slide sobre patogenicidade das bactérias

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Mecanismos microbianos de patogenicidade - Bactérias
Glossário
Infecção: multiplicação do micro-organismo patogênico no organismo
Patogenicidade: capacidade de um agente infeccioso provocar doença
Patogênese: forma como a doença se desenvolve
Toxigenicidade: capacidade de um micro-organismo produzir toxina que contribua para a doença
Virulência: medida quantitativa da patogenicidade de um agente
Postulados de Koch
Alguns patógenos não podem ser cultivados em laboratório!
Treponema palidum (sífilis)
Mycobacterium leprae
Neisseria gonorrhoeae (gonorréia)
Não podem ser cultivados in vitro
Não há modelo animal de infecção
Com os avanços em genética microbiana...
Identificação da sequência genética
Onde estão os patógenos?
Reservatórios humanos – contamina objetos por curto período de tempo
AIDS, difteria, febre tifóide, hepatite, gonorréia, infecções estreptocócicas, etc
Reservatórios animais
Zoonoses 
Raiva, gripe suína, carbúnculo, peste bubônica, leptospirose, salmonelose, toxoplasmose, etc
Reservatórios inanimados
Solo e água
Tétano, botulismo, micoses, etc
Como são transmitidos?
Contato
Direto 
Indireto (objeto inanimado ou fômite)
Gotículas ou perdigotos
Veículo
Água, alimentos, ar, sangue, drogas, etc
Vetores
Insetos, carrapatos, etc	
Portas de entrada – principalmente via aérea e gastrointestinal
Mucosas
Gastrintestinal, respiratória, geniturinária e conjuntiva
Pele
Pele íntegra (poucos): folículos pilosos, ductos de glândulas, etc
Via parenteral – quebra da continuidade da proteção da pele
Queimaduras, cortes, punções, injeções, picadas, rompimentos por edemas ou ressecamentos, etc
Fatores de virulência bacterianos
Onde estão os da virulência
Cromossomos
Plasmídios
Transposons – dentro da msm célula
Fagos temperados
podem integrar o cromossomo bacteriano
Ilhas de patogenicidade
Vários micro-organismos não manifestam fatores de patogenicidade quando cultivadas em laboratório, o que leva a crer que vários genes de patogenicidade são induzíveis
Aquisição de virulência
Mecanismos bacterianos de patogenicidade 
1 – adesão
2 – Disseminação (invasão de células e tecidos)
3 – Lesão 
1) Adesão 
Adesinas
Adesinas: glicoproteínas ou lipoproteínas da superfície do patógeno que reconhecem e se ligam aos receptores específicos das células do hospedeiro.
Receptores: geralmente açúcares da superfície da célula hospedeira.
Pedestal de actina - Invasinas
Invasinas: proteínas de superfície
A bactéria é internalizada (fagocitose)
 Proteínas adesivas da superfície terminal de Pili ou fimbrias do micro-organismo ligam-se a moléculas superfície da célula hospedeira (carboidratos). Anti-corpos para adesina podem bloquear a interação.
Processo de adesão não mediado por fimbrias; adesinas de superfície.
 Interação com células eucarióticas realizada por intiminas bacterianas, que provocam um rearranjo do citoesqueleto (pedestal), com possível internalizarão da bactéria (muitos casos de doenças sistêmicas). 
A bactéria secreta seu próprio receptor de superfície, que é internalizado pela célula hospedeira, fosforilado e incorporado a membrana.
www.cdc.gov
Listeria monocytogenes
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al., 2002
Outras estruturas de adesão
Fímbrias e Pili
Neisseria gonorrhoeae (uretrite)
E. coli (cistite; gastrenterites)
Salmonella, Shigella
Flagelos – pode ocorrer reconhecimento e adesão pelo flagelo
Glicocálice e biofilmes (65% das infecções)
2) Invasão de células e tecidos
Cápsula – agente de disseminação
Impede a adesão das células fagocitárias e destruição da bactéria
Streptococcus pneumoniae (pneumonia pneumocócica)
Klebsiella pneumoniae (pneumonia, etc)
Haemophilus influenzae (pneumonia, meningite)
Bacillus anthracis (carbúnculo)
Yersinia pestis (peste bubônica)
Pode haver produção de anticorpos contra cápsulas
Componentes da parede celular
Proteína M de Streptococcus pyogenes
Proteína Opa de Neisseria gonorrhoeae
Resistência a fagocitose (adesão a mucosas)
Adesão bactéria-bactéria
Genes para 12 diferentes OPA
Ceras de Mycobacterium tuberculosis
Resistência à digestão por células fagocitárias
Proteína M 
- Proteína de superfície altamente específica (imunização somente contra cepa específica) e resistente (calor, pH ácido)
 Fixação da bactéria na mucosa (inibe a fagocitose)
 Homóloga a proteínas fibrilares humanas (miosina, tropomiosina-a, etc – autoimunidade)
Enzimas - fundamental na patogênese
Quinases 
Degradação da fibrina (dissolução de coágulos)
Ex: estreptoquinase de S. pyogenes; estafiloquinase de S. aureus.
Coagulases
Coagulação do fibrinogênio (fibrina)
Proteção contra fagocitose e isolamento 
Ex: alguns Staphylococcus
Enzimas
Hialuronidase
Hidrolisa ácido hialurônico (SFA)
Escurecimento do infectado
Ex: Streptococcus, Clostridium perfringens
Colagenase 
Hidrolisa colágeno (tecido conjuntivo)
Ex: C. perfringens
Enzimas
Enzimas necrosantes
Enzimas que destroem tecidos (proteases, lipases, etc)
Ex: S. pyogenes; Clostridium
Proteases IgA
Degradação de anticorpos IgA
Ex: Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis
Flagelos
Invasão de áreas aquosas do corpo e escape da fagocitose
Variação antigênica
Alteração da composição de antígenos de superfície
Genes alternativos que permitem variação antigênica
Ex: 
Influenzavírus
HIV
Trypanosoma brucei gambiense (doença do sono)
Neisseria gonorrhoeae
Mimetismo molecular – o patógeno possui antígenos de superfície semelhantes aos antígenos do hospedeiro (estreptococos, micoplasmas).
Outra característica, parasita bacteriano expressa proteínas de superfície como a gente para não ser reconhecido como antígeno)
3) Lesão de células
Utilização de nutrientes do hospedeiro
Sideróforos: proteínas secretadas pelo patógeno que tem alta afinidade pelo ferro
Capturam o ferro de moléculas orgânicas (hemoglobina, lactoferrina, ferritina, etc)
O complexo ferro-sideróforo é reconhecido por receptores de superfície da bactéria e o ferro é internalizado (complexado ou livre)
Toxinas
Cerca de 220 tipos conhecidos (bacterianas)
Toxemia: presença de toxinas no sangue
Endotoxinas – lipídeo A liberado na destruição da parede Gram negativa é destruída; febre (pirógeno)
Exotoxinas – proteínas tóxicas que afetam tecidos específicos do corpo (neurotoxinas, enterotoxinas, etc). 
Tortora et al, 2008
Exotoxinas
São proteínas secretadas ou liberadas após a lise bacteriana
Muitas são enzimas
Presentes em G+ e G-
Maioria codificada por genes plasmidiais ou profagos
Solúveis
Afetam partes específicas do hospedeiro
Podem provocar intoxicações, sem necessidade de infecção (presença da bactéria; S. aureus e C. botulinum)
Antitoxinas
Anticorpos contra exotoxinas
Toxóides: exotoxinas alteradas para induzir a produção de antitoxinas (vacinas)
Ex: vacinas contra difteria e antitetânica
Inativação de exotoxinas
Calor (nem todas)
Formaldeído
Iodo
etc
Exotoxinas
Toxinas A-B
Toxinas que rompem membranas
Superantígenos
Tortora et al, 2008
A. Toxinas A-B ou toxina tipo III (EXO)
Possuem 2 partes:
Polipeptídio A (componente ativo)
Polipeptídio B (componente de ligação)
Ex: 
toxina diftérica
toxina botulínica
toxina tetânica
enterotoxina colérica
Toxina diftérica
Corynebacterium difhtheriae com gene tox (profago)
Citotoxina que inibe a síntese protéica em células eucarióticas
Outras toxinas A-B (EXO)
Toxina botulínica (neurotoxina)
Clostridium botulinum
Germinação de esporos e crescimento celular
Impede a transmissão de impulsos neuro-musculares na sinapse (inibição da liberação de acetilcolina)
Toxina tetânica (neurotoxina)
C. tetani
Bloqueia células nervosas do SNC que controlam a contração de vários músculos esqueléticos; causa o bloqueio do relaxamento muscular (contrações espasmódicas)
Toxicidade relativa de algumas substâncias
Substância
Massa molecular
Dose letal (mg/kg)
Botulinustoxina A
900.000
0,00003
Tetanustoxina
150.000
0,0001
Ricina
66.0000,02
Crotoxina
30.000
0,2
Difteriotoxina
72.000
0,3
2,3,7,8-TCDD
320
1
Tetradoxina
319
10
Aflatoxina B1
312
10
Curanina
696
500
Estriquinina
334
500
Nicotina
162
1.000
Cianeto de Sódio
49
10.000
Fenobarbital
232
100.000
Fonte: Assunção e Pesquero (1999) citando Grossi (1993).
B. Toxinas que rompem membranas (EXO)
Toxinas tipo II
Destroem a célula hospedeira (fagócitos)
Mecanismos de escape de fagossomos dos fagócitos
Mecanismos de lise
Formação de canais protéicos
Hemolisinas: destroem eritrócitos e tb leucócitos, etc (estafilococos; estreptococos – estreptolisinas) - EXOTOXINA
Leucocidinas: destroem macrófagos - EXOTOXINA
Ruptura da bicamada fosfolipídica
Lecitinase: degrada fosfolipídios (C. perfringens) – degrada fosfolipídeos (membrana) - EXOTOXINA
C. Superantígenos ou toxinas tipo I
(EXO)
Antígenos (proteínas) que provocam resposta imune intensa
superantígenos
proliferação de células T
citocinas
febre, náusea, vômitos, diarréia, choque e morte
Ex: toxinas estafilocócicas (intoxicação alimentar e síndrome do choque tóxico); toxinas eritrogênicas (S. pyogenes)
alguns casos
Endotoxinas - GRAM NEGATIVA
Porção lipídica do LPS: lipídeo A
São liberadas com a lise da parede
Antibióticos: lise bacteriana causa piora imediata dos sintomas
Tortora et al, 2008
Ação tóxica das endotoxinas (comum): 
Macrófagos
Citocinas
Calafrios, febre, fraqueza, dores generalizadas, choque e morte
	Coagulação intravascular disseminada: coagulação do sangue (ativação das proteínas), com obstrução de capilares e morte tecidual
alguns casos
Choque
Queda de pressão arterial com risco de morte
Choque séptico: choque causado por bactérias
Choque endotóxico: causado por bactérias G-
fator necrosante tumoral (FNT) ou catequina
fagócitos
lesão de capilares
perda de líquidos e queda da pressão arterial
danos aos rins, pulmões e trato gastrintestinal