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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.
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