Pseudomonas aeruginosa: Características e Classificação

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PseudomonasPseudomonas aeruginosaaeruginosa
Prof. Adjunto Ary Fernandes JuniorProf. Adjunto Ary Fernandes Junior
Departamento de Microbiologia e Imunologia 
Instituto de Biociências - UNESP
Distrito de Rubião Júnior s/n 
CEP 18618-000/ Botucatu/ SP /Brasil
Tel. 14 3880.0412
ary@ibb.unesp.br
Pseudomonas
� Gessard (1882) - Bacillus pyocyaneus
� Migula (1894) - Pseudomonas
� Dispostas em pares de células que lembram uma 
única célula 
� Em 1992, esse gênero foi subdividido em vários 
novos gêneros (ex. Burkholderia e Stenotrophomonas)
CLASSIFICAÇÃO
Família Pseudomonadaceae
Pseudomonas (P. aeruginosa e outras), 
Stenotrophomonas (S. maltophilia), Stenotrophomonas (S. maltophilia), 
Burkholderia (B. cepacia, B. pseudomallei), 
Acinetobacter, Xanthomonas, Frateuria, 
Zoogloea, etc.
CLASSIFICAÇÃO
Gênero Pseudomonas
200 espécies e 18 subespécies
� Pouco exigentes nutricionalmente 
(Inúmeros compostos orgânicos como fonte de 
C) � Ampla distribuição na natureza � Grande 
versatililidade 
P. aeruginosa PAO1 � 6,3 
milhões de pares de base; 
5.570 genes (open reading 
frames - ORFs); 8,4% dos 
genes são de regulação
(Stover et al., 2000)
Taxonomia � Similaridades RNAr e relacionamentos 
filogenéticos
Grupo I:
- Pseudomonas “verdadeiras”
- Subdivisão γ das Proteobactérias
- Exemplos: P. aeruginosa, P. fluorescens, P. putida
– espécies relacionadas
Grupo II:
- Subdivisão β das Proteobactérias
- P. cepacia, P. mallei Burkholderia
- P. solanacearum, P. picketti Ralstonia
Grupo III:
- Subdivisão β das Proteobacérias
- P. testosteroni Comamonas
- P. acidovorans Comamonas Delftia
- P. facilis Acidovorax
- P. palleronii Hydrogenophaga
- P. saccharophila
Grupo IV:Grupo IV:
- Subdivisão α das Proteobactérias
- P. diminuta, P. vesicularis Brevundimonas
Grupo V:
- Subdivisão γ das Proteobactérias
- P. maltophilia Xanthomonas Stenotrophomonas
Classificação de algumas pseudomonas clinicamente 
importantes
Pertence ao grupo I ���� homologia de rRNA
Grupo Fluorescente (Pigmento pioverdina = 
fluoresceína � Difusível) � P. aeruginosa, 
P. fluorescens, P. putida)
Pseudomonas
Grupo Não Fluorescente���� P. stutizeri, 
P. mendocina)
� Bacilos Gram-negativos pertencentes ao 
grupo de não-fermentadores (Aeróbios) 
� Ubíquos: Solo, matéria orgânica em 
decomposição, vegetação, água, ambiente 
Pseudomonas
decomposição, vegetação, água, ambiente 
hospitalar em reservatórios úmidos
� Exigências nutricionais míninas: Acetato e 
amônia como fontes de carbono e de nitrogênio 
(Biorremediação)
� É incomum a colonização persistente, como 
parte da microbiota normal humana
Pseudomonas
� Não resistem ao ressecamento e baixas 
temperaturas 
PseudomonasPseudomonas aeruginosaaeruginosa ((±± 70% das 70% das 
doenças por doenças por PseudomonasPseudomonas))
� Bacilos Gram negativos, retos ou ligeiramente 
encurvados, isolados ou aos pares, curtos 
(≅ cocobacilos) (1,5 a 3,0 µm de comprimento e 
0,5 µm de diâmetro)0,5 µm de diâmetro)
PseudomonasPseudomonas aeruginosaaeruginosa
� Móveis (monotríqueas) (as vezes 2 ou 3 
flagelos) 
�Não esporulada
� Fimbrias - Importante para patogenicidade
� Algumas cepas capsuladas (cápsula de 
polissacarídeo - Alginato) (liga-se ao ácido siálico da 
membrana plasmática) (Aspecto mucóide da colônia)
Em P. aeruginosa, os flagelos são necessários para aproximar a bactéria da superfície, enquanto o LPS media as primeiras 
interações, havendo talvez a participação de proteínas da membrana externa. Quando formam monocamadas, fímbrias tipo 
IV mediam o movimento pulsante, necessário à formação de microcolônias. A produção destas fímbrias é regulada, em parte, 
por sinais nutricionais (Crc), havendo ainda a ativação de genes envolvidos na síntese de alginato e repressão de genes 
flagelares. A formação do biofilme maduro envolve a participação de homoserina lactonas sinalizadoras.
