Bacilos gram positivos formadores de esporos ( livros base: Tortora e Murray)

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Bacilos Gram + formadores de esporos: Bacillus e Clostridium
Bacillus
O gênero Bacillus abriga mais de 200 espécies, mas as relevantes para humanos são B. cereus, B. subtilis e B. anthracis.
-G+
-Grandes bastonetes em cadeia
-Aeróbios ou anaeróbios facultativos
-Catalase + ( maioria)
Bacillus anthracis
-Primeira bactéria a ser admitida como responsável por uma doença
-G+ não hemolítico
-Bastonetes organizados desde únicos, até cadeias serpetinformes. Imóveis
-Esporos facilmente observáveis
-Colônias com aspecto de vidro lapidado
-Crescimento em gelatina como pinheiro invertido
-Comum em herbívoros. Nos homens, bioterrorismo. Prevalente em áreas rurais e pobres, onde não há prática de vacinação animal
-Fatores de virulência:
-Exotoxinas: essas proteínas são individualmente atóxicas, mas quando combinadas, agem como toxina. LF e EF inibem o SII do hospedeiro
-Toxina de edema( combinação do antígeno protetor(PA) e o fator de edema(EF)).
		-Toxina letal( Combinação do antígeno protetor e o fator letal)
A PA é comum de muitos tecidos, quando se une com as proteases da célula do hospedeiro, forma um pré-poro em um complexo de 7 subunidades. Esse complexo é que se liga em até 3 moléculas de EF e/ou LF. Isso estimula endocitose e o movimento em direção a um compartimento ácido.Neste ambiente, o complexo forma um poro transmembrana que libera LF e EF dentro do citosol da célula. EF resulta em edema por ↑ níveis de Ca 2+ , causando distúrbio na homeostase da água e edema gelatinoso e hemorrágico, e LF causa morte celular por estimular macrófagos que liberam TNFα, IL-1β e outras citocinas pró-inflamatórias.
-Cápsula de ácido glutâmico-poli-D.
- Adquirida de 3 formas: cutânea(95%), gastrintestinal e inalação ( bioterrorismo ). Os edemas germinam na porta de entrada, causando um edema gelatinoso e congestão.
-Antraz cutâneo: pápula indolor que progride para ulceração com vesículas ao redor, seguido por formação de escaras; linfoadenopatia dolorosa, edema, pode desenvolver sinais sistêmicos (mortalidade 20%)
-Antraz Gastrointestinal: formação de úlcera no local da invasão (p. ex.: boca, esôfago e intestino) levando a uma linfoadenopatia regional, edema e sepse. ( mortalidade 100%)
-Antraz Inalado: os sinais iniciais são inespecíficos seguidos por uma sepse súbita acompanhada de febre, edema e linfoadenopatia (nódulos linfáticos mediastínicos); sintomas meníngeos acometem metade dos pacientes e a maioria daqueles com antraz inalado morrerá, a menos que o tratamento seja iniciado imediatamente.
-Diagnóstico:
-Esfregaços corados a partir de amostra de sangue ou lesão local(Microscopia com altas concentrações, cultura de crescimento rápido com visualização de bacilos G+ imóveis, não hemolíticos, com colônias aderentes.). Os esporos são vistos com corante especial verde de malaquita. Acolônia em formato de cabeça de medusa é muito viscosa no Agar e permanecem firmes se retiradas.
	-Imunofluorescência direta ( dá positivo por causa da cápsula)
	-PCR e ELISA
	
-Tratamento:
	-vacina para pessoas expostas
	-ciprofloxacina,penicilina G com Gentamicina ou estreptomicina.
Prevenção com vacinação animal, descontaminação de utensílios e eliminação de carcaças.
Bacillus Cereus
-Bacilos G+, móveis, formador de esporos e produtor de toxinas
-Ubiquos no solo, oportunista no homem
-Grupo de risco: que consumiram arroz, carne, vegetais e molhos contaminados; que sofreram traumatismo, que receberam injeções intravenosas; imunocomprometidos expostos.
-Fatores de virulência: são duas enterotoxinas:
	-Termoestável, resistente à proteólise responsável pela forma emética da doença
	-Termolábil responsável pela fase diarréica. Estimula AMPc nas células epiteliais intestinais, levando a diarréia aquosa
-Diagnóstico: 
-isolamento do m.o. nos alimentos ou em espécimes humanos não fecais. Corar o bacilo com Gram.
-Motilidade em meio SIM( difere entre os bacilos)
-Aeróbios ( difere de Clostridium)
-Tratamento:
	-Infecções gastrointestinais sintomático
	- Oculares ou outra invasiva remoção de corpos estranhos+ vancomicina, ciprofloxacina, clindamicina ou gentamicina.
-Doenças:
-Gastroenterite: forma emética é caracterizada pela rapidez do surgimento dos episódios de vômitos e dor abdominal, sendo, no entanto, de curta duração forma diarreica é caracterizada por uma duração mais demorada, acompanhada de cólicas abdominais.
-Infecções oculares: destruição rápida e progressiva dos olhos, após traumatismo com objeto contaminado com o microrganismo. Se dá pela combinação de 3 toxinas a necrótica( enterotoxina termolábil, a cereolisia ( uma hemolisina) e a fosfolipase C (uma lecitinase)
-Doença pulmonar grave: doença pulmonar grave, semelhante à do antraz, em pacientes imunocompetentes.
Estudo de Caso e Questões
Uma mulher de 56 anos, funcionária dos correios, procurou atendimento médico apresentando febre, diarreia e vômitos. Ela foi tratada sintomaticamente e teve alta. Cinco dias depois, retornou ao hospital queixando-se de calafrios, tosse seca e dor no peito. O raios X do tórax mostrou um pequeno infiltrado no lado direito do pulmão e efusão bilateral, porém sem evidências de aumento do mediastino. Foi internada e no dia seguinte, seu quadro respiratório piorou. Uma tomografia computadorizada de tórax revelou aumento do mediastino e dos nódulos linfáticos cervicais. Foram coletadas amostras de líquido pleural e sangue para cultivo com resultado positivo, em 10 horas, para cocos Gram positivos em longas cadeias.
1. A primeira impressão clínica é que essa senhora inalou esporos do bacilo antraz. Que testes devem ser realizados para confirmar a identificação do microrganismo isolado?
1. Culturas de sangue é o método mais sensível para detectar antraz, uma vez que pacientes que se contaminam por este organismo por inalação desenvolvem sepse. Doenças causadas por Bacillus anthracis é uma das poucas doenças que uma lâmina de sangue corada pelo método de Gram revela o organismo. Pacientes com antraz adquirido por inalaçãopodem também desenvolver sintomas meníngeos. Por este motivo, o fluído cerebrospinal também deve ser coletado para cultura e microscopia corada pelo método de Gram. Embora secreções respiratórias sejam frequentemente coletadas, o rendimento destas amostras para o diagnóstico de antraz é relativamente baixo.
2. Quais são os três principais fatores de virulência de B. anthracis?
2. B. anthracis possui genes que codificam três proteínas: antígeno protetor (PA), fator de edema (EF) e fator letal (LF). O antígeno protetor combinado com o fator edema forma a toxina edema, que causa um aumento nos niveis de AMPc e subsequente edema. O antígeno protetor combinado com o fator letal forma a toxina letal, que causa a morte celular por mecanismos completamente desconhecidos. O outro fator de virulência produzido pelo B.
anthracis é a cápsula polipeptídica, que consiste de poli-D-ácido glutâmico, que interfere com a fagocitose.
3. Descreva os mecanismos de ação das toxinas produzidas por B. anthracis.
3. PA liga-se a receptores especificos do hospedeiro, que estão presentes em várias células e tecidos (exemplo: cérebro, coração, intestino, pulmão, músculo do esqueleto, pâncreas, macrófagos). Depois de ligados aos receptores, a protease do hospedeiro cliva a PA, retendo um fragmento de 63 kDa na superfície da célula. Estes fragmentos associados à superfície celular formam um complexo de sete fragmentos em forma de anel (poro precursor ou preporo). Esse complexo heptâmero, em seguida, pode ligar-se a até três moléculas de LF e ou EF. LF ou EF são transportadas para dentro da célula onde liberam seus efeitos. LF é uma protease zinco-dependente que é capaz de clivar uma proteína quinase mitógeno-ativada, levando a morte celular por um mecanismo ainda não conhecido completamente. EF é uma
adenilato ciclase calmodulina-dependente que aumenta os níveis intracelulares de adenosina monofosfato cíclico (AMPc), resultando em edema.
4. Descreva as duas formasde intoxicação alimentar causadas por B. cereus. Qual toxina é
responsável por cada forma? Por que é diferente a apresentação clínica dessas duas
doenças?
4 . B. cereus produz duas enterotoxinas. A enterotoxina termo-estável, resistente à proteólise, é responsável pela forma emética da doença e a enterotoxina termo-lábil é responsável pela forma diarreica. A enterotoxina termo-lábil assemelha-se à enterotoxina produzida pela Escherichia coli e Vibrio cholerae, estimulando o sistema adenilato ciclase monofosfato de adesinosina cíclico (AMPc) nas células epiteliais intestinais, levando assim a uma profusa diarreia aquosa. Ainda é desconhecido o mecanismo de ação da enterotoxina termo-estável.
5. B. cereus pode causar infecções oculares. Quais são os dois fatores de risco associados
a essa infecção?
5. As condições associadas a infecções oculares causadas por B. cereus são: (1)
Traumática, normalmente ocorrem após lesões traumáticas, por intermédio de um objeto contaminado com o solo, que penetra e machuca os olhos, e (2) Infecções disseminadas com manifestações oculares, que podem se desenvolver em usuários de drogas intravenosas contaminadas por B. cereus.
Clostridium
-G+ formador de esporos ( esporo central, subterminal ou terminal)
- anaeróbios obrigatórios
-Bastonetes grandes
-Catalase-
-móveis ( - C. perfringens)
-Ubíquos em água, solo e esgoto. Normais da microbiota gastrintestinal residente de humanos
Clostridium tetani
-Grande bacilo,ubíquo no solo, móvel e formador de esporos com terminais arredondados ( colherzinha)
-Anaeróbio
-Fator de virulência:
	-Tetanopasmina(toxina A-B) : clivada por uma protease bacteriana em dois peptídeos; Inicialmente a toxina liga-se a receptores nas membranas pré sinápticas dos neurônios motores, em seguida migra por transporte axônico retrógrado até medula e tronco encefálico. A toxina degrada a sinaptobrevina,necessária para ligar as vesículas neurotransmissoras à membrana pré-sináptica. A liberação da glicina inibitória e do GABA é bloqueada, porém os neurônios motores não são inibidos.
-Diagnóstico: baseado no quadro clínico. Microscopia e cultura são insensíveis.
-Tratamento:
	-Debridamento
	-Antibioticoterapia com metronidazol
	-Imunização passiva com antitoxina globulínica
	-Vacinação com toxóide tetânico (3 doses, 10/10 anos)
Obs: O período de incubação varia de dias a semanas, e a duração está diretamente ligada com a distância entre local da infecção primária e o SNC.
-Doenças:
-Tétano generalizado: espasmo muscular generalizado e envolvimento do sistema nervoso autônomo em casos severos da doença (p. ex., arritmias cardíacas, flutuações da pressão arterial, sudorese profunda, desidratação)
-Tétano localizado: espasmo muscular restrito à área da infecção primária
-Tétano neonatal: infecção neonatal envolvendo primariamente o cordão umbilical; taxa
de mortalidade muito elevada
Clostridium perfringens( “ quebrando através” )
-G+ com bacilos grandes, retangulares e esporos raros
-Ubíquo, imóvel,hemolítico. Cepas A causam doenças em humano
-crescimento rápido in vivo e in vitro
-infecção anaeróbica do tecido muscular com início em feridas sujas
-Causa gangrena gasosa, enterotoxemia, gastrenterite autolimitada e mionecrose clostridial , que destro o tecido e tem altos índices de mortalidade associados.
-Fatores de virulência:
	-DNase
	-Hialuronidase
-colagenase, causa distensão no tecido, interrupção do suprimento sanguíneo com produção de gás.
-Toxinas:
-α, ou lecitinase: lisa hemácias, plaquetas, leucócitos e células endoteliais. Causa hemólise maciça,↑ permeabilidade vascular, hemorragia, destruição tecidual, toxicidade hepática e disfunção cardíaca.
-β: estase intestinal, perda de mucosa com formação de lesões necróticas e progressão de enterite necrosante.
-épsilon: pró toxina ativada pela tripsina que ↑ permeabilidade vascular da parede gastrintestinal.
 - iota: ↑ permeabilidade vascular e atividade necrótica.
-enterotoxina C: toxina termolábil liberada junto com os esporos maduros no final da esporulação, que ocorre normalmente no intestino delgado.Se liga nas microvilosidades de jejuno e íleo e se insere na membrana celular causando perda fluidos e íons. Estimula linfócitos T
-Diagnóstico:
	-Reação de Nagler: uso de Agar gema de ovo . Listra, uma com e uma sem lecitinase. A com apresenta precipitado opaco por conta da hidrólise, a sem não apresenta. Em Gram, bacilos grandes e positivos.
-Tratamento:
	Intoxicação alimentar sintomático
	-Infecções severas debridamento cirúrgico + altas doses de penicilina
-Doenças:
	- Celulite: edema e eritema localizados com formação de gás nos tecidos moles; 
-Miosite supurativa: acúmulo de pus (supuração) nos músculos lisos, sem necrose muscular ou sintomas sistêmicos 
-Mionecrose: dolorosa, rápida destruição do tecido muscular; disseminação sistêmica com alta mortalidade 
-Gastroenterites Intoxicação alimentar: rápido aparecimento de cólicas abdominais e diarreia aquosa sem febre, náuseas ou vômitos; curta duração e autolimitada 
-Enterite Necrotizante: aguda, destruição necrosante do jejuno com dor abdominal, vômito, diarreia sanguinolenta e peritonite.
Clostridium botulinum
-Bacilos G+ grandes, anaeróbios, fastidiosos e formadores de esporos
-Produz 7 toxinas botulínicas, sendo A,B,E e F associadas com a doença em humanos. São toxinas do tipo A-B. 
	Também clivada em dois peptídeos. Absorvida pelo intestino liga-se a receptores das membranas pré-sinápticas dos neurônios motores no sistema nervoso periférico e nervos cranianos. Inibe a liberação de acetilcolina resultando em ausência de contração muscular,causando paralisia flácida.
A germinação do esporo pode ser prevenida por manutenção em pH ácido, em ↑ [] de açúcar ou por armazenamento em 4ºC ou menos. A toxina pode ser destruída por 10 min de aquecimento a 60-100ºC
- Sintomas: de 18 a 24 horas após a ingestão do alimento.
 Início: dificuldade para deglutir e falar, descordenação de músculos oculares. Não há febre
-Diagnóstico: confirmação da presença da toxina no alimento, no soro, fezes ou liquido gástrico do paciente
-Tratamento: 
-penicilina/ metronidazol
	-Antitoxina botulínica trivalente
-Doenças:
-Botulismo alimentar: apresentação inicial de visão turva, boca seca, constipação intestinal e dor abdominal; progressão para fraqueza descendente da musculatura periférica com paralisia flácida.
-Botulismo infantil: inicialmente sintomas inespecíficos (p. ex., constipação, choro fraco, atraso de crescimento), que progridem para paralisia flácida e parada respiratória
-Botulismo de feridas: quadro clínico semelhante ao da doença de origem alimentar, embora o período de incubação seja mais longo e os sintomas gastrintestinais mais brandos.
-Botulismo por inalação: é esperado que a inalação da toxina botulínica leve a um rápido início de sintomas (paralisia flácida, insuficiência pulmonar) e alta mortalidade.
Clostridium difficille
-Bacilo G+, formador de esporos 
-A infecção pode ser endógena ( em pacientes em antibioticoterapia) ou exógena( esporos perto do leito e banheiro de quartos hospitalares
-Fatores de virulências:
-Produz duas toxinas: uma enterotoxina(toxina A) que atrai neutrófilos e estimula liberação de citocinas;
	E uma citotoxina(toxina B) que ↑ permeabilidade da parede intestinal, causando diarréia.
-Resistente a vários antibióticos( clindamicina, cefalosporinas e fluoroquinolonas), o que o permite se instalar em pacientes expostos a antibioticoterapia.
-Diagnóstico: 
-Por detecção de toxina nas fezes do paciente
-Cultivo em Agar sangue ou caldo tioglicolato de sódio em atmosfera sem oxigênio
-Tratamento:
	-Interromper o uso de antimicrobianos
	-Usar metronidazol ou vancomicina só em casos muito graves
	-Limpar cuidadosamente quartos de hospitais após alta de um infectado
	- como os esporos não são inviabilizados , é normal ter recaídas, por isso, um segundo 	tratamento com antimicrobianosé normalmente eficaz.
-Doenças:
-Diarreia associada ao uso de antimicrobianos: desenvolvimento de diarreia aguda geralmente 5 a 10 dias após o início do tratamento com antibiótico (especialmente
clindamicina, penicilinas, cefalosporinas, fluoroquinolonas); pode ser breve e autolimitada ou
mais prolongada.
Colite pseudomembranosa: forma mais grave da doença provocada por C. difficile com
diarreia profusa, cólicas abdominais e febre; placas esbranquiçadas (pseudomembranas) sobre
o tecido intacto do cólon é observado na colonoscopia.
Estudo de Caso e Questões
Uma mulher de 61 anos de idade com dor no lado esquerdo do rosto procurou a emergência de um hospital local. Ela não conseguia abrir a boca por causa de espasmos musculares faciais e estava incapaz de se alimentar por 4 dias em virtude da dor em seu maxilar. O médico observou trismo e riso sardônico. A paciente relatou que uma semana antes ela sofrera ferimento no dedo do pé enquanto caminhava em seu jardim. Ela limpou a ferida e removeu pequenos pedaços de madeira, mas não procurou atendimento médico. Embora tivesse recebido imunização contra o tétano quando criança, ela não tinha tido reforço de vacinação desde os 15 anos de idade. O diagnóstico presuntivo de tétano foi realizado.
1. Como este diagnóstico deve ser confirmado?
1. O diagnóstico de tétano é baseado na apresentação clínica e dados clínicos (p. ex., história de ferimento penetrante em indivíduo não imune). Testes laboratoriais que podem ser usados para confirmar o diagnóstico incluem microscopia (útil se positivo, mas geralmente não são observadas bactérias no tecido) e cultura (baixa sensibilidade porque os organismos sãoextremamente sensíveis ao oxigênio). Sorologia não é útil (não se desenvolvem anticorpos contra a toxina).
2. Qual é o procedimento recomendado para o tratamento deste paciente? O tratamento deve esperar os resultados laboratoriais? Qual é o prognóstico a longo prazo para este paciente?
2. O tratamento deve iniciar imediatamente na suspeita de tétano. Ele inclui desbridamento da ferida primária, uso de metronidazol, imunização passiva com imunoglobulina humana e vacinação com toxoide tetânico. O desbridamento do tecido e a terapia antibiótica eliminam as células vegetativas que produzem toxina, a imunização passiva inativa a toxina livre (a toxina ligada não pode ser eliminada), e a vacinação protege o paciente de futura exposição à toxina. O prognóstico depende do local do ferimento inicial e da rapidez dos procedimentos de tratamento adequados. No EUA a mortalidade é relativamente baixa porque o diagnóstico geralmente é rápido e medidas adequadas estão disponíveis. Em países menos desenvolvidos a mortalidade associada ao tétano é alta.
3. Compare o modo de ação das toxinas produzidas por C. tetani e C. botulinum.
3. Tetanoespasmina e toxina botulínica são ambas toxinas A-B. A subunidade B da tetanoespasmina se liga a receptores do ácido siálico e glicoproteínas adjacentes na superfície dos neurônios motores. As toxinas são então internalizadas em vesículas endossomais e transportadas pelo axônio até o corpo do neurônio motor localizado na coluna espinhal. Neste local o endossomo se torna acidificado, levando a alteração da conformação da cadeia B, facilitando o transporte da cadeia A para o citoplasma da célula. A cadeia A é uma endopeptidase que degrada proteínas que regulam os transmissores inibitórios glicina e ácido amino-gama-butírico. Isto ocasiona excitação desregulação da atividade sináptica do neurônio motor. A toxina botulínica também se liga a receptores siálicos específicos e glicoproteínas na superfície nos neurônios motores (alvos diferentes da tetanoespasmina) e se internaliza. A toxina botulínica permanece no endossomo na junção neuromuscular (ao invés de se mover para a coluna espinhal), onde após acidificação, a endopeptidase A inativa as proteínas que regulam a liberação de acetilcolina. Como a acetilcolina não é liberada, a neurotransmissão é bloqueada resultando em paralisia flácida.
4. Que fatores de virulência são produzidos por C. perfringens?
4.Clostridium perfringens produz numerosas toxinas e enzimas citotóxicas. A toxina mais importante é a alfa toxina, uma fosfolipase responsável pela lise de eritrócitos, plaquetas, leucócitos e células endoteliais. Isto leva à hemólise intensa e destruição tecidual característica da devastação que esta doença ocasiona no organismo. Outras toxinas citotóxicas produzidas pelo C. perfringens incluem a toxina beta, épsilon e iota. Este microrganismo também produz colagenases, proteases, hialuronidase, neuraminidase e enterotoxina.
5. Quais são as doenças provocadas por C. perfringens?
5.C. perfringens causa uma variedade de doenças incluindo infecções de tecido mole (celulite, fasciite, mionecrose), intoxicação alimentar, enterite necrotizante e septicemia primária.
6. Quais são as doenças provocadas por C. difficile? Por que é difícil tratar infecções causadas por esse organismo?
6.Clostridium difficile é o agente etiológico de doenças gastrintestinais, de diarreias
associadas a antibiótico e a colite pseudomembranosa de risco. A infecção pode ser de difícil
manejo. Ainda que as formas vegetativas do bacilo sejam suscetíveis a metronidazol ou
vancomicina, os esporos são resistentes. Assim, o tratamento irá eliminar as formas
vegetativas, mas os esporos podem persistir no intestino e germinar, formando células
produtoras de toxina, quando a terapia for descontinuada. Além disso, os esporos podem
contaminar quartos hospitalares, servindo como fonte de infecção para outros pacientes.