Micro - Introdução

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS – UNICAMP
FACULDADE DE ODONTOLOGIA DE PIRACICABA
DEPARTAMENTO DE DIAGNÓSTICO ORAL
Disciplina de Microbiologia e Imunologia
I – INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA
* ORIGEM E DESENVOLVIMENTO DA MICROBIOLOGIA
* ESTUDO SOBRE A IMUNIDADE
1 – Origem da Microbiologia
2 – Biogênese X Abiogênese
3 – Teoria Microbiana da Fermentação
4 – Teoria Microbiana da Doença
5 – Desenvolvimento da Microbiologia Oral
 6 – Primeiros Estudos sobre a Imunidade
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1 – Origens da Microbiologia
1.1 – O que é microbiologia
 A microbiologia é o ramo da biologia dedicado ao estudo dos seres
microscópicos, geralmente muito pequenos para serem observados a olho desarmado. A
palavra microbiologia deriva de três palavras gregas - mikros “pequeno”; bios “vida”;
logos “ciência”.
1.2 – Surgimento da microbiologia
A microbiologia nasceu da especulação do homem sobre a origem da vida,
sobre as fontes das doenças epidêmicas e transmissíveis, da putrefação da matéria e
processos de fermentação. O Velho Testamento contém referências a algumas regras para
evitar doenças. O Livro de Leviticus contém descrições detalhadas da lepra:
“Se os pêlos presentes se tornarem brancos e a chagas apresenta ser
mais profunda de que a pele circundante, trata-se da temível doença de pele ...
[lepra] contudo, se a chagas não parece ser mais profunda do que a pele circundante
e os pêlos não se tornarem brancos, o sacerdote deverá isola-lo por sete dias.
[conceito de quarentena]”
Nas antigas civilizações, as causas das doenças infecciosas eram atribuídas a
natureza como o aparecimento de um cometa, ou um desagrado a uma divindade, no
entanto preconizava-se alguns métodos de higiene e a quarentena.
Hipócrates, médico grego, estabeleceu alguns conceitos de doença que
influenciaram a prática até a Idade Média e vários conceitos sobre as doenças infecciosas
ainda datavam da era a. C.. Em 1546, Girolano Francastoro, médico italiano, definiu que
o contágio ocorria: 1 – pelos contatos; 2 – através de fômites ou objetos; 3 – a distância
(através do ar).
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1.3 – As primeiras observações ao microscópio
Já em 1673, Antony van Leeuwenhoek, após ter inventado o microscópio,
começou a fazer observações dos primeiros seres invisíveis ao olho desarmado, chamando
esses seres microscópicos de “pequenos animálculos”. Entre 1683 a 1695, Leeuwenhoek
enviou cartas a Sociedade Real de Londres fornecendo descrições claras das bactérias
encontradas na cavidade oral.
Esboços de bactérias da
cavidade bucal, observadas
por Leeuwenhoek. Também
mostrou a motilidade de
algumas bactérias, no
traçado C-D.
2 – Biogênese X Abiogênese
Após essas descobertas realizadas por Leeuwenhoek, surgiram calorosas
discussões sobre a origem dos microrganismos. Muitos pesquisadores acreditavam que a
vida surgia de objetos inanimados, sendo este processo denominado de abiogênese. Por
outro lado, outros pesquisadores defendiam que os animálculos de Leeuwenhoek se
originariam de outros seres de igual espécie, esse tipo de origem se denominou de
biogênese. A idéia de geração espontânea ou abiogênese se deu origem na Grécia Antiga,
onde acreditava-se que as rãs e minhocas surgiram espontaneamente de pequenos lagos de
lama.
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Em 1745, John Needham cozinhou pedaços de carne para destruir os
microrganismos preexistentes e colocou em frascos abertos, posteriormente ele observou
colônias de microrganismos crescendo na carne e concluindo que, em cada partícula de
matéria orgânica, havia uma “força vegetativa” capaz de levar a matéria orgânica a brotar
uma vida. Spallanzani (1765-1776) concluiu, corretamente que não bastava fechar
hermeticamente os frascos contendo as infusões aquecidas, pois era importante que o ar
acumulado acima do líquido não contivesse “animálculos” ou “germes”. Não havia
crescimento de microrganismos na infusões fervidas quando o ar, livre de germes pelo
aquecimento, penetrava nos frascos. Seus oponentes replicaram que o aquecimento havia
viciado o ar, deixando-o incapaz de vitalizar a matéria orgânica.
Mas, no século XVII, pensadores e críticos foram discordando dessa idéia. Após
quase cem anos depois do primeiro experimento de Needham, Franz Schulze (1815-1873),
em 1835 e Theodor Schwann (1810-1882), no ano seguinte, tentaram resolver a
controvérsia da “essencialidade do ar”. O primeiro fez passar o ar por uma solução de ácido
forte e depois passava por uma infusão de carne previamente fervida em um frasco fechado.
O segundo, Schwann, fez o ar passar por um tubo aquecido ao rubro e então aerizava o
caldo, matando assim, nos dois casos, os micróbios do ar e evitando a contaminação dos
meios.
Porém os defensores da geração espontânea não ficaram convencidos com tais
experimentos. Eles diziam que o ácido e o calor alteravam o ar não permitindo o
crescimento microbiano. Até o ano de 1854, os cientistas não haviam resolvido esse debate
sobre a passagem do ar. Para isso colocaram algodão em um tubo e o ar passava livremente
até um caldo nutriente estéril, não havendo crescimento microbiano, o que forneceu ainda
mais os argumentos para os defensores da biogênese.
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2.2 – Demonstração da Biogênese
Essa discussão durou até meados de 1860, quando um químico francês
chamado Louis Pasteur realizou seus experimentos clássicos que derrubaram
definitivamente a teoria da geração espontânea. Ele utilizou frascos com um pescoço
semelhante a um pescoço de cisne, preenchidos com caldo nutritivo e fervidos. Demostrou
com isso, que a poeira do ar continham muitos microrganismos e que os mesmos,
contaminavam os meios nutritivos. Essas infusões fervidas permaneciam estéreis
indefinidamente pois o frasco com o gargalo semelhante a um “S” evitavam a passagem
dos microrganismos, mais não do ar propriamente dito.
O físico John Tyndall, em 1881, contribuiu para a confirmação da teoria da
biogênese realizando um experimento onde usou uma câmara de cultivo ou caixa, onde
demostrou que o ar poderia ficar sem microrganismo simplesmente por permitir que as
partículas de poeira se sedimentassem no fundo de uma caixa fechada.
Vários tipos de frascos utilizados por Pasteur em suas pesquisas.
Câmara de Tyndall utilizada para confirmar a teoria da biogênese.
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3 – Teoria Microbiana da Fermentação
A fermentação já era utilizada na Grécia antiga para a fabricação de vinho, na
China (2.300 a. C.) uma cerveja chamada de kiu e no Japão o saquê bebida derivada da
fermentação microbiana do arroz. Por volta de 1850, Pasteur foi solicitado pela industria
do vinho francês para examinar lotes de vinho, encontrando microrganismos diferentes no
vinho de qualidade superior e no lote de qualidade inferior. Para resolver o problema ele
aqueceu o suco de uva por vários minutos e depois resfriou.
Com isso, eliminou os microrganismos existentes no suco, e em seguida,
inoculou no mesmo os microrganismos que estavam presentes nos vinhos de boa qualidade.
Observou-se então que a qualidade dos produtos fermentados não se baseava na tentativa e
no erro, mas sim no tipo de microrganismo que realizava a fermentação. O processo
utilizado para a eliminação dos microrganismos presentes no suco foi denominado,
posteriormente de pasteurização.
4 – Teoria Microbiana da Doença
4.1 – Histórico
Girolamo Francastoro (1483-1553): sugeriu que as doenças surgiam devido a organismos,
pequenos demais para serem vistos, se propagavam de uma pessoa para outra e foram
baseadas em fatos narrados por marinheiros sobre a propagação das doenças.
Anton von Plenciz (1705-1786): após 200 anos, além de estabelecer que seres vivos eram
causadores de doença, como diferentes agentes eram responsáveis por diferentes doenças,
vivendo um no outro, retirando seus nutrientes (parasitismo).7
Louis Pasteur (1822-1895): foi requisitado para investigar a doença do bicho-da-seda e
durante seis anos tentou provar que um protozoário causava a doença. Também estudou o
papel dos microrganismos nas doenças dos seres humanos e dos animais. Em 1880 ele
descobriu o que bactérias atenuadas conferiram proteção contra a cólera aviária e em 1884,
relatou que os vírus atenuados protegiam contra a raiva. Pasteur com a finalidade de matar
esporos, iniciou a prática de esterilizar as infusões empregando o vapor sob pressão (15
libras a 121oC), enquanto que materiais estáveis eram esterilizados em fornos com calor
seco na temperatura de 160oC.
Robert Koch (1843-1910): médico e rival de Pasteur, provou que as bactérias eram
responsáveis pela doença do carbúnculo. Foi o primeiro a provar que um tipo específico de
micróbio causa um tipo definido de doença. Em 1877 foi o primeiro a utilizar o cristal
violeta com sucesso para a coloração do antraz, Paul Ehrlich utilizou o azul de metileno e F
Ziehl e F. Neelsen desenvolveram a coloração pelo ácido, permitindo que Koch observasse
mais tarde o bacilo da tuberculose. Introduziu também o meio contendo ágar, identificou o
bacilo da tuberculose e foi o primeiro a isolar as bactérias causadoras do antraz e da cólera
asiática. Koch, por volta de 1880, organizou postulados baseado em quatro critérios
necessários para provar que um micróbio específico causa uma doença particular.
Postulados de Koch:
1 - Um microrganismo específico deve sempre estar associado a uma doença.
2 - O microrganismo deve ser isolado e cultivado em cultura pura, em condições
laboratoriais.
3 - A cultura pura do microrganismo produzirá a doença quando inoculada em animal
susceptível.
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4 - É possível recuperar o microrganismo inoculado do animal infectado
experimentalmente.
Devaine (1863): utilizando sangue de animais infectados pelo antraz, transmitiu infecções
em camundongos, carneiros e gados sadios. A filtração do sangue infectado em filtros de
barro removia os organismos do filtrado e dessa forma não induzia a doença, enquanto os
depósitos sobre o filtro produzia a doença.
Oliver W. Holmes (1809-1894): médico americano, insistiu em 1843 que a febre de
parturiente era contagiosa e , portanto, era transmitida de uma mulher para outra pelas mãos
dos médicos e das parteiras
Ignaz Philipp Semmelweis (1818-1865) pesquisava uma maneira de manter as incisões
cirúrgicas livre de contaminação pelos microrganismos usando soluções cloradas na anti-
sepsia das mãos dos médicos.
Após a descoberta dos vírus, agentes que não crescem em laboratório, como
fazem as bactérias, foram requeridas algumas alterações dos postulados de Koch. Dentro de
um curto período de tempo depois do estabelecimento da teoria microbiana, o postulado
conduziu à descoberta da maioria das bactérias que causam a doença humana.
Dmitri Ivanovski (1864-1920): em 1892, descobriu que o agente do mosaico do tabaco
podia ser transmitido por um suco filtrado da planta doente. Esse agente era o vírus,
palavra derivada do latim que significa líquido viscoso ou veneno
A partir do conhecimento de que os microrganismos causam doenças, os
cientistas começaram a dar maior atenção a sua prevenção e tratamento, surgindo conceitos
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como anti-sepsia, imunização e quimioterapia. A descoberta do microscópio eletrônico,
por volta de 1934, introduziu uma nova era na citologia molecular, estimulando o sucesso a
renovação da pesquisa, com aplicação de técnicas histoquímicas estabelecidas. A era da
antibiótica deu início com a descoberta da penicilina por Fleming (1929) que foi
desenvolvida durante a segunda Guerra Mundial.
5 – O Desenvolvimento da Microbiologia Oral
W. D. Miller, publicou em 1890 um trabalho intitulado “Os microrganismos
da cavidade oral humana”, propondo que os carboidratos da dieta eram degradados pelas
bactérias orais e os ácidos resultantes causavam a dissolução do esmalte dental, acreditando
que a matriz descalcificada da dentina, em particular, era destruída pela ação
“peptonizante” de microrganismos proteolíticos. Assim, foi Miller quem mostrou
experimentalmente pela primeira como as bactérias causam a cárie dental. Essa
conceituação foi chamada de “teoria químico-parasitária”.
Outro pesquisador que descreveu a flora bucal, especulando os seus efeitos na
cavidade foi G. V. Black, que aprendeu odontologia e microbiologia por vontade própria e
menos formal.(1883). Em 1924, J. K. Clark, identificou cocos em lesões de cárie, no qual
chamou de Streptococcus mutans, porém naquele tempo outros cientistas não
reproduziram os seus achados.
