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Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia Apostila de Aulas Práticas Bacteriologia Nutrição Raquel de Souza Sant’Anna (Monitora da Disciplina de Bacteriologia em 2007) Aloysio de Mello Figueiredo Cerqueira (Professor Adjunto de Bacteriologia) 2007 Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia Apresentação O aprendizado teórico e prático de microbiologia, incluindo a bacteriologia, é muito importante para o profissional da área de nutrição. As áreas de atuação em controle microbiológico de alimentos, treinamento de manipuladores, tecnologia na produção de alimentos, entre outras, exigem um profundo conhecimento desta disciplina. A apostila é o material de apoio às aulas práticas disponibilizado aos alunos. Esta contém explicações teóricas e práticas dos procedimentos a serem realizados em cada aula de forma clara e didática. A disciplina já possuía uma apostila de aulas práticas desde 2001, mas é necessária constante renovação para que os assuntos sejam abordados de maneira atualizada e direta para despertar o interesse dos alunos. Cada assunto apresenta uma introdução contendo a teoria do tema abordado, assim como a sua aplicação e importância no exercício da profissão, objetivando o melhor entendimento do tema, dos materiais a serem utilizados, da execução e dos resultados obtidos. No final de cada assunto o aluno poderá tirar as suas conclusões da prática executada e encontrará algumas questões de fixação. A apostila apresenta, também, figuras ilustrando a atividade a ser realizada, facilitando a compreensão do aluno. Finalmente procurou-se acentuar a importância e aplicação de cada prática no contexto das atividades de um nutricionista de modo a estimular o aprendizado. Esperamos que você, aluno, aproveite ao máximo este recurso didático! Lembre-se, qualquer dúvida, não hesite em perguntar ao seu professor ou aos monitores! Os autores. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia Índice Como trabalhar no laboratório de microbiologia ................................................................. 1 Assunto 1: Meios de cultura e Técnicas de Semeadura ..................................................... 5 Assunto 2: Bactérias no Ambiente .................................................................................... 15 Assunto 3: Controle Microbiano ........................................................................................ 18 Assunto 4: Coloração de Gram......................................................................................... 27 Assunto 5: Teste de Sensibilidade a Antimicrobianos – TSA (Antibiograma) ................... 34 Assunto 6: Cocos Gram positivos ..................................................................................... 41 Assunto 7: Coloração de Zihel-Neelsen (Visualização de Bactérias Espiraladas)............ 52 Assunto 8: Bacilos Gram-negativos .................................................................................. 59 Assunto 9: Contagem em Placa e Técnica do Número Mais Provável (NMP).................. 69 Bibliografia ........................................................................................................................ 80 Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 1 Como trabalhar no laboratório de microbiologia É importante que falemos brevemente obre como devemos nos portar dentro de um laboratório de microbiologia em geral, não importando se o microorganismo estudado será uma bactéria, um fungo ou um vírus. Cuidados fundamentais Alguns experimentos que nós realizaremos podem ser perigosos se você manipular os materiais impropriamente ou executar os procedimentos incorretamente. São necessárias algumas medidas de segurança quando se trabalha com microorganismos e substâncias químicas, além de vidros, banhos-maria ferventes, instrumentos cortantes e outros materiais. Se você tiver qualquer problema com materiais ou procedimentos, não hesite em chamar o professor ou o monitor para te auxiliar. Procedimentos de Precaução e Segurança O laboratório de microbiologia é um lugar onde culturas de microorganismos são manipuladas e examinadas. Este tipo de atividade deve ser realizado em conjunto com boas técnicas assépticas, num local de trabalho limpo e organizado. Também como técnicas assépticas, todos os materiais que serão utilizados serão esterilizados para eliminar todos os microorganismos presentes ali, e deve-se tomar muito cuidado para não haver recontaminação deste material com microorganismos do ambiente. Geralmente, os microorganismos estudados não são patogênicos, mas ainda assim, devemos manipular qualquer cultura ou qualquer organismo como se fosse potencialmente patogênico, lembrando que muitos microorganismos que geralmente não são patogênicos podem causar doenças oportunistas. Cada estudante deve aprender e praticar as práticas assépticas no laboratório. Isto é importante para prevenir a contaminação de suas mãos, cabelos e roupas com material contaminado, além de evitar a contaminação do seu trabalho e proteger seus colegas que estarão trabalhando na bancada ao lado. A importância da assepsia e desinfecção apropriadas está descrita na apostila e será observada em uma das aulas práticas. Em geral, todos os procedimentos de segurança e precauções tomados no laboratório de microbiologia se resumem em: 1 – restringir os microorganismos presentes em culturas e amostras aos recipientes (vidros ou sacos de coleta, placas ou tubos) quando da sua coleta, crescimento (incubação) ou sua análise; 2 – prevenir a contaminação com microorganismos ambientais (normalmente presentes nas mãos, cabelos, roupas, superfícies e no ar) das amostras e culturas analisadas, o que pode interferir nos resultados obtidos. Mãos e superficies devem ser higienizados e tratadas com anti-sépticos e desinfetantes corretos, jalecos devem ser utilizados, cabelos compridos devem ser presos para trás, e as áreas de trabalho devem estar livres de objetos desnecessários. Lembre-se que na hora de transferir os microorganismos ou culturas não devemos utilizar a boca (por exemplo, para pipetar). Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 2 A conduta pessoal no laboratório de microbiologia deve ser sempre observada. O monitor ou professor deve ser sempre consultado caso haja algum problema. Conduta geral no laboratório 1 – Sempre identifique e confira o seu material antes de iniciar os trabalhos no laboratório. 2 – Antes de entrar no laboratório, retire casacos, jaquetas, etc. Estes itens devem ser deixados em uma prateleira com sua bolsa ou mochila, papéis e outros itens que não serão utilizados na aula prática. 3 – Para entrar no laboratório, todos os estudantes devem estar usando seu jaleco, de preferência limpo e branco. 4 – No início e no final de cada aula prática, os alunos devem limpar e desinfetar a sua bancada com uma solução desinfetante própria. Este espaço deve ser mantido limpo e arrumado durante o decorrer de toda a aula prática. 5 – Antes de começar devemos lembrar: - prenda seu cabelo comprido para trás, longe da chama do Bico de Bunsen; - não use jóias e acessórios durante a aula prática; - mantenha seus dedos, lápis, caneta e qualquer objetos longe da sua boca; - não fume, coma ou beba nada no laboratório; - não fique andando pelo laboratório,pois atividades desnecessárias podem causar acidentes, distrair os outros alunos e promover contaminação. 6 – Lembre-se de trazer uma caneta que escreva em vidro (caneta para retro, cd, marcador, etc.) 7 – Anote todos os detalhes da aula prática e faça os exercícios de fixação de cada assunto. 8 – Se você está em dúvida quanto ao procedimento, confira na apostila. Se a dúvida persistir, chame o professor ou monitor. Evite tirar dúvidas com os colegas de outros grupos. 9 – Se respingar cultura em suas mucosas (boca, olhos) ou qualquer tipo de acidente ocorrer, chame o professor ou monitor imediatamente. Limpe o local com papel toalha e ponha desinfetante sobre o local (superfícies inanimadas) por 15 minutos, retirando com papel toalha. 10 – Avise ao professor ou monitor sobre qualquer acidente (corte, queimadura) que ocorra. 11 – Nunca retire culturas ou equipamentos do laboratório em quaisquer circunstâncias. 12 – antes de sair do laboratório, cuidadosamente lave e faça a anti-sepsia em suas mãos. Lembre-se de lavar seu jaleco para a próxima aula prática. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 3 Como trabalhar com o microscópio Em primeiro lugar é essencial que você conheça as partes ópticas e mecânicas dos microscópios: - Mantenha o microscópio livre de poeira, vapores ácidos e do contato com reagentes. Para mantê-lo seco, cubra com capa de flanela, pois evita o pó e a multiplicação de fungos (Obs: as capas devem ser lavadas periodicamente). - Não manusear o equipamento com as mãos sujas ou molhadas. - Jamais comer ou beber próximo ao equipamento. - Na remoção do equipamento, segure-o firmemente com uma das mãos no braço e outra na base, ou com as duas no braço, a depender do modelo. Coloque-o bem apoiado sobre a mesa de trabalho de superfície plana, evitando qualquer movimentação brusca. Nunca desloque o aparelho com a lâmpada acesa ou logo após ter sido apagada. - Muita atenção é necessária quando se observa a preparação em meio líquido, pois há sempre o risco de molhar a lente frontal da objetiva; portanto o conselho é retirar o excesso de líquido com papel de filtro, antes de colocar a lâmina sobre a platina; em de acidente, enxugar imediatamente com papel absorvente macio. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 4 - Na observação de uma preparação, inicie sempre pela objetiva de menor aumento; para focalizar com aquelas de 20 ou 40 vezes, proceda da seguinte forma: à Escolha uma estrutura na preparação, mova a lâmina até que o objeto fique exatamente no centro do campo, em seguida mude para a objetiva de maior aumento, olhando por fora para evitar o choque com a lamínula. à Olhar pela ocular e abaixar o tubo ou elevar a platina com o macrométrico muito lentamente; assim que a imagem aparecer, mesmo confusa, parar e completar a focalização com o micrométrico. à O uso da objetiva de imersão é mais delicado, pois a distância focal entre a face da objetiva e a parte superior da lamínula, diminui quando a ampliação é aumentada. à Em primeiro lugar, assegure-se da existência de algo no campo, posicionando a objetiva de menor aumento. à Certifique-se que a iluminação e o objeto estão bem centrados, suspenda o tubo e coloque uma gota de óleo no centro da operação; o óleo deve ter o mesmo índice de refração da objetiva; à Abaixe o tubo até colocar a lente frontal em contato com a gota de óleo ainda convexa, até a mudança de forma da mesma; suspenda levemente o tubo, mas sem perda de contato com a gota, coloque os olhos nas oculares e abaixe o tubo muito lentamente; assim que a imagem aparecer, complete a focalização com o micrométrico. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 5 Assunto 1: Meios de cultura e Técnicas de Semeadura Introdução O estudo de bactérias exige o prévio isolamento e identificação, para tanto, são utilizados diversos meios de cultura diferentes. Meio de cultura é uma mistura de nutrientes que possibilitam o crescimento in vitro de microorganismos. A maioria das bactérias cresce em meios de cultura. As exceções são as ricketsias, clamídias, Mycobacterium leprae e Treponema, que são parasitos intracelulares obrigatórios. Neste caso, estes microorganismos podem ser cultivados em culturas de células e ovos embrionados. Inoculação é a contaminação proposital de um meio de cultura, ou seja, é a transferência de um determinado número de microorganismos para um meio de cultura a fim de que estes se desenvolvam e permitam a sua identificação. A inoculação das bactérias em diferentes meios envolve várias técnicas de semeadura. Toda a manipulação realizada em laboratório (com meios, cultura e material utilizado) requer certos cuidados para evitar a contaminação. Esses procedimentos são denominados técnicas assépticas. Fundamentação teórica ® Meios de Cultura Os diversos meios de cultura existentes podem ser classificados de diversas formas: Naturais São aqueles encontrados na natureza, de origem vegetal (p.ex.: pedaço de batata, de abóbora) ou animal (p.ex.: gema de ovo, pedaço de carne) São aqueles fabricados em laboratório, constituído de substâncias químicas, podendo ser definidos ou indefinidos (complexos) Definidos Possui composição definida, ou seja, se conhece qualitativa e quantitativa sua composição. Quanto à composição Artificiais Indefinidos A sua composição real não é conhecida, apenas é feita uma estimativa qualitativa. Por exemplo: meios suplementados com sangue, gema de ovo, alimentos... Quanto ao estado Líquido São desprovidos de Agar à caldo Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 6 Semi-sólido Apresentam em sua composição até 1% de Agar. físico Sólido Apresentam em sua composição de 1,5 a 2,5% de Agar. Simples Só possui os nutrientes básicos para o crescimento das bactérias em geral. Enriquecido Além dos nutrientes básicos possui elementos nutritivos a mais, como fatores promotores de crescimento (sangue...), mas não é específico. De enriquecimento É suplementado com nutrientes específicos para o microorganismo que se deseja pesquisar. Além disso, possui nutrientes agentes inibidores de determinados microorganismos, mas não permite o isolamento da bactéria, pois é um meio líquido. Por exemplo: aminoácidos (lisina à Salmonella) Seletivo Possui agentes inibidores de determinados microorganismos. Permite a identificação e isolamento da bactéria, pois é um meio sólido (permite a visualização de UFCs). Por exemplo: Agar EMB à inibe Gram+ Diferencial Permite a diferenciação de diferentes microorganismos. Por exemplo: a diferenciação de bactérias fermentadoras e não fermentadoras da lactose no Agar EMB. Indicadores Possuem agentes que indicam determinadas reações no meio, para a determinação do metabolismo das bactérias. Por exemplo: ferro no meio à pode indicar a produção de H2S pelo enegrecimento do meio. (sulfeto ferroso) *** geralmente o agente é um indicador de pH Quanto à finalidade e características De estoque Meios onde são estocadas culturas puras para posterior utilização. Geralmente são meios semi- sólidos. ® Técnicas de Semeadura As técnicas de semeadura são o método pelo qual se transfere inóculos bacterianos de um meio de cultura ou material a ser analisado (secreções, alimentos) para um outro meio de cultura. Para garantir que apenas o microorganismodesejado seja semeado, são utilizadas as técnicas assépticas: procedimentos que devem ser adotados visando a não contaminação de materiais, meios e culturas. As técnicas de assepsia incluem: è fazer a desinfecção da área de trabalho e anti-sepsia das mãos ANTES e DEPOIS de qualquer trabalho. (1) Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 7 è trabalhar SEMPRE na área de segurança: uma área de aproximadamente 10 cm ao redor da chama do bico de Bunsen. (2) è esterilizar adequadamente todo material (p.ex.: alças e agulhas bacteriológicas) ANTES e DEPOIS de seu uso à sempre aquecer da base para a ponta, evitando a formação de aerossóis. (3) è flambar a boca dos frascos e tubos ANTES e DEPOIS das inoculações, evitando a contaminação da cultura/material a ser analisado e garantindo que somente o microorganismo desejado será inoculado. (4) De acordo com as características físicas dos meios de origem e destino, além da finalidade da inoculação, podem-se utilizar diferentes técnicas de inoculação. A transferência de inóculo de um meio para outro também é denominada genericamente como repique. A seguir, veremos quais são as técnicas de inoculação: · Semeadura em meios sólidos Meio inclinado em tubos ou Estria sinuosa: semear com alça ou agulha bacteriológica, em zig-zag, partindo da base para a extremidade do bizel (superfície inclinada do meio). Objetivo: obtenção de intensa massa de microorganismos Estria Reta: semear com agulha bacteriológica, fazendo uma linha reta, com cuidado de não ferir o Agar, partindo da base para a extremidade do bizel (superfície inclinada do meio). Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 8 Objetivo: obtenção de pequena massa de microorganismos. Picada Central: semear com agulha bacteriológica, no centro do Agar. Dependendo da finalidade, o inóculo deve penetrar até 2/3 do tubo ou até o fundo deste. Objetivo: é utilizado para verificar fermentação e motilidade em algumas técnicas. Meio em camada alta Picada em Profundidade: semear com agulha bacteriológica, no centro do Agar. Dependendo da finalidade, o inóculo deve penetrar até 2/3 do tubo ou até o fundo deste. Objetivo: é utilizado para verificar fermentação e motilidade em algumas técnicas. Pour-plate ou disseminação (método em profundidade): Transferir 1 ml da cultura para placa de Petri vazia, colocar 10 – 20 ml do meio fundido (e resfriado a cerca de 45 – 50°C) sobre a cultura e homogeneizar suavemente com movimentos circulares. Objetivo: contagem bacteriana. É utilizado também para análise de microorganismos anaeróbios, adicionando uma outra camada de meio fundido após o endurecimento da primeira camada. Estria simples: transferir uma alçada da cultura para meio sólido em placa e estriar com a alça bacteriológica sobre o meio. A estria pode ser realizada em movimento de zig- zag (estria sinuosa) ou como uma linha reta sobre o meio (estria reta). Objetivo: Essa técnica é muito utilizada para visualização de determinadas propriedades metabólicas, como a produção de enzimas hidrolíticas (hidrólise de substâncias do meio - gema de ovo, sangue...), e produção de pigmentos. Meio em placa de Petri Esgotamento em estrias ou estrias múltiplas: transferir uma alçada da cultura para meio sólido em placa e estriar com a alça bacteriológica sobre o meio. A placa é dividida em 4 quadrantes e a inoculação pode ser feita de 2 tipos: à em 3 estrias: estriar em metade da placa, com movimentos de zig-zag. Quando atingir a metade, Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 9 ou girar a placa 90° e estriar até a metade (1/4 da placa), girar mais 90° e estriar o meio restante. à em 4 estrias: estriar até 2/3 da metade da placa, girar 90°, estriar 2/3 do próximo quadrante (1/4 da placa), girar 90°, estriar mais 2/3 do próximo quadrante (1/4 da placa), girar 90° e estriar o restante do meio. Objetivo: obtenção de colônias isoladas. É importante não cruzar as estrias (não tocar a alça na estria anterior), para reduzir o inóculo a cada estria e obter as colônias isoladas. Pode-se, alternativamente, flambar a alça entre as estrias e tocar a ponta da estria anterior, arrastando um pequeno inóculo para a próxima estria. Spread-plate ou distensão: Transferir 0,1 ml da cultura para o meio sólido na placa e espalhar uniformemente com a própria ponta da pipeta, ou alça bacteriológica / swab / alça Drigalsky. Objetivo: obtenção de crescimento confluente, ou para contagem bacteriana. Esta técnica é muito utilizada na realização de antibiogramas. · Semeadura em meios semi-sólidos Picada em Profundidade: semear com agulha bacteriológica, no centro do Agar. Dependendo da finalidade, o inóculo deve penetrar até 2/3 do tubo ou até o fundo deste. Objetivo: é utilizado para verificar fermentação e motilidade em algumas técnicas. Além disso, o meio também é utilizado para estocar culturas puras. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 10 · Semeadura em meios líquidos Difusão: uma alçada da colônia (Agar em placa) ou da cultura (de outro meio ou líquido) é introduzida no meio líquido, com agitação da alça, para maior difusão dos microorganismos (da alça para o meio e homogeneização no meio). Pode-se inclinar o tubo a 30° e esfregar o inóculo na parede do mesmo, quando o tubo retornar à posição original o inóculo se difundirá no meio. Objetivo: é um repique genérico para crescimento bacteriano em meio líquido. Objetivos Após a realização da atividade prática você será capaz de: è executar e determinar a finalidade das principais técnicas de semeadura de bactérias em diferentes meios (líquidos, semi-sólidos e sólidos), tanto em tubos quanto em placas; è caracterizar os diferentes meios de cultura e a finalidade de cada um; è identificar e executar as técnicas de assepsia em laboratório. Material Para a atividade prática serão utilizados: - Placa de Petri com Agar - Tubo com Agar inclinado - Placa de Petri estéril - Tubo com Agar semi-sólido - Tubo com Agar em camada alta - Cultura bacteriana em caldo e em Agar - Amostra de água em tubo (para a técnica do pour plate) - Pipetas estéreis - Alça e agulha bacteriológicas Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 11 Execução da prática ® A partir de cultura em placa: - a partir de um crescimento isolado obtido em placa, pegar uma colônia com auxílio de uma alça bacteriológica e transferir para o tubo com caldo, através do processo de difusão. ® A partir de cultura em caldo: - a partir de um crescimento obtido em caldo, realizar as seguintes inoculações: 1. Com auxílio de uma alça bacteriológica, transferir o inóculo para o tubo com caldo, através da técnica de difusão. 2. Com auxílio de uma alça ou agulha bacteriológica, transferir o inóculo para o tubo com Agar inclinado, através da técnica de estria (sinuosa ou reta). 3. Com auxílio de uma alça bacteriológica, transferir o inóculo para a placa com Agar, através da técnica de esgotamento em estrias (3 ou4 estrias). 4. Com auxílio de uma agulha bacteriológica, transferir o inóculo para o tubo com Agar semi- sólido, através da técnica de picada central. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 12 ® A partir da amostra de água: - com o auxílio de uma pipeta estéril, transferir 1 ml da amostra de água para uma placa estéril e adicionar o meio fundido, realizando a técnica do pour plate. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 13 Após a execução de todas as inoculações, incubar os meios a 37°C por 24 horas. Observar e interpretar o crescimento nos meios, destacando aquele empregado no isolamento de colônias (esgotamento em estrias). Exercícios de fixação 1. Qual a diferença entre os meios “de enriquecimento” e “seletivo”? 2. Qual a finalidade da técnica do “spread plate” ou técnica do espalhamento? 3. Por que não devemos cruzar as estrias na técnica do esgotamento em estrias? 4. Por que devem ser realizadas as técnicas assépticas? 5. Por que utilizamos diferentes meios durante a análise de um determinado material (p.ex.: alimento)? 6. Para uma cultura que esteja guardada há muito tempo (sob refrigeração), qual o tipo de meio devemos utilizar para retornar a utilizá-la numa atividade prática? 7. Para determinar a presença de um microorganismo específico num material que esteja muito contaminado, quais os tipos de meios que devemos utilizar? Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 14 Observações Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 15 Assunto 2: Bactérias no Ambiente Introdução A presença de bactérias pode ser verificada em quase todos os ambientes. A exposição de alimentos, sua manipulação e conservação incorretas, são fatores que levam à sua contaminação por microorganismos. Os microorganismos podem ter relação com o alimento de três formas: è adicionados intencionalmente: são aqueles que provocam alterações desejáveis nos alimentos, como os lactobacilos, que fermentam o leite, transformando-o em iogurte, queijo (etc). è deterioradores: durante o seu desenvolvimento, estes microorganismos causam mudanças desagradáveis nos alimentos, tornando-os impróprios para o consumo, como os coliformes, que deterioram alimentos como queijos frescais, leite (etc). è patogênicos: podem colonizar o alimento e representam um risco à saúde de quem ingerir este alimento (com o microorganismo ou com toxinas formadas por este), como Salmonella sp., Staphylococcus aureus e outros. Fundamentação teórica As bactérias estão presentes em todos os ambientes. Muitas vezes, sua presença não é prejudicial, como os microorganismos que colonizam a nossa pele e o nosso trato gastrintestinal. Algumas vezes esta presença é até benéfica, como a utilização de microorganismos na indústria de alimentos na produção de alimentos fermentados, como diversas bebidas. Quem nunca ouviu falar em alimentos pré e pró bióticos? São alimentos que contém em sua composição microorganismos vivos que, quando no nosso organismo, causam reações benéficas (como auxiliar a regulação do trânsito gastrintestinal), ou estimulam os microorganismos da nossa microbiota normal a exercer seu papel benéfico no nosso organismo (como a produção de vitamina K pelas bactérias do nosso trato gastrintestinal). Mas, nem sempre a relação alimento x microorganismos x homem é benéfica. Diversos microorganismos têm a capacidade de nos causar doenças, até mesmo os microorganismos da nossa microbiota normal (em casos de redução da atividade imunológica, causando doenças oportunistas), e muitos casos podem ser veiculados por alimentos. É importante ressaltar que os alimentos por si só não são fontes de contaminação, mas podem veicular esta contaminação adquirida, podendo causar doenças. As principais fontes de contaminação são o solo e a água, as plantas, os utensílios utilizados na preparação do alimento (contaminação cruzada), o trato gastrintestinal do homem e de animais, os próprios manipuladores de alimentos, a ração animal, a pele dos animais, e até o ar. A indústria de alimentos vem crescendo e a preocupação com a obtenção de alimentos com qualidade tanto do ponto de vista tecnológico (o alimento deve ser nutritivo, competitivo, aceitável no mercado, etc.) quanto microbiológico (segurança alimentar) está cada vez mais desenvolvida. O nutricionista tem papel fundamental nesse controle, pois a manipulação, preparo e conservação inadequados estão freqüentemente associados a doenças (intoxicações ou infecções) microbianas. O manipulador de alimentos deve ter treinamento constante para que não contamine o alimento com técnicas e hábitos anti-higiênicos. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 16 É dever do nutricionista conhecer os riscos associados à precariedade no cuidado com os alimentos para melhor orientação e supervisão das atividades de qualquer UAN (Unidade de Alimentação e Nutrição), restaurante ou indústria, evitando a disseminação de doenças através dos alimentos. Objetivos Após a realização da atividade prática você será capaz de: è constatar a presença de bactérias no ambiente; è compreender a importância dos critérios básicos de higiene na produção e manipulação de alimentos, visando evitar a contaminação dos mesmos por bactérias ambientais ou por portadores de microorganismos patogênicos; è diferenciar fontes de contaminação e veículos de contaminação; è comentar sobre o papel de bactérias ambientais como eventuais deterioradoras de alimentos. Material - 2 Placas de Petri com Agar - swab estéril Execução da prática ® Bactérias no ambiente: - 1 placa com Agar deve ser exposta ao ambiente, fora da área de segurança. Cada grupo deixará a placa em exposição por um tempo diferente (5 / 10 / 15 / 20 minutos) - após o tempo de exposição, a placa deve ser tampada novamente. ® Bactérias nas superfícies: - 1 placa com Agar deve ser dividida em 4 quadrantes - em cada quadrante deve ser inoculado um material diferente, para a verificação de bactérias em diversas superfícies, de acordo com o diagrama representado a seguir: Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 17 Após a execução de todas as inoculações, incubar os meios a 37°C por 24 horas. Observar e interpretar o crescimento nos meios. Exercícios de fixação 1. Qual o papel do nutricionista na qualidade microbiológica dos alimentos? 