Nature Reviews Microbiology 8, 623-633 (September 2010) 
a | A model of a bacterial biofilm attached to a solid surface. Biofilm formation starts with the attachment of a cell to a surface. A microcolony forms 
through division of the bacterium, and production of the biofilm matrix is initiated. Other bacteria can then be recruited as the biofilm expands owing to cell 
division and the further production of matrix components. b | The major matrix components — polysaccharides, proteins and DNA — are distributed 
between the cells in a non-homogeneous pattern, setting up differences between regions of the matrix. c | The classes of weak physicochemical interactions 
and the entanglement of biopolymers that dominate the stability of the EPS matrix47. d | A molecular modelling simulation of the interaction between the 
exopolysaccharide alginate (right) and the extracellular enzyme lipase (left) of Pseudomonas aeruginosa in aqueous solution. The starting structure for the 
simulation of the lipase protein was obtained from the Protein Data Bank117. The coloured spheres represent 1,2-dioctylcarbamoyl-glycero-3-O-
octylphosphonate in the lipase active site (which was present as part of the crystal structure), except for the green sphere, which represents a Ca2+ ion. The 
aggregate is stabilized by the interaction of the positively charged amino acids arginine and histidine (indicated in blue) with the polyanionic alginate. 
Water molecules are not shown. Image courtesy of H. Kuhn, CAM-D Technologies, Essen, Germany.
� Catalase positiva (Aeróbias estritas) (algumas 
crescem anaerobicamente na presença de Nitrato-
receptor de elétrons, sendo o nitrato reduzido a 
nitrito).
O teste é revelado 
através da adição 
de 3 gotas do 
reativo de Griess A 
com 3 gotas do 
Redução do 
nitrato a nitrito e 
nitrito a gás (após 
a adição de zinco 
� Não fermentam carboidratos (BGNNF)(utilizam 
poucos carboidratos (glicose, ribose e gluconato),
com 3 gotas do 
reativo de Griss B 
no caldo nitrato
a adição de zinco 
em pó) 
?
�Oxidam glicose � pequena quantidade de 
ácidos, citocromo oxidase positiva (Diferenciar 
das enterobactérias)
Escherichia coli. (Ann C. Smith, 
University of Maryland, College Park, MD)
Pseudomonas aeruginosa (Ann C. Smith, 
University of Maryland, College Park, MD)
Oxidação do Citocromo C pelo O2
Para fenilenodiamina é oxidado 
pela enzima adquirindo cor 
vermelha
Pseudomonas (+), 
Enterobactérias (-)
� Não exigentes nutricionalmente (cepas 
multiplicam em água destilada e algumas podem 
utilizar mais de 30 compostos orgânicos como 
fonte de C e N)
� Em Ágar Sangue � β hemólise
� Produção de pigmentos difusíveis (hidrosolúveis 
- Piocianina - Azul, e Fluresceina (Pioverdina) 
(algumas produzem também Piorrubina-vermelho)
PIGMENTO PIOCIANINA
�Patógeno oportunista � Introduzida em áreas 
desprovidas de defesas normais (mucosa ou pele 
rompidas por lesões teciduais diretas; cateteres 
intravenosos ou urinários, neutropenia quando na 
quimioterapia de tratamento de câncer)
�Resistente a corantes, muitos anti-sépticos e 
drogas antimicrobianas (comum nos hospitais)
�Cresce bem entre 37oC e 42oC
Quege GE, Bachion MM, Lino Junior RS, Lima ABM, Ferreira PS, Santos QR, Pimenta FC. Comparação da atividade de ácidos graxos essenciais 
e biomembrana na microbiota de feridas crônicas infectadas. Rev. Eