interaccao hospedeiro microrganismo (1)

Prévia do material em texto

Interacções entre o hospedeiro e o microrganismo
Relação entre o microrganismo e o hospedeiro
Infecção
implica a colonização, multiplicação, invasão ou a persistência dos microrganismos patogénicos no hospedeiro 
Doença
ocorre quando se verifique uma alteração do estado normal do organismo
Infecção pode existir sem doença detectável
Patologia ou patogénese
modo como se originam e desenvolvem as doenças
Patogenecidade
é a habilidade com que um microrganismo causa infecção, através dos seus mecanismos estruturais ou bioquímicos
Virulência
é o grau de patogenecidade de um microrganismo
Flora normal ou comensal
microrganismos que permanecem no organismo sem produzirem doença e vivem em simbiose com o hospedeiro, ou seja, obtêm vantagens sem prejuízo para o hospedeiro.
Bactérias estritamente patogénicas
estão sempre associadas à doença
Bactérias potencialmente patogénicas
podem estar ao não associadas à doença
Bactérias oportunistas
bactérias que normalmente não causam doença, excepto em situações que podem favorecer a sua proliferação
Portadores sãos
indivíduos em que na sua flora normal existem bactérias patogénicas 
Ocorrência da doença
O conhecimento da incidência e da prevalência de uma determinada doença permite aos epidemiologistas estimar a periodicidade da doença e a tendência de ser mais comum num ou noutro grupo da população
Incidência de uma doença 
é a fracção de uma população que a contrai durante um determinado período de tempo
Prevalência de uma doença
é a fracção de uma população que tem a doença num tempo específico 
Esporádica 
quando ocorre ocasionalmente
Endémica 
quando está presente constantemente
Epidémica 
quando atinge uma população num curto espaço de tempo
Pandémica 
uma doença epidémica que ocorre em vários locais do mundo
Tipos de infecção
As infecções podem ser classificadas de acordo com as
 zonas do organismo que são afectadas
Severidade da doença
Doença aguda
desenvolve-se rapidamente durante um curto espaço de tempo
Doença crónica 
desenvolve-se lentamente, a reacção do organismo pode ser menos severa e pode ser um tipo de doença recorrente por períodos longos
Infecção local
os microrganismos invadem uma zona limitada e relativamente pequena do organismo
Infecção sistémica ou generalizada 
os microrganismos ou os seus produtos invadem o organismo por via sanguínea ou linfática
Bacteriémia
passagem transitória e benigna de uma bactéria pelo sangue, em geral pouco abundante em circulação
Septicémia
bacteriémia acompanhada de um estado infeccioso grave, condicionada por descargas contínuas de bactérias no sangue
Toxémia
presença de toxinas no sangue
Infecção primária
a que causa inicialmente a doença
Infecção secundária
está em causa um bactéria oportunista em que aproveita a debilidade imunológica do hospedeiro, após uma infecção primária
Infecção inaparente ou subclínica
microrganismo está presente, embora o hospedeiro não apresente sintomatologia característica
Infecção hospitalar ou nosocomial
a infecção contraída no hospital provocada pela flora endógena (infecções iatrogénicas) ou pela flora exógena proveniente do meio ambiente, pessoal e material
Transmissão dos microrganismos
Homem
portador são de determinados microrganismos e pode transmitir directa ou indirectamente a outros
Animais
zoonoses doenças que ocorrem primeiramente no mundo animal e que podem ser transmitidas ao homem
Reservatórios inertes
solo, água e alimentos
Transmissão da doença
As doenças infecto contagiosas podem-se transmitir de um hospedeiro para outro de um modo directo ou indirecto e podem ser comunicáveis ou incomunicáveis
Contacto directo 
transmissão directa do agente por contacto físico entre a fonte e o hospedeiro ou por aerossol
Contacto indirecto
quando a transmissão do agente da doença ao hospedeiro é feita por intermédio de um objecto inerte
Veículos de transmissão
água e alimentos
ar
vectores: artrópodes
Mecanismos de defesa do hospedeiro
É importante conhecer como o corpo humano se defende das bactérias patogénicas e como as bactérias se evadem a essas defesas
Defesas constitutivas
Mecanismos de defesa referidos como naturais do hospedeiro saudável e inerentes a um hospedeiro específico
susceptibilidade para alguns agentes patogénicos
barreiras anatómicas