2. Por que é necessário tomar medidas de controle no ambiente em que se preparam e/ou manipulam alimentos? 3. O que é contaminação cruzada? 4. Os alimentos podem ser considerados fonte de contaminação? 5. Quais são as principais fontes de contaminação dos alimentos? Observações Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 18 Assunto 3: Controle Microbiano Introdução Como já vimos, as bactérias estão em quase todos os ambientes e superfícies, e não é desejável que muitos materiais se contaminem com elas, como os alimentos, os utensílios utilizados na sua preparação, medicamentos, e outros. Para tanto, podemos aplicar diversos métodos de controle microbiano. O crescimento microbiano é fortemente influenciado por fatores ambientais (fatores extrínsecos), quais sejam: temperatura ambiental, umidade relativa do ambiente,composição gasosa do ambiente. O controle microbiano compreende uma série de procedimentos com a finalidade de reduzir a quantidade, eliminar, diminuir / impedir a multiplicação de microorganismos existente em ambientes, utensílios, e superfícies vivas ou inanimadas. A conservação de alimentos envolve sempre o uso de uma ou mais técnicas empregadas no controle microbiano. Fundamentação teórica Antes de conhecer os processos utilizados para controle microbiano e compreender seu modo de ação, é importante que alguns conceitos muito utilizados sejam definidos: è Desinfecção: redução do número de microorganismos em uma matéria inanimada (ambientes, superfícies, objetos, alimentos) è Sanitização: igual a desinfecção (termo utilizado na indústria de alimentos) è Esterilização: destruição total de microorganismos em um material è Anti-sepsia: redução do número de microorganismos em matéria viva (pele) è Assepsia: conjunto de técnicas e/ou medidas assépticas, que visam a não contaminação de algo (por exemplo, de alimentos durante o preparo) Definidos estes conceitos, podemos comentar sobre os principais meios de controle microbiano, que pode ser feito através de agentes químicos ou físicos. ® Controle Microbiano por Agentes Físicos · Calor Pode ser utilizado em duas formas: calor seco e calor úmido. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 19 É o método mais empregado para destruição de microorganismos devido ao seu baixo custo de aplicação, fácil aplicação, eficácia e praticidade. Flambagem - Definição: contato direto do material a ser tratado com o fogo. É esterilizante - Aplicação: materiais metálicos (p.ex.: alça bacteriológica) Forno ou estufa - Definição: o material é submetido a uma temperatura de 170 – 180°C por 1 – 2 horas. É esterilizante - Aplicação: vidrarias e metais (material cirúrgico) Calor seco Modo de ação: Oxidação de componentes celulares Incineração - Definição: queima total do material. É esterilizante. - Aplicação: materiais descartáveis (principalmente materiais hospitalares) Pasteurização - Definição: aplicação de calor inferior a 100°C. É desinfetante (não elimina formas esporuladas). Pode ser classificada em: à lenta: 63°C / 30 minutos à rápida: 72°C / 15segundos - Aplicação: diversos alimentos são pasteurizados, como sucos, leite, etc. Fervura - Definição: aplicação de calor a 100°C por 15 minutos. É desinfetante (não elimina formas esporuladas). - Aplicação: alimentos em geral, p.ex.: leite Autoclavação - Definição: aplicação de calor a 121°C a uma pressão de 1 atm, por 15 – 30 minutos. - Aplicação: materiais, meios, utensílios. Diversos alimentos são tratados por este processo, p.ex.: alimentos enlatados (apertização). Calor úmido Modo de ação: Desnaturação de componentes celulares Esterilização - Definição: aplicação de calor maior que 100°C. Alimentos denominados UAT (UHT) são submetidos a uma temperatura de 140 – 150°C por 2 – 4 segundos e rapidamente resfriados e acondicionados em recipientes estéreis. - Aplicação: diversos alimentos, como o leite UAT O calor úmido é mais eficaz que o calor seco, pois a água é melhor condutora de calor quando comparada com o ar. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 20 · Radiações Não ionizantes Luz Ultravioleta - possui atividade máxima num comprimento de onda de 260 nm - é desinfetante - geralmente é utilizado em ambientes - não é penetrante à desinfecção apenas superficial - a lâmpada tem vida útil de 200 horas (aproximadamente) - age no DNA microbiano, gerando mutações letais Ionizantes Radiação Gama - é esterilizante - mais energético que UV, atua num comprimento de onda menor - age ionizando componentes celulares, levando à morte - muito utilizado em produtos hospitalares descartáveis - seu uso nas indústrias de alimentos está crescendo - possui baixo poder de penetração à desinfecção apenas superficial · Filtração Clarificante - retém as impurezas grosseiras - é desinfetante Esterilizante - possui poros iguais ou menores que 1 mm, podendo reter, inclusive, alguns vírus. · Outros Adição de NaCl - também conhecida como salga - reduz a atividade de água do alimento, impedindo o metabolismo microbiano. Também pode causar lise osmótica da célula bacteriana. - muito utilizada em produtos cárneos (carne seca, pescado) Pressão osmótica Adição de outros sólidos (açúcares) - utilizado na fabricação de compotas e alimentos em calda - reduz a atividade de água do alimento, impedindo o metabolismo microbiano - muito empregado para conservação de frutas e hortaliças Dessecação - retirada umidade do alimento em maior ou menor grau - reduz a atividade de água do alimento, impedindo o metabolismo microbiano Liofilização - aplicação de dessecação em vácuo (pressão negativa) - reduz a atividade de água do alimento, impedindo o metabolismo microbiano - seu emprego na indústria de alimentos é crescente Baixas temperaturas Refrigeração Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 21 - temperatura entre 0 e 10°C - reduz a atividade metabólica de alguns microorganismos (mesófilos e termófilos) Congelamento - temperaturas inferiores a 0°C - impede a atividade metabólica da maioria dos microorganismos - em alguns casos, causa a morte dos microorganismos ® Controle Microbiano por Agentes Químicos · Álcool Etílico É um dos métodos químicos mais empregados para controle microbiano, por seu baixo custo, relativa eficácia e fácil aplicação. Pode ser usado como desinfetante ou anti-séptico. Possui maior atividade germicida quando hidratado (60 – 70%), pois nessa condição possui maior poder penetrante. O álcool absoluto possui poder bacteriostático, enquanto o álcool hidratado a 70% possui poder bactericida. São apontados diversos mecanismos de ação para o etanol: - ação detergente: solvente de lipídeos - ação desidratante: retira água das células - ação desnaturante: agindo sobre proteínas celulares · Fenóis e Derivados O fenol é um desinfetante fraco, porém é utilizado como um desinfetante de referência para ser comparado com outros produtos. Um coeficiente maior que 1 indica que o produto é mais ativo que o fenol. Atua como desnaturantes de componentes protéicos Dentre os cresóis, o mais importante é a creolina, uma mistura de cresóis muito utilizada para pisos e sanitários. O hexaclorofeno é muito utilizado na antissepsia cirúrgica. · Halogênios Os principais halogênios utilizados no controle microbiano são o Cloro e o Iodo. è Cloro: É usado como desinfetante de águas, alimentos e pisos. Seu mecanismo de ação é dado pela reação: Cl2 + H2O à HCl + HClO O ácido hipocloroso é instável, se decompondo espontaneamente em HCl + 1/2 O2, que eliminará os microorganismos através de oxidação de componentes celulares. è Iodo: reage de forma irreversível com aminoácidos aromáticos de proteínas celulares (fenilalanina e tirosina), desnaturando-as. Devido à grande possibilidade de alergias, seu uso Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 22 como anti-séptico na prática cirúrgica vem diminuindo, sendo substituído por clorexidine e similares. · Detergentes catiônicos Alteram a permeabilidade da membrana. É mais ativo contra Gram negativos. Exemplo: compostos quaternários de amônio à cloreto de benzalcônio. · Sais de Metais Pesados Os metais pesados agem na inativação de enzimas, por sua alta afinidade porapoproteínas. Os principais metais pesados utilizados no controle microbiano são: è Mercúrio (Hg): já foi muito utilizado como anti-séptico, mas seu uso está decaindo devido ao risco de intoxicação por absorção cutânea. è