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BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS A Faculdade Multivix está presente de norte a sul do Estado do Espírito Santo, com unidades em Cachoeiro de Itapemirim, Cariacica, Castelo, Nova Venécia, São Mateus, Serra, Vila Velha e Vitória. Desde 1999 atua no mercado capixaba, destacando-se pela oferta de cursos de graduação, técnico, pós-graduação e extensão, com qualidade nas quatro áreas do conhecimento: Agrárias, Exatas, Humanas e Saúde, sempre primando pela qualidade de seu ensino e pela formação de profissionais com consciência cidadã para o mercado de trabalho. Atualmente, a Multivix está entre o seleto grupo de Instituições de Ensino Superior que possuem conceito de excelência junto ao Ministério da Educação (MEC). Das 2109 institu- ições avaliadas no Brasil, apenas 15% conquis- taram notas 4 e 5, que são consideradas conceitos de excelência em ensino. Estes resultados acadêmicos colocam todas as unidades da Multivix entre as melhores do Estado do Espírito Santo e entre as 50 melhores do país. MISSÃO Formar profissionais com consciência cidadã para o mercado de trabalho, com elevado padrão de qualidade, sempre mantendo a credibil- idade, segurança e modernidade, visando à satis- fação dos clientes e colaboradores. VISÃO Ser uma Instituição de Ensino Superior reconheci- da nacionalmente como referência em qualidade educacional. R E I TO R GRUPO MULTIVIX R E I 2 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 3 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIBLIOTECA MULTIVIX (Dados de publicação na fonte) Larissa Sbeghen Pelegrini; Lindamar Maria de Souza. Biologia dos Microrganismos / Pelegrini, Larissa Sbeghen; De Souza, Lindamar Maria. - Multivix, 2020. Catalogação: Biblioteca Central Multivix 2020 • Proibida a reprodução total ou parcial. Os infratores serão processados na forma da lei. LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Principais espécies de bactérias patogênicas ao homem e suas respectivas doenças 29 Tabela 2 – Principais espécies de protozoários parasitos do homem e suas respectivas doenças Fonte: Adaptada de Rey (2010). 30 Tabela 3 – Principais helmintos parasitos dos seres humanos e suas respectivas patologias 31 Tabela 1 – Principais famílias e gêneros de vírus patogênicos ao homem 62 Tabela 2 – Principais doenças virais que ocorrem nos seres humanos, bem como as formas de transmissão, os sintomas e formas de tratamento e prevenção 76 Tabela 1 – Principais filos e gêneros de protozoários parasitos de seres humanos, bem como suas características relacionadas às estruturas locomotoras 105 Tabela 2 – As protozooses mais frequentes que ocorrem nos seres humanos, bem como seus respectivos agentes etiológicos, as formas de contaminação, os sintomas e outras características e medidas de controle profilático 118 5 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Microbiologia: do grego mikros “pequeno”, bios “vida” e logos “ciência” 10 Figura 2 –No Brasil, no final do século XIX e início do século XX, surgiram importantes pesquisadores sanitaristas de doenças tropicais, como Oswaldo Cruz 12 Figura 3 – Na atualidade, parasitoses ainda afetam países subdesenvolvidos e não podem ser negligenciadas 14 Figura 4 –A expansão desordenada dos centros urbanos no século XX favoreceu a disseminação de doenças via água e alimentos contaminados 16 Figura 5 – As condições precárias de saneamento básico de regiões subdesenvolvidas são os principais fatores da persistência de muitas parasitoses 17 Figura 6 – Bacilos são bactérias, assim classificadas por conta de sua forma de bastonete 19 Figura 7 – Cerca de 21 famílias de vírus com centenas de tipos diferentes podem causar doenças nos seres humanos 21 Figura 8 –Com o aumento do consumo de peixe cru proveniente da culinária oriental, os casos de Diphyllobothrium sp., conhecido como a tênia do peixe, aumentaram consideravelmente. O círculo destaca a região do escólex e a barra de escala é de 10 cm 23 Figura 9 – Exemplos de ovos de Nematoda parasitos de seres humanos. A) Ancylostoma duodenale; B) Ascaris lumbricoides; C) Trichuris trichiura 24 Figura 10 – Estátua de Aristóteles (384 a.C. – 322 a.C.), filósofo grego considerado um dos fundadores da “ciência” enquanto disciplina 25 Figura 11 – O sistema de classificação proposto por Woese. Os Archaea estariam mais próximos evolutivamente do domínio Eucarya do que do Bacteria 27 Figura 1 –Morfologia e estruturas das bactérias. 1: fímbrias ou pili; 2: grânulos; 3: ribossomos; 4: citoplasma; 5: membrana plasmática; 6: parede celular; 7: cápsula; 8: DNA circular e 9: flagelo. 36 6 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Figura 2 – Funções das enzimas da membrana plasmática das bactérias 37 Figura 3 – Forma e arranjo bacteriano 38 Figura 4 – Funções da parede celular das bactérias 40 Figura 5 – O homem vive em meio às bactérias, porém, nem sempre fica doente 41 Figura 6 – Cultura de bactérias em meios de cultura líquido e sólido (placa) 45 Figura 7 – . Fases do crescimento bacteriano 45 Figura 8 – Antibióticos e infecções bacterianas 46 Figura 9 – A tuberculose provoca tosse seca 48 Figura 10 – Via de transmissão da hanseníase por aerossol 50 Figura 11 – Tipos de hanseníase 50 Figura 12 – Meningites são doenças que acometem as meninges 51 Figura 13 – As pneumonias são mais graves em crianças e idosos 52 Figura 14 –As pneumonias são infecções dos pulmões 53 Figura 15 – A coqueluche é transmitida por via aerossol 54 Figura 16 – Estágios da coqueluche 54 Figura 1 – Os vírus que infectam os seres humanos podem causar desde patogenias leves e curáveis, como o vírus da gripe, até doenças crônicas e muitas vezes letais, como o vírus da Aids 57 Figura 2 – No fim do século XX, com o desenvolvimento da microscopia eletrônica e com a descoberta do código genético, foi possível visualizar e delimitar a estrutura viral 58 Figura 3 – O sistema imune humano precisa estar em constante adaptação para lidar com as novas doenças causadas pelas partículas virais, as quais também desenvolvem mutações para lidar com essa barreira de defesa 60 Figura 4 – Estruturas das partículas virais, de acordo com a morfologia do capsídeo. A) Adenovírus, um vírus icosaédrico; B) Vírus do mosaico do tabaco, um vírus helicoidal; C) Bacteriófago, um vírus de estrutura complexa 61 7 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Figura 5 – Os vírus, para penetrarem nas células humanas, necessitam de aceptores que se ligam aos receptores celulares, iniciando o processo intracelular 65 Figura 6 – O conceito iceberg das infecções virais. A maioria das infecções não provoca efeitos perceptíveis no hospedeiro, sendo que as manifestações clínicas que ocorrem serão reflexo da disfunção e patologia em nível celular e tecidual 66 Figura 7 – Os vírus podem ser transmitidos de diversas formas. Uma das mais comuns é a transmissão por contato com ar ou objetos contaminados 67 Figura 8 – Um exemplo do ciclo de vida do Flavivírus, responsável por doenças como dengue e febre amarela 69 Figura 9 – Os vírus de RNA são mais propensos a sofrer mutações genéticas em relação aos vírus de DNA devido à ausência de enzimas reparadoras de erros gerados durante a replicação do RNA 70 Figura 10 – A gripe Influenza inicia-se com febre acima de 38 °C, dor muscular e de garganta, prostração, cefaleia e tosse seca. A vacinação é uma medida para se reduzir a incidência e minimizar os sintomas, mas é necessária uma nova dose anualmente 72 Figura 11 – O calendáriovacinal brasileiro tem como obrigatoriedade 10 tipos de vacinas, sendo a maioria contra diferentes tipos de vírus patogênicos 74 Figura 12 – Os vírus HIV (em vermelho) atacando um linfócito T (branco), que é o leucócito responsável por coordenar a função de defesa imunológica contra patógenos. Sua destruição é o início da deficiência imunológica 78 Figura 1 – Morfologia dos fungos e características das colônias em meio de cultura sólido 82 Figura 2 – Fungos basidiomicetos 83 Figura 3 – Candida albicans faz parte da microbiota da boca, mas pode provocar candidíase oral em pessoas imunocomprometidas 85 8 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Figura 4 – Candida albicans cultivada em meio de cultura ágar-fubá de milho com 1% de Tween 80 (aumento de 200x): observe as leveduras, hifas, pseudohifas, blastósporos e clamidiósporos. 86 Figura 5 – Criança com paracoccidioidomicose 87 Figura 6 – Os esporos dos fungos se dispersam pelo ar 88 Figura 7 – Formação dos esporos sexuais dos fungos 90 Figura 8 – Classificação dos fungos 91 Figura 9 – Micoses de unha 93 Figura 10 – O uso de fungicida na lavoura contribui para a seleção de fungos resistentes 93 Figura 11 – Os pães podem ser contaminados com fungos que produzem micotoxinas 94 Figura 12 – Os fungos infectam pele e mucosas 95 Figura 11 – Os cereais são alvo de fungos produtores de micotoxinas 97 Figura 13 – Pneumoconiose é mais comum em trabalhadores que lidam com a terra 97 Figura 1 – Imagem de um protozoário flagelado, evidenciando suas estruturas. A) Forma de trofozoíto; B) Forma cística 103 Figura 2 – Ciclo de vida do protozoário Plasmodium sp., agente patogênico da malária. Nesse ciclo de vida, é possível observar tanto a reprodução sexuada por fecundação, que ocorrerá nas hemácias dos seres humanos, quanto a reprodução assexuada, através da divisão meiótica do zigoto dentro do estômago do mosquito, formando inúmeros esporozoítos 111 Figura 3 – Formas possíveis dos flagelados do gênero Trypanosoma baseado na presença e inserção do flagelo. A) amastigota, B) promastigota, C) coanomastigota, D) epimastigota, E) tripomastigota, F) opistomastigota. A mesma nomenclatura se aplica para Leishmania spp., porém estes apresentarão principalmente as formas amastigota e promastigota 114 Figura 4 – Imagens de microscopia eletrônica de varredura de alguns protozoários parasitos humanos. A) Trypanosoma cruzi, B) Oocistos de Plasmodium sp. dentro do intestino do mosquito, C) Leishmania sp., D) Giardia intestinalis, E) Trichomonas vaginalis, F) Acanthamoeba sp. 118 9 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Figura 1 – Os helmintos são vermes de corpo alongado 124 Figura 2 – Os hospedeiros intermediários do Schistosoma mansoni e da Fasciola hepatica são os caramujos Biomphalaria e Lymneae, respectivamente, e vivem em ambientes de água doce 126 Figura 3 – Hospedeiros intermediários da Fasciola hepatica (Lymneae) e do Schistosoma mansoni (Biomphalaria) 128 Figura 4 – O Diphyllobothrium é transmitido ao homem pela ingestão de peixe cru 130 Figura 5 – A inspeção da carne, em busca de cisticercos, previne a transmissão da teníase 130 Figura 6 – Desenvolvimento dos nematoides 131 Figura 7 – A ingestão de hortaliças mal higienizadas é uma importante via de infecção pelos nematodas 133 Figura 8 – A teníase é transmitida pela ingestão de carne malpassada, bovina ou suína, contaminada com larvas cisticercos 134 Figura 9 – Os ovos dos nematoides parasitos são eliminados junto com as fezes dos hospedeiros contaminados e permanecem infectantes por mais de um ano no meio ambiente. 135 Figura 10 – Alguns nematoides podem ser transmitidos por contato pessoa-pessoa 137 Figura 11 – A higienização das mãos é uma importante estratégia profilática contra as helmintíases intestinais 138 10 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 1UNIDADE 2UNIDADE 3UNIDADE SUMÁRIO APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA 12 1 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA E PARASITOLOGIA 15 INTRODUÇÃO DA UNIDADE 15 1.1 HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA 16 1.2 HISTÓRICO DA PARASITOLOGIA 20 1.3 COMPONENTES ESTRUTURAIS DOS MICRORGANISMOS PATOGÊNICOS 24 1.4 COMPONENTES ESTRUTURAIS DOS PARASITOS HELMÍNTICOS 28 1.5 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS MICRORGANISMOS E PARASITOS 31 1.6 PRINCIPAIS GRUPOS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA 34 CONCLUSÃO 39 2 BACTÉRIAS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA 41 APRESENTAÇÃO DA UNIDADE 41 2.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BACTÉRIAS 41 2.2 CLASSIFICAÇÃO 44 2.3 MECANISMOS DE PATOGENICIDADE 47 2.4 MECANISMOS DE REPRODUÇÃO 49 2.5 MECANISMOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES BACTERIANAS 52 2.6 DOENÇAS CAUSADAS POR BACTÉRIAS 54 CONCLUSÃO 61 3 VÍRUS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA 63 INTRODUÇÃO DA UNIDADE 63 3.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS VÍRUS 65 3.2 CLASSIFICAÇÃO 67 3.3 MECANISMOS DE PATOGENICIDADE 70 3.4 MECANISMOS DE REPRODUÇÃO 74 3.5 MECANISMOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES VIRAIS 77 3.6 DOENÇAS CAUSADAS POR VÍRUS 81 CONCLUSÃO 85 11 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 5UNIDADE 6UNIDADE 4UNIDADE 4 FUNGOS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA 87 APRESENTAÇÃO DA UNIDADE 87 4.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS FUNGOS 87 4.2 COMPONENTES DA ULTRAESTRUTURA DOS FUNGOS PATOGÊNICOS 89 4.3 MECANISMOS DE PATOGENICIDADE 90 4.4 MECANISMOS DE CRESCIMENTO E REPRODUÇÃO 93 4.5 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS FUNGOS 96 4.6 MÉTODOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES E INFESTAÇÕES 98 4.7 DOENÇAS CAUSADAS POR FUNGOS 100 CONCLUSÃO 104 5 PROTOZOÁRIOS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA 107 INTRODUÇÃO DA UNIDADE 107 5.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS PROTOZOÁRIOS 108 5.2 CLASSIFICAÇÃO 111 5.3 MECANISMOS DE PATOGENICIDADE 114 5.4 MECANISMOS DE REPRODUÇÃO 116 5.5 MECANISMOS DE CONTROLE DAS PROTOZOOSES 119 5.6 DOENÇAS CAUSADAS POR PROTOZOÁRIOS 122 CONCLUSÃO 127 6 HELMINTOS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA 129 APRESENTAÇÃO DA UNIDADE 129 6.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS HELMINTOS PARASITAS 130 6.2 CLASSIFICAÇÃO, CICLO DE VIDA E MECANISMOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES POR PLATYHELMINTHES (TREMATODA) 131 6.3 CLASSIFICAÇÃO, CICLO DE VIDA E MECANISMOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES POR PLATYHELMINTHES (CESTODA) 134 6.4 CLASSIFICAÇÃO, CICLO DE VIDA E MECANISMOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES POR NEMATODA 137 6.5 DOENÇAS CAUSADAS POR PLATELMINTOS 139 6.6 DOENÇAS CAUSADAS POR NEMATÓDEOS 141 CONCLUSÃO 146 12 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 ATENÇÃO PARA SABER SAIBA MAIS ONDE PESQUISAR DICAS LEITURA COMPLEMENTAR GLOSSÁRIO ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM CURIOSIDADES QUESTÕES ÁUDIOSMÍDIAS INTEGRADAS ANOTAÇÕES EXEMPLOS CITAÇÕES DOWNLOADS ICONOGRAFIA 13 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA A disciplina Biologia dos Microrganismos tem como objetivo trabalhar com o reconhecimento dos aspectos morfológicos, estruturais, reprodutivos, fisioló- gicos, metabólicos, taxonômicos e epidemiológicos dos principais microrga- nismos e parasitos patogênicos aos seres humanos, além de estudar como ocorrem as relações entre esses organismos e seus hospedeiros, em todas as etapas do ciclo de vida. Como muitos organismos são causadores de doenças, esta disciplina trará uma síntese dos processos patogênicos, dos mecanismos de transmissão e dos métodos disponíveis de controle e profilaxia das principais doenças cau- sadas por esses patógenos, além de identificar os mecanismos imunológicos e histopatológicos envolvidos nas principais doenças infecciosas e parasitá- rias. Por fim, serão apresentadas as diretrizes básicas para uma diagnose cor- reta desses agentes. UNIDADE 1 > Compreender os conceitos da interação entre microrganismose parasitos, hospedeiros e meio ambiente. > Diferenciar os componentes estruturais dos vírus e das células procariontes e eucariontes. > Reconhecer as formas de identificação e classificação dos grupos de microrganismos e parasitos, bem como sua importância ao meio ambiente e à saúde humana. OBJETIVO Ao final desta unidade, esperamos que possa: 14 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 15 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 1 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA E PARASITOLOGIA INTRODUÇÃO DA UNIDADE Olá, estudante! A presente unidade trará conceitos básicos sobre duas áreas que visam ao es- tudo de diversos grupos de organismos que apresentam algum tipo de rela- ção de dependência com outros seres vivos: a microbiologia e a parasitologia. A microbiologia é o estudo dos microrganismos e de suas atividades, incluin- do sua distribuição, suas inter-relações, seus efeitos, e alterações físicas e quí- micas que provocam no ambiente. Seus grupos de interesse são os vírus, as bactérias e os fungos. Já a parasitologia realiza o estudo das relações duradouras entre indivídu- os de espécies diferentes. Teremos um organismo, o hospedeiro, que será o ambiente onde viverá o outro, o parasito, e este último dependerá metabo- licamente desse hospedeiro. Os grupos de interesse da parasitologia são os protozoários e os helmintos. Embora os conceitos de microbiologia e parasitologia sejam semelhantes (um organismo dependendo de outro), nem todos os seres estudados na mi- crobiologia serão “micro” (como os fungos), e nem todos os parasitos serão “macro” (como os protozoários). A diferença que orientou os especialistas nes- sa divisão se baseia na sobrevivência do hospedeiro, uma vez que os parasitos não lesarão drasticamente seus hospedeiros, pois seria fatal para ambos. Já para os organismos da microbiologia, o intuito seria de multiplicação e con- taminação de mais hospedeiros possíveis, sem a preocupação de poupá-los. Espera-se que, ao fim desta primeira unidade, você possa reconhecer defini- ções e classificações atuais dos microrganismos e parasitos. Vamos lá? 16 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 1.1 HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA A microbiologia tem por tradição o estudo das bactérias, fungos e vírus. Tudo começou em 1674, quando Leeuwenhoek construiu o primeiro microscópio e conseguiu observar as bactérias de sua saliva. Embora não fosse cientista, ele é considerado um dos fundadores da microbiologia. Sua descoberta fez com que duas teorias surgissem: a teoria da abiogênese, ou geração espontânea, e a da biogênese. FIGURA 1 – MICROBIOLOGIA: DO GREGO MIKROS “PEQUENO”, BIOS “VIDA” E LOGOS “CIÊNCIA” Fonte: Plataforma Deduca (2019). Já no século XIX, cientistas como John Tyndall e Louis Pasteur refutaram a te- oria abiogênica, e conseguiram, através de diversos experimentos, comprovar a biogênese dos organismos. Pasteur foi o primeiro cientista a atribuir função biológica aos microrganismos com a elaboração da teoria microbiana da fer- mentação, em 1850. O alemão Heinrich Anton de Bary, em 1853, fez a mesma relação entre microrganismos e doenças em plantas. 