecções constituem a segunda causa de morbilidade a afetar a população mundial. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 10 As intoxicações se devem à presença de um tóxico no alimento, em quantidades suficientes para gerar os sintomas clássicos da patologia no homem após a ingestão. As intoxicações alimentares de origem microbiana se originam no consumo de alimentos que contêm toxinas previamente produzidas pelos microrganismos, mas não exigindo necessariamente a ingestão de organismos vivos junto com o alimento. As principais fontes de microrganismos responsáveis por estas enfermidades são as fezes e a urina de animais e pessoas infectados, as descargas das cavidades nasal e bucal, a poeira, a água não clorada, etc., sendo as mãos dos manipuladores, as superfícies e os utensílios de cozinha sujos os veículos mais frequentes de contágio. Carne picada, aves, leite, pescados, mariscos, ovos e derivados são os alimentos que mais frequentemente causam enfermidades relacionadas à presença e à atividade dos microrganismos, mas também frutas, hortaliças e verduras podem causá-las. Agora bem, o alimento mais preocupante do ponto de vista da transmissão de infecções é a água de consumo público. Com o emprego de substâncias desinfetantes, como o cloro ou o ozônio, a água para o consumo humano tem resolvido praticamente o problema infeccioso, no entanto, adquire, a cada dia, mais importância a possível contaminação por substâncias tóxicas, causadas pelas atividades industrial e agrícola. De fato, a Legislação europeia e a Regulamentação Técnico-Sanitária espanhola para o abastecimento e controle daqualidade das águas potáveis de consumo público ordenam a realização sistemática de análises físicas e químicas para o controle de diferentes substâncias de tipo inorgânico e orgânico; além dos estritamente microbiológicos e parasitológicos. Quando duas ou mais pessoas apresentam enfermidades com sintomas parecidos, geralmente gastrointestinais, depois de compartilharem um mesmo alimento, pode-se falar de um surto causado por esse alimento. Neste modulo, pretende-se apresentar uma visão geral das principais enfermidades associadas ao consumo de alimentos e bebidas nas quais os agentes etiológicos são de tipo microbiano, ou ainda se tratando de toxinas produzidas por eles. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 11 Visão Geral do Conteúdo do Capítulo Os casos de listeriose se associam, principalmente, aos alimentos prontos para consumo, tais como leite cru ou produtos elaborados com ele, e alimentos marinhos crus ou ligeiramente preservados. Os tratamentos térmicos e outros processos tecnológicos alimentares inativam a bactéria Staphylococcus aureus, mas não suas enterotoxinas, que são mais resistentes. Clostridium são bactérias formadoras de células especializadas, chamadas endosporos, que lhes permitem sobreviver a condições extremas para a bactéria ou para suas toxinas. A ingestão de alimentos contaminados com Bacillus cereus pode provocar a síndrome emética, por ação de toxinas proteicas resistentes ao calor, e a síndrome diarreica, por ação de toxinas termolábeis. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: Objectivos específicos Diferenciar as toxinfecções produzidas por bactérias Gram-negativas, transmitidas por alimentos e bebidas contaminados. Distinguir os reservatórios e os mecanismos de transmissão dessas bactérias. Conhecer em nível básico os mecanismos de virulência das bactérias Gram- negativas. Descrever e comparar a sintomatologia provocada pelas toxinfecções causadas por estas bactérias. Subtitulo1 Género Salmonella Sumário Nestas Unidades temáticas estudamos e discutimos fundamentalmente principais características dos importantes géneros de microrganismos nos alimentos. 2.2. Género Salmonella O gênero Salmonella pertence à família Enterobacteriaceae. São bacilos Gram-negativos que se multiplicam em condições aeróbias e anaeróbias, sob temperaturas de 5ºC a 45ºC, sendo ideal a de 37ºC. São destruídos a 60ºC, dentro de 5 a 15 minutos. Em temperatura abaixo de 5ºC não se multiplicam, mas são viáveis durantes longos períodos de ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 12 tempo, inclusive em alimentos congelados. A Salmonella cresce num intervalo de pH que varia de 4,05 e 9, sendo o ideal aquela a variar entre 6,5 - 7,5. A atividade de água mais favorável é de 0,99 e não se multiplica abaixo de 0,94, mas se conserva em alimentos desidratados como o leite em pó, caso não tenham passado antes por um tratamento térmico adequado. A bactéria Salmonella pode sobreviver tanto em condições aeróbias como anaeróbias. O gênero Salmonella engloba, atualmente, duas espécies, S. enterica e S. bongori. A S. entericaengloba, por sua vez, seis subespécies: S. enterica subsp. enterica S. enterica subsp. salamae S. enterica subsp. arizonae S. enterica subsp. diarizonae S. enterica subsp. houtenae S. enterica subsp. indica. A S. enterica subsp. enterica habita o trato intestinal de animais de sangue quente, enquanto as demais subespécies, assim como a S. bongori, são comensais de animais de sangue frio, raras vezes infectando humanos. Dentro de cada espécie e subespécie, distinguem- se, por sua vez, diferentes serótipos. Os principais surtos de toxinfecções alimentares correspondem aqueles causados pela S. enterica sorotipos Enteritidis, Typhimurium, Newport, Heidelberg e Stanley. Outros sorotipos, como o Typhi ou o Paratyphi produzem infecções, mas graves, conhecidas como febre tifoide. 2.3. Escherichia coli E. coli é uma enterobactéria que faz parte da microbiota intestinal de humanos e demais mamíferos. São bacilos Gram-negativos aeróbios ou anaeróbios facultativos, capazes de crescerem sob uma faixa de temperatura de aproximadamente 8ºC a 48ºC (com níveis ideais em torno dos 37ºC) e sob um pH superior a 4,0 - 4,5 (com pH ideal entre 6,5 - 7). Mas determinadas cepas apresentam uma elevada capacidade de sobrevivência sob pH ácido, como por exemplo na maionese (pH 3,6 - 4,0), no suco de maçã (pH 3,6 - 4,0) ou em embutidos fermentados (pH 4,5). Assim como a Salmonella, esta bactéria é muito sensível aos tratamentos térmicos adequadamente aplicados, sendo suficiente um tratamento a 64,3ºC, durante 9,6 segundos, para sua inativação na carne picada. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 13 A isso há que aliar a baixa dose infecciosa desta bactéria, que pode ser inferior a 100 células. A E. coli provoca, nos seres humanos, cerca de 630 milhões de casos de diarreia no mundo e aproximadamente 775.000 mortes por ano, afetando fundamentalmente a população infantil do terceiro mundo. As cepas diarreogênicas de E. coli se agrupam em diferentes categorias, atendendo a seus sorotipos, a seus mecanismos de virulência, a sua patogenicidade e a manifestações clínicas: E. enteropatogênicas (EPEC) E. enterotoxigênicas (ETEC) E. enteroinvasivas (EIEC) E. com aderência difusa (DAEC) E. enteroagregantes (EAEC) E. entero-hemorrágicas (EHEC). A má absorção resultante da destruição das microvilosidades intestinais provoca diarreia. a) Cepas enteropatogênicas (EPEC). A enfermidade produzida pelo E. colienteropatogênico é a principal causa de diarreia infantil nos países pobres. A enfermidade é rara em crianças maiores e em adultos, presumivelmente por desenvolverem uma imunidade protetora. O principal reservatório são os humanos e ainda que se tendo associado sorogrupos específicos O com surtos de diarreia por EPEC nas creches, não se aconselha o estudo do sorotipo de E. coli em uma infecção esporádica ou endêmica. A infecção se caracteriza pela adesão bacteriana às células epiteliais do intestino delgado, com a posterior destruição da microvilosidade (adesão e apagamento ou A/E). Estas cepas formam microcolônias com as bactérias unidas às células do hospedeiro, mediante pedestais em forma de copa. Primeiro, ocorre uma união laxa pelos pili (fator de virulência característico) que formam feixes (Bundle Forming Pilus ou BFP). Em seguida, uma ativa secreção de proteínas, pelo sistema de secreção bacteriano de tipo III, na superfície das células epiteliais do hospedeiro. Uma proteína, chamada Receptor de intimina translocado (Tir), insere-se na membrana epitelial e funciona como um receptor para uma adesina bacteriana da membrana externa, a intimina. A diarreia resulta da má absorção que se dá com a destruição das microvilosidades. b) Cepas enterotoxigênicas (ETEC). A enfermidade produzida por E. colienterotoxigênica ou enterotoxígena ocorre, com mais frequência, nos países em desenvolvimento, mesmo se estimando que quase 80.000 casos se dão anualmente nos Estados Unidos. As infecções ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 14 aparecem em crianças pequenas dos países em desenvolvimento ou nos que viajam para eles ("diarreia do viajante"). As infecções se produzem pelo consumo de alimentos ou de água contaminada com restos fecais. Não ocorre transmissão de pessoa para pessoa. A bactéria coloniza a região proximal do intestino delgado, por ação de fatores de colonização de tipo fímbrias (CFA/I, CFA/II). Este tipo de E. coli produz duas classes de enterotoxinas: umas termolábeis (LT - I e LT - II) e outras termorresistentes (STa e STb). Enquanto a LT-II não seassocia à enfermidade humana, a LT-I é funcional e estruturalmente similar à toxina colérica (presente no Vibrio cholerae) e se associa à enfermidade no ser humano. Esta toxina é formada por uma subunidade A e por cinco subunidades B idênticas. O resultado da interação destas subunidades é um aumento nos valores de AMPc, com uma maior secreção de cloro e uma menor absorção de cloro e de sódio. Estas mudanças se manifestam como uma diarreia aquosa. A exposição à toxina estimula também a secreção de prostaglandinas e a produção de citocinas inflamatórias, o que dá lugar a uma maior perda de líquidos. No caso das enterotoxinas termorresistentes, STa, porém não STb, associa-se à enfermidade humana. É uma toxina pequena e monomérica que se une à guanilato ciclase, aumentando os níveis de Guanosina Monofosfato cíclico (GMPc)e produzindo-se a hipersecreção de líquidos. A diarreia secretora que se produz então, ocorre após um período de incubação de 1 a 2 dias, e dura em média de 3 a 4 dias. Os sintomas, neste estado, são espasmos abdominais, náuseas, vômitos (raros) e diarreia aquosa (muito parecida com a causada pela cólera, mas um pouco mais leve). Não se observam mudanças histológicas na mucosa intestinal nem inflamação associada. A enfermidade causada pela toxina termolábil é indistinguível daquela provocada pela termoestável. A produção da toxina não se associa a nenhum sorogrupo específico. Só as enterotoxinas termolábeis LT-I e as enterotoxinas termorresistentes STa das ETEC se associam a enfermidades no ser humano. c) Cepas enteroinvasivas (EIEC). As cepas de E. coli enteroinvasivas têm uma estreita relação com as propriedades fenotípicas e patogênicas de Shigella. Provocam diarreia não sanguinolenta e disenteria similar à causada pela Shigella ao invadirem e se multiplicarem nas células epiteliais do cólon. As bactérias são capazes de invadir e destruir o epitélio do cólon, produzindo uma enfermidade que se caracteriza inicialmente por diarreia aquosa. Uma minoria de pacientes progride para a forma disentérica da enfermidade, com febre, espasmos abdominais, sangue e leucócitos nas fezes. Um grupo de genes bacterianos transportados em um plasmídeo media a invasão (genes plnv) do epitélio colónico. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 15 Uma vez dentro da célula, as bactérias lisam os vacúolos fagocíticos e se replicam no citoplasma da célula. O movimento no citoplasma e nas células epiteliais adjacentes é regulado pela formação de filas de actina (parecidas com as que se observam na infecção por Listeria). Este processo de destruição das células epiteliais com infiltração inflamatória pode progredir para uma ulceração colónica. d) Cepas com aderência difusa (DAEC). Este tipo de cepas se caracteriza por sua aderência típica em cultivos celulares. Estimula o alongamento das microvilosidades com as bactérias na membrana celular. Não produzem toxinas termolábeis nem termoestáveis; não geram níveis elevados de toxinas Shiga nem possuem o fator de aderência das cepas enteropatogénicas nem tampouco invadem as células epiteliais. A enfermidade resultante é uma diarreia aquosa, que se observa fundamentalmente nas crianças de 1 a 5 anos de idade. É talvez a afecção menos severa da relação de síndromes gástricas apresentadas pelo E. coli em crianças com menos de cinco anos. e) Cepas enteroagregantes (EAEC). São também causas frequentes de diarreia do viajante (neste caso, mais persistente) e de diarreia crônica em infantes e crianças nos países em desenvolvimento. Caracteriza-se pela forma de união típica que tem sob a forma de tijolos empilhados junto às células epiteliais. O mecanismo de ação deste último grupo de E. coli diarreiagénicos não é conhecido detalhadamente, mesmo se tendo descrito que uma elevada porcentagem de cepas possui um plasmídeo (CVD432) no qual se localiza o gene aat que codifica uma proteína transportadora e que se utiliza para detectar EAEC pela Reação em Cadeia da Polimerase (PCR). f) Cepas êntero-hemorrágicas (EHEC). Têm uma maior importância pela gravidade das enfermidades que provocam, principalmente a colite hemorrágica, que pode estar acompanhada pela síndrome hemolítica urémica em crianças (caracterizada por uma insuficiência renal aguda) ou por seu equivalente em adultos, denominada trombocitopenia. As cepas de E. coli êntero-hemorrágica são as que causam mais frequentemente enfermidade nos países desenvolvidos. Estima-se que estas bactérias produzam mais de 100.000 infecções e quase 100 mortes por ano nos Estados Unidos. A ingestão de menos de 100 bacilos pode provocar a enfermidade. A gravidade desta enfermidade varia, de uma leve diarreia e não complicada à colite hemorrágica, com dor grave abdominal, diarreia sanguinolenta, sem febre ou com febrícula. A denominada "síndrome hemolítica urémica" (SHU) é um transtorno que se caracteriza por insuficiência renal aguda, trombopenia e anemia hemolítica microangiopática. É uma complicação que se vê em 10% das crianças com menos de 10 anos. A enfermidade por EHEC é mais ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 16 frequente nos meses quentes e a maior incidência se dá nas crianças com menos de 5 anos. Inicialmente, desenvolve-se nos pacientes, após um período de incubação de 3 a 4 dias, uma diarreia não sanguinolenta, com dor abdominal. Podem ser observados vômitos na metade dos pacientes, nos dois primeiros dias. A enfermidade pode progredir para uma diarreia sanguinolenta, com dor abdominal grave. A resolução dos sintomas ocorre geralmente entre os 4 e 9 dias, na maioria dos pacientes que não recebem tratamento. Mas, a SHU é uma complicação grave, especialmente nas crianças pequenas. A morte pode ocorrer entre 3% e 5% dos pacientes com SHU, podendo ficar sequelas graves como insuficiência renal, hipertensão, manifestações do SNC em até 30% dos pacientes. A cepa de E. coli implicada neste tipo de enfermidade produz uma toxina Shiga (Stx-1, Stx-2 ou ambas), provocando lesões de tipo A/E nas células epiteliais. A Stx-1 é essencialmente parecida com a toxina Shiga da espécie Shigella dysenteriae e a Stx-2 possui uma homologia com esta, de 60%. A SHU tem sido associada, fundamentalmente, à produção de Stx-2 que se tem observado ser a responsável pela destruição das células endoteliais do glomérulo. Foram isolados mais de 50 sorotipos distintos desta cepa de bactéria entérica (EHEC), mas a do sorótipo O157:H7 é que provoca a maioria das enfermidades em humanos, sendo o principal responsável pelos surtos de colite hemorrágica. No ano 2000, este sorotipo esteve implicado em um surto que afetou cinco centros escolares situados na província de Barcelona, contaminando um total de 158 pessoas (a maioria, crianças com menos de cinco anos), das quais seis desenvolveram a SHU. Além da carne bovina picada e dos hambúrgueres, são descritas outras vias de transmissão implicadas no aparecimento de surtos infecciosos por E. coli O157:H7, como o contato pessoa a pessoa (no caso de pessoas afetadas pela enfermidade), o consumo de saladas de vegetais ou de sucos de fruta como sidra feita de maçãs contaminadas com fezes de gado, leite não pasteurizado, assim como o consumo e o banho em águas contaminadas pela bactéria. A prevenção contra toxinfecções por E. coli deve incluir diversos tipos de medidas como o correto cozimento dos alimentos, especialmente os de origem cárnea, assim como a desinfecção dos alimentos vegetais, a potabilização da água para consumo, a adoção de medidas higiênicas adequadas, ou o desenvolvimento de boas práticas agrícolas. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 17 As cepas EHEC produzem uma toxina Shiga que se adere às células epiteliais do intestino delgado, com a destruição posterior das microvilosidades.Figura 1: Esquema da transmissão da E. coli êntero-hemorrágica. 2.4. Shigella O gênero Shigella pertence à família Enterobacteriaceae e está muito relacionado, em nível genético, com o Escherichia e, em menor grau, também com a Salmonella. Engloba quatro espécies, com diversos sorotipos baseados no antígeno O: S. dysenteriae (subgrupo A) S. flexneri (subgrupo B) S. boydii (subgrupo C) S. sonnei (subgrupo D). A espécie mais comumente implicada em surtos alimentares é a S. sonnei, seguida pela S. flexneri. Cresce num intervalo de pH que varia de 5 a 8 e em uma faixa de temperatura que vai de 10ºC a 48ºC. É moderadamente sensível ao pH ácido. Pode sobreviver durante longos períodos de tempo em superfícies secas e em alimentos como camarões congelados, sorvete ou carne de porco picada. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 18 As espécies de Shigella provocam uma intoxicação conhecida como disenteria bacilar, que Hipócrates já descrevia como uma enfermidade caracterizada pelo trânsito frequente de fezes sanguinolentas com mucus, acompanhada por fortes dores abdominais. A dose infecciosa é muito baixa, da ordem de 10 células nas pessoas mais suscetíveis. Após a ingestão de alimentos ou água contaminados, a bactéria passa ao íleo terminal e ao cólon, multiplicando-se nas células epiteliais. A shigelose é fundamentalmente uma infecção da mucosa do reto e do cólon que tende a permanecer localizada. O processo infeccioso se caracteriza por uma acentuada inflamação da mucosa interna com ulceração do epitélio. As espécies de Shigella mais comumente implicadas em surtos alimentares são a S. sonnei e a S. flexneri. A shigelose associa-se, com frequência, a campanhas militares e também a desastres naturais, quando as medidas de higiene são mais difíceis de serem mantidas. Estima-se que o número de casos mundiais de shigelose seja de 164,7 milhões nos países em via de desenvolvimento e de 1,5 milhões nos países desenvolvidos. A infecção mostra uma incidência maior nas épocas mais quentes do ano. Os humanos constituem o reservatório natural desta bactéria, que se transmite por via fecal-oral. A maioria dos casos se associa ao consumo de alimentos ou de água contaminados com matéria fecal. Esta bactéria não se associa especificamente a um tipo de alimento específico, tendo- se detectado surtos provocados pelo consumo de alimentos tão diversos como a salada de batata, a alface, a cebola, a salsa, a fruta picada, sanduiches, o frango e os moluscos. A principal causa de contaminação dos alimentos por Shigella é a má higiene por parte dos manipuladores (que atuam como portadores), em seguida vindo o armazenamento inadequado dos alimentos contaminados, a cocção insuficiente, o uso de utensílios de cozinha contaminados e o emprego de alimentos de procedência pouco segura. 2.4.1. Fatores de virulência e mecanismo de patogênese Todas as cepas invasivas de Shigella trazem consigo um plasmídeo de 220 kb, que porta um conjunto de genes, entre os quais se encontrando os genes que codificam para um sistema de secreção de tipo III, similar ao da Salmonella, junto com proteínas efetoras. A bactéria também contém genes cromossômicos que regulam a expressão dos genes plasmídicos de virulência, assim como genes que aumentam a sua sobrevivência no intestino e que facilitam a invasão dos tecidos. No caso da S. dysenteriae tipo 1, o cromossomo porta também os genes para a produção da toxina Shiga, codificada por um profago. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 19 Essa toxina consta de duas subunidades (A e B) e é codificada pelos genes StxA e StxB, mostrando uma grande semelhança com as toxinas de tipo Shiga, descritas nas cepas de E. coli entero-hemorrágicas. A subunidade A consta de 293 aminoácidos (32,22 kDa) e, a B, de 69 (7,69 kDa). A toxina é composta por uma subunidade A e por cinco subunidades B. Estas formam um anel pelo qual penetra a subunidade A. O anel serve de ponte para a célula eucariota, através de glicolipídios de tipo Gb3. A subunidade A, por sua vez, consta de dois fragmentos (A1 e A2) unidos por uma ponte dissulfeto. Quando passa ao citoplasma, a subunidade A é processada por proteases, gerando-se uma subunidade A1 de 27 kDa, que constitui a parte ativa da toxina. Esta fração se une aos ribossomos, inibindo a síntese de proteínas. A toxina Shiga é análoga, estrutural e funcionalmente, à toxina colérica e à ricina (uma toxina de plantas). A toxina Shiga provoca inflamação na mucosa do intestino, mas também atua sobre os microcapilares sanguíneos, provocando microtrombose no âmbito do intestino, dos rins e do cérebro. O mecanismo de patogênese da Shigella é complexo (figura 1.1). Grande parte da informação atualmente disponível se refere à S. flexneri. Esta bactéria invade o epitélio do intestino grosso, por meio das uniões intercelulares e também através das células M. Estas se encontram no epitélio, na zona que recobre o sistema linfático associado à mucosa e têm uma alta atividade fagocítica. Estas células M captam antígenos da luz intestinal e os transferem a uma espécie de bolso, situado em sua base, cheio de linfócitos e de macrófagos prontos para iniciar a resposta imunológica. Esta rota de entrada é aproveitada por muitos outros agentes patogênicos. A Shigellaé fagocitada pelos macrófagos, mas sobrevive, graças à secreção de uma invasina (denominada IpaB) que lisa o vacúolo fagocítico. A Shigella libera uma substância conhecida como IpaB, que proporciona proteção para que possa chegar livremente ao citoplasma, onde se multiplica e se dissemina a outras células epiteliais. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 20 Figura 1.1 Patogênese da Shigella Fonte: adaptado de Sansonetti, 2001 e de Jennison e Verma, 2004. O alerta provocado pela entrada de Shigella atrai células polimorfonucleares (PMN) que se infiltram nos espaços intercelulares do epitélio, criando novas vias de entrada para a bactéria. Estas vias de entrada permitem à bactéria alcançar a submucosa. A superfície das células epiteliais do intestino, recoberta de muco, é refrátil à invasão por Shigella. Por esse motivo, a bactéria invade as células epiteliais a partir da submucosa, através da membrana basolateral. Para isso, a bactéria injeta proteínas efetoras no citoplasma das células epiteliais (através de um sistema de secreção tipo III), que induzem uma reorganização local da actina. O resultado é a formação de filopódios e a captação da bactéria mediante macropinocitose. Já dentro da célula epitelial, a bactéria lisa o vacúolo macropinocítico por ação da invasina IpaB, ficando livre no citoplasma. Neste estágio, a bactéria se multiplica e se dissemina lateralmente, de umas células epiteliais a outras. O mecanismo de propulsão se baseia na polimerização da actina, em um de seus extremos. Este mecanismo de propulsão (também denominado filas de actina) será explicado detalhadamente no tópico correspondente à Listeria monocytogenes. O resultado da multiplicação ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 21 intracelular da Shigella é a morte das células epiteliais. Assim, no processo de invasão e morte celular, são liberados diversos tipos de citocinas por parte das células eucariotas, provocando a inflamação da zona afetada. 2.5. Yersinia enterocolitica Esta bactéria pertence também à família Enterobacteriaceae. Apresenta uma temperatura ideal de crescimento a variar entre 28ºC e 30ºC, mas é capaz de multiplicar-se (se bem que de maneira muito mais lenta) sob temperaturas de refrigeração de até 1ºC. Sobrevive ao congelamento e ao descongelamento repetidos, e é capaz de crescer numa ampla variedade de substratos, especialmente nosalimentos processados. Pode crescer num intervalo de pH compreendido entre 4 e 10, mesmo que sua tolerância ao pH ácido seja inferior à de outras enterobactérias. Pode tolerar concentrações de sal de até 5%. Inativa- se facilmente por tratamentos térmicos de pasteurização. A maioria das infecções sintomáticas por E. enterocolitica ocorre em crianças com idade inferior a 5 anos, nas quais cursa com diarreia (aquosa ou sanguinolenta), febre baixa e dores abdominais e de cabeça. A enfermidade dura entre dias a três semanas, podendo redundar na enterite crônica. Em certas ocasiões, a enterite aguda pode derivar também em perfuração intestinal. Em crianças de maior idade e adolescentes, a enfermidade se apresenta frequentemente como pseudoapendicite (decorrente da inflamação do íleo terminal ou dos nódulos linfáticos mesentéricos) acompanhada por febre, mas apenas com diarreia. Considera-se a infecção por E. enterocolitica como uma zoonose. As cepas associadas com maior frequência à enfermidade em humanos (biovar 4, sorogrupo O:3) encontram-se exclusivamente em porcos (associadas principalmente à língua e à amígdala), sendo frequentes também nos abatedouros. Os principais reservatórios são o trato intestinal de muitas espécies diferentes de mamíferos e outros animais, ainda que a bactéria também se encontre livre no ambiente. A bactéria se isola mais frequentemente de produtos derivados de animais de granja como os alimentos cárneos (porco, terneiro, cordeiro, aves) e lácteos (principalmente leite, creme e sorvetes). Os surtos infecciosos por E. enterocolitica são pouco frequentes, sendo associados ao consumo de leite (cru ou contaminado após a pasterização), de bucho e de queijo de porco e de outros alimentos como brotos de sementes e tofu. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 22 Considera-se a infecção por Yersinia enterocolitica como uma zoonose, já que se transmite principalmente de animais vertebrados para o homem. 2.5.1. Patogenicidade E. enterocolitica é um agente patogênico entérico e invasivo. Nem todas as cepas são igualmente virulentas. Aquelas que provocam infecções em humanos possuem um conjunto de fatores de virulência, incluindo uma invasina de localização cromossômica e um plasmídeo de virulência (pYV). As cepas do biotipo 4B portam ainda duas ilhas de patogenicidade. E. enterocolitica apresenta tropismo pelo tecido linfoide. A ulceração e necrose do epitélio intestinal do íleo distal são comuns, em particular no epitélio que recobre os folículos linfáticos (ou placas de Peyer). Com frequência, os nódulos mesentéricos aumentam de tamanho e contêm zonas necróticas. Após a entrada no intestino, algumas poucas células se aderem ao epitélio da mucosa intestinal. A invasão do epitélio se dá quase que exclusivamente através das células M (estas são células especializadas que recobrem as placas de Peyer e desempenham uma função importante na captação e na amostragem de antígenos). Após penetrar no epitélio, a E. enterocolitica atravessa a membrana basal e alcança o tecido linfoide e a lâmina própria, onde provoca uma destruição localizada do tecido e a formação de microabscessos. A bactéria se dissemina, com frequência, do tecido linfoide aos nódulos mesentéricos, onde também forma microabscessos. Se conseguir ultrapassar a barreira dos nódulos mesentéricos, dissemina-se pela corrente sanguínea, podendo alcançar qualquer órgão, mesmo mostrando um tropismo especial pelo tecido linfoide, localiza-se preferencialmente no tecido retículo-endotelial do fígado e do baço. Ainda que a bactéria seja potencialmente um patogênico intracelular, por sua resistência à fagocitose pelos macrófagos (que podem atuar como veículos em sua disseminação pelo organismo), nas seções histológicas a maioria das células bacterianas aparece livre. 2.5.2. Fatores de virulência E. enterocolitica pode produzir diversos fatores de virulência. Alguns localizados no plasmídeo de virulência pYV, enquanto outros se localizam em ilhas de patogenicidade cromossômicas (YSA, HPI). A seguir, são mencionados alguns dos fatores mais destacáveis. a) Enterotoxinas termoestáveis. E. enterocolitica segrega enterotoxinas termoestáveis, denominadas Yst (Yst, Yst-b, Yst-c). São ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 23 peptídeos de 30 aminoácidos, cujo extremo carboxila é homólogo ao das enterotoxinas termoestáveis das cepas enterotoxigênicas de E. coli, Citrobacter freundii e Vibrio cholerae sorotipo não-O1. Estes polipeptídeos compartilham o mesmo mecanismo de ação, ativando a guanilato-ciclase celular e elevando os níveis intracelulares de GMP. O aumento de GMP altera o fluxo e o transporte de eletrólitos nas células do intestino, provocando diarreia. b) Invasina. É uma proteína de superfície, de 91 kDa, que confere à bactéria a capacidade de penetrar no interior de células de mamíferos, incluindo células epiteliais e macrófagos. Une-se a proteínas de superfícies celulares, incluindo-se as integrinas. A união a integrinas estimula a internalização da bactéria. c) Adesina YadA. É uma proteína que forma trímeros e que intervém na união da bactéria ao muco intestinal e a certas proteínas extracelulares como colágeno, laminina e fibronectina. Indiretamente, a união a estas