Parede celular bacteriana

Prévia do material em texto

Bacteriologia
Parede celular bacteriana – aula 02
	A parede celular é muito importante para o diagnóstico. A metodologia mais importante no diagnostico em bacteriologia é devido a estrutura da parede. A técnica de coloração de gram que é baseada na estrutura da parede celular, é o carro chefe do diagnóstico; uma técnica muito simples de fazer, até hoje ninguém conseguiu superar essa simplicidade, que é a técnica que vai nortear depois todas as outras etapas do diagnóstico. O estudo, entendimento da função da estrutura da parede celular faz com que a gente entenda determinadas patogenias relacionada a estrutura da parede, além disso a parede celular é um dos principais alvos dos antibióticos. A parede tem grande importância pra gente e para a bactéria também pq principalmente ela é que vai manter a forma da bactéria, ela confere rigidez a estrutura da bactéria, a gente vê isso facilmente em bactérias que não tem parede, que muito facilmente elas sofrem lise, basta ter alguma alteração da pressão osmóstica que elas sofrem lise. A forma da bactéria é dependente da parede, é uma informação genética; para ser redonda a parede tem que ser redonda, pra ser bastonete a parede tem que ter formato de espiral. Bactéria em uma solução isotônica: quantidade de soluto está igual dentro e fora da bactéria. Tudo beleza. Agua sai e água entra na mesma proporção. Se a bactéria estiver em uma solução hipotônica vai ter uma tendência de equilibrar isso, vai ter uma tendência de a água entrar na bactéria. Nessa condição a parede celular mantém a estrutura da bactéria viável por mais tempo, ou seja, a bactéria vai ficar túrgida, vai encher, e vai segurar a estrutura dela ainda bem mais tempo, se ela não tivesse a parede celular ela ia começar a aumentar o volume de água no seu citoplasma e ia arrebentar. A parede celular consegue segurar isso por muito mais tempo até as coisas começarem a se equilibrar e ela voltar a manter a sua forma original; ela fica bem túrgida em soluções hipotônicas. Se a parede celular tiver fraca, se ela tiver danificada, a bactéria vai se romper, pq se ela tiver sofrido um dano de um desinfetante e um antibiótico, essas alterações de ambiente, da pressão osmótica vai facilmente levar a bactéria a se romper, pq a parede não está integra. Mais se a parede tiver íntegra, ela vai ficar túrgida e a parede vai segurar a estrutura dela para que ela não se rompa. As bactérias que não tem parede facilmente vão sofrer lise. Em soluções hipertônicas a bactéria tende a perder água para o ambiente, ela vai sofrer o que chamamos de plasmólise, o citoplasma diminui de volume e a membrana plasmática se descola da membrana da celula, a bactéria fica murcha e a parede celular continua dando a estrutura. Pq a estrutura da parede é rígida, então, a estrutura da parede não diminui, mesmo que a bactéria perca água para o ambiente ela ainda vai ficar com a mesma forma, só a membrana plasmática que vai descolar da parede celular, deixando a bactéria com um volume bem menor. Quando o ambiente volta a ter uma solução isotônica ela volta a encher o citoplasma novamente e volta a ter o seu formato original. A parede celular é uma estrutura ligeiramente rígida, ela tem capacidade de ter uma resistência muito grande e de impedir que a bactéria sofra ruptura. Bactérias que não tem paredes são muito frágeis, mas a maioria tem parede, são poucas as que não tem. As bactérias não gostam muito de ambientes muito cheios de açúcar, por exemplo, uma barra de doce geralmente crescem fungos nela, mais não crescem bactérias pq como a concentração de açúcar é muito grande a bactéria tende a perder água para o ambiente, sofrer plasmólise. 
	Temos bactérias que não tem parede, que são poucas. Tem bactérias com paredes diferenciadas, determinados gêneros tem uma parede própria que não vemos em nenhum tipo de bactérias, como por exemplo, as Micobactérias tem uma parede própria do gênero Micobacterium. Nenhuma bactéria tem uma parede desse tipo: cheia de ácidos graxos, cêra, uma parede bastante espessa característica desse tipo de bactérias. Não ter parede ou ter parede diferenciada é uma exceção, pq 99% das bactérias possuem parede ou gram positiva ou gram negativa. Existem outras bactérias de parede diferenciada, geralmente ambientais, então não vem ao caso. Em termos de bactérias que causam doenças em humanos, a grande maioria é gram positiva ou gram negativa, de parede diferenciada tem as Micobactérias e sem parede os Micoplasmas. 