antagonismo microbiano
actividade bactericida de alguns tecidos
inflamação
fagocitose
Defesas induzidas
Os mecanismos de defesa são induzidos pelo agente patogénico e envolvem a resposta imunitária 
a bactéria pode ser rapidamente eliminada pela imunidade não específica (polimorfonucleares e macrófagos) ou pela imunidade específica pré existente
pode multiplicar-se e eventualmente ser a fonte de uma infecção, mas ser eliminada sob influência da imunidade específica
pode persistir dentro de algumas células resistindo parcialmente às reacções imunitárias
Defesas constitutivas
Susceptibilidade para alguns agentes patogénicos
Resistência natural entre indivíduos da mesma espécie
ausência de receptores celulares para bactérias e/ou seus produtos toxinas
temperatura do hospedeiro 
ausência de nutrientes específicos necessários ao crescimento bacteriano
Resistência individual entre indivíduos da mesma espécie
idade e sexo
cansaço 
má nutrição, deficiência em vitaminas e proteínas
associação com outras doenças e a terapêutica associada
Barreiras anatómicas
Pele
A superfície da pele quando intacta constitui uma barreira física à entrada dos microrganismos
Mucosas
As mucosas são essencialmente constituídas por células epiteliais que segregam muco, o que impede a secura e a invasão por alguns microrganismos
Aparelho respiratório
Pelos do nariz e as células ciliadas da mucosa 
Epiglote - cartilagem que cobre a laringe
Tosse
Aparelho digestivo
Saliva ajuda a prevenir uma colonização exagerada de microrganismos
Movimentos peristálticos 
Aparelho genito-urinário
Secreções vaginais - pH ácido
Fluxo urinário e a acidez da urina
Lágrima
Tem uma acção mecânica de lubrificação e de arrastamento dos microrganismos para o aparelho digestivo, através do canal nasal
Antagonismo microbiano
A flora normal protege as superfícies que coloniza
por competição
antagonismo específico - bacteriocinas
antagonismo não específico - ácidos gordos e peróxidos
Actividade bactericida de alguns tecidos
Lisozima
Encontra-se nas lágrimas, saliva, secreções nasais e suor
Produção de ácidos 
Suco gástrico, suor, glândulas sebáceas 
Transferrina, lactoferrina, ferritina
Glicoproteínas que se ligam ao ferro, reduzindo o ferro livre necessário ao crescimento bacteriano
Interleuquina 1 - IL-1
Existe nos vacúolos dos macrófagos e linfócitos, está na origem da febre e da activação da resposta imunitária
Interferão
Proteínas solúveis IFN ; INF ; IFN  produzidas por células T activadas
Proteína C reactiva
Proteína produzida no fígado e que aparece nos estados agudos liga-se aos lipopolissacáridos da parede bacteriana e promove a opsonização e activação do complemento
Complemento
como defesa constitutiva dado que tem um papel importante na inflamação e fagocitose
como defesa induzida pela actividade antimicrobiana induzida após a ligação antigénio-anticorpo 
Mecanismos de patogénese
Entrada dos microrganismos no hospedeiro
Alguns microrganismos têm preferência pela porta de entrada
mucosas: respiratória, gastrointestinal, genito-urinária e conjuntiva
pele
via parental
Quantidade do inóculo
A quantidade de inóculo requeridapara estabelecer a doença pode depender do hospedeiro 
Factores que contribuem para o microrganismo penetrar no hospedeiro
Cápsula
a natureza hidrofílica da cápsula inibe a fagocitose
pode mascarar o LPS que activa a via alternativa do complemento
Componentes da parede celular
proteína M do Streptococcus pyogenes permite a aderência às células epiteliais e inibe a fagocitose
Enzimas
Hialuronidase, Colagenase, Lecitinases, Proteases
enzimas que danificam as células e as matrizes intracelulares dos tecidos
Hemolisinas 
lisam os glóbulos vermelhos
Coagulases 
transformam o fibrinogénio em fibrina, protegendo a bactéria da fagocitose 
Plasmídeos e Bacteriófagos
Transportam informação genética que confere patogenecidade a uma bactéria 
plasmídeos que codificam para a síntese de toxinas, adesinas, cápsulas 
bacteriófagos, por conversão lisogénica, permitem a expressão de novas características, como toxinas
Mecanismos de aquisição do ferro - Sideróferos
A aquisição do ferro é particularmente importante
quer para o hospedeiro quer para a bactéria
Sideróferos
proteínas de baixo peso molecular (catecois e hidroxamatos), produzidas pelas bactérias, com grande afinidade para o ião férrico.