Sulfato de Cobre (CuSO4): utilizado como desinfetante para águas de recreação è Nitrato de Prata (AgNO3): é um anti-séptico altamente eficiente contra gonococos, que causam oftalmia em recém-nascidos e gonorréia em adultos com vida sexual ativa. · Ácidos Tanto os ácidos orgânicos quanto os inorgânicos são muito utilizados na conservação de alimentos. São mais utilizados os ácidos fracos, e na forma de sal, pois assim apresentam maior solubilidade. A atividade antimicrobiológica dos ácidos fracos é atribuída a sua forma não dissociada (HA), pois esta penetra através da membrana tornando-se ionizada após alcançar o interior da célula. A concentração intracelular destes ácidos orgânicos altera o funcionamento normal do gradiente envolvido no sistema de transporte da membrana celular. A concentração da forma não dissociada do conservante químico no alimento é determinada pelo pKa (pH n qual 50% da molécula está na forma dissociada) do ácido e do pH do meio, como mostra a fórmula a seguir: Portanto, a concentração da forma não dissociada aumenta com a elevação da acidez do alimento, ou seja, o pH do alimento deve ser menor que o pKa, de forma a garantir alta concentração da forma não dissociada. Os valores de pKa da maioria dos ácidos encontra-se na faixa de pH entre 3,0 e 5,0. O pKa é usado na medição de sua eficiência no alimento em determinado pH. Exemplos de ácidos orgânicos utilizados na indústria de alimentos: ácido tartárico (tartarato de sódio, tartarato potássio), ácido cítrico (citrato de sódio, citrato de potássio), ácido propiônico (propionato de cálcio). Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 23 · Álcalis Os principais álcalis utilizados são o NaOH, o KOH e o Ca(OH)2. O NaOH, principalmente, está presente nos sabões, conferindo-lhes relativa ação anti-séptica. · Corantes básicos São mais eficiente contra Gram-positivos. Exemplo: Cristal Violeta, Azul de Metileno. · Redutores Reduzem compostos celulares, levando as células à morte. Aldeídos e derivados: formaldeído e formalina são utilizados para desinfetar paredes e pisos, mas causam irritações cutâneas. · Oxidantes Oxidam componentes celulares levando à morte das células. São muito utilizados como desinfetantes. Exemplo: Ozônio, água oxigenada, permanganato de potássio, peróxido de zinco. Óxido de etileno (gás): é um agente alquilante, age inativando proteínas e ácidos nucléicos. À temperatura de 52°C o óxido de etileno passa do estado líquido para o gasoso. Seus vapores são utilizados para esterilização de materiais de borracha ou plástico. · Antimicrobianos Possuem ação seletiva contra microorganismos, ao contrário dos anteriores. São um método biológico de controle microbiano. Serão abordados num próximo assunto. Objetivos Após a realização da atividade prática você será capaz de: è conceituar e diferenciar os termos utilizados no controle microbiológico; è descrever os agentes físicos e químicos utilizados no controle microbiano; è entender o funcionamento de autoclaves e fornos de esterilização, diferenciando calor úmido de calor seco è compreender as diferenças encontradas na ação dos diferentes métodos de anti-sepsia utilizados. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 24 Material - Culturas bacterianas - 2 Placas de Petri com Agar - Soluções anti-sépticas - Gaze estéril - Tripé e tela de amianto - Recipiente com água em ebulição Execução da prática ® Agentes Químicos - dividir uma placa de Petri com Agar em 4 quadrantes - semear os 4 quadrantes da seguinte forma: - 1º quadrante: um aluno encosta o dedo suavemente no Agar - 2º quadrante: outro aluno lava o dedo com água e sabão por 1 minuto, seca com gaze estéril e faz a impressão do dedo - 3º quadrante: outro aluno faz a anti-sepsia de seu dedo com gaze embebida em álcool etílico a 70%, seca com gaze estéril e faz a impressão do dedo - 4º quadrante: um outro aluno faz a anti-sepsia de seu dedo com gaze embebida em álcool iodado, seca com gaze estéril e faz a impressão do dedo Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 25 ® Agentes Físicos - calor - dividir uma placa de Petri em 8 partes e semear as culturas bacterianas no espaço respectivo ao tempo 0 - para os próximos espaços, colocar as culturas em banho-maria fervente até atingir o tempo especificado: - 5 minutos à reinocular - 10 minutos à reinocular - 20 minutos à reinocular - Após a execução de todas as inoculações, incubar os meios a 37°C por 24 horas. - Observar e interpretar o crescimento nos meios. Exercícios de fixação 1. Qual a diferença entre anti-sepsia e assepsia? 2. Qual o modo de ação do calor seco? E do calor úmido? Qual o mais eficaz? 3. Qual é o tipo de calor mais utilizado para a indústria de alimentos? Por quê? 4. Por que o álcool etílico utilizado como desinfetante e anti-séptico deve ser hidratado? 5. Qual o mecanismo de ação dos ácidos utilizados na conservação de alimentos? 6. Por que a autoclave, embora funcione numa temperatura muito mais baixa que os fornos ou estufas de esterilização, também possuem ação esterilizante? Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 26 Observações Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 27 Assunto 4: Coloração de Gram Introdução Colorações simples tornam possível a visualização das bactérias ao microscópio, mas isso não faz distinção entre organismos de morfologia similar. Para tanto, é necessário realizar uma coloração diferencial. Existem diversos métodos de coloração utilizados para a análise de bactérias. Entre estes, o mais utilizado é a coloração desenvolvida por Christian Gram em 1884. Usando duas seqüências de coloração, com diferentes corantes, este método permite a divisão das bactérias em 2 grandes grupos. O primeiro grupo, que retém a cor do primeiro corante (o cristal violeta), é denominado Gram positivo. O segundo grupo perde a cor do primeiro corante e retém a cor do segundo corante utilizado (fucsina) e é denominado Gram negativo. Uma solução de iodo (lugol) é utilizada como mordente (um composto químico que fixa um corante ou outra substância ao se combinar com o mesmo e formar um composto insolúvel) para a primeira etapa da coloração. Há também um agente descorante entre a utilização de um e outro corantes. Pode-se utilizar diferentes descorantes, de acordo com a velocidade de descoloração desejada. O álcool etílico a 95% é um agente descorante mais devagar, enquanto a acetona agiliza essa etapa. Geralmente utiliza-se uma mistura de álcool etílico e acetona (95:5), obtendo uma velocidade de descoloração intermediária. A maioria dos cocos é Gram positiva com exceção dos gêneros Neisseria e Veillonella que são os únicos Gram negativos. Assim também acontece com os bacilos, sendo a maioria Gram negativos. Entre os bacilos Gram positivos incluem-se aqueles pertencentes aos gêneros Corynebacterium, Listeria, Bacillus, Lactobacillus e Clostridium. Os víbrios são Gram-negativos. A investigação das características morfológicas e de coloração (morfo-tintoriais) das bactérias é etapa inicial de grande importânciano isolamento e identificação de bactérias de material clínico bem como de alimentos. No entanto, a identificação completa de uma bactéria sempre necessitará de dados fisiológicos ou genéticos da mesma. Fundamentação teórica A coloração de Gram baseia-se na diferença das paredes celulares das diversas bactérias e como estas serão coradas de forma distinta. As bactérias denominadas Gram negativas possuem uma fina camada de glicoproteína recoberta por uma espessa camada formada principalmente por lipoproteínas e substâncias lipídicas. Já as consideradas Gram positivas possuem uma única e espessa camada de glicoproteína. Antes de iniciar a coloração, é necessário fazer um esfregaço, ou seja, pegar uma colônia previamente isolada ou uma alçada de uma cultura pura e transferir para uma lâmina limpa. Se for utilizada uma colônia, deve-se adicionar uma gota/alçada de solução salina a 0,9%, homogeneizando-a. É importante que o esfregaço seja bem preparado, para que, ao final da coloração, seja possível a visualização das bactérias. Também é importante não esquecer de fixar Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 28 o esfregaço na chama do Bico de Bunsen, evitando que a massa de células a ser analisada se perca durante as etapas da coloração. Na primeira etapa da coloração, o corante violeta é adicionado sobre o esfregaço. O corante, então, penetra na parede da bactéria, independente se esta é Gram positiva ou Gram negativa. Ao adicionar o lugol, este se combina com o corante Cristal Violeta, formando um grande complexo, o Cristal Violeta-Iodo (CV-I), fixando o corante na parede a bactéria. O álcool tem papel fundamental neste método. Ao ser adicionado sobre o esfregaço corado com o Cristal violeta vai diferenciar as bactérias: à as Gram positivas, com sua parede rica em complexas cadeias de peptidoglicano serão desidratadas, e os poros na parede serão reduzidos, impedindo a saída do complexo CV-I e tornando a parede permanentemente corada de roxo (a cor do complexo CV-I). à as