Mecanismos de Patogenicidade Bacteriana Toxinas Bacterianas

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Mecanismos de Patogenicidade
Bacteriana:Toxinas Bacterianas
Mecanismos de patogenicidade são mecanismos utilizados pelos microrganismos para lesar as células de
um hospedeiro, provocando doenças. Quando um microrganismo invade um tecido corporal, inicialmente
encontra as células de defesa fagocíticas do hospedeiro. Se as células de defesa forem bem sucedidas em
destruir o agente invasor, não ocorrerá a doença; porém, se o patógeno superar as defesas do hospedeiro,
poderão lesar as células do hospedeiro de várias formas diferentes.
Fatores de Virulência Bacterianos
São fatores que provocam a virulência bacteriana (capacidade de provocar infecções e doença).
Fatores de Aderência - As bactérias interagem com as células do hospedeiro, fixando-se às superfícies
celulares. Muitas bactérias apresentam estruturas responsáveis por essa fixação - fímbria ou pili -
semelhantes a pêlos que se estendem a partir da bactéria e ajudam a fixação à superfície das células do
hospedeiro.
Utilização de Nutrientes do Hospedeiro - Bactérias podem competir por nutrientes com bactérias não-
patogênicas e com as células do hospedeiro. O ferro é um nutriente necessário para o crescimento da
maioria das bactérias patogênicas. No entanto, é baixa a concentração de ferro livre no corpo humano,
uma vez que grande parte do ferro está associada a proteínas transportadoras de ferro. Dessa maneira,
para obter ferro livre, alguns patógenos secretam proteínas denominadas sideróforos, que são pequenos
ligantes específicos, capazes de seqüestrar o ferro das proteínas transportadoras, sendo este então,
transportado para o interior da bactéria.
Lesão Direta e Invasão de Células e Tecidos do
Hospedeiro
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Para muitos patógenos, a invasão (entrada na célula do hospedeiro) do epitélio é essencial para instalação
do processo infeccioso. A invasão se dá pela ligação às células do hospedeiro, causando lesão direta à
medida que os patógenos retiram nutrientes das células do hospedeiro e produzem subprodutos tóxicos.
Algumas bactérias, como E. coli, Shigella, Salmonella e Neisseria gonorrhoeaeI, podem produzir fatores de
virulência que induzem as células epiteliais do hospedeiro a englobá-las e então podem romper as células à
medida que passam através delas. Alguns patógenos também penetram na célula do hospedeiro, excretando
enzimas e, por sua própria motilidade, lesando a célula do hospedeiro.
Fatores de Virulência Bacterianos
Produção de Toxinas
Toxinas são substâncias tóxicas produzidas por certos microrganismos, contribuindo de maneira
significativa para as propriedades patogênicas de um microrganismo. A capacidade de microrganismos de
produzir toxinas é denominada toxigenicidade. Quando transportadas pelo sangue ou pela linfa, as toxinas
podem trazer conseqüências sérias, sendo até fatais. Algumas toxinas produzem febre, alterações
cardiovasculares, diarréia e choque. Também podem interromper a síntese de proteínas, destruir as células
do sangue e vasos sangüíneos, e alterar o sistema nervoso, causando espasmos. O termo toxemia refere-se à
presença de toxinas no sangue.
Exotoxinas
São proteínas e enzimas produzidas no interior de muitas bactérias Gram positivas ou Gram negativas
como parte de seu crescimento e metabolismo, secretadas pela bactéria no meio circundante ou liberadas
após a lise bacteriana, de considerável importância clínica. Devido à natureza enzimática da maioria das
exotoxinas, até mesmo pequenas quantidades podem ser letais, pois podem ser usadas repetidamente,
destruindo células do hospedeiro ou inibindo funções metabólicas. As doenças causadas por bactérias que
produzem exotoxinas freqüentemente são causadas por pequenas quantidades de exotoxinas capazes de
produzir sinais e sintomas específicos da doença, e não pela bactéria em si.
Muitas vacinas denominadas toxóides são preparadas a partir de exotoxinas preparadas de modo a perder a
toxicidade. As exotoxinas são divididas em três grupos principais de acordo com sua estrutura e função: (1)
Toxinas A-B; (2) Toxinas que rompem membranas e (3) Superantígenos.
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Toxinas A-B: são constituídas por duas porções de polipeptídeos denominadas A e B. A parte A é o
componente ativo, que fornece a atividade tóxica (enzima), e a parte B é o componente de ligação à célula
hospedeira.
Toxinas que Rompem Membranas: contribuem para a virulência do patógeno ao causar a lise da célula do
hospedeiro, rompendo sua membrana plasmática através da formação de canais protéicos na membrana,
ou rompendo a porção fosfolipídica da membrana. A toxina do Staphylococcus aureus é um exemplo de
exotoxina que forma canais protéicos, enquanto a toxina de Clostridium perfringens é um exemplo de
exotoxina que rompe fosfolipídios.
Superantígenos: são exotoxinas que provocam uma resposta imunológica muito intensa, causando
intoxicações e choque tóxico.
Principais Exotoxinas
As exotoxinas recebem seus nomes com base em diversas características, como o tipo de célula a que se
aderem no hospedeiro. Assim, as neurotoxinas atacam as células nervosas, as cardiotoxinas atacam as
células cardíacas, as hepatotoxinas atacam as células hepáticas, as enterotoxinas atacam o revestimento do
trato gastrintestinal, e as citotoxinas atacam uma variedade de células.
Toxina Diftérica
Uma citotoxina A-B (toxina diftérica) produzida pela bactéria Corynebacterium diphteriae, umbastonete
Gram positivo, inibe a síntese de proteínas em células eucarióticas, causando uma doença conhecida por
Difteria.
Toxina Tetânica
Uma neurotoxina produzida pelo Clostridium tetani, um bacilo Gram positivo anaeróbico e formador de
endósporos, conhecida como neurotoxina tetânica ou tetanospasmina. A bactéria contamina feridas e
produz uma toxina A-B que atinge o sistema nervoso central se ligando a receptores das células nervosas
que controlam a contração de vários músculos esqueléticos, bloqueando a via de relaxamento. O resultado é
uma contração muscular incontrolável, produzindo contrações espasmódicas da doença chamada Tétano.
Toxina Botulínica
Produzida pelo Clostridium botulinum (bactéria anaeróbica formadora de endósporos encontrada no solo,
capaz de contaminar e se desenvolver em enlatados e alimentos embalados a vácuo), é uma toxina A-B que
age na junção neuromuscular, ligando-se à célula nervosa e impedindo a liberação de neurotransmissor
chamado acetilcolina, resultando na inibição da transmissão de impulsos da célula nervosa ao músculo,
resultando em ausência de contração muscular e paralisia flácida. O C. botulinum produz vários tipos
diferentes de toxina botulínica e cada um possui um diferente efeito, mas todos levam a uma doença
conhecida por Botulismo.
Toxina Alfa
Produzida pelas bactérias Clostridium perfringens introduzidas em feridas, que, em presença de ambiente
anaeróbico, produzem toxinas necrosantes e hemolíticas, favorecendo o desenvolvimento da Gangrena
Gasosa.
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Enterotoxina Colérica
O Vibrio cholerae penetra na mucosa intestinal, fixa-se às microvilosidades das células epiteliais do
intestino, e produz uma enterotoxina denominada toxina colérica, responsável pelo Cólera. É uma toxina A-
B que adere às células epiteliais do intestino, provocando a secreção de líquidos e íons, provocando diarréia
e vômitos.
Enterotoxina Estafilocócica
A intoxicação alimentar mais comum caracteriza-se por ser causada por uma toxina semelhante à toxina
colérica, produzida pelo Staphylococcusaureus. A toxina pré-formada pode ser encontrada em alimentos,
e, uma vez no intestino, provoca vômitos em jato e diarréia menos freqüente. Essa bactéria também produz
um superantígeno que resulta nos sintomas associados a choque séptico, caracterizado por queda de
pressão, febre alta e exantema vermelho difuso.
Endotoxinas
Diferem das exotoxinas pois são parte da porção externa da parede celular das bactérias Gram negativas. A
porção lipídica dos lipopolissacarídeos (LPS) denominada lipídio A. As endotoxinas são liberadas quando a
parede celular da bactéria Gram negativa sofre lise; dessa maneira, quando antibióticos provocam a lise da
parede celular dessas bactérias, pode haver uma piora imediata dos sintomas, mas essa condição melhora à
medida que a endotoxina se degrada. Os efeitos fisiopatológicos das endotoxinas são semelhantes e geram
sempre os mesmos sintomas: febre, fraqueza, dores generalizadas e choque, podendo ser letais. Podem,
ainda, ativar a coagulação do sangue, provocando aderência das plaquetas ao endotélio, causando a
formação de pequenos coágulos que obstruem os capilares, e conseqüentemente induzem à necrose dos
tecidos. Veja a tabela com as Exotoxinas e as Endotoxinas.
Propriedade Exotoxina Endotoxina
Fonte Bacteriana Principalmente Bactérias Gram positivas Bactérias Gram negativas
Relação com o
Microrganismo
Produto metabólico das células em
crescimento
Presente no LPS da membrana externa da
parede celular
Química Proteína (geralmente A/B) Porção lipídica (lipídio A) do LPS da
membrana externa
Farmacologia
(efeito no corpo)
Específica para uma dada estrutura ou
função celular no hospedeiro
Geral, como febre, fraqueza, dores e choque;
todas produzem o mesmo efeito
Termoestabilidade Instável, normalmente pode ser destruída em 60ºC
a 80ºC (exceto a enterotoxina estafilocócica)
Estável; pode suportar autoclave
(121ºC por 1 hora)
Toxicidade
(capacidade de
causar doença)
Alta Baixa
Produtor de Febre Não Sim
Dose Letal Pequena Consideravelmente maior
Doenças
Representativas
Gangrena gasosa, Tétano, Botulismo, Difteria,
Escarlatina
Febre tifóide, Infecções
Urinárias e Meningite
Meningocócica
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REFERÊNCIA
Jawets, E. Microbiologia Médica. 22. ed., Rio de Janeiro: McGraw-Hill, 2006.
Madigan, M.T. Martinko, J.M., Parker, J. Microbiologia de Brock. 10. ed., São Paulo: Pearson, 2004.
Tortora, G.J. Microbiologia. 8. ed., Porto Alegre: Artmed, 2005.
Trabulsi, L.R., Alterthum, F., Gompertz, O. F., Candeias, J.A.N. Microbiologia, 3. ed., São Paulo: Atheneu,
1998.
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