proteínas induz também a internalização da bactéria. Além de facilitar a aderência e a invasão, a Yad protege contra a opsonização mediada pelo complemento. d) Proteína Ail. É uma proteína da membrana externa que também intervém na aderência e na invasão, e protege a bactéria contra a ação bactericida do soro. e) Sistema de injeção de proteínas efetoras. E. enterocolitica, assim como muitos outros agentes patogênicos, produz um sistema de secreção de proteínas de tipo III. Este sistema consta de um conjunto de proteínas localizadas na membrana citoplásmica, no espaço periplásmico e na membrana externa, a formar um tubo ou canal que se estende até a membrana celular da célula-alvo, atravessando-a. Através deste tubo ou seringa molecular, a bactéria injeta proteínas efetoras diretamente no citoplasma da célula-alvo (figura 1.3). No caso da E. enterocolitica, a bactéria injeta um conjunto de proteínas efetoras (YopH, E, T, O, P, M) cuja função final é impedir a fagocitose e a morte da bactéria pela célula eucariota, inibir a produção de citocinas e induzir a morte da célula-alvo. Todos estes mecanismos se destinam a facilitar a sobrevivência da Yersinia fora da célula. Todos os fatores de virulência da E. enterocolitica permitem-na sobreviver e multiplicar-se fora da célula. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 24 Figura 1.3: Esquema do sistema de secreção de proteínas na E. enterocolitica. Fonte: adaptado de Doyle e Beuchat, 2007 2.6. Cronobacter sakazakii Cronobacter sakazakii (anteriormente Enterobacter sakazakii) é um agente patogênico emergente e que está trazendo preocupação para a saúde pública. Trata-se de um patogênico oportunista, relacionado a casos esporádicos de pequenos surtos de sepse, meningite, cerebrite e enterocolite necrosante. No entanto, ainda se conhece pouco sobre sua ecologia, sua taxonomia, sua virulência e sobre outras características. C. sakazakii é um bacilo Gram-negativo que não forma esporos, pertencente à famíliaEnterobacteriaceae. É uma bactéria pigmentada de cor amarelada, móvel, por flagelos perítricos, anaeróbia facultativa e capaz de crescer em um intervalo de temperatura que varia de 6ºC a 45ºC. Esta bactéria encontra-se em muitos ambientes como os aquáticos (incluindo-se águas correntes, águas residuárias e fontes termais), o solo e a poeira do lar, assim como as indústrias alimentares. Tem sido isolada a partir de biofilmes da rede de distribuição de água potável. Inativa-se por pasteurização, mastem uma resistência inusual à desidratação. Apresenta uma resistência variável ao pH ácido, podendo sobreviver em sucos de frutas. Sua capacidade de produzir cápsula e formar biofilmes reduz em muito a eficácia de numerosos fatores externos como a luz UV, a pressão osmótica, o calor, a desidratação, a falta de nutrientes, os ácidos, os detergentes, os biocidas e os ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 25 antibióticos. É capaz de aderir-se às superfícies de materiais empregados na produção, no preparo e na administração de alimentos, como plásticos, cloreto de polivinila, policarbonato, silicone ou látex (e, ainda que menos frequente, no vidro). A C. sakazakii contamina muitos alimentos e bebidas de origem vegetal, incluindo-se verduras, frutas, legumes, cereais, ervas, especiarias e outros produtos vegetais (como cereais, chocolate, fécula de batata, ou massa). Faz parte da microbiota endofítica e epifítica de plantas como o arroz e a soja, o que explica sua presença nestes alimentos e em outros relacionados. Também tem sido isolada de muitos animais, sendo parte normal da microbiota oral e intestinal dos vertebrados (incluindo o homem), sendo isolado da carne e de produtos cárneos de muita diversa origem, como camelo, porco, aves, terneiro, ovos, produtos lácteos diversos (incluindo-se o leite em pó), e, em menor medida, do pescado. Além de infectar muitos alimentos, a C. sakazakii pode manter-se aderida a diversas superfícies como plástico, silicone ou látex, entre outros. A bactéria implanta-se no intestino e provoca alterações gastrointestinais mais ou menos severas, como a enterite necrosante (figura 1.4). Também atravessa a barreira gastrointestinal e se dissemina pelo organismo, chegando a atravessar a barreira hematoencefálica. A infecção pode ocasionar diversas sequelas neurológicas, incluindo-se abscessos cerebrais, necrose do tecido cerebral e liquefação da matéria branca do cérebro (ventriculização), hemorragias cerebrais e encefalomalacia cística. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 26 Figura 1.4: Esquema da patogênese da C. sakazakii. Fonte: adaptado de Doyle e Beuchat, 2007. A C. sakazakii tem provocado enfermidades a afetarem todos os grupos de idades. A infecção em adultos é muito menos severa e mais frequente em pessoas com alguma enfermidade subjacente ou imunodeprimidas. O índice de mortalidade entre crianças tem chegado a ser de até 50%. Ainda que a mortalidade tenha se reduzido a 20%, a infecção pode provocar uma morbilidade importante sob a forma de deficiências neurológicas, especialmente entre os afetados por meningite e por cerebrite bacteriana. Da distribuição por idades dos casos notificados, deduz-se que os lactentes (de idade inferior a um ano) estão expostos a um risco particular. Entre os lactentes, os que correm o maior risco de infecção por C. sakazakii são os recém-nascidos (de menos de 28 dias), em particular os prematuros com baixo peso ao nascerem ou com imunodepressão. Também estão sob risco os lactentes cujas mães são HIV-positivas, em virtude de poderem exigir especificamente preparados para lactentes e por poderem estar mais suscetíveis à infecção. Isto, junto com o baixo peso ao nascer, pode ser motivo de especial preocupação em alguns países em desenvolvimento nos quais a proporção de tais lactentes seja superior à dos países desenvolvidos. Os dados publicados sobre os lactentes afetados por C. sakazakii indicam que cerca da metade deles tinha um peso, ao nascer, inferior a 2 kg e que dois terços eram prematuros, tendo nascido com menos de 37 semanas de gestação. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 27 É também provável que os lactentes imunodeprimidos ou medicamente fracos sejam mais suscetíveis às infecções por C. sakazakii. Também se tem observado casos de bacteremia por C. sakazakii entre lactentes maiores e lactentes em casa. Nas fezes ou na urina de lactentes assintomáticos também se tem detectado a presença de C. sakazakii e se tem demonstrado sua presença nas fezes durante 18 semanas. O estômago dos recém-nascidos, em particular dos prematuros, é menos ácido que o dos adultos e, possivelmente, este seja um fator importante a contribuir para a sobrevivência da infecção por C. sakazakii nos lactentes. C. sakazakii é mais frequente em pessoas com alguma enfermidade subjacente ou imunodeprimidas. Os lactantes podem ser duplamente suscetíveis. Ainda que em muitos casos se desconheça o reservatório de C. sakazakii, em um número crescente de relatórios tem-se estabelecido que os preparados em pó para lactentes são fontes e veículos da infecção. Em várias pesquisas de surtos de infecção por C. sakazakii em recém-nascidos e em unidades de cuidados intensivos neonatais, os pesquisadores conseguiram demonstrar uma associação estatística e microbiológica entre a infecção e o consumo de preparados em pó para lactentes. Em dois desses surtos observou-se que os preparados de potes do mesmo lote de fabricação não abertos antes também continham C. sakazakii. A frequência de contaminação intrínseca dos preparados em pó para lactantes por C. sakazakii é motivo de preocupação, mesmo que os níveis desta contaminação intrínseca pareçam normalmente muito baixos. Ainda que se supusesse que as falhas de higiene no preparo ou na exposição prolongada a temperaturas não refrigeradas possam dar lugar a um aumento nos níveis de contaminação, no momento do consumo, considera-se que inclusive níveis muito baixos de C. sakazakii nos preparados em pó para lactentes (<3 ufc/100 g) representam risco de infecção. Em dois dos surtos, verificou-se que o equipamento industrial utilizado na preparação dos produtos era a origem da contaminação. Tem-se identificado C. sakazakii no entorno das instalações de produção de leite em pó e em outras instalações de produção de alimentos, assim como nos lares. A FAO, por meio de sua reunião de especialistas sobre C. sakazakii em alimentos para lactentes, formulou um conjunto de recomendações: Nas situações em que não se amamenta os lactentes, devem-se advertir periodicamente as pessoas encarregadas de cuidá-los, ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 28 em particular, quando se tratando de lactentes sob alto risco, de verificar que os preparados em pó para lactentes sejam produtos esterilizados, não estando contaminados por agentes patogênicos que possam provocar enfermidades graves; deve- se fornecer a elas informação que possa reduzir o risco. Além disso, sempre que possível e viável, que sejam preparados líquidos estéreis do ponto de vista comercial ou preparados que tenham sido submetidos a um procedimento eficaz de descontaminação no lugar onde são utilizados (por exemplo, usando-se água fervente para reconstituir o preparado ou aquecendo o já reconstituído). Devem ser elaboradas diretrizes para a preparação, utilização e manejo dos preparados para lactentes a fim de se reduzir ao mínimo o risco. Deve-se incentivar a indústria da alimentação infantil a preparar para os grupos de alto risco uma variedade maior de produtos alternativos estéreis do ponto de vista comercial. A indústria da alimentação infantil deve estudar a possibilidade de aplicar um programa eficaz de supervisão do meio ambiente e o uso de testes de enterobacteriáceas, em vez dos de coliformes, como indicador do controle higiênico nas cadeias de produção das fábricas. Ao revisar seu código de práticas, o Codex deve abordar melhor os riscos microbiológicos ligados aos preparados em pó para lactentes e, considerando necessário, incluir o estabelecimento de especificações microbiológicas apropriadas ao combate à C. sakazakiiem tais preparados. A FAO ea OMS devem ocupar-se com as necessidades particulares de alguns países em desenvolvimento e estabelecer medidas eficazes, visando reduzir ao mínimo o risco nas situações em que se possam utilizar sucedâneos do leite materno em circunstâncias excepcionalmente difíceis, por exemplo, na alimentação de lactentes de mães HIV-positivas de lactentes com baixo peso ao nascerem. Deve-se promover a utilização de métodos validados internacionalmente de detecção e tipificação molecular para C. sakazakii e outros microrganismos com ele relacionados. Há que fomentar a pesquisa e a notificação das fontes e dos veículos de infecção por C. sakazakii e por outras enterobacteriáceas, incluídos os preparados em pó para lactentes. Isto pode compreender o estabelecimento de uma rede baseada em laboratórios. Deve-se promover a pesquisa no intuito de se conhecer melhor a ecologia, a taxonomia, a virulência e outras características da C. sakazakii e a maneira de reduzir seu nível nos preparados em pó reconstituídos para lactentes. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 29 A FAO e a OMS devem ocupar-se com o estabelecimento de medidas eficazes voltadas a reduzirem ao mínimo o risco de infecção em situações nas quais se utilizam substitutos do leite materno de um modo indispensável. 