No corpo humano, as glicoproteínas transferrina, lactoferrina, ferritina e hemina transportam o ferro e reduzem o ferro livre a ião férrico, que é utilizado como cofactor de reacções enzimáticas. 
A aquisição do ião férrico pelas bactérias faz-se por:
ligação directa às glicoproteínas
excreção de redutases que removem o catião das glicoproteínas
produção de hemolisinas o que permite a bactéria adquirir directamente o ferro da hemoglobina livre 
Os sideróferos são excretados para o meio e o complexo ferro-siderófero entra na bactéria por um receptor específico. Algumas bactérias têm receptores capazes de reconhecer sideróferos produzidos por outras bactérias.
Os sideróferos não são específicos das bactérias patogénicas e a sua contribuição na virulência das estirpes é variável.
Algumas bactérias utilizam o ferro como activador de outros factores de virulência: toxinas, adesinas e invasinas
A expressão dos sideróferos é regulada por genes cromossomais ou plasmídicos. A mesma estirpe pode ter os dois mecanismos. A heterogeneidade dos determinantes genéticos tem sido objecto de numerosos estudos.
A produção dos sideróferos por estirpes não patogénicas pode ser benéfico para o hospedeiro por competição com as estirpes patogénicas na aquisição do ferro
Adesinas
Adesinas 
glicoproteínas ou lipoproteínas componentes do glicocalix ou de estruturas da parede bacteriana que se ligam especificamente aos receptores da célula eucariota.
Receptor nas células eucariotas
carbohidratos específicos ou resíduos peptídicos
Adesinas e receptores ligam-se de um modo específico e complementar
Mecanismos específicos de adesão
A interacção da bactéria com a célula eucariota pode levar a uma activação da célula directamente pelos componentes bacterianos ou por estimulação de factores activadores do hospedeiro como as citoquinas na resposta inflamatória. Esta activação altera a superfície da célula permitindo a aderência da bactéria.
As cargas electrostáticas e a hidrofobicidade são factores inerentes às superfícies celulares que afectam a adesão. Tanto a parede bacteriana como as células epiteliais contêm polissacáridos aniónicos que conferem carga negativa, as estruturas fibrilares permitem fazer a ligação entre estas duas estruturas, assim como os iões Ca2+, Mn2+ e Fe3+ podem formar uma ponte iónica.
As bactérias podem possuir vários tipos de adesinas:
adesinas fimbriais e não fimbriais
Adesinas fimbriais
Fimbria ou “pilus”
é uma estrutura cilíndrica helicoidal constituída por subunidades proteicas idênticas fimbrina, com pesos moleculares entre 15 e 26 kDa e podem estar associadas a carbohidratos, fosfolípidos e fosfatos.
A formação da fimbria é um processo complexo e requer a participação de proteínas auxiliares “chaperones” que fazem o transporte das subunidades da membrana citoplasmática para a “outer” membrana. 
A organização genética do operon pilus é uma estrutura conservada e têm sido encontradas sequências homólogas nos outros genes fimbriais e em genes responsáveis pela síntese do LPS e da cápsula. 
As características adesivas dependem de uma proteína minor que pode estar localizada na extremidade ou ao longo da fimbria. A variação genética desta proteína confere à bactéria a capacidade para aderir a vários receptores.
Uma estirpe bacteriana é capaz de expressar vários tipos de fímbrias codificadas por regiões distintas no cromossoma ou em plasmídeos, permitindo à bactéria adaptar-se às diferentes superfícies da célula eucariota
Fímbrias do tipo I 
flexíveis e reconhecem a D-manose 
Escherichia coli 
Fímbrias do tipo P 
rígidas e ligam-se ao glicolípido Gal -(1-4)- Gal.