	Membrana plasmática não é parede, não faz parte dela. E cápsula também não faz parte de parede celular. Apesar de as duas (gram + e gram -) serem diferentes elas tem uma coisa em comum, que é o peptideoglicano (componente dos esporos) – o esporo tem aquela rigidez pq ele tem na sua estrutura que recobre, protege o esporo, uma grande concentração de peptideoglicano, ácido glicolínico e cálcio – então, o peptideoglicano é uma estrutura tanto do esporo, que auxilia naquela rigidez, naquela resistência do esporo, que ajuda ele a conseguir resistir a diversas situações, e também é uma estrutura de parede celular, tão rígido que em livros mais antigos eram chamados de mureína. O peptideoglicano é formado de dois monossacarídeos: ácido N-acetilmurâmico e N-acetilglicosamina, entremeados por pequenas cadeias de aminoácidos. É uma estrutura muito importante. É responsável por dar a rigidez da parede celular. Bactérias gram positivas tem uma camada densa, espessa e a gram negativa tem uma camada mais delgada, em menor quantidade. O ácido N-acetilmurâmico e N-acetilglicosamina eles formam pares e os feixes são ligados uns aos outros por cadeias de aminoácidos que fazem pontes cruzadas, ligações peptídicas. O que pode alterar entre um gênero e uma espécie de bactérias? Os aminoácidos fazem parte, podem ser um pouco diferentes entre uma bactéria e outra, mais a estrutura é a mesma. A estrutura da gram-positiva é mais simples, quase toda formada de peptideoglicano, e da gram-negativa tem mais componentes. 
	Gram positiva. Entre 70 e 90% da sua parede é formada de peptideoglicano, que é o componente principal e fundamental da parede celular. Entremeado entre os feixes de peptideoglicano tem o ácido tecóico e o ácido lipotecóico. Esses ácidos tem uma carga ligeiramente negativa, isso dá a ela uma certa propriedade de repelir outras células, que pra ela isso é muito importante, acaba dificultando a fagocitose quando a bactéria está em grande quantidade, pois o macrófago também tem a parede negativa – cargas negativas se repelem. O ácido tecóico também é imunógeno, ele estimula meu sistema imune e eu produzo anticorpos contra ele. Então, quando a pessoa é infectada por uma bactéria gram-positiva, ela produz anticorpos contra ácido tecóico. Recentemente alguns estudos dizem que o ácido tecóico e o ácido lipotecóico podem auxiliar na fixação de bactérias em paredes, eles podem se ligar e ajudar na fixação das bactérias nos tecidos, não é uma ligação forte nem difícil de conseguir tirar como acontece quando é cápsula ou fímbria, mais é importante para bactérias que não possuem nem cápsula e nem fímbria. 
	Gram negativa. Possui um pouco mais de estruturas em relação à gram-positiva. Membrana plasmática não faz parte da parede celular; feixe de peptideoglicano que é bem delgado, tem apenas de 30 a 40%, bem menos que as gram-positivas; tem a membrana externa, pq as membranas tem a característica de terem fosfolipídeos. Tem semelhança com a membrana plasmática por causa disso, dessa estrutura de fosfolipídeos, mais ela tem várias outras estruturas que não tem na membrana plasmática e não tem nada haver com ela. Quais características que essa membrana vai dar para a bactéria gram-negativa; a membrana externa é uma estrutura muito importante para a bactéria gram-negativa, pq ela vai ter uma forte carga negativa e quando vc tem uma grande quantidade de bactérias, isso pode atrapalhar os macrófagos de fazerem fagocitose. Quando eu tenho uma ou duas não, mais quando eu tenho uma quantidade grande atrapalha pq vai ter uma carganegativa muito forte que vai repelir os macrófagos, já que eles tbm possuem carga negativa. Uma característica muito importante: a membrana externa é uma barreira muito grande contra antibióticos; algumas bactérias são naturalmente resistente a alguns antibióticos pelo simples fato de que ele não consegue entrar na bactéria. É por isso que muitas vezes aquele antibiótico não serve para aquela bactéria pq ele não ultrapassa aquela bactéria. Se ele não o ultrapassa não entra, se ele não entra, ele não age. Ela tbm é uma barreira contra alguns tipos de enzimas, principalmente enzimas digestivas, por exemplo, a lisozima que está presente no nosso trato gastrointestinal, e ela quebra a estrutura do peptideoglicano. Isso faz com que essas bactérias sejam mais resistentes ao passar por esse trato. Não é a toa que as bactérias que causam infecções do trato gastrointestinal são gram-negativas. Elas tem a membrana externa para proteger da lisozima. Outra coisa, a nossa lágrima também tem lisozima, ás vezes é muito mais fácil uma infecção por uma bactéria gram-negativa do que gram positiva. Isso não é sempre. Pq a bactéria gram positiva