2.7. Vibrio Algumas espécies são: a) Vibrio parahaemolyticus. É uma bactéria com forma bacilar ligeiramente curvada, sem esporos nem cápsulas, com um flagelo polar, Gram-negativo, anaeróbio facultativo. Cresce idealmente em pH que varia de 7,5 - 8,5 e em um intervalo de temperatura entre 15º e 43ºC. Inativa-se facilmente pelos tratamentos térmicos. É uma bactéria halófila, capaz de crescer sob concentrações de sal de 1% a 8%. Predomina em águas costeiras e estuarinas quando sua temperatura é superior a 15ºC, razão pela qual se a isole preferencialmente da água no verão. O desenvolvimento desta bactéria é muito rápido, com um tempo de geração de 10 a 15 minutos, o que faz com que sua presença em pequeno número no pescado ou no marisco recém-capturado se transforme numa elevada cifra ao cabo de algumas horas sob temperatura favorável. O V. parahaemolyticus produz uma gastroenterite aguda ao se ingerir pescados ou mariscos crus, insuficientemente cozidos ou contaminados depois de seu preparo culinário. Os sintomas mais frequentes são diarreia, dores abdominais, náuseas e vômitos. A mortalidade é muito baixa. b) Vibrio vulnificus. É outra espécie relacionada e que provoca toxinfecções alimentares graves, associadas principalmente ao consumo de ostras cruas e de outros moluscos. Peculiarmente, a infecção por esta bactéria cursa com febre, calafrios e náuseas, mas geralmente sem diarreia. A mortalidade é elevada, entre 40% e 60% dos casos. c) Vibrio cholerae. Compreende bacilos pequenos (0,5 x 5 micra), encurvados, móveis por um flagelo polar. Não capsulados nem esporulados. Cresce em um intervalo de temperatura entre 16ºC e 42ºC, sendo a ideal a de 37ºC. Seu pH ideal de crescimento gira entre 7,4 e 9,6, com um mínimo de 6,8 e um máximo de 10,2. Tem exigências nutricionais simples e cresce rapidamente. É sensível ao calor, assim como aos detergentes e desinfetantes. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 30 Vibrio cholerae é o agente causador do cólera epidêmico ou asiático, enfermidade diarreica estritamente humana e considerada uma praga por muitos anos. São conhecidos cerca de 200 sorogrupos desta bactéria, baseados no antígeno O (lipopolissacarídeo). Os antígenos flagelares (H) não são úteis à tipagem desta bactéria. A maioria das cepas não provoca diarreias epidêmicas. O principal agente causador do cólera epidêmico e pandêmico é o sorogrupo O1. As cepas patogênicas deste serogrupo se caracterizam por produzirem a toxina colérica (Ctx), que se descreverá mais adiante. Este sorogrupo pode subdividir-se também em sorotipos (Ogawa e Inaba) e biotipos (biotipo clássico e O Tor). As cepas ambientais do sorogrupo O1 com frequência não produzem toxina colérica e são consideradas não patogênicas, ainda que se tenham associado, ocasionalmente, a casos de diarreia ou de infecções extraintestinais. O sorogrupo O139 (ou sorogrupo de Bengala) também produz toxina colérica, mas é capsulado. Este sorogrupo tem provocado epidemias na Índia, mas não tem chegado a ser pandêmico. Há, ainda, outros sorogrupos (distintos do O1 e do O139) que foram relacionados a diarreias esporádicas por consumo de moluscos e que provocam diversas infecções extraintestinais (como septicemia, infecções de feridas, ou otite, geralmente por contato com águas contaminadas). Mesmo que a maioria não produza a toxina colérica, pode produzir outros tipos de toxinas. 2.7.1. Reservatórios O V. cholerae faz parte da microbiota normal de vida livre em estuários. As cepas de sorotipo distintos de O1 e O139 são as mais frequentes. Pode colonizar a superfície do zooplâncton (copépodes) e outros organismos aquáticos (jacinto d'água, algas filamentosas, insetos, etc.). É capaz de persistir no ambiente graças à formação de biofilmes e à entrada no estágio de viável, porém não cultivável. Em humanos, a bactéria sobrevive durante curtos períodos de tempo. As pessoas infectadas liberam quantidades maciças nas fezes (por exemplo, um paciente que libere entre 5 e 10 litros de diarreia pode liberar de 1011 a 1013 células de V. cholerae). Após cessarem os sintomas, em ausência de tratamento com antibióticos, os pacientes podem continuar liberandovibriões durante 1 ou 2 semanas. Por outra parte, em áreas endêmicas podem ocorrer infecções subclínicas (que duram cerca de uma ou duas semanas). Os cuidadores de pessoas enfermas também podem ser portadores da bactéria. Tem-se isolado esporadicamente nas fezes de animais domésticos. ISCED CURSO: Nutrição; 1° Ano Disciplina/Módulo: MICROBIOLOGIA 31 2.7.2. Transmissão Os surtos infecciosos por V. cholerae se associam, claramente, ao consumo de água e de alimentos contaminados (crus, insuficientemente cozidos ou recontaminados), sendo a segunda via de transmissão a mais importante nos países desenvolvidos. Às vezes, é difícil distinguir entre ambas as fontes de contaminação, pois, com frequência, emprega-se água contaminada para preparar os alimentos. O espectro de alimentos implicados na transmissão desta bactéria inclui caranguejo, camarões, peixe cru, mexilhões, amêijoas, ostras, carne de porco, papa de milho, arroz, leite de coco congelado, vegetais crus e frutas regadas ou lavadas com águas contaminadas. Os principais alimentos implicados têm um pH neutro ou alcalino. O pH do alimento, assim como o conteúdo de quitina, protege a bactéria durante seu trânsito pelo estômago. 2.7.3. Toxinas A toxina colérica (Ctx) é formada por dois tipos de subunidades: A (u holotoxina), com atividade enzimática ADP-ribosiltransferase e NAD- glicohidrolase, e pela subunidade B, que serve para unir a subunidade A à célula. A subunidade A consta de um polipeptídeo de 27,2 kDa, que é hidrolizado em duas cadeias, A1 e A2 (de 21,8 e 5,4 kDa) unidas por uma ponte dissulfeto. A subunidade B consta de 103 aminoácidos (11,6 kDa). A Ctx é formada por cinco subunidades B idênticas e por uma subunidade A. Os genes que codificam para a toxina, CtxA e CtxB, pertencem a um fago filamentoso (CTXM) e capaz de incorporar tais genes por transdução às cepas selvagens. O receptor de Ctx é o gangliosídeo GM1. Esta forma de gangliosídeo se origina a partir de outros gangliosídeos maiores, por ação de uma neuraminidase produzida pela bactéria, o que facilita a união da toxina. A união do pentâmero da toxina a GM1 estimula a formação de vesículas endocíticas e a internalização do complexo da toxina. A toxina internalizada viaja através do aparelho de Golgi e do retículo endoplásmico.
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