Escherichia coli 
Fímbrias do tipo IV 
contêm um aminoácido terminal fenilalanina metilada
Pseudomonas, Vibrio, Moraxella e Neisseria
Adesinas não fimbriais
Proteínas existentes na outer membrana ou proteínas excretadas mas associadas à superfície da parede bacteriana que permitem a aderência da bactéria às células 
Ácidos lipoteicóicos
Nas bactérias de Gram positivo existem os ácidos lipoteicóicos constituídos pelo poli álcool ácido teicóico ligado aos lipídos na membrana citoplasmática e projectados para fora da parede. 
Proteína M
promove a ligação à fibronectina, proteína encontrada em muitas células em especial das mucosas, presente no género Streptococcus 
Clumping factor
componente da parede celular dos Staphylococcus aureus que permite a ligação ao fibrinogénio e formar agregados que dificultam a fagocitose.
Adesinas FHA
hemaglutinina filamentosa e de peso molecular elevado 220 kDa, homóloga a outras adesinas não fimbriais encontradas noutras estirpes bacterianas e capaz de reconhecer vários receptores na célula eucariota. As células alvo destas proteínas são as células ciliadas e os macrófagos. A interacção entre estas proteínas e a célula é complexa e envolve ligações proteína-carbohidrato e proteína-proteína. 
Presente na espécie Bordetella pertussis estirpe patogénica da mucosa respiratória que possui também adesinas fimbriais que não estão directamente relacionadas com a sua patogenecidade.
Toxinas
Exotoxinas
Proteínas solúveis excretadas pelas bactérias, de Gram negativo e de Gram positivo, durante a fase exponencial de crescimento
Tem uma actividade semelhante às enzimas
podem ser desnaturadas pelo calor, ácidos e enzimas proteolíticos
têm uma actividade biológica elevada
têm especificidade de acção
Nomenclatura
Na mesma espécie várias estirpes produzem a mesma toxina, noutras só algumas estirpes produzem uma determinada toxina. As exotoxinas variam entre si pela actividade e pelo local de acção
Pelo local de acção
O local de acção pode ser um componente das células dos tecidos, orgãos, ou fluidos. A designação de enterotoxinas, neurotoxinas, hepatotoxina, cardiotoxina, leucocidinas ou hemolisinas indica o local de acção de algumas toxinas bem definidas
Pelo nome da espécie bacteriana que a produz
Cholera toxina, Shiga toxina
Pela sua actividade
Lecitinase
Podem ter mais que um nome
Shiga like E. coli também conhecida como Verotoxina
Estrutura
Toxina A-B 
Citotoxinas (hemolisinas e fosforilases)
Superantigénios
Toxina A-B
A toxina é produzida e excretada em 2 subunidades proteicas separadas:
A fracção B liga-se ao receptor da célula
A fracção A com actividade enzimáticaAs fracções A e B são separadas por acção proteolítica embora possam ficar ligadas por pontes de disulfureto. Esta ligação rompe-se quando a fracção A entra no citoplasma. 
A fracção B liga-se especificamente aos receptores celulares, à porção carbohidrato das glicoproteínas ou dos glicolípidos, embora se possa ligar a proteínas.
A fracção A pode entrar na célula directamente ou por endocitose associada à fracção B. 
A fracção B confere a especificidade da actividade toxinogénica
Estas exotoxinas catalisam de um modo geral o mesmo tipo de reacção:
removem o grupo ADP-ribosil do NAD e ligam-no covalentemente a uma proteína da célula o que a torna inactiva ou anormal para a célula, provocando uma paragem da síntese proteica. 
A toxina da cólera o grupo ADP-ribosil liga-se à proteína que controla o AMP cíclico o que leva a uma saída de electrólitos da célula
Citotoxinas
Não se diferenciam como as anteriores em A-B e actuam por desorganização da membrana celular
Este tipo de exotoxinas não têm uma actividade enzimática, o efeito tóxico dá-se por inserção na membrana celular provocando a sua ruptura
proteínas, cujo receptor é o colesterol e não um carbohidrato, que levam à formação de poros na membrana citoplasmática, permitindo uma entrada de água na célula
fosfolipases hidrolizam os fosfolípidos da camada fosfolipídica da membrana citoplasmática
As enzimas hialuronidases, proteases não são consideradas exotoxinas, porque apesar de degradarem os componentes extracelulares danificando os tecidos, normalmente não levam à lise celular. No entanto estas enzimas podem estar associadas ao mecanismo de acção das exotoxinas. 
