Microbiologia- Mecanismos de patogenicidade bacteriana

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1 Isadora Silva 
Microbiologia 
Mecanismos de patogenicidade 
bacteriana 
Para as bactérias, o corpo humano é um 
conjunto de nichos ambientais que provê: 
 Calor 
 Umidade 
 Nutrientes para seu crescimento 
As bactérias possuem características que 
permitem penetrar (invadir) o ambiente, 
permanecer em um nicho (aderir), ganhar 
recursos (enzimas degradativas) e escapar das 
respostas imunes e não imunes por meio da 
cápsula, por exemplo. 
Quando em colônias, elas ativam funções para 
se sustentar, o que inclui a produção de 
biofilme. 
Muitos meios que as bactérias usam para se 
manter e os seus subprodutos para 
crescimento (ácidos, gases), acabam por 
causarem danos ao hospedeiro humano. 
-Fatores de virulência: são fatores que 
aumentam a capacidade da bactéria de causar 
doença. 
 
 
 
Muitas características da superfície bacteriana 
influencia a resposta do hospedeiro com a 
liberação de citocinas, que são protetoras, mas 
são também as maiores colaboradoras dos 
sintomas de doença. 
A produção da doença resulta da combinação 
de danos causados pela bactéria e as 
consequências da resposta inata e imune à 
infecção. 
-Os sinais e sintomas da doença são 
determinados pela função e importância do 
tecido afetado. 
-Período de incubação: tempo para a bactéria 
ou resposta do hospedeiro em causar injúria 
suficiente para desconforto ou interferir em 
funções essenciais. 
 
OBS: nem toda bactéria ou infecção causa 
doença. 
 
É bom lembrar que o corpo humano é 
colonizado por inúmeras bactérias que trazem 
benefícios ao funcionamento homeostático 
corporal (microbiota). Essas bactérias auxiliam 
na digestão de alimentos, produção de 
vitaminas (vit K), protegem contra micróbios 
patogênicos e ativam resposta imune e inata. 
Essas bactérias são endógenas, e residem em 
diversos locais do corpo. Essa microbiota pode 
ser alterada por tratamentos com antibióticos 
que permite o crescimento da Clostridium 
difficile, fator que leva a microbiota a levar a 
uma resposta imune inapropriada e causa 
inflamações intestinais (colite). 
 
-Bactérias virulentas: são aquelas que 
promovem seu crescimento no hospedeiro à 
custa do tecido do hospedeiro ou das funções 
dos órgãos. 
 
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-Bactérias oportunistas: tiram vantagens de 
condições preexistentes, tais como 
imunossupressão, e assim crescem. 
 
Os sinais e sintomas de uma doença (que 
resulta do dano ou perda de tecidos e funções 
devido a infecção) são determinados por uma 
mudança no tecido afetado. Existem respostas 
sistêmicas que são produzidas por toxinas e 
citocinas produzidas em resposta a infecção. 
-Severidade: depende do órgão e da extensão 
do dano. 
 
-Ilhas de patogenicidade: são grandes regiões 
no cromossomo ou em plasmídeos que contêm 
sequências de genes que codificam numerosos 
fatores de virulência que pode requerer 
expressão coordenada. Os genes podem ser 
acionados por um simples estímulo 
(temperatura ou pH, por ex). Essa ilha fica 
dentro de um transpóson e pode ser transferido 
para diferentes sítios. 
 
ENTRADA NO CORPO HUMANO 
Para uma infecção se estabelecer, a bactéria 
precisa ganhar acesso ao interior do corpo. 
O corpo possui mecanismos de barreira que 
dificultam a penetração (pelo, mucosa, epitélio 
ciliar). No entanto, algumas consegue 
comprometer essa barreira. 
Se essas barreiras forem quebradas, há uma 
facilidade para que esse processo de entrada 
aconteça. 
Na invasão a bactéria pode se disseminar 
através do fluxo sanguíneo. 
 
OBS: a membrana externa das bactérias Gram-
negativas tornam-nas mais resistentes a 
lisozima, ácido e bile e com isso elas 
conseguem se colonizar mais facilmente. 
COLONIZAÇÃO, ADESÃO E INVASÃO 
A colonização pode acontecer na proximidade 
do local de entrada ou onde tenham condições 
ótimas para seu crescimento. 
A colonização de sítios que são normalmente 
estéreis implica a existência de um defeito nos 
mecanismos naturais de defesa. 
 
As bactérias podem utilizar de mecanismos 
especiais para aderir e colonizar diferentes 
superfícies do corpo. 
Muitas bactérias possuem adesinas que se 
ligam a receptores específicos na superfície do 
tecido e protegem os organismos de serem 
removidos. Muitas das proteínas adesinas 
estão presentes nas fímbrias e ligam-se a 
açúcares do tecido-alvo, definindo-as como 
lectinas. 
 
Uma adaptação que facilita a colonização é o 
biofilme. Bactérias em biofilme são unidas por 
uma rede viscosa de polissacarídeos que 
conectam as células umas às outras e à 
superfície. A sua matriz também pode proteger 
a bactéria de defesas do hospedeiro e 
antibióticos. 
 
-Embora as bactérias não tenham mecanismos 
que consigam atravessar a pele, algumas 
podem atravessar mucosa e outras barreiras e 
entrar em tecidos mais suscetíveis. 
As bactérias invasivas produzem proteínas 
efetoras que podem facilitar a captura e 
invasão, promover sobrevivência intracelular e 
replicação da bactéria ou morte por apoptose 
da célula hospedeira. 
 
 
 
 
 
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AÇÕES PATOGÊNICAS DAS BACTÉRIAS 
-Destruição do tecido: 
Subprodutos do crescimento bacteriano 
(fermentação que inclui ácidos e gases) 
promovem substâncias tóxicas ao tecido. 
Muitas bactérias liberam enzimas degradativas 
para romper o tecido, o que proporciona 
nutrientes para seus crescimento e 
disseminação. 
Exemplo de enzimas que modificam o tecido: 
hialuronidase, fibrinolisina, lipase, 
estreptoquinase... 
 
-Toxinas: 
São produtos bacterianos que prejudicam 
diretamente o tecido ou desencadeiam 
atividades biológicas destrutivas. São enzimas 
degradativas que causam a lise celular ou de 
proteínas específicas que se ligam a receptores 
e assim iniciam a reação tóxica. 
Endotoxinas e proteínas superantígenos 
promovem estimulação excessiva ou 
inapropriada das respostas inata ou imune 
(tempestade de citocinas). 
Em muitos casos, a toxina é completamente 
responsável por causar os sintomas 
característicos da doença. 
 
 Exotoxinas: são proteínas que podem 
ser produzidas por bactérias Gram-
positivas e Gram negativas e incluem 
enzimas citolíticas (rompem as 
membranas) e receptores de proteínas 
que alteram a função ou destroem a 
célula. São aquelas secretadas como 
produto do metabolismo. 
Enzimas citolíticas: fosfolipase C, hemolisina, 
estreptolisina 
 
 
-Citotoxinas: 
+Toxina de Staphylococcus aureus: formam 
poros que liberam o conteúdo celular e permite 
o influxo de compostos extracelulares, o que 
causa lise. 
 
-Neurotoxinas: 
+Clostridium botulinum: toxina botulínica que 
vai agir nas junções neuromusculares e impede 
a transmissão de impulsos para o músculo (não 
há contração). 
+Clostridium tetani: toxina tetânica, que se liga 
as células nervosas e permite uma contração 
muscular incontrolável. 
-Enterotoxina: 
+Vibrio cholerae: há aumento da secreção de 
líquidos e eletrólitos pelas células intestinais, 
fator que causa diarreia intensa. 
 
 Superantígenos: é um grupo especial de 
toxinas. São moléculas que ativam as 
células T ligando-se simultaneamente 
ao receptor de célula T e a uma 
molécula de MHC II, em uma célula APC 
sem requerer o antígeno. Elas promovem 
uma tempestade de citocinas (IL-1, 
TNF, IL-2) fator que causa risco de 
morte por resposta autoimune. 
-Incluem as toxinas: síndrome tóxico de S. 
aureus, enterotoxinas estafilocócicas e as 
toxinas enterogênicas A ou C de S. pyogenes. 
 