bactérias Gram negativas possuem uma fina camada de peptidoglicano, mas acima desta camada encontra-se uma outra, de caráter lipídico (rica em LPS, lipoproteínas e outros componentes). Essa camada lipídica, em contato com o álcool, dissolve-se, deixando a camada de peptidoglicano desprotegida e permitindo a saída do complexo CV-I, tornando a célula descorada neste momento. É importante lembrar de lavar a lâmina após a etapa de descoloração, pois se restar algum resíduo de álcool, a próxima etapa não será realizada adequadamente, e os resultados poderão ser alterados. O esfregaço então é tratado com fucsina, que não terá efeito algum sobre as células Gram positivas, que estão com os poros de sua parede reduzidos; mas penetrará na parede das células Gram negativas, corando-as de vermelho. Esta coloração é utilizada para a maioria das bactérias, mas há algumas que não se coram por este método, como as micobactérias, as bactérias espiraladas e as bactérias que não possuem parede celular. Para estes, há outros métodos de coloração, como o método de Zihel- Neelsen, o de Fontana-Tribondeau e o método de visualização em campo escuro. Alguns fatores podem influenciar nos resultados obtidos na coloração: à Os corantes empregados na técnica, se não filtrados, podem deixar resíduos (cristais) na lâmina. à Um descoramento excessivo ou insuficiente pode levar a uma incorreta diferenciação da bactéria pelo álcool. à A idade da cultura bacteriana tem importância fundamental na coloração de Gram. Em culturas envelhecidas, células Gram-positivas freqüentemente se tornam Gram-negativas. Enzimas líticas excretadas normalmente por culturas envelhecidas podem causar danos à membrana e parede da célula, como por exemplo, alterando a permeabilidade aos solventes. Conseqüentemente, o complexo iodo-cristal violeta poderá ser retirado da célula. Objetivos Após a realização da atividade prática você será capaz de: Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 29 è executar a técnica da coloração de Gram; è utilizar a objetiva de imersão; è relacionar a composição química da parede celular das bactérias com os corantes de Gram; è compreender a importância de realizar a coloração de Gram a partir de um material submetido a exame microbiológico; è descrever as formas, arranjos e coloração das bactérias. Material - Lâminas - Culturas bacterianas em meio líquido e sólido - Alças e agulhas - Bateria da coloração de Gram (corantes cristal de violeta e fucsina, lugol, álcool, água) - Papel de filtro - Óleo de cedro (óleo de imersão) - Microscópio - Bico de Bunsen Execução da prática ® Preparo e fixação do esfregaço Etapas Observações Transferir uma alçada da cultura ou uma colônia da placa para uma lâmina de microscópio limpa. Ao fazer o esfregaço a partir de diferentes culturas deve-se observar alguns detalhes: è de placa: deve-se coletar apenas 1 colônia, espalhando-a pela lâmina à isso evitará a observação de colônias diferentes na lâmina e que seja coletado um inóculo muito carregado, o que dificultará a visualização das células coradas. è de caldo: deve-se coletar apenas uma alçada e espalhá-la na lâmina à isso evita que seja coletado um inóculo muito carregado. Com o auxílio da alça, espalhar a cultura. Se tiver sido colhida colônia da placa, adicionar salina estéril para facilitar o espalhamento. Para o inóculo coletado de caldo não é necessário adicionar solução salina. Mas para colônia coletada de placa é necessário fazer a diluição na lâmina, evitando que o esfregaço Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 30 fique muito concentrado o que dificulta a visualização das células coradas ao microscópio. Passar a lâmina com o esfregaço sobre a chama do Bico de Bunsen, até que este esteja completamente seco. É importante fixar o esfregaço para que este não se perca durante as etapas de lavagem entre a utilização de um e outro corantes ® Coloração do esfregaço Etapas da Coloração O que está acontecendo na parede da bactéria? Cobrir o esfregaço com solução de Cristal Violeta por cerca de 1 minuto. O Cristal Violeta penetra a parede de ambos os tipos de células (Gram + e Gram -) A seguir, lavar em água corrente com o pissete. A lavagem com água é importante após cada etapa para que uma substância utilizada não interfira na ação da próxima. Nesse caso, a lavagem serve para retirar o excesso de corante. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 31 Cobrir o esfregaço com solução de Lugol fraco por cerca de 1 minuto. O Lugol é uma solução de Iodo e funciona como mordente neta etapa da coloração, ou seja, ele fixa o corante Cristal Violeta na parede da célula, pois forma um complexo grande: o CV-I Novamente lavar com água, e então lavar com álcool absoluto até que não saia mais corante da lâmina (10 – 15 segundos). O álcool absoluto, ou solução de álcool-acetona, funciona como diferenciador da coloração: è nas Gram +, o álcool desidrata a matriz glicoproteica (peptidoglicano), reduzindo os poros da parede e impedindo a saída do complexo CV-I, corando a célula de roxo: è nas Gram -, o álcool dissolve a membrana externa, de caráter lipídico (lipoproteínas, fosfolipídeos,LPS), fazendo com que o complexo CV-I saia da parede, deixando a célula descorada e com os poros da matriz glicoproteica abertos: Lavar com água corrente em abundância, É importante prestar com bastante atenção nesta Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 32 para que não reste álcool sobre a lâmina. etapa, pois se restar algum álcool na lâmina a coloração não prosseguirá, já que o próximo corante não se fixará na lâmina. Cobrir o esfregaço com fucsina por cerca de 30 segundos. A fucsina age de diferentes formas nas diferentes células: è nas Gram +, os poros estão reduzidos, impedindo que a fucsina penetre na parede celular, não alterando a cor roxa: è nas Gram -, os poros da camada de peptidoglicano estão abertos, permitindo que a fucsina penetre na célula, corando-as de vermelho: Lavar com água e secar suavemente com papel. Após secar suavemente a lâmina, observar ao microscópio na objetiva de imersão (100x), com óleo de cedro/mineral e identificar a célula corada. Para decorar!!! Vi Lulu Ali A Fumar (Cristal Violeta) (Lugol) (Álcool) (Água) (Fucsina) Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 33 Exercícios de fixação 1. Em que se baseia o método da coloração de Gram? 2. Por que o álcool é considerado como agente diferenciador da coloração de Gram? 3. Qual é o papel do mordente (lugol)? Observações Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 34 Assunto 5: Teste de Sensibilidade a Antimicrobianos – TSA (Antibiograma) Introdução O sucesso na terapêutica antimicrobiana de uma infecção bacteriana depende da sensibilidade do agente à droga utilizada. Algumas bactérias apresentam um perfil de sensibilidade previsível e constante, no entanto muitas outras são altamente suscetíveis ao desenvolvimento ou aquisição de resistência a diversos antimicrobianos. Atualmente, o uso adequado e criterioso de antimicrobianos é muito importante para prevenção da seleção de amostras bacterianas multirresistentes. O teste de sensibilidade a antimicrobianos ou antibiograma permite o esclarecimento objetivo do perfil de sensibilidade do patógeno e a utilização de drogas eficazes no tratamento. O antibiograma ou TSA é indicado para qualquer microrganismo relacionado ao processo infeccioso, mas principalmente àqueles cuja sensibilidade a drogas normalmente empregadas na terapia não seja previsível como por exemplos: S. aureus, bacilos gram-negativos não fermentadores (Pseudomonas), bacilos Gram negativos fermentadores (enterobactérias) etc. A seleção dos antimicrobianos para a realização dos antibiogramas de rotina deve seguir alguns princípios. Uma das estratégias adotadas é o reconhecimento que alguns agentes antimicrobianos podem ser agrupados em classes, baseando-se no seu espectro de atividade. Assim, um só representante de classe necessita ser testado, a não ser quando dentro de uma mesma classe de antimicrobianos não exista a possibilidade de equivalência. Fundamentação teórica Uma bactéria é considerada sensível a um antimicrobiano quando o seu crescimento é inibido, in vitro, por uma concentração três, ou mais vezes, inferior àquela que o antimicrobiano atinge no sangue, caso contrário ela é considerada resistente. O meio termo (bactérias moderadamente resistentes) é dado por aquela cujo crescimento é inibido por concentrações intermediárias. Na interpretação dos resultados, consideramos as bactérias intermediariamente resistentes como resistentes. A concentração inibitória do antimicrobiano pode ser determinada direta ou indiretamente. A determinação direta é feita pelos chamados métodos da diluição, e, a indireta, pelo método de difusão em placa com discos impregnados com as drogas. - Método de Diluição (MIC): No método de diluição, concentrações variadas do antibiótico, obtidas pela diluição em Caldo ou Agar, são inoculadas com o microrganismo. A concentração mais baixa do antibiótico que evita o crescimento após