Robert Stephan mediu o pH da placa com eletrodos de antimônio especiais e
descobriu que dentro de poucos minutos após o enxágüe bucal com uma solução de glicose
o pH da placa caía, porém mais naqueles com experiência anterior de cárie, isso foi
demonstrado na década de 30 e 40. Paul Keys tratou hamsters com penicilina e
eritromicina para prevenir a cárie, enquanto a prole não tratada desenvolvia a lesão na
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década de 1960.
As descrições iniciais das doenças periodontais foram realizadas por Pierre
Fauchard em 1745; John Hunter (1773), descreveu a gengivite e a periodontite; H. A.
Gins em 1934, foi o primeiro a desvendar a natureza anaeróbia de algumas bactérias da
cavidade bucal e isoladas de infecções orais.
Em 1956 MacDonald e colaboradores estimularam novas pesquisas, quando
descreveram infecções mistas bactérias produtoras de pigmentos negros, utilizando
métodos de anaerobiose rotineiramente. Os conhecimentos alcançados com a melhoria das
técnicas de cultivo e com a sofisticação dos métodos de identificação bioquímica e
sorológica levaram a conclusão de que bactérias específicas são responsáveis pelo
desenvolvimento da periodontite do adulto e da periodontite juvenil.
6 – Estudos sobre a Imunidade
O ramo da imunologia desenvolveu-se dos estudos iniciais da bacteriologia.
Porém os chineses, persas e brahmins já praticavam a variolização, técnica consistida da
exposição de um indivíduo são às crostas secas de um indivíduo que se recuperava da
doença. Em 1776, Edward Jenner, introduziu a prática de imunização ativa, expondo
indivíduos a antígenos da varíola humana mais branda, protegendo-os da forma mais
agressiva.
Pasteur, após 100 anos, estendeu o conceito de imunização ativa, quando
observou que a cólera aviária podia ser evitada inoculando cultura velha de bacilos, com a
sua virulência reduzida. Em seguida ele aplicou este princípio de imunização na prevenção
do carbúnculo, denominando as culturas avirulentas de vacinas (do latim vacca, vaca) e o
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processo de imunização, com tais culturas, de vacinação. Ele desenvolveu este método
através da utilização de organismos atenuados e preparou vacinas protetoras contra o
antraz, a erisipela suína e contra a raiva.
Koch iniciou estudos sobre as relações celulares do hospedeiro às infecções, o
clássico de imunidade mediada por células foi a observação, que o mesmo fez, quando
injetou um antígeno derivado do organismo causador da tuberculose, ocasionando reações
inflamatórias tardias em seres humanos e animais quando expostos.
Elie Metchnikoff (1884) observou que os leucócitos eram capazes de ingerir
bactérias (fagocitose) e destruí-las através da ingestão intracelular. Porém somente depois
dos anos 40 é que a imunidade mediada por células foi reconhecida totalmente como um
mecanismo imune muito importante. Metchnikoff, enquanto trabalhava no instituto Pasteur,
formulou a teoria que os fagócitos eram a primeira e mais importante linha de defesa contra
a infecção, ganhando o Nobel (1908).
7 - Bibliografia
BIER, O. Microbiologia e Imunologia . v. 1, 30ª ed., São Paulo –
Melhoramentos, 1994.
NISENGARD, R. J., NEWMAN, M. G.Microbiologia Oral e Imunologia.
2ª ed., Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997.
PELCZAR, M. J., et al. Microbiologia: Conceitos e Aplicações. v. 1, 2ª ed.,
São Paulo: Makron Books, 1997
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8 – Objetivos da Aula
- Apresentar historicamente a origem e o desenvolvimento da Microbiologia e
Imunologia.
- Mostrar os principais cientistas, suas pesquisas e seus descobrimentos.
- Apresentar as áreas relacionadas com a microbiologia.
9 – Responder as Questões
9.1 - Quem inventou o primeiro microscópio? Quais foram as primeiras
observações realizadas? Qual a importância desse fato?
9.2 – Responda:
a - O que significa Geração Espontânea?
b - Qual a outra teoria que confrontava diretamente com a geração
espontânea?
c – Quais foram os principais pesquisadores e suas experiências, as
quais refutaram a geração espontânea?
9.3 – Cite os postulados de Koch e explique, sucintamente, o que eles
significam.
9.4 – Quem foi que criou a teoria químico-parasitária? E o que ela significa?
9.5 – Cite as contribuições dos principais pesquisadores para a Imunologia.