pode ter uma cápsula que diminui a absorção da enzima, mas também é uma barreira contra a ação dessa enzima. Detergentes e corantes também. Alguns vão ter dificuldade de ultrapassar a membrana externa, alguns corantes são até difíceis de corar bactérias gram negativas pq ele não vai ultrapassar essa membrana externa. Entre a camada de peptideoglicano e a membrana externa temos um espaço, não é um espaço vazio, é um espaço que se chama espaço periplasmático ou periplasma, que é um espaço onde vai ter uma série de enzimas, enzimas hidrolíticas, que fazem hidrólise de algumas moléculas, se a bactéria for resistente a algum antibiótico as enzimas que quebram antibiótico vão estar presentes nesse espaço pq na hora que o antibiótico entra, antes de ele chegar ao interior da bactéria ele já é quebrado. Como ele é formado? Ele tem umas estruturas parecidas com colunas chamadas lipoproteínas que vão ancorar a membrana externa no peptideoglicano. A membrana externa tem estruturas importantes: proteínas transmembranas – chamadas de porinas, são como se fossem poros, onde vai permitir a permeabilidade de algumas moléculas. Moléculas pequenas a passagem por dentro da estrutura transmembrana das porinas, como se fossem canais de troca de substâncias pra dentro e pra fora da bactéria. Lipopolissacarídeo ou LPS – muito falado na imunologia pq ele estimula muito nosso sistema imune. É uma molécula muito importante na patogenia de bactérias gram-negativas. Quando ele está na estrutura da parede celular ele não nos causa nada. Ele tá lá bonitinho formado das suas duas porções: uma porção é o polissacarídeo O e a outra é o lipídeo A: duas estruturas que fazem parte do lipopolissacarídeo. Quando a bactéria morre o LPS é clivado em polissacarídeo O e lipídeo A. Sem nenhum problema com o polissacarídeo O, é só uma partícula de carboidrato, só que o lipídeo A é uma toxina, ele é uma endotoxina da parede da bactéria que causa sintomas no nosso corpo. Quando o lipídeo A é descarregado no nosso organismo, ele tem efeitos relacionados a patogenia das infecções por essas bactérias: baixa da pressão arterial, febre, hipotensão, pq ele estimula interleucina I, TNF e outras e nos levam a essas rspostas. É por isso que muitas vezes quando eu tenho infecção por essa bactéria, a resposta principal de febre vem relacionada á ação do lipídeo A. Quando a pessoa teve infecção simples isso não tem problema nenhum. Isso acontece quando a pessoa tem uma infecção mais severa, por exemplo, infecção urinaria são muito comuns, causadas principalmente por bactérias gram-negativas. As infecções urinárias não são muito graves, são localizadas. Vou ter desconforto, mal estar, fraqueza, febre... pq eu tenho uma quantidade de bactérias localizada, quando acaba a vida dela e ela morre, libera LPS e o lipídeo A cai na minha corrente sanguínea, e aí vou ter episódios de febre e mal estar devido a baixa da pressão arterial. Isso em uma infecção grave – septicemia (infecção de bactérias em órgãos e tecidos no meu corpo. Tenho bactérias circulando na minha corrente sanguínea. Uma infecção sistêmica) – quando acaba o ciclo de vidas dessa grande quantidade de bactérias, elas vão liberar LPS, só que agora ao invés de ser uma coisa localizada, é uma coisa grande dando febre muito alta e a descarga de lipídeo A é muito maior levando a uma hipotensão. Se a pessoa não tiver no hospital sendo monitorada ela pode ter uma pressão chegando a 4, 3... até ter um choque, chamado de choque séptico. 
	Espaço periplasmático não é um espaço vazio, é um espaço que pode conter várias enzimas: hidrolíticas, que hidrolisam moléculas, enzimas de degradação, de transporte, que levam outras moléculas para dentro da bactéria e enzimas de resistência a antibióticos, por exemplo, as beta lactamases que são enzimas que quebram antibióticos que se chamam beta lactâmicos, muito utilizados, que atuam na parede celular das bactérias. São inibidores da síntese da parede celular. As porinas, são as proteínas transmembranas, atravessam a membrana externa, se iniciam no começo da membrana e levam até o espaço periplasmático. Permite a permeabilidade de moléculas pequenas. LPS é uma molécula muito importante, formada do polissacarídeo O, que é um antígeno, e o lipídeo A que é uma endotoxina muito importante relacionada a patogenia de bactérias gram-negativas que em grandes concentrações pode gerar febre, hipotensão – choque séptico – quando a bactéria morre. Por isso que nas primeiras doses de antibióticos temos uma piora, pq o antibiótico está matando a bactéria, e se ela tá morrendo, tá liberando LPS; mais é uma piora que vem seguida de uma melhora, pq vou ter aquela quantidade de bactérias reduzida no meu corpo. 