Superantigénios
Proteínas que estimulam as células T a produzir citoquinas
Os superantigénios não são processados por digestão proteolítica dentro das células apresentadoras de antigénios (APC), mas ligam-se directamente ao complexo MHC da classe II à superfície das APC e às células T Helper.
Este processo é feito indiscriminadamente tanto para as células APC como para as Helper o que provoca um aumento da Il-2 e de outras citoquinas originando uma patologia característica choque tóxico 
A produção de exotoxinas pode ser uma maneira da bactéria se adaptar ao meio,
 mas não é essencial para a sua viabilidade
O papel das exotoxinas na doença
Intoxicação alimentar
A toxina é produzida no alimento e os sintomas devem-se à toxina e não ao desenvolvimento bacteriano no aparelho digestivo
Toxi-infecções 
A bactéria coloniza a mucosa, não invade, mas produz a exotoxina que vai actuar localmente ou entra em circulação e vai atingir tecidos ou orgãos susceptíveis
Infecções invasivas
A bactéria utiliza a toxina para danificar os tecidos ou destruir as células fagocitárias o que lhe permite multiplicar e invadir as células
Endotoxinas
A actividade biológica das endotoxinas está associada ao lipopolissacárido LPS da outer membrana das bactérias de Gram negativo 
O lípido A é fracção tóxica da molécula
O antigénio O e o core responsáveis pelas propriedades imunogénicas
A toxicidade do lípido A está relacionada com habilidade de activar o complemento pela via alternativa e de estimular a actividade das citoquinas. Estas proteínas induzem a resposta imunitária do hospedeiro, no entanto tornam-se tóxicas quando produzidas em grande quantidade.
Propriedades biológicas do LPS
Tanto o lípido A como os polissacáridos do core e do antigénio O actuam como factores de virulência das bactérias de Gram negativo.
Mutantes produtores de moléculas de LPS incompleto confirmam estes dados:
ausência do antigénio O torna as estirpes mais susceptíveis à fagocitose e às reacções bactericidas do soro e impede as estirpes de aderir às células epiteliais.
ausência de partes próximas do core torna as estirpes sensíveis a uma gama de compostos hidrofóbicos como: antibióticos, sais biliares. 
A biosíntese do LPS é sequencial, os açúcares do core são adicionados ao lípido A sucessivamente e o antigénio O é adicionada por último numa subunidade pré-formada.
As bactérias libertam pequenas quantidades de endotoxinas na fase exponencial de crescimento, que permanecem associadas à parede celular e são libertadas após autolise da célula mediada por acção do complemento e digestão fagocitária. 
Características das endotoxinas
As endotoxinas comparadas com as exotoxinas são:
menos potentes e com menor especificidade de acção
não têm actividade enzimática
termoestáveis
degradam-se por acção de agentes oxidantes: peróxido, hipoclorito
fortemente antigénicos 
Todas as endotoxinas produzem os mesmos efeitos biológicos no hospedeiro
 qualquer que seja a bactéria produtora
Colonização
O destino da bactéria é determinado pela capacidade de explorar um 
habitat próprio e pelas adequadas defesas do hospedeiro
A colonização das mucosas requer que a bactéria :
Estabeleça uma proximidade com a superfície
Evite o seu arrastamento
Adquira nutrientes para crescer e multiplicar
Resista às defesas locais
Na bactéria os genes cromossomais ou plasmídicos determinam:
as moléculas de superfície necessárias para interagirem com os tecidos do hospedeiro
as enzimas necessárias para a utilização dos substractos
a excreção de outros produtos bacterianos 
As bactérias potencialmente patogénicas estão expostas:
a uma pressão selectiva das defesas específicas e não específicas do hospedeiro
à competição com a flora comensal
produtos antimicrobianos endógenos ou exógenos
Invasão
capacidade das bactérias de penetrar e multiplicar-se nos tecidos sãos
Invasinas
proteínas extracelulares que actuam localmente danificando as células e facilitando o crescimento da bactéria.
Mecanismo invasivo
Alterações na actina 
As invasinas promovem, alterações na actina, proteína do citoesqueleto da célula, o que leva à formação de estruturas semelhantes aos pseudópodos, que envolvem as bactérias.
Após ingestão pela célula, as bactérias saem da vesícula por degradação da membrana lipídica ou formação de poros e ficam livres no citoplasma. Além de terem abundância em nutrientes, estão protegidas dos anticorpos, complemento e de alguns antibióticos.
Entrada directamente na célula
As bactérias intestinais têm invasinas que se ligam às integrinas proteínas das células (mucosas e fagocitárias) o que permite à bactéria entrar directamente na célula sem passar pelo fagossoma.
Mecanismos de evasão às defesas fagocitárias
As bactérias são capazes de desenvolver estratégias para inibir a fagocitose.
Impedir o contacto com as células fagocitárias
Por sintetizar estruturas idênticas às do hospedeiro
Streptococcus do Grupo A - a cápsula é constituida por acido hialurónico 
Staphylococcus aureus - produz coagulase que cobre a parede bacteriana com fibrina
Inibição da ingestão pelas células fagocitárias
A resistência à ingestão é normalmente inibida por componentes da parede bacteriana:
polissacáridos capsulares
proteína M do Streptococcus do Grupo A
slime produzido pela Pseudomonas aeruginosa
antigénio O associado ao LPS e antigénio K na Escherichia coli
antigénio Vi na Salmonella typhi
proteína A no Staphylococcus aureus bloqueia a ligação ao anticorpo por competição com a região Fc das IgG 
Lise das células fagocitárias
Agressinas proteínas extracelulares produzidas pelas bactérias que promovem a lise das células fagocitárias antes ou após ingestão.
Lise antes da ingestão
Leucocidinas, estreptolisina ou hemolisinas de um modo geral produzidas pelas bactérias piogénicas de Gram positivo
Exotoxina A da Pseudomonas aeruginosa 
Toxinas A-B Bordetella pertussis e Bacillus anthracis
Lise após a ingestão
Parasitas intracelulares dos macrófagos que podem crescer no fagossoma ou no fagolissosomae que libertam substâncias tóxicas promovendo a lise dos macrófagos e passar a outras células.
Multiplicação nas células fagocitárias
Os mecanismos que as bactérias se servem para invadir as células fagocitárias são normalmente factores de virulência não tóxicos como as invasinas e noutros casos utilizam as proteínas C3b do complemento para servirem de ligação à superfície dos macrófagos.
Inibição da formação do fagolissosoma
Inibem a formação do fagolissosoma por modificação da membrana lissosomal ou da membrana do fagossoma
Salmonella, Mycobacterium, Legionella e Chlamydia
Resistência aos constituintes lissosomais
Há a formação do fagolissosoma, mas a bactéria é capaz de resistir à actividade bactericida dos lissosomas devido às características dos constituintes hidrofóbicos da parede celular ou componentes capsulares ácidos micólicos no Mycobacterium, e do LPS na Brucella
As bactérias extracelulares podem por intermédio da cápsula e da membrana externa Salmonella, E. coli, Bacillus anthracis ou pela produção de sideróferos Salmonella, E. coli sobreviverem no interior do fagolissosoma.
Libertação do fagossoma
Por acção enzimática, algumas bactérias libertam-se do fagossoma e multiplicam-se no citoplasma, fosfolipases A da Rickettsia e a fosfolipases C e a listeriolisina O da Listeria monocytogenes. 
Depois de passar a barreira epitelial as bactérias têm ultrapassar
as respostas imunitárias humoral e celular
Tolerância imunológica
Verifica-se uma redução da resposta imunitária a um determinado antigénio em determinadas circunstâncias:
exposição fetal ao antigénio
doses elevadas de antigénios bacterianos em circulação
antigénios bacterianos relacionados quimicamente com estruturas do hospedeiro 
Antigénio disfarçado
As bactérias podem revestir-se de estruturas semelhantes à do hospedeiro ou com anticorpos.
Variação antigénica
A variabilidade antigénica é um mecanismo importante que as bactérias patogénicas utilizam para evitar a actividade neutralizante dos anticorpos.
variação dos antigénios fimbriais Neisseria gonorrhoeae
variação dos antigénios ao longo da infecção Borrelia recurrentis 
variação dos antigénios entre as diferente estirpes de uma espécie bacteriana Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella.
�PAGE �1�
�PAGE �10�
Aida Duarte
FFUL