 
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 Endotoxina: é a fração de lipídeo A do 
lipopolissacarídeo produzida por 
bactérias Gram-negativas, que é um 
ativador poderoso de fase aguda e de 
reações inflamatórias. Essa endotoxina é 
somente secretado em lise ou morte 
bacteriana. Ela vai se ligar a receptores 
específicos (CD14 e TRL4) em 
macrófagos e células B, de modo a 
estimular a produção e liberaçãode 
citocinas de fase aguda (IL-1, TNFalfa, 
IL-6 e prostaglandinas). 
Respostas parecidas com as das endotoxinas 
podem ocorrer devido a estrutura bacteriana de 
bactérias Gram-positivas, que incluem ácido 
teicoico e lipoteicoico. 
-Toxicidade mediada pelas endotoxinas 
causam: febre, leucopenia seguida por 
leucocitose, ativação do complemento, 
trombocitopenia, CID, decréscimo de circulação 
periférica e perfusão para órgãos principais, 
choque e morte. 
 
 
 
IMUNOPATOGÊNESE 
Em muitos casos, os sintomas de infecção 
bacteriana são produzidos por resposta imune, 
inata e inflamatória excessivas deflagradas pela 
infecção. 
Quando controlada, a resposta de fase aguda 
aos componentes da parede bacteriana é uma 
resposta antibacteriana protetora. Porém, 
também causam febre e mal-estar, e em 
estágios sistêmicos pode causar sintomas 
associados a sepse e meningite. 
Os neutrófilos e macrófagos, além do sistema 
complemento podem causar danos nos sítios 
de infecção. 
A tempestade de citocinas pode causar choque 
e interrupção da função corpórea. 
 
MECANISMOS DE ESCAPE ÀS DEFESAS DO 
HOSPEDEIRO 
A evasão às respostas protetoras do hospedeiro 
é uma vantagem seletiva. Quanto mais a 
infecção bacteriana permanecer no hospedeiro, 
mais tempo a bactéria tem para crescer e 
causar dano. 
 
5 Isadora Silva 
Por isso, aquelas bactérias que podem evadir-
se ou incapacitar as defesas do hospedeiro são 
as que mais tem capacidade de causar doença. 
-Evitam reconhecimento e morte pelas células 
fagocíticas 
-Inativam sistema complemento e anticorpos 
-Crescem dentro de células para se protegerem 
de respostas. 
 
 A cápsula é um dos fatores de virulência 
mais importantes. Ela funciona 
protegendo a bactéria de respostas 
imunes e fagocitárias. São constituídas 
de polissacarídeos, que possuem baixa 
imunogenicidade. Atua como cobertura 
escorregadia que é difícil de ser 
agarrada e se rompe quando capturada 
por fagócito. O biofilme que é feito o 
material capsular evita que o anticorpo e 
o SC capturem a bactéria. 
-Cápsula de S. pyogenes é feita de ácido 
hialurônico. 
-Perda na capacidade de produção de cápsula, 
perda da virulência. 
 Também podem evitar respostas dos 
antibióticos pela variação antigênica, 
inativação de anticorpos ou crescimento 
intracelular. 
-N. gonorrhoeae: varia a estrutura da superfície 
de antígenos e produz uma protease que 
degrada IgA. 
-S. aureus produm uma proteína IgG ligante 
que evita o anticorpo de ativar o SC ou 
opsonina. 
 Muitas bactérias podem evitar a morte 
por fagócitos. Podem produzir enzimas 
capazes de promover a lise das células 
fagocitárias. Tem habilidade de sair do 
fagossomo dentro do citoplasma do 
hospedeiro antesde ser exposto as 
enzimas lisossômicas 
 Podem bloquear a morte celular, onde 
inclui um bloqueio de fusão de 
fagolisossoma para prevenir contato 
com seus conteúdos bactericidas. 
 
OBS: O S. aureus pode produzir coagulase, uma 
enzima que prove a conversão de fibrina a 
fibrinogênio para produzir uma barreira tipo 
coágulo.