	A parede celular é muito importante para a bactéria. Dá rigidez á ela, para o diagóstico e para o tratamento, pq a bactéria é uma célula procariota e minha célula é eucariota. Então, elas tem semelhanças e diferenças. Quando eu vou tomar um antibiótico eu quero que ele cause dano á bactéria, não a minha célula, por isso tenho que procurar as diferenças. Uma das principais que temos em relação a bactéria é a parede, que está presente apenas na bactéria. Entao, se eu posso usar antibióticos que agridem a parede, é um antibiótico muito seguro, pq ele não tem alvo no meu corpo. Então os antibióticos que atuam na parede celular são muito bons, pq é um ótimo alvo da ação de antimicrobianos, pq só causa danos á parede da bactéria, já que eu não tenho. Penicilina e beta lactâmicos: a penicilina é a rainha do grupo de beta lactâmicos, são muito utilizados, são antibióticos que interferem na formação do peptideoglicano. A bactéria sofre o tempo todo danos a parede celular e quando a pessoa está fazendo uso daquele antibiótico ela não consegue fazer fissão binária. São antibióticos muito bons, mais tem algumas limitações. As gram positivas vão ser extremamente mais sensíveis a esses antibióticos pq elas tem muito peptideoglicano, se eu impeço elas de fazerem peptideoglicano e a parede dela é de 70 a 90% formada por ele, não tem nem onde ela ancorar os ácidos tecóico e lipotecóico pq não tem peptideoglicano pra ela fazer. Elas são bem mais sensíveis que as gram-negativas. As gram-negativas tem a membrana externa, que já é uma barreira, pq nem todo antibiótico beta lactâmico passa por essa barreira, alguns passam, outros não, outros elas são naturalmente resistentes. E as gram negativas tem uma tendência de guardar muitas beta lactamases, no espaço periplasmático, então elas tem varias enzimas que podem quebrar esses antibióticos beta-lactâmicos. Não que as gram positivas não tenham, elas tbm tem. Mas as gram negativas tem essa facilidade de guardar essas enzimas no espaço periplasmático que atrapalha mais a função do antibiótico. Os antibióticos inibidores de síntese proteica, vão atuar lá nos ribossomos da bactéria. Eles atuam lá pq os ribossomos das bactérias sãomenores que o nosso e os antibióticos se ligam com maior afinidade a ele. Os antibióticos de inibição da síntese da parede são menos tóxicos para meu corpo, pq eu não tenho parede nas minhas células, mais tenho ribossomo. As lisozimas, enzimas presentes na nossa lágrima, no trato gastrointestinal tbm degrada peptideoglicano. Em ambientes ricos em lisozimas as bactérias gram positivas vão ser mais sensíveis.
	Quase sempre no laboratório de microbiologia clínica vou trabalhar com bactérias gram positivas ou gram negativas. O diagnóstico é totalmente diferente entre essas duas classes. Essa diferenciação é o ponto central do diagnóstico microbiológico. 
Coloração de gram. Foi uma metodologia simples, fácil e rápida. Utilizada até hoje, desde 1884. Faço o esfregaço na lâmina da minha amostra. A função do iodo é se ligar ao cristal violeta para formar uma molécula maior e impedir que ele saia da bactéria. A fase do álcool cetona é a etapa chave da coloração de gram, na qual bactérias gram positivas continuam azuis e as gram negativas perdem totalmente a cor, por isso que tem a etapa da safranina, que é quando gram positivas permanecem azuis, e as gram negativas se coram em vermelho. 
Etapa cristal violeta: molécula azul, entra na bactéria. Só que o cristal violeta é uma molécula bem pequena, para mantê-la dentro da bactéria eu coloco o lugol, que é um mordente, acentuador da coloração, que morde o cristal violeta e formam um complexo iodo-cristal violeta, ficando uma molécula grandona. 
Etapa álcool-acetona: descoloração. Álcool desidrata. Dissolve gordura. Quando coloco o álcool acetona nas bactérias, ele degrada a membrana externa da bactéria gram negativa. O álcool dissolve toda aquela membrana externa. E tbm existe uma desidratação pela ação do acetona, o peptideoglicano sofre uma retraída, fica mais compacto. Na bactéria gram negativa, ela perde sua membrana externa e o peptideoglicano que já era pouco, fica menos. Com a perda da membrana externa, o corante azul (cristal violeta) vai embora e a bactéria fica transparente. Na bactéria gram positiva, não sofre tanto essa ação pq o peptideoglicano não sofre dissolução, só dá uma pequena retraída por causa da desidratação, mais como ele já é muito denso isso não altera, apenas dá uma pequena compactada e fica mais rígido ainda pq as estruturas dele ficam mais perto uma da outra, por isso ela não perde o corante azul. Quando coloco o corante vermelho, ele não passa pela gram positiva, pq ela já está repleta de corante azul, mas no caso da gram negativa, ele consegue penetrar nela e ficar vermelha.