17 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Em 1876, o alemão chamado Robert Koch descreveu a teoria microbiana da doença, segundo a qual os microrganismos seriam os responsáveis por do- enças em animais e humanos. Ele escreveu os famosos postulados de Koch, utilizados até hoje. Anos se passaram e diversas descobertas microbiológicas foram registradas em todo mundo. Os equipamentos foram sendo aprimorados, o que facilitava as pesquisas e observações. As técnicas de desinfecção também foram evo- luindo, conforme eram descobertos novos microrganismos. Em 1885, Pasteur desenvolveu uma vacina para o tratamento da raiva, o que revolucionou a prevenção de doenças. Em 1904, o Brasil sofria uma forte epidemia de varíola, o que levou o governo a tornar obrigatória a vacinação. Na época, muitos boatos surgiram contrários à vacina, e a população ficou revoltosa, criando o levante popular denominado Revolta da Vacina. O governo desistiu da obrigatoriedade e a epidemia continuou a crescer. Anos mais tarde, em 1908, com tantas mortes decorrentes da varíola, a população decidiu se vacinar, criando um movimento oposto à Revolta da Vacina. A varíola está erradicada mundialmente desde 1980. 18 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 FIGURA 2 –NO BRASIL, NO FINAL DO SÉCULO XIX E INÍCIO DO SÉCULO XX, SURGIRAM IMPORTANTES PESQUISADORES SANITARISTAS DE DOENÇAS TROPICAIS, COMO OSWALDO CRUZ Fonte: Plataforma Deduca (2019). Em 1928, outra descoberta, feita por Alexander Fleming, modificou a forma de tratamento de muitas doenças causadas por microrganismos. Em um de seus experimentos com antissépticos, ele notou que em um de seus meios de cultura havia crescido um fungo, e que em volta desse fungo não havia crescimento microbiano. Ele descreveu o fungo como Penicilium, e a subs- tância que ele secretava impedia o crescimento de outros microrganismos. Essa substância é a penicilina, o primeiro antibiótico criado. 19 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS A microbiologia na atualidade está em sua fase genômica, com o sequencia- mento genético de diversos microrganismos com finalidade médica ou bio- tecnológica, visando à aplicação industrial e ao melhoramento de espécies. A microbiologia no Brasil: grandes nomes se destacaram no final do século XIX. 1. Carlos Chagas: médico sanitarista e pesquisador, dedicou-se ao estudo das doenças tropicais, como malária, doença de Chagas, tuberculose e hanseníase. 2. Oswaldo Cruz: médico e pesquisador de doenças tropicais, trabalhou com o combate e erradicação da febre amarela, da peste bubônica e da varíola. 3. Adolfo Lutz: médico sanitarista e pesquisador, estudou doenças como malária, leishmaniose e hanseníase. Uma das vertentes da microbiologia atual é a microbiologia ambiental, área que se dedica ao estudo da fisiologia, genética, interações e funções dos microrganismos no ambiente, e faz uso desse conhecimento com o objetivo de manter a qualidade ambiental e contribuir para o desenvolvimento sustentável da sociedade moderna. Mais informações em: <https://www.embrapa.br/busca- de-publicacoes/-/publicacao/15285/microbiologia- ambiental. https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/15285/microbiologia-ambiental https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/15285/microbiologia-ambiental https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/15285/microbiologia-ambiental 20 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 1.2 HISTÓRICO DA PARASITOLOGIA Os registros paleoparasitológicos dos primeiros parasitos humanos são ovos de Taenia e de Fasciola, no Chipre, e com data estimada de 9.500 anos atrás. A denominação da ciência “parasitologia” se deu no ano de 1860, e os para- sitos se tornaram os responsáveis por diversas doenças que acometiam os seres vivos. A parasitologia, até então, era uma área de estudos de história natural, e no final do século XIX ela se estabeleceu também como um ramo das ciências médicas. A história da parasitologia humana não é escrita com grandes eventos. As grandes descobertas foram feitas por pesquisadores isolados, às vezes em si- tuação precária, quando havia registro ou suspeita da presença do parasito em determinado tipo de infecção, com a descrição dos agentespatogênicos, dos vetores e dos mecanismos de transmissão. FIGURA 3 – NA ATUALIDADE, PARASITOSES AINDA AFETAM PAÍSES SUBDESENVOLVIDOS E NÃO PODEM SER NEGLIGENCIADAS Fonte: Plataforma Deduca (2019). 21 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS As tênias, cestoides causadores das teníases em humanos, e as Ascaris lum- bricoides, nematoides também chamados de lombrigas, por exemplo, foram descritas em 1758 por Linnaeus. Já a esquistossomose foi descrita pela pri- meira vez em 1852, no Egito, por Teodore Bilharz, que conseguiu descrever o trematódeo Schistosoma spp. No ano de 1872 e nos anos seguintes, a descrição dos estágios do ciclo de vida e dos vetores que transmitem a filária humana, feita por Lewis, Bancroft e Manson, consagrou um novo modelo de investigação na área, que exigia o conhecimento da diversidade de hospedeiros (intermediários e definitivos), bem como das variações adaptativas dos parasitos em relação a seus hospe- deiros e ao ambiente. Apesar dos registros em documentos históricos de milhares de anos, a ma- lária foi identificada como sendo uma parasitose em 1880, quando Laveran observou o Plasmodium (protozoários) em hemácias humanas da África. Em 1887, Ronald Ross identificou o parasito no mosquito Anopheles e descreveu o mecanismo de transmissão e o ciclo de vida do Plasmodium. Há uma forte relação entre a presença de parasitoses e o clima tropical. No Brasil, no início do século XX, renomados médicos parasitologistas surgem no cenário brasileiro (Oswaldo Cruz, Carlos Chagas e Adolfo Lutz) e, por meio de suas descobertas, impulsionaram a parasitologia até os dias atuais. Esses pesquisadores realizaram estudos detalhados de parasitoses como ancilosto- mose, malária, doença de Chagas, entre outras doenças tropicais. “Entre os trópicos de Câncer e Capricórnio, existem mais infecções helmínticas do que pessoas.” (Samuel B. Pessoa, parasitologista brasileiro, 1963) 22 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 FIGURA 4 –A EXPANSÃO DESORDENADA DOS CENTROS URBANOS NO SÉCULO XX FAVORECEU A DISSEMINAÇÃO DE DOENÇAS VIA ÁGUA E ALIMENTOS CONTAMINADOS Fonte: Plataforma Deduca (2019). Em meados do século XX, com a expansão e a ocupação desordenadas dos centros urbanos e a constante evasão rural, criou-se condições favoráveis para doenças transmitidas via água e alimentos contaminados e por meio de veto- res. No estado de São Paulo houve uma epidemia da leishmaniose tegumen- tar, atribuída à entrada do homem e derrubada das matas para a construção da Estrada de Ferro Noroeste. Já malária ainda é uma endemia constante nos estados brasileiros que fazem parte da Amazônia Legal. Programa de Controle da Doença de Chagas no Estado de São Paulo, Brasil: o controle e a vigilância da transmissão vetorial. Disponível em: <http://www. scielo.br/pdf/rsbmt/v44s2/a12v44s2.pdf. http://www.scielo.br/pdf/rsbmt/v44s2/a12v44s2.pdf http://www.scielo.br/pdf/rsbmt/v44s2/a12v44s2.pdf 23 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Do fim do século XX até os dias atuais, as doenças parasitárias deixaram de ter destaque para dar lugar a infecções graves, como a AIDS. Nos países de- senvolvidos, a transmissão parasitária foi reduzida significativamente. Mas as parasitoses ainda são morbidades altamente disseminadas em países subde- senvolvidos e, embora negligenciadas, causam grande debilidade e podem ser letais em muitos casos. FIGURA 5 – AS CONDIÇÕES PRECÁRIAS DE SANEAMENTO BÁSICO DE REGIÕES SUBDESENVOLVIDAS SÃO OS PRINCIPAIS FATORES DA PERSISTÊNCIA DE MUITAS PARASITOSES Fonte: Plataforma Deduca (2019). Ectoparasitos de seres humanos Os artrópodes, além de serem vetores de parasitos, também podem atuar como ectoparasitos em humanos. 1. Escabiose: ou sarna, é provocada pelo ácaro Sarcoptes scabiei. Causa coceira intensa que pode levar a infecções secundárias. 24 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 2. Pediculose: ou piolho, é provocada pelo inseto Pediculus humanus. Causa coceira no couro cabeludo e as feridas levam a infecções secundárias. 3. Carrapatos: várias espécies de carrapatos parasitam o homem. Eles também são vetores da bactéria Rickettsia sp., causadora da febre maculosa. Vejamos agora como são compostos os microrganismos e os animais dos quais se ocupam a microbiologia e a parasitologia. 1.3 COMPONENTES ESTRUTURAIS DOS MICRORGANISMOS PATOGÊNICOS As bactérias são organismos unicelulares, procariontes e diminutas (1 a 5μm). As estruturas comuns às bactérias são ribossomos; membrana plasmática e suas invaginações (mesossomos); hialoplasma; grânulos de glicogênio; e ma- terial genético, constituído por um único cromossomo em formato circular, na região denominada de nucleoide. Algumas espécies apresentam parede celular sobre a membrana plasmática. Pode haver também a presença de moléculas extras de DNA, chamadas de plasmídeos, ou de flagelos e fímbrias, estruturas responsáveis pela locomoção e/ou reprodução. Em relação ao for- mato, elas podem ser esféricas, cilíndricas e espiraladas (cocos, bacilos e es- pirilos, respectivamente), podem ser individuais ou formar colônias, como as bactérias esféricas, que formam colônias em pares (diplococos), cadeias (es- treptococos) e cachos (estafilococos). 25 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 6 – BACILOS SÃO BACTÉRIAS, ASSIM CLASSIFICADAS POR CONTA DE SUA FORMA DE BASTONETE Fonte: Plataforma Deduca (2019). Já os fungos são organismos eucariontes que podem ser unicelulares (leve- duras) ou pluricelulares. Suas células alongadas, denominadas hifas, formam uma rede filamentosa, denominada de micélio, que tem como funções a re- produção, o crescimento e a absorção de nutrientes do meio, ou seja, são he- terotróficos, absorvendo moléculas orgânicas digeridas por suas exoenzimas. A maior bactéria já descoberta no mundo é Thiomargarita namibiensis, encontrada no mar da Namíbia. Seu nome significa “pérola de enxofre”, por causa dos grânulos de enxofre brilhantes em seu interior. Ela pode chegar a 0,75 mm, sendo visíveis a olho nu. Seu tamanho é devido ao vacúolo de armazenamento de nitrato, que ocupa 98% da bactéria. Ela utiliza o nitrato para oxidar o sulfeto de hidrogênio do qual se alimenta. 26 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Apresentam uma parede celular rígida com quitina, responsável pela prote- ção da membrana plasmática, que envolve o citosol e algumas organelas, como os ribossomos. Eles podem formar um (hifas septadas) ou mais núcleos (hifas cenocíticas), com um nucléolo. Por muito tempo, os fungos foram classificados como vegetais, mesmo sendo bem diferentes. Fungos são heterótrofos e não realizam a fotossíntese. Os vírus são organismos bastante diferentes dos demais seres vivos, até mesmo dentro do conceito do que é “vida”. Novos vírus são constantemente descobertos, muitos deles infectando os seres humanos. Leia mais em: <https://oglobo.globo. com/sociedade/os-virus-estao-no-topo-da-cadeia- alimentar-diz-cientista-23757064. https://oglobo.globo.com/sociedade/os-virus-estao-no-topo-da-cadeia-alimentar-diz-cientista-23757064 https://oglobo.globo.com/sociedade/os-virus-estao-no-topo-da-cadeia-alimentar-diz-cientista-23757064 https://oglobo.globo.com/sociedade/os-virus-estao-no-topo-da-cadeia-alimentar-diz-cientista-23757064 27 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS O polissacarídeo presente na parede celular dos fungos é aquitina, e na dos vegetais é a celulose. Os vírus são considerados seres vivos acelulares, compostos basicamente por material genético (DNA ou RNA) e uma cápsula proteica. Por conta disso, suas atividades só ocorrem quando estão no interior de uma célula viva, denomi- nando-os de parasitos intracelulares obrigatórios. Muitos não os classificam exatamente como seres vivos. Mas, como possuem a capacidade de replicar o seu material genético, podem ser considerados como sistemas biológicos. Eles utilizam o maquinário celular da célula parasitada para fazer a síntese proteica e de ácidos nucleicos para formarem novos vírus. FIGURA 7 – CERCA DE 21 FAMÍLIAS DE VÍRUS COM CENTENAS DE TIPOS DIFERENTES PODEM CAUSAR DOENÇAS NOS SERES HUMANOS Fonte: Plataforma Deduca (2019). 28 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 1.4 COMPONENTES ESTRUTURAIS DOS PARASITOS HELMÍNTICOS Os protozoários e helmintos patogênicos constituem os organismos causa- dores das parasitoses, doenças que existem desde os tempos mais remotos. Os protozoários são organismos unicelulares e eucariontes, com todas as or- ganelas típicas desse grupo. Podem apresentar um ou mais núcleos. São de tamanho variável, de 2 a 100 mm. Não apresentam parede celular rígida, o que os diferencia de algas e fungos. Possuem uma grande diversidade de formas e de organelas de locomoção, como cílios, flagelos, pseudópodes e membranas ondulantes. Algumas espécies, como alguns parasitos, apresen- tam uma fase cística, para resistir às condições desfavoráveis, e a fase infec- tante. Estes, por sua vez, podem ser parasitos de órgãos e tecidos ou também intracelulares. Os animais que são considerados parasitos de seres humanos pertencem principalmente a dois grandes filos: Platyhelminthes (ou simplesmente pla- telmintos) e Nematoda. Esses helmintos terão também espécies de vida livre. Os platelmintos, ou vermes achatados dorsoventralmente, apresentam diver- sas modificações para a vida parasitária. São animais com simetria bilateral e não possuem cavidade celomática, sistema circulatório e respiratório. O sis- tema digestório geralmente é presente, mas incompleto. O sistema excre- tor é constituído por protonefrídeos. A grande maioria é hermafrodita, com A malária é considerada a doença mais letal de todos os tempos. Causada por um protozoário, o Plasmodium spp., os especialistas afirmam que a malária acompanha a história do homem há milênios, com registros históricos de febres intensas e mortais. Nenhuma outra epidemia, ou todas as guerras e desastres naturais foram tão letais quanto ela. Até hoje o continente africano sofre com esta epidemia. No Brasil, a mortalidade é menor por conta dos efeitos mais brandos da espécie que se instalou no continente americano. 29 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS algumas exceções (como Schistosoma mansoni). Dentro dos platelmintos, teremos dois grupos de importância patogênica: os Trematoda (ou digeneas) e os Cestoda. Os trematódeos são caracterizados pelo corpo não segmentado, foliáceo, e a maioria das espécies apresenta duas ventosas: a ventosa oral e a ventral (ou acetábulo). O ciclo de vida é complexo, com um ou mais estágios larvais, uti- lizando, por exemplo, moluscos ou peixes como hospedeiros intermediários. FIGURA 8 –COM O AUMENTO DO CONSUMO DE PEIXE CRU PROVENIENTE DA CULINÁRIA ORIENTAL, OS CASOS DE DIPHYLLOBOTHRIUM SP., CONHECIDO COMO A TÊNIA DO PEIXE, AUMENTARAM CONSIDERAVELMENTE. O CÍRCULO DESTACA A REGIÃO DO ESCÓLEX E A BARRA DE ESCALA É DE 10 CM Fonte: Ikuno, Akao e Yamasaki (2018). Já os cestoides são platelmintos segmentados (proglotes) e o corpo se asse- melha a uma fita. Apresentam tamanho variável, de 3 mm a mais de 10 m, sendo considerados os maiores parasitos humanos. O corpo é formado por um escólex (cabeça), que é o órgão de fixação, e este apresenta botrídias ou ventosas (com ou sem ganchos) para esta finalidade; o pescoço, porção do qual são geradas novas proglotes; e o corpo propriamente dito. Os últimos segmentos são os gravídicos, que se destacam do corpo para liberação dos ovos. O ciclo de vida também é complexo, com vários estágios larvais. 30 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Os nematoides são helmintos de corpo cilíndrico, com simetria bilateral e sem segmentação. Externamente, o corpo apresenta uma cutícula espessa com projeções ou expansões, dependendo da espécie, o que confere resis- tência e proteção. Sistema digestório completo e sistema excretor tubular. Há também um anel nervoso ao redor do esôfago. São dioicos (macho e fêmea), geralmente com dimorfismo sexual. Podem ser ovíparos ou vivíparos. FIGURA 9 – EXEMPLOS DE OVOS DE NEMATODA PARASITOS DE SERES HUMANOS. A) ANCYLOSTOMA DUODENALE; B) ASCARIS LUMBRICOIDES; C) TRICHURIS TRICHIURA Fonte: <https://smart.servier.com/?s=Infectiology. Classificação dos parasitos: podemos classificar os parasitos com base em algumas variáveis. O local de infecção ou infestação é uma delas. 1. Endoparasitos: são parasitos que vivem internamente no hospedeiro, seja na luz dos órgãos, tecidos ou intracelularmente. Utilizamos o termo “infecção” para se referir a este tipo de localização. Para conhecer melhor os protozoários e helmintos parasitos de seres humanos, confira o Atlas de parasitologia humana, de Silva et al., 2019. Disponível em: <https://efivest.com.br/wp-content/ uploads/2019/03/atlas_parasitologia_humana.pdf. https://smart.servier.com/?s=Infectiology https://efivest.com.br/wp-content/uploads/2019/03/atlas_parasitologia_humana.pdf https://efivest.com.br/wp-content/uploads/2019/03/atlas_parasitologia_humana.pdf 31 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2. Ectoparasitos: são parasitos que vivem externamente no hospedeiro, em forma de cisto, ou hematófagos temporários. Utilizamos o termo “infestação” para este tipo de localização. 1.5 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS MICRORGANISMOS E PARASITOS As primeiras classificações dos seres vivos foram feitas em nível macroscópico, por volta de 300 a.C., com o filósofo Aristóteles, que observou que os organis- mos poderiam ser organizados em hierarquias. A divisão básica foi feita entre plantas e animais. Isso se estendeu até a descoberta do mundo microscópico, no século XVII. FIGURA 10 – ESTÁTUA DE ARISTÓTELES (384 A.C. – 322 A.C.), FILÓSOFO GREGO CONSIDERADO UM DOS FUNDADORES DA “CIÊNCIA” ENQUANTO DISCIPLINA Fonte: Plataforma Deduca (2019). 32 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Em 1866, Haeckel incluiu os microrganismos na classificação, com a criação de três reinos: Animalia, Plantae e Protista. Com a evolução dos equipamen- tos para observação das estruturas microscópicas, novas classificações ocor- reram. Whittaker, em 1959, redividiu os reinos em Animalia, Plantae, Fungi, Protista e Monera. A partir de 1970, com o advento da biologia molecular e de novas metodolo- gias de análises, Carl Woese (1977) propôs uma nova classificação. Ele sugeriu uma nova categoria acima de reino: os domínios. Existiriam, então, três domí- nios: Bacteria, Archaea (composto por procariontes que habitam ambientes extremos) e Eukarya (com todos os eucariontes). No século XVIII, o naturalista Carolus Linnaeus foi um dos nomes mais importantes das ciências naturais. Ele implementou o sistema de classificação binomial (gênero + espécie), que é utilizado até hoje para se agrupar os organismos. Ele também foi responsável pela descrição de inúmeras espécies que conhecemos. Carl Woese foi um microbiologista importante no século XX, que dividiu todos os organismos em três domíniosdiferentes. Saiba mais a respeito da vida e das descobertas desse renomado pesquisador em: <http://www.revistaboletinbiologica.com.ar/pdfs/ N37/historia(37).pdf. http://www.revistaboletinbiologica.com.ar/pdfs/N37/historia(37).pdf http://www.revistaboletinbiologica.com.ar/pdfs/N37/historia(37).pdf 33 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 11 – O SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO PROPOSTO POR WOESE. OS ARCHAEA ESTARIAM MAIS PRÓXIMOS EVOLUTIVAMENTE DO DOMÍNIO EUCARYA DO QUE DO BACTERIA Fonte: Raven, Evert e Eichhorn (2001). Os organismos estudados nesta disciplina estão nos domínios Bacteria e Eu- karya, mas também há os vírus, que, por sua vez, não entram nessa classifica- ção por conta de sua estrutura acelular. 1. Classificação dos seres vivos: duas ciências foram criadas para classificar e agrupar os organismos de acordo com sua proximidade genética. 34 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 2. Taxonomia: responsável por descrever, nomear e classificar os organismos (atuais ou extintos) em diferentes clados ou patamares. 3. Sistemática: utiliza os dados da taxonomia para estabelecer relações de parentesco (re- lações filogenéticas) entre as espécies. 1.6 PRINCIPAIS GRUPOS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA A maioria das doenças conhecidas atualmente terão um microrganismo ou um parasito como responsável por determinada reação imunopatológica do organismo humano. Chamamos de “doenças transmissíveis” essas patologias provocadas por outros organismos. Nas tabelas 1, 2 e 3, encontram-se algumas das principais doenças causadas em seres humanos pelas bactérias, protozoários e helmintos parasitos. 35 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS TABELA 1 – PRINCIPAIS ESPÉCIES DE BACTÉRIAS PATOGÊNICAS AO HO- MEM E SUAS RESPECTIVAS DOENÇAS Organismo Espécie Doença Bactérias Neisseria meningitidis e N. gonorrhoeae Meningite e gonorreia Mycobacterium tuberculosis e M. leprae Tuberculose e hanseníase Streptococcus pneumoniae Pneumonia Clostridium tetani e C. botulinum Tétano e botulismo Treponema pallidum Sífilis Vibrio cholerae Cólera Shigella dysenteriae Disenteria Salmonella typhi Febre tifoide Staphylococcus aureus Furúnculo e complicações Rickettsia rickettsii Febre maculosa Leptospira interrogans Leptospirose Brucella spp. Brucelose Enterobactérias (intestinais) Diarreia e complicações Fonte: Adaptada de Trabulsi e Alterthum (2015). A maioria das doenças causadas por fungos possui o sufixo “ose” em sua denominação, como a esporotricose (Sporothrix schenckii), a paracoccidioi- domicose (Paracoccidioides brasiliensis), a blastomicose (Blastomyces der- matitidis), a criptococose (Cryptococcus neoformans), a coccidioidomicose (Coccidioides inmitis) e as micoses em geral (Trichosporon beigelii, Tricho- phyton spp., Microsporum spp., Epidermophyton spp.). 36 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 TABELA 2 – PRINCIPAIS ESPÉCIES DE PROTOZOÁRIOS PARASITOS DO HO- MEM E SUAS RESPECTIVAS DOENÇAS FONTE: ADAPTADA DE REY (2010). CLASSE ESPÉCIE DOENÇA Zoomastigophorea Trypanosoma cruzi e T. brucei Doença de Chagas e do sono Leishmania braziliensis Leishmaniose cutânea americana L.donovani e L. chagasi Leishmaniose visceral Giardia intestinalis Giardíase Trichomonas vaginalis Tricomoníase Lobosea Entamoeba histolytica Amebíase Sporozoa Isospora belli Coccidiose Cryptosporidium sp. Criptosporidiose Toxoplasma gondii Toxoplasmose Plasmodium falciparum, P. vivax Malária Leptospira interrogans Leptospirose Brucella spp. Brucelose Enterobactérias (intestinais) Diarreia e complicações Fonte: Adaptada de Trabulsi e Alterthum (2015). Alguns parasitos podem parasitar outros parasitos! É o caso de fungos nematófagos, ou seja, que se alimentam de nematoides parasitas. Saiba mais em: “Atividade de fungos nematófagos nos estágios pré-parasitários de nematódeos trichostrongilídeos.” (DOI: <http://dx.doi.org/10.1590/ S0103-84781996000200028) http://dx.doi.org/10.1590/S0103-84781996000200028 http://dx.doi.org/10.1590/S0103-84781996000200028 37 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS TABELA 3 – PRINCIPAIS HELMINTOS PARASITOS DOS SERES HUMANOS E SUAS RESPECTIVAS PATOLOGIAS FILO ESPÉCIE DOENÇA Platyhelminthes (Trematoda) Trypanosoma cruzi e T. brucei Doença de Chagas e do sono Schistosoma mansoni e S. hematobium Esquistossomose Platyhelminthes (Cestoda) Fasciola hepática Fasciolíase Giardia intestinalis Giardíase Echinococcus granulosus Equinococose, hidatidose Hymenolepis nana Himenolepíase Nematoda Diphyllobothrium lattum Difilobotríase Taenia solium e T. saginata Teníase, cisticercose Strongyloides stercoralis Estrongiloidíase Necator americanus e Ancylostoma duodenale Ancilostomíase A. braziliense e A. caninum Larva migrans (bicho geográfico) Ascaris lumbricoides Ascaridíase ou lombriga Enterobius vermicularis Enterobiose ou oxiurose Wuchereria bancrofti Filariose linfática ou elefantíase Trichuris trichiura Tricuríase Fonte: Adaptada de Rey (2010). Muitos parasitos precisam de mais de um hospedeiro para completar seu ciclo de vida. Temos então duas definições importantes: o hospedeiro definitivo, ou seja, aquele que abrigará a fase final ou madura do parasito ou ainda em reprodução sexuada; e o hospedeiro intermediário, que será aquele que albergará a fase larval dos parasitos ou a fase em que estes realizam a reprodução assexuada. 38 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 Doenças causadas por vírus Apesar de não serem classificados como “espécies” por serem acelulares, os vírus são parasitos obrigatórios intracelulares e causam diversas doenças. 1. Sarampo, catapora, rubéola, caxumba, varíola: transmissão através das secreções (saliva) do doente. 2. Dengue, febre amarela, zika, Chikungunya: transmissão pela picada do mosquito vetor. 3. Gripe, ebola, meningite, pneumonia: contato direto com os portadores do vírus ou pelo ar. 4. Poliomelite, hepatite: água e alimentos contaminados. 5. AIDS, herpes, hepatite B e C: contato sexual (DST) ou com sangue. A situação das doenças transmissíveis no Brasil corresponde a um quadro complexo, que inclui doenças que estão em declínio, doenças que persistem na população e doenças emergentes e reemergentes. Apesar da redução da mortalidade, as doenças infecciosas e parasitárias ainda são causas importan- tes para as políticas de saúde pública e exigem constante preocupação das entidades responsáveis pelo controle e profilaxia. 39 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS CONCLUSÃO A presente unidade teve por objetivo apresentar alguns conceitos e parte da história do estudo da microbiologia e da parasitologia. Apresentamos quais são os grupos envolvidos nessas ciências, quais são as estruturas básicas pre- sentes nesses organismos e quais os principais grupos de interesse médico para os seres humanos, bem como as respectivas patologias que estes provo- cam. O conhecimento dessas áreas é muito importante em termos epidemioló- gicos e de controle sanitário, para que, assim, seja possível aplicar, inclusive no dia a dia, medidas profiláticas e de controle desses patógenos. Com esse panorama inicial, será possível compreender adequadamente as demais uni- dades, que serão específicas para cada um dos grupos aqui introduzidos. ANOTAÇÕES 40 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS UNIDADE 2 OBJETIVO Ao final desta unidade, esperamos que possa: > Identificar os componentes da ultraestrutura da célula bacteriana, mecanismos de reprodução e crescimento das colônias. > Conhecer a classificação geral das bactérias, as portas de entrada, os mecanismos de adesão bacteriana, as estruturas envolvidas no escape de bactérias aos mecanismos de defesa do organismo, entre outros. > Caracterizar as principais doenças em seres humanos, como hanseníase, meningite, coqueluche, tétano, pneumonia, tuberculose etc. 41 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2 BACTÉRIAS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA APRESENTAÇÃO DA UNIDADE Nesta unidade, estudaremos as características morfológicas das bactérias, que são células procariontes, bem diferentes das eucariontes, e como elas são classificadas com relação à forma, arranjo e parede celular. Estudaremos os mecanismos que contribuem para a patogenicidade bacte- riana, tornando as bactérias capazes de causar doenças nos hospedeiros imu- nocompetentes. Aprenderemos, ainda, como elas se multiplicam por repro- dução assexuada, mas exibem variabilidade genética graças aos processos de recombinação gênica horizontal: a conjugação, transformação e transdução. Estudaremos os antibióticos e veremos como eles atuam para inibir a multi- plicação bacteriana ou provocar a morte das bactérias. Finalmente, vamos conhecer algumas das infecções bacterianas: tubercu- lose, hanseníase, pneumonia, meningite, tétano e coqueluche, que já tinha sido controlada por meio da imunização, mas que voltou a provocar surtos em decorrência da falta de adesão de algumas pessoas. Enfim, teremos muitos desafios interessantes nesta unidade. Esperamos que você goste da leitura. Vamos lá! 2.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BACTÉRIAS As bactérias são células procariontes, transparentes e necessitam ser coradas para que possam ser visualizadas ao microscópio em aumento de 1000x. As principais colorações são as técnicas de Gram e de Ziehl-Neelsen. O tamanho médio das bactérias é entre 1 e 5 mm (1 mm = 1/1.000 cm), mas Chlamydia é bem menor (0,1-0,2 mm) e Epulopiscium fishelsoni, bem maior (700 mm). 42 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2.1.1 ULTRAESTRUTURA DA CÉLULA BACTERIANA As bactérias não possuem organelas citoplasmáticas, mas sim estruturas não envolvidas por membrana plasmática que ficam dispersas no citoplasma. FIGURA 1 –MORFOLOGIA E ESTRUTURAS DAS BACTÉRIAS. 1: FÍMBRIAS OU PILI; 2: GRÂNULOS; 3: RIBOSSOMOS; 4: CITOPLASMA; 5: MEMBRANA PLASMÁTICA; 6: PAREDE CELULAR; 7: CÁPSULA; 8: DNA CIRCULAR E 9: FLAGELO. 1 2 3 4 5 8 9 6 7 Fonte: Wikipedia (2019). O DNA circular fica disperso no citoplasma, assim como os ribossomos, res- ponsáveis pela síntese proteica. Eles são do tipo 70S (subunidade maior: 50S; subunidade menor: 30S), diferente das células eucariontes (tipo 80S). O DNA das bactérias é circular, disperso no citoplasma e nos plasmídeos, e não se condensa para formar cromossomos, por isso não se divide por mitose. Algumas bactérias têm um ou mais flagelos, formados pela proteína flagelina e imunogênicos, ativando a resposta imunológica do hospedeiro. 43 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Para saber mais informações a respeito dos plasmídeos e da utilização dessas estruturas na preparação de vacina, assista ao vídeo “Vacina de DNA neutralizado com lipídeo catiônico”, disponível em: https://lume.ufrgs.br/handle/10183/111739. A membrana plasmática das bactérias é formada por bicamada lipídica, com- posta por 20 a 30% de fosfolipídios, na qual as proteínas se inserem. A membrana plasmática delimita o espaço intracelular do extracelular, controla a permeabilidade, participa da divisão e do metabolismo celular. As proteínas são responsáveis por 50 a 70% da estrutura da membrana plas- mática e desempenham várias funções: FIGURA 2 – FUNÇÕES DAS ENZIMAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA DAS BACTÉRIAS Enzimas da membrana plasmática das bactérias Transporte de pequenas moléculas para dentro da célula Produção de energia Síntese da parede celular Catálise de reações químicas para produção de ATP Fonte: Elaborada pela autora (2019). Existem diferenças importantes entre as células eucariontes e procariontes. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/111739 44 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS A membrana plasmática das células eucariontes contém colesterol; a das bactérias, com exceção dos micoplasmas, não contêm essa substância, por isso sua estrutura é menos rígida. 2.2 CLASSIFICAÇÃO Existem várias formas de classificação das bactérias. Aqui, trataremos de duas associadas à parede celular: 1) forma e arranjo e 2) coloração de Gram. FIGURA 3 – FORMA E ARRANJO BACTERIANO Cocos cocos diplococos diplococos encapsulados esta�lococos Pneumococcus Fusobacterium Outros estreptococos sarcina cocobacilos bacilos diplobacilos paliçadas tétrade Bacillos Bactérias em gemulação ou em apêndice bastonete estendido vibrião Bdellovibrio estreptobacilos hifa pseudópode bastão espirilo �lamentosa espiroqueta forma helicoidal Corynebacteriaceae Borrelia burgdorferi Helicobacter pylori Fonte: Wikipedia (2019). 45 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2.2.1 FORMA E ARRANJO BACTERIANO As bactérias exibem três possíveis formas e arranjos diferentes. 1. FORMA DAS BACTÉRIAS: as redondas são classificadas como cocos; as alongadas, em bacilos; e as compridas e onduladas, em espirilos ou vibriões. Pode haver variações da forma das bactérias, por exemplo, um cocobacilo. Coco Bacilo Vibrião Cocobacilo Espirilo Espiroqueta Fonte: Trabulsi e Alterthum, 2015. 2. ARRANJO DAS BACTÉRIAS: diplococo: aos pares; estreptococo: sequência linear de cocos; sarcina: oito cocos juntos, formando um cubo; estafilococo: semelhante a um cacho de uvas. Estreptococo Diplococo (a) (b) (c) (d) Sarcina Esta�lococoTétrade Fonte: Trabulsi e Alterthum, 2015. 46 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2.2.2 CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DA PAREDE CELULAR: BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS E GRAM-NEGATIVAS A parede celular desempenha muitas funções: FIGURA 4 – FUNÇÕES DA PAREDE CELULAR DAS BACTÉRIAS Enzimas da membrana plasmática das bactérias Manter a pressão osmótica para impedir o intumescimento. Manter da forma bacteriana: coco, bacilo e espirilo. Primer da biossíntese: formação do septo divisão bacteriana. Apresentar fatores de patogenicidade. Fonte: Elaborada pela autora (2019). De acordo com a quantidade de peptideoglicana, as bactérias são classificadas em Gram-positivas ou Gram-negativas. Peptideoglicano é um heteropolímero rígido e insolúvel na água, constituído por cadeias lineares de dois açúcares – NAG (ácido n-acetilglucosamina) e NAM (ácido n-acetilmurâmico) – ligados entre si por ligações glicosídicas. Veja a seguir as características da parede celular das bactérias Gram-positivas e das Gram-negativas (MURRAY, 2004; MADIGAN, 2016). 1. BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS: parede celular constituída por várias camadas de peptideoglicana, proteínas e ácidos teicoicos e lipoteicoicos. Coram-se de roxo. 47 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2. BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS: parede celular complexa, com poucas camadas de peptideoglicana, membrana exter- na com lipopolissacarídeo e proteínas: porinas (transporte passivode solutos); receptoras da fímbria e de bacteriófa- gos; e lipopoliproteínas, com função estrutural. Coram-se de vermelho. Existem diferentes fatores de virulência na parede das bactérias. Ácidos teicoicos são resíduos de glicerol ou ribitol unidos por ligação fosfodiéster. Quando ligados aos lipídeos da membrana, recebem o nome de ácidos lipoteicoicos. Lipopolissacarídeo (LPS) é uma endotoxina formada por Lipídeo A e antígeno O. 2.3 MECANISMOS DE PATOGENICIDADE Os mecanismos de patogenicidade se referem às condições que fazem com que os microrganismos deixem de estabelecer uma relação de microbiota para provocar doença no hospedeiro primário e dependem dos fatores de virulência. FIGURA 5 – O HOMEM VIVE EM MEIO ÀS BACTÉRIAS, PORÉM, NEM SEMPRE FICA DOENTE Fonte: Plataforma Deduca (2019). 48 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Para entender mais sobre os mecanismos envolvidos na patogenicidade bacteriana, leia o artigo sobre “Ilhas de patogenicidade” disponível em: http://www. saocamilo-sp.br/pdf/mundo_saude/70/406a414.pdf. Fatores de virulência são condições envolvidas na infecção e patogenicidade. 1. ADESÃO: Adesinas fimbriais e não fimbriais, cápsula e biofilme fixam e protegem os microrganismos contra a expulsão pelos cílios, peristaltismo e fluxo de secreções. 2. INVASÃO: Algumas bactérias utilizam seus ligantes para interagir com receptores nas células hospedeiras, com os quais se ligam ou manipulam o citoesqueleto. 3. MULTIPLICAÇÃO/COLONIZAÇÃO: As bactérias retiraram ferro do hospedeiro para seu metabolismo por meio de sideróforos, que têm grande afinidade por Fe III. 4. CAPACIDADE DE CAUSAR DANO: Endotoxinas das bactérias Gram-negativas induzem a sepse e exotoxinas liberadas pelas Gram-positivas causam lesões. http://www.saocamilo-sp.br/pdf/mundo_saude/70/406a414.pdf http://www.saocamilo-sp.br/pdf/mundo_saude/70/406a414.pdf 49 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 5. EVASÃO/RESISTÊNCIA: As evasinas e as cápsulas protegem as bactérias dos mecanismos efetores do sistema imunológico: anticorpos, fagocitose e complemento. 2.4 MECANISMOS DE REPRODUÇÃO A reprodução das bactérias é assexuada (divisão binária) e a variabilidade ocorre por recombinação gênica horizontal: conjugação, transformação ou transdução. 1. TRANSFORMAÇÃO: uma bactéria capta fragmentos de DNA do meio externo. Célula doadora Lise celular; liberação de fragmentos de DNA DNA entra na célula receptora e se integra ao DNA Fonte: Murray, 2014. 50 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2. TRANSDUÇÃO: um fago transfere fragmentos de DNA de uma bactéria para outra. Fago de tradução contém o DNA genômico doador Lise celular; liberação dos fagos Fago infecta a célula receptora; o DNA doador se integra no DNA receptor Fonte: Murray, 2014. 3. CONJUGAÇÃO: o DNA de uma bactéria é transferido para outra por meio do Fator F: uma pili sexual formada por finas extensões na membrana celular. DNA plasmidial DNA genômico DNA genômico Pilus sexual Plasmídeos livres se movem da célula doadora à recipiente atráves de pilus sexual (F) Plasmídeos integrados (epissomas) promovem a transferência do DNA genômico, o qual se integra ao DNA receptor Fonte: Murray, 2014. 51 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2.4.1 CRESCIMENTO BACTERIANO E FORMAÇÃO DE COLÔNIAS Quando uma bactéria é semeada num meio de cultura líquida e incubada em temperatura adequada, elas iniciam a multiplicação e crescimento da população. FIGURA 6 – CULTURA DE BACTÉRIAS EM MEIOS DE CULTURA LÍQUIDO E SÓLIDO (PLACA) Fonte: Plataorma Deduca (2019). As fases do crescimento bacteriano são: FIGURA 7 – . FASES DO CRESCIMENTO BACTERIANO 1. FASE LAG Consumo de recursos e liberação de meta- bólitos tóxicos Taxa de natalidade igual à de mortalidade 2. FASE LOG Multiplicação de forma exponencial Taxa de mortalidade muito maior que a taxa de natalidade Adaptação ao meio, síntese de moléculas 3. FASE ESTACIONÁRIA 4. FASE DE DECLÍNIO Taxa de natalidade nula Taxa de natalidade maior do que a de mortalidade Excesso de meta- bólitos, escassez de recursos Fonte: Elaborada pela autora (2019). 52 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Para saber mais a respeito do crescimento bacteriano e da relação com os mecanismos de controle a fim de promovê-los ou inibi-los, assista ao vídeo “Crescimento microbiano e controle”, disponível em https://www.youtube.com/watch?v=VZr3iKAlslw. 2.5 MECANISMOS DE CONTROLE DAS INFECÇÕES BACTERIANAS As doenças causadas por bactérias são tratadas com antibióticos, que alter- nam seu metabolismo e reprodução ou provocam sua morte por lise osmótica. FIGURA 8 – ANTIBIÓTICOS E INFECÇÕES BACTERIANAS Fonte: Plataforma Deduca (2019). O uso abusivo dos antibióticos levou à seleção de linhagens resistentes. https://www.youtube.com/watch?v=VZr3iKAlslw 53 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Para entender mais a respeito dos mecanismos envolvidos na resistência das bactérias aos antibióticos, assista ao vídeo “Mecanismos de ação e resistência”, disponível em https://www.youtube. com/watch?v=8KlXDMo3WXM. Os antimicrobianos são classificados de acordo com o alvo no qual atuam: 1. ANTIMICROBIANOS QUE ATUAM NA PAREDE CELULAR: Penetram na bactéria por meio das porinas e impedem a síntese da parede bacteriana. 2. ANTIMICROBIANOS QUE PROVOCAM A INIBIÇÃO DA MEMBRANA CELULAR: Desorganizam a estrutura da membrana plasmática e provocam a morte da bactéria. 3. ANTIMICROBIANOS QUE INTERFEREM NA SÍNTESE PROTEICA: Ligam-se à subunidade 30S do ribossomo, impedindo a fixação dos RNA transportadores, impedem a união dos aminoácidos ou, ainda, os movimentos de translocação. 4. ANTIMICROBIANOS QUE INTERFEREM NA SÍNTESE DE DNA: Impedem a replicação, transcrição ou ação das DNA girases e da topoisomerase IV. As bactérias podem apresentar diferentes tipos de resistência aos antibióticos. https://www.youtube.com/watch?v=8KlXDMo3WXM https://www.youtube.com/watch?v=8KlXDMo3WXM 54 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Para entender mais a respeito dos mecanismos de ação dos aminoglicosídeos e seus efeitos tóxicos, assista ao vídeo “Aminoglicosídeos | Antibioticoterapia”, disponível em https://www. youtube.com/watch?v=qrdx-46lxls. 2.6 DOENÇAS CAUSADAS POR BACTÉRIAS 2.6.1 TUBERCULOSE FIGURA 9 – A TUBERCULOSE PROVOCA TOSSE SECA Fonte: Plataforma Deduca (2019). A transmissão da tuberculose ocorre por via aerossol do bacilo Mycobacterium tuberculosis. São três os tipos de tuberculose: https://www.youtube.com/watch?v=qrdx-46lxls https://www.youtube.com/watch?v=qrdx-46lxls 55 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 1. Tuberculose pulmonar: Enfraquecimento, febre, perda de peso, sudorese noturna, dor no peito, insuficiência respiratória e tosse seca, podendo apresentar hemoptise. 2. Tuberculose extrapulmonar: Disseminação dos bacilos pela corrente sanguínea por várias partes do corpo (acomete 15% dos pacientes). 3. Tuberculose miliar: Os bacilos se disseminam por via hematogênica para várias partes do corpo: pleura, linfonodos, fígado, baço, ossos etc. A tuberculose está associada à pobreza, à desnutrição e aos estados de imunossupressão. Para saber mais sobre a situação da tuberculose no Brasil, assistaao vídeo “Qual a situação da tuberculose no Brasil?”, produzido pelo Ministério da Saúde, disponível em https://www.youtube.com/ watch?v=e9WtZuwC-SE. 2.6.2 HANSENÍASE Provocada pelo Mycobacterium leprae, a hanseníase é uma doença muito antiga e endêmica no mundo todo, não havendo vacina contra ela. As bac- térias invadem o sistema nervoso periférico e provocam degeneração axonal, levando à fibrose e à desmielinização mediada por reações imunes do hospe- deiro. Ocorrem lesões nervosas com alteração sensorial da pele e desfigura- ção, características típicas da lepra (TRABULSI; ALTERTHUM; 2008). https://www.youtube.com/watch?v=e9WtZuwC-SE https://www.youtube.com/watch?v=e9WtZuwC-SE 56 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 10 – VIA DE TRANSMISSÃO DA HANSENÍASE POR AEROSSOL Fonte: Plataforma Deduca (2019). A evolução da hanseníase está associada ao padrão de citocinas. FIGURA 11 – TIPOS DE HANSENÍASE Lepra tuberculoide (TL): paucibacilar, itocinas inflamatórias Th1: IL-2, IL-12, IL-15, IL-18 e IFN α Lesões: manchas não pigmentada, pobres em micobactérias. Lepra lepromatosa (LL) multibacilar: citocinas Th2: IL-4, IL-10 e IL-13. Lesões: desfigurantes na pele e nariz, ricas em micobactérias. Fonte: Elaborada pela autora (2019). 2.6.3 MENINGITES As meningites bacterianas são provocadas por diferentes espécies que alcan- çam as meninges. 57 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 12 – MENINGITES SÃO DOENÇAS QUE ACOMETEM AS MENINGES Fonte: Plataforma Deduca (2019). 1. Neisseria meningitidis: Diplococos Gram-negativos que se aderem pelas fímbrias na oronasofaringe de 20% da população e utilizam a cápsula para penetrar no líquor cefalorraquidiano, onde induz a reposta inflamatória. A transmissão ocorre por contato pessoa-pessoa, por gotículas de saliva e secreções nasofaríngeas. 2. Haemophilus influenzae Do tipo b (Hib): desde 1999, a vacina conjugada preveniu em 90% essas meningites, que acometem principalmente crianças de até 5 anos. 3. Streptococcus pneumoniae: Presente na microbiota residente do trato respiratório superior, pode provocar meningite, sobretudo em lactentes e idosos. 58 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 2.6.4 PNEUMONIAS A pneumonia pneumocócica, causada pelo pneumococo S. pneumoniae, que se apresenta disposto aos pares, circundado por uma cápsula densa que torna o patógeno resistente. Essa bactéria se dispõe aos pares ou em cadeias curtas e pode ser encontrada no trato respiratório de indivíduos assintomáti- cos. É responsável pela pneumonia sobretudo em crianças e idosos. FIGURA 13 – AS PNEUMONIAS SÃO MAIS GRAVES EM CRIANÇAS E IDOSOS Fonte: Plataforma Deduca (2019). S. pneumoniae exibe vários fatores de virulência: cápsula, ácido teicoico, colina, proteína ligante de colina (CbpA), proteína de superfície (PspA), pneumolisina (Ply), hialuronidase (Hyl), neuraminidase (Nan), IgA protease e pili. 59 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 14 –AS PNEUMONIAS SÃO INFECÇÕES DOS PULMÕES Fonte: Plataforma Deduca (2019). S. agalactiae acomete, principalmente, bebês com menos de 3 meses de vida (TRABULSI; ALTERTHUM, 2008). 2.6.5 COQUELUCHE É uma doença respiratória aguda, altamente contagiosa e transmitida pelo contato direto pessoa-pessoa ou por aerossóis. Provocada por Bordetella per- tussis, um cocobacilo Gram-negativo que apresenta tropismo pelos cílios da mucosa respiratória, produzindo lesões no epitélio e nos alvéolos. 60 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 15 – A COQUELUCHE É TRANSMITIDA POR VIA AEROSSOL Fonte: Plataforma Deduca (2019). Os sintomas da coqueluche incluem três estágios: FIGURA 16 – ESTÁGIOS DA COQUELUCHE Estágios clínicos da coqueluche Catarral: período de maior transmissibilidade; o paciente apresenta coriza, febre baixa e tosse simulando um resfriado. Paroxístico: 12 a 50 crises de tosse alta, com guinchos, seguida por esforço inspiratório massivo, mas sem febre. Convalescença: diminuição da intensidade dos paroxismos, cessam os guinchos e a tosse parece bronquite comum. Fonte: Elaborada pela autora (2019). A coqueluche é endêmica no mundo todo, sendo mais grave em crianças menores de 6 meses, as quais pode levar à morte (TORTORA, 2017). 61 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS CONCLUSÃO Esta unidade apresentou a estrutura da célula bacteriana, que contém estru- turas dispersas no citoplasma – DNA circular, plasmídeos, ribossomos – envol- vidas pela membrana plasmática e pela parede celular de peptideoglicana. Verificamos que as bactérias se multiplicam por divisão binária e adqui- rem variabilidade genética por conjugação, transformação ou transdução. Estudamos alguns critérios de classificação das bactérias associados à parede celular: 1) Gram-positivas e Gram-negativas, de acordo com a constituição quí- mica; 2) coco, bacilo ou espirilo, segundo a forma da bactéria; e 3) diplococo, diplobacilo, estreptococo, sarcina ou estreptococo, pelo arranjo bacteriano. Nós vimos que as bactérias só provocam infecções quando são capazes de aderir às mucosas ou invadir as células, iniciando o processo de colonização e patogenicidade. A liberação de toxinas e a resposta inflamatória produzem a doença, que deverá ser controlada por meio de antibióticos. Nós também estudamos algumas doenças provocadas por bactérias. A tuber- culose e a hanseníase, provocadas pela Mycobaterium tuberculosis e pela M. leprae, respectivamente, e transmitidas por via aerossol. Na tuberculose, os granulomas formados para combater a doença provocam lesão e necrose tecidual. Na hanseníase, há comprometimento dos nervos periféricos e perda da sensibilidade. As meningites e as pneumonias são infecções decorren- tes da presença de várias espécies de agentes patogênicos nas meninges e nos pulmões. As espécies mais frequentes são Neisseria meningitidis e Streptococcus pneumoniae. A coqueluche, infecção respiratória transmissível pelo ar e provocada por Bordetella pertussis, voltou a afetar crianças não vacinadas, levando a crises de tosse seca que podem levar à morte. O tétano, provocado, pelas toxinas da bactéria Clostridium tetani, deve-se à contaminação da pele lesada com endósporos bacterianos. As toxinas bloqueiam os impulsos inibitórios dos neurônios motores. Existem vacinas contra tuberculose, meningite, pneumonia, coqueluche e hanseníase. 62 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS UNIDADE 3 OBJETIVO Ao final desta unidade, esperamos que possa: > Identificar as características gerais e ultraestruturais dos vírus. > Conhecer a classificação dos vírus, formas de ocorrência, tipos de replicação da partícula viral, mecanismos virais de patogenicidade e mecanismos endógenos e exógenos de controle. > Caracterizar as principais doenças em seres humanos (herpes, hepatite, poliomielite, pneumonia, Aids etc.). 63 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 3 VÍRUS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA INTRODUÇÃO DA UNIDADE Nesta unidade, aprenderemos sobre organismos que desafiam os cientistas no que diz respeito ao conceito de “ser vivo”: os vírus. Esses organismos ace- lulares e parasitos intracelulares obrigatórios são peculiares devido à simpli- cidade de suas estruturas. Porém, podem causar consequências desastrosasao organismo parasitado por eles. FIGURA 1 – OS VÍRUS QUE INFECTAM OS SERES HUMANOS PODEM CAUSAR DESDE PATOGENIAS LEVES E CURÁVEIS, COMO O VÍRUS DA GRIPE, ATÉ DOENÇAS CRÔNICAS E MUITAS VEZES LETAIS, COMO O VÍRUS DA AIDS Fonte: Plataforma Deduca (2019). As viroses são as doenças causadas por vírus. Há muitos anos, têm monopo- lizado as pesquisas em diversos campos do conhecimento, como medicina, ciências biológicas e agropecuária. Alguns dos maiores desafios da história da humanidade envolveram os vírus e suas doenças correlacionadas. Um exem- plo é o caso da varíola, doença viral que por décadas dizimou populações inteiras e hoje é uma das poucas enfermidades erradicadas do planeta. Muitas pesquisas envolvendo os mecanismos de transmissão e a patogenia viral foram essenciais para o controle de diversas viroses e culminaram no desenvolvimento de vacinas, de medicamentos específicos, de medidas pro- filáticas adequadas e de um diagnóstico assertivo. 64 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Nesta unidade, serão apresentadas com maior profundidade as característi- cas gerais dos vírus, bem como a classificação dos diferentes morfotipos, já que não são incluídos dentro da conceituação de espécies. Serão introduzi- dos também alguns mecanismos de patogenicidade, reprodução e controle das infecções virais. Por fim, serão destacadas as principais viroses que ocor- rem nos seres humanos. Ao final desta terceira unidade, é esperado que você consiga compreender como se estrutura a partícula viral e como ocorrem as relações infecciosas entre os vírus e os organismos acometidos, bem como as consequências desse encontro. FIGURA 2 – NO FIM DO SÉCULO XX, COM O DESENVOLVIMENTO DA MICROSCOPIA ELETRÔNICA E COM A DESCOBERTA DO CÓDIGO GENÉTICO, FOI POSSÍVEL VISUALIZAR E DELIMITAR A ESTRUTURA VIRAL Fonte: Plataforma Deduca (2019). 65 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS 3.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS VÍRUS O significado de vírus em latim é “veneno”. Antes do desenvolvimento da teoria biogênica, acreditava-se que muitas das doenças eram causadas por venenos. Pasteur, por sua vez, denominava qualquer agente infeccioso como “vírus” (inclusive as bactérias). Como eles não eram visualizáveis no microscó- pio ótico, eram diferenciados de outros patógenos por serem minúsculos (de 20 a 750 nm), chamados de “filtráveis”, na época, diferentemente das bacté- rias, que seriam “não filtráveis”. Com o desenvolvimento do microscópio ele- trônico, finalmente foi possível visualizar a estrutura desses patógenos. Em 2013, foram descobertos no Chile e na Austrália os pandoravírus, vírus gigantes que infectam amebas (protozoários). Esses vírus podem ser observados por microscopia óptica, como partículas ovoides de 1000 nm de comprimento por 500 nm de diâmetro, e possuem genomas com até 2,5 milhões de pares de bases e 2.000 genes, maior que o genoma de muitas bactérias. Para se aprofundar nesse assunto, acesse https:// www.nature.com/articles/s41467-018-04698-4. Eles são parasitos intracelulares obrigatórios que se multiplicam utilizando o aparato metabólico das células hospedeiras para tal finalidade. Todos os organismos vivos podem ser parasitados por vírus. São encontrados na forma extracelular, chamados de virions, que estão inertes até o momento em que penetram na célula para reprodução e assumem a forma intracelular. Esses organismos são estruturalmente simples, compostos por material genético (tanto o DNA como RNA, mas não ambos, com exceção do mimivírus, que possui os dois) e recobertos por uma cobertura proteica (capsídeo) que, por sua vez, pode ser coberta por uma cápsula ou envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos. https://www.nature.com/articles/s41467-018-04698-4 https://www.nature.com/articles/s41467-018-04698-4 66 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 3 – O SISTEMA IMUNE HUMANO PRECISA ESTAR EM CONSTANTE ADAPTAÇÃO PARA LIDAR COM AS NOVAS DOENÇAS CAUSADAS PELAS PARTÍCULAS VIRAIS, AS QUAIS TAMBÉM DESENVOLVEM MUTAÇÕES PARA LIDAR COM ESSA BARREIRA DE DEFESA Fonte: Plataforma Deduca (2019). A classificação dos vírus se baseia nas dife- rentes configurações do capsídeo, que constitui a maior parte do vírus. Os capsí- deos são compostos por microunidades, os capsômeros, cuja organização é uma característica taxonômica. Conforme a simetria do capsídeo, podem ser classifi- cados como icosaédricos, helicoidais e de estrutura complexa. O envelope viral, quando presente, pode apresentar espículas, que são utilizadas para que o vírus se ligue às células do hospedeiro e podem ser atributos de diferenciação entre os morfotipos. Os vírus que não apresentam o envelope são denominados de não enve- lopados, sendo o capsídeo responsável pela proteção do genoma viral e pela aderência do vírus à célula hospedeira. Dengue, febre amarela, zika e Chikungunya são doenças chamadas arboviroses e são transmitidas pelo mesmo vetor, o mosquito Aedes aegypti, um grave problema de saúde pública. 67 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS FIGURA 4 – ESTRUTURAS DAS PARTÍCULAS VIRAIS, DE ACORDO COM A MORFOLOGIA DO CAPSÍDEO. A) ADENOVÍRUS, UM VÍRUS ICOSAÉDRICO; B) VÍRUS DO MOSAICO DO TABACO, UM VÍRUS HELICOIDAL; C) BACTERIÓFAGO, UM VÍRUS DE ESTRUTURA COMPLEXA Fonte: Smart Servier (2019). Os vírus podem ser classificados de acordo com a estrutura do capsídeo. 1. Vírus icosaédrico Icosaedro é um polígono de 20 faces triangulares, 12 vértices e 30 arestas, com três eixos de simetria. O ácido nucleico está empacotado centralmente. 2. Vírus helicoidal Os capsômeros estão ao redor do ácido nucleico, em forma de hélice. 3. Vírus de estrutura complexa Não são classificados nem como icosaédricos, nem como helicoidais. Exemplo: bacteriófago. 3.2 CLASSIFICAÇÃO Os vírus podem ser classificados com base na arquitetura do capsídeo, como citado anteriormente (icosaédrico, helicoidal, complexo), e podem ser envelo- pados ou não, de acordo com a presença da camada de glicoproteínas acima do capsídeo. Esse envelope muitas vezes dá uma conformação relativamente esférica ao vírus. 68 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS TABELA 1 – PRINCIPAIS FAMÍLIAS E GÊNEROS DE VÍRUS PATOGÊNICOS AO HOMEM Família Gênero Morfologia Parvoviridae Parvovírus Icosaédrico Icosaédrico Mastadenovírus Icosaédrico Papillomaviridae Papilomavírus Icosaédrico Poxviridae Orthopoxivirus Complexo Herpesviridae Simplexvirus, Varicelovirus, Lymphocryptovirus, Cytomegalovirus, Roseolovirus Icosaédrico Hepadnaviridae Hepadnavirus Icosaédrico Picornaviridae Enterovírus, Rhinovirus Icosaédrico Caliciliridae Vírus da hepatite E Icosaédrico Togaviridae Alfavirus, Rubilivirus Icosaédrico Flaviviridae Flavivirus, Pestivirus, vírus da hepatite C Icosaédrico Coronaviridae Coronavirus Helicoidal Rabdoviridae Vesiculovirus, Lyssavirus Helicoidal Filoviridae Filavirus Helicoidal Paramixoviridae Paramixovirus, Morbilivirus Helicoidal Deltaviridae Hepatite D Icosaédrico (isométrico) Orthomixoviridae Influenza vírus Helicoidal Bunyaviridae Bunyavirus, Hantavirus Helicoidal Arenaviridae Arenavírus Helicoidal Retroviridae Oncovírus, Lentivírus Icosaédrico Reoviridae Reovírus, Rotavírus Icosaédrico Fonte: Adaptada de Trabulsi e Althertum (2015). 69 MULTIVIX EAD Credenciada pela portaria MEC nº 767, de 22/06/2017, Publicada no D.O.U em 23/06/2017 BIOLOGIA DOS MICRORGANISMOS Estudos recentes envolvendo o microbioma humano (ou seja, os microrganismos que habitam naturalmente o ser humano) observaram que muitas
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