a incubação de 12 a 24 horas é a concentração inibitória mínima, é a medida da sensibilidade. - Método da Difusão do Disco: Nos testes pelo método de difusão, discos de papel impregnados com o antibiótico são colocados uniformemente na superfície do Agar semeado com o microrganismo. Forma-se, então, um gradiente de concentração pela difusão do antibiótico a partir do disco para o Agar com conseqüente inibição do crescimento do microorganismo sensível ao determinado (os) antibiótico (os). Devido à sua simplicidade e por poderem ser realizados rapidamente, os métodos de difusão com disco (de Bawer e Kirby) têm preferência sobre os de diluição para os testes de rotina, mas é indispensável que sejam, rigorosamente padronizados, pois a presença de algumas Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 35 substâncias nos meios podem influenciar o tamanho do halo de inibição. Para minimizar os riscos de resultados errôneos, utilizamos o Agar Mueller-Hinton como meio de crescimento, pois este é um meio padronizado e sem componentes que possam interferir nos resultados. Deve-se ressaltar que o teste de sensibilidade deve ser realizado com uma cultura pura, devendo-se fazer uma coloração de Gram antes de qualquer TSA para a confirmação da pureza da cultura. A base para o julgamento de sensibilidade é o tamanho real do halo de inibição (zona sem crescimento em volta dos discos de antibiótico). O tamanho do halo sozinho não é uma medida quantitativa da atividade do antibiótico, assim, é errôneo pensar que quanto maior o halo, mais potente seja o antibiótico. Por essa razão, comparações diretas dos diâmetros dos halos produzidos por antibióticos não relacionados são falsos e não devem ser realizados. Deve-se interpretar a sensibilidade de acordo com os dados obtidos (diâmetro do halo) em comparação aos dados da tabela de interpretação do antibiograma, com antibacterianos de uso corrente na terapêutica clínica. Os antimicrobianos podem ser classificados de acordo com sua ação na célula bacteriana: Sítio de ação Mecanismo de ação Classes de antimicrobianos Antimicrobianos que atuam a nível da parede celular - agem na etapa da síntese da parede que ocorre externamente à membrana plasmática - impedem a união de cadeias peptídicas - aumentam atividade das autolisinas - se ligam à face externa da membrana - b-lactâmicos (penicilina, monobactâmicos) Antimicrobianos que atuam a nível da membrana citoplasmática - possuem NH3 + (fica na superfície da membrana, formando poros) e Ag+ (se insere na membrana) na sua molécula - desorganizam a membrana plasmática - provocam a saída de componentes celulares - Polimixinas (não reagem com fosfatídeos de colina das células animais) Antimicrobianos que atuam a nível dos ribossomos - aminoglicosídeos e tetraciclinas: se ligam à subunidade 30s do ribossomo, tornando-o não funcional, impedindo a incorporação de aminoácidos - cloranfenicol, lincomicina e clindamicina: se ligam à subunidade 50s do ribossomo, impedindo a união de novos aminoácidos - eritromicina: se liga à subunidade 50s do ribossomo e impede a translocação - Aminoglicosídeos (estrptomicina, gentamicina) - Tetraciclinas (tetraciclina, doxiciclina) - Cloranfenicol - Macrolídeos (eritromicina - Estreptograminas (lincomicina, clindamicina) Antimicrobianos que atuam a nível do DNA -metronidazol: é reduzido, se tornando tóxico e quebrando a molécula de DNA - rifampicina: combinam-se com RNA- polimerases, bloqueando a transcrição do DNA - derivados quinolônicos: inibem a ação das girases - Metronidazol - Derivados quinolônicos (ácido naxadílico, ciprofloxacino) - Macrolídeos (rifampicinas) Antimicrobianos que atuam a nível do metabolismo intermediário - sulfonamidas: bloqueiam a síntese de ácido fólico (competem com o PABA) - trimetoprina: interfere na síntese de purinas, metionina, serina e timina - Sulfonamidas - Trimetoprina Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 36 Na escolha do antimicrobiano a ser utilizado, devem ser avaliados os seguintes critérios: toxicidade seletiva, bactericida, amplo espectro, não deve ser alergênico, não deve provocar efeitos colaterais e não devem ter microorganismos resistentes. É necessário que se observe o tempo mínimo para uso do agente antimicrobiano, para evitar a seleção de microrganismos resistentes. Graças ao uso descuidado de agentes antimicrobianos, a taxa de casos de microrganismos multirresistentes vem aumentando nos últimos anos. Um exemplo é o tratamento da tuberculose, que consiste na administração de uma combinação de antibióticos (2 a 3) por um longo período (6 meses). O abandono precoce do tratamento acaba por selecionar cepas MDR (multi drug resistent). Durante a execução da prática utilizaremos a Escala Mac Farland, que consiste num método de quantificação de microorganismos através de turbidez. A escala é preparada com ácido sulfúrico e cloreto de bário em diversas concentrações, que reagem formando cloreto de bário obtendo diversos graus de turbidez. A concentração aproximada de microorganismos é dada conforme a leitura de absorbância realizada, de acordo com a tabela a seguir. Geralmente utilizamos uma concentração de microrganismos equivalentes ao padrão 0,5 da escala MacFarland, ou seja, 1,5x108/ml. Padrão da escala MacFarland 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Concentração aproximada de microrganismos (x106/ml) 300 600 900 1.200 1.500 1.800 2.100 2.400 2.700 3.000 O Nutricionista deve conhecer bem a funcionalidade dos antibiogramas e dos antibióticos que são utilizados para o tratamento de infecções a partir do conhecimento à sensibilidade das bactérias aos mesmos, para então acompanhar a dieta do indivíduo, fazendo as devidas modificações necessárias devido as inúmeras interações fármaco-nutrientes e a biodisponibilidade dos fármacos, sem esquecer as possíveis deficiências de vitaminas e minerais que podem vir a acontecer devido as introdução de alguns antibióticos. Objetivos Após a realização da atividade prática você será capaz de: è conceituar antibiograma (TSA) e identificar os grupos ou quadros clínicos nos quais o antibiograma é indicado; è diferenciar os métodos de diluição (CIM ou MIC) do método de difusão e descrever as etapas para a realização deste último; è compreender a influência de alguns fatores no diâmetro do halo e inibição; è ler e interpretar resultados possíveis de um antibiograma; è citar alguns grupos microbianos aonde o TSA deve ser feito através de outras técnicas. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 37 Material - Cultura bacteriana - Tubo com solução salina estéril - Swab estéril - Tubo no 0,5 da escala de Mac Farland - Pipeta estéril - Placa de Agar Mueller-Hinton - 4 discos de antibióticos diferentes - Pinça - Régua graduada Execução da prática - ajustar a densidade do inóculo acrescentando a cultura à solução salina até esta se igualar à turvação do tubo 0,5 da escala de Mac Farland (lembrando que o ajuste é feito por turbidez, e não pela cor que o caldo se apresenta). - embeber o swab na suspensão bacteriana padronizada e inocular na placa de Mueller-Hinton de modo a obter um crescimento confluente (estriar em pelo menos 3 direções) Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 38 - aguardar um tempo para que o Agar absorva o inóculo (mais ou menos 10 minutos) e, com o auxílio de uma pinça estéril, colocar os discos de antibióticos sobre o Agar, pressionando levemente cada disco para que este fique aderido ao meio. Deixar entre eles e deles à borda da placa um espaço não inferior a 15 mm. Incubar 18-24 horas a 35o C. Medir com régua o diâmetro do halo de inibição, comparar com os dados da tabela e expressar seus resultados. ® Meios utilizados na prática Agar Mueller-Hinton Composição do Meio (g/L) Observações Infusão desidratada de carne Caseína hidrolisada Amido Agar 300,0 17,5 1,5 17,0 pH do meio: 7,4 ± 0,2 O meio não apresenta nenhum agente seletivo ou inibidor que possa interferir nos resultados do Teste de Sensibilidade a Antimicrobianos. ® Limites para Interpretação do Antibiograma com 32 Antimicrobianos de uso corrente na Terapêutica Clínica Antimicrobiano Símb. Conc. disco Diâmetro do Halo de Inibição Resistente Intermediário Sensível Amicacina BB 30 mcg ≤ 14 15-18 ≥ 17 Ampicilina ao testar microorganismos gram-negativos e enterococos AP 10mcg ≤ 11 12-13 ≥ 14 Ampicilina ao testar estafilococos e microorganismos sensíveis à penicilina G AP 10 mcg ≤ 20 21-28 ≥ 29 Ampicilina ao testar Haemophilus sp. AP 10 mcg ≤ 19 - ≥20 Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 39 Ácido Nalidíxico NA 30 mcg ≤ 13 14 -18 ≥ 19 Bacitracina BC 10 un. ≤ 8 9-12 ≥13 Carbenicilina ao testar Proteus sp. e E. coli CR 100 mcg ≤ 17 18-22 ≥ 23 Carbenicilina ao testar Pseudomonas aeruginosa CR 100 mcg ≤ 13 14-16 ≥ 17 Cefalotina ao relatar sensibilidade a todas as cefalosporinas CF 30 mcg ≤ 14 15-17 ≥ 18 Cefoxitina CT - ≤ 14 15-17 ≥ 18 Clindamicina ao relatar sensibilidade à clindamicina e à lindomicina CI 2 mcg ≤ 14 15-16 ≥ 17 Cloranfenicol CO 30 mcg ≤ 12 13 -17 ≥ 18 Colistina CL 10 mcg ≤ 8 9-10 ≥ 11 Eritromicina EL 15 mcg ≤ 13 14-17 ≥ 18 Estreptomicina ET 10 mcg ≤ 11 12 -14 ≥ 15 Gentamicina GN 10 mcg ≤ 12 13-14 ≥ 15 Konanilcina KN 30 mcg ≤ 13 14-17 ≥ 18 Nalidíxico ácido AN 30 mcg ≤ 13 14-18 ≥ 19 Neomicina NO 30 mcg ≤ 12 13-16 ≥ 17 Nitrofurantoína NT 300 mcg ≤ 14 15-16 ≥ 17 Novoblocina NV 30 mcg ≤ 17 18-21 ≥ 22 Oxocilina OX 6 mcg ≤ 9 10-13 ≥ 14 Penicilina G. ao testar Estafilococos PN 10 un. ≤ 20 21-28 ≥ 29 Penicilina G. ao testar outros microorganismos PN 10 un. ≤ 11 12-21 ≥ 22 Penicilina G. PL 500 un. ≤ 8 0-11 ≥ 12 Polimixina - - ≤ 8 09-11 ≥ 12 Sulfa-Trimetropim STX 30 mcg ≤ 10 11-15 ≥ 16 Sulfazotrim (Sulfamotoxazol + Trimetoprim) SFT 25 mcg ≤ 10 11 -15 ≥ 16 Sulfonamidas SF 300 mcg ≤ 12 13-16 ≥ 17 Tetraciclina TT 30 mcg ≤ 14 15-18 ≥ 19 Tobramicina TB 10 mcg ≤ 12 13-14 ≥ 15 Vancomicina VC 30 mcg ≤ 9 10-11 ≥ 12 Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 40 Exercícios de fixação 1. Qual a diferença entre os métodos de difusão e impregnação em discos? 2. Por que o método de impregnação do antimicrobiano em discos é mais utilizada? 3. Qual a importância da inoculação ser realizada de modo correto, permitindo crescimento confluente? 4. Podemos comparar os halos de inibição obtidos com antimicrobianos diferentes ou em diferentes concentrações? Observações Universidade Federal FluminenseInstituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 41 Assunto 6: Cocos Gram positivos Introdução Os principais gêneros de Cocos Gram positivos de interesse na área de saúde são o Staphylococcus e o Streptococcus, membros da família Micrococcaceae. Em ambos os gêneros, podemos encontrar espécies que compõem a microbiota normal de diversas pessoas, como Staphylococcus epidermidis e Enterococcus (antigamente denominado Streptococcus faecalis), mas também existem espécies altamente patogênicas, como Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes. É importante ressaltar que os enterococos não são considerados como estreptococos, mas um gênero à parte. Como este gênero foi por muito tempo estudado como sendo parte do gênero Streptococcus, ainda hoje é comum estuda-lo junto com este, identificando as principais diferenças entre ambos. São gêneros bastante parecidos, causadores de doenças denominadas piogênicas (com produção de pus), a principal diferença entre ambos é a produção de catalase por Staphylococcus. Ambos os gêneros, Staphylococcus e Streptococcus, são importantes na área de alimentos já que podem ser veiculados por alimentos. Fundamentação teórica ® Staphylococcus As bactérias do gênero Staphylococcus são cocos Gram-positivos, que quando vistos ao microscópio aparecem na forma de cachos de uva. São anaeróbias facultativas, com maior crescimento em condições aeróbias, quando produzem catalase. São amplamente distribuídos na natureza e fazem parte da microbiota normal da pele e mucosas de mamíferos e aves (encontrados principalmente na mucosa da nasofaringe). De todas as espécies existentes, as de maior interesse humano são Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, e Staphylococcus saprophyticus. Para diferenciação d a espécie, utilizamos as provas de fermentação do manitol, da coagulase, DNAse, sensibilidade à novobiocina e redução de nitrato. A espécie S. aureus é a que está mais freqüentemente associada a doenças estafilocócicas, sendo de origem alimentar ou não, está geralmente envolvida em infecções humanas (de origem comunitária e hospitalar) e apresenta uma freqüência de 30 a 40% de portadores na população. São bactérias mesófilas, com crescimento na faixa de 7ºC a 47,8ºC, e as toxinas são produzidas entre 10ºC e 46ºC, com ótimo entre 40ºC e 45ºC. Quanto mais baixa for a temperatura, mais tempo será necessário para produzir enterotoxinas. São bactérias tolerantes a concentrações de 10% a 20% de NaCl, sendo este um fator de estimulação da produção da coagulase. Também são tolerantes a altas concentrações de nitratos. Crescem em faixa de pH de 4 a 9,8, com ótimo entre 6 e 7. E possuem capacidade de crescer em valores de atividade aquosa inferior à muitas bactérias, até entre 0,86-0,83. Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 42 São inibidos pela presença de corantes do tipo azul de metileno e violeta de genciana. Crescem em meio de Agar simples, Agar Sangue e Chapman. Suas colônias são redondas, elevadas, opacas e de coloração amarelo dourado a branca. A intoxicação por S. aureus é causada quando se ingerem alimentos onde haja a toxina pré-formada, que só é liberada em concentrações entre 105 a 106 UFC/ g do alimento. Logo, se for controlada a proliferação do microorganismo não haverá risco de intoxicação. As enterotoxinas produzidas por S. aureus são proteínas simples, higroscópicas, facilmente solúveis em água e soluções salinas, resistentes a tripsina, quimiotripsina, renina, papaína e pepsina, e algumas cepas são resistentes até a vancomicina. São também termorresistentes. É importante observar esse detalhe, já que a maioria dos alimentos sofre um tratamento térmico durante o processamento, mas se já houver a toxina formada no alimento, esta não será inativada. Como já foi dito, mecanismo de prevenção deve ser feito no sentido de evitar a proliferação do microorganismo para a não formação das enterotoxinas, o que pode ser feito através da manutenção dos alimentos sob refrigeração, ou manter os alimentos a uma temperatura ≥ 60ºC pós-preparo. As principais provas para identificação das principais espécies de Staphylococcus estão descritas na tabela a seguir: Provas Bioquímicas S. aureus S. epidermidis S. saprophyticus Cocos Gram-positivos + + + Pigmentação Colonial Amarela ou Branca Branca Branca Catalase + + + Coagulase + / - - - Fermentação do Manitol + - - DNAse + - - Sensibilidade a Novobiocina R S R Redução de Nitratos + - ® Streptococcus As bactérias do gênero Streptococcus também são cocos Gram-positivos, mas dispostos em pares ou fileiras, ao contrário de Staphylococcus. Outra diferença entre Streptococcus e Staphylococcus é a não produção de catalase por Streptococcus. Fazem parte da microbiota normal (sendo encontrados principalmente na orofaringe), apesar disso, muitos deles são responsáveis por uma variedade de manifestações clínicas, sendo considerados importantes agentes infecciosos tanto para o homem quanto para os animais. A maioria necessita de meios enriquecidos, geralmente pela adição de sangue para o crescimento. São utilizadas dois tipos de classificação para diferenciar as espécies: potencial hemolítico (a, b e g) e os grupos de Lancefield (determinado por um carboidrato da parede celular), cujos principais grupo são o A e o B. O gênero apresenta espécies de interesse médico como: Streptococcus viridans, Streptococcus b hemolíticos do Grupo A (S. pyogenes) e do grupo B (S. agalactiae) e Streptococcus pneumoniae. Os enterococos pertencem atualmente a um gênero separado e possuem características peculiares: são resistentes a variações de temperatura (15-45ºC) e a Universidade Federal Fluminense Instituto biomédico Departamento de Microbiologia e Parasitologia 43 pressão osmótica (até 6,5 % de NaCl). São membros da microbiota normal do trato gastrintestinal de diversas pessoas. O gênero Streptococcus é composto de bactérias anaeróbias facultativas, com maior crescimento em atmosfera com 10% de CO2. Possuem atividade hemolítica, fator importante para a classificação das cepas patogênicas em a (hemólise parcial), b (hemólise total) e g (anemolítico). Os estreptococos a hemolíticos apresentam zonas de hemólise, possuindo hemácias íntegras na parte mais interna junto a colônia, e hemólise maior na parte mais externa. Freqüentemente, aparece uma coloração esverdeada na área de hemólise (devido a alteração da hemoglobina pelo sistema oxi-redutor da célula bacteriana e conseqüente liberação de biliverdina e bilirrubina), que originou a qualificação "estreptococos do grupo esverdescente" ou Streptococcus viridans. Os Streptococcus pneumoniae, principais agentes bacterianos de pneumonia, apresentam hemólise a, uma colônia puntiforme com um aprofundamento no ápice da colônia (parecendo um pequeno vulcão). Os estreptococos b hemolíticos produzem uma zona de hemólise total, não se observando hemácias íntegras (microscópio óptico com objetiva de 10x). O Streptococcus pyogenes apresenta dois tipos de hemolisinas O e S. A hemolisina O é destruída pela ação do oxigênio atmosférico e, portanto, só demonstrada em colônias crescidas em profundidade no Agar sangue. A hemolisina S é estável ao oxigênio do ar e produz hemólise mesmo nas colônias crescidas na superfície do meio de cultura. Como cerca de 15% dos Streptococcus apresentam hemolisina O, se torna necessária a semeadura do germe pela técnica em profundidade ("pour- plate") , ou a realização de perfurações ("stabs") nos quadrantes de esgotamento ou a incubação em atmosfera pobre em oxigênio (técnica da jarra com vela). Os estreptococos g não produzem hemólise, são anemolíticos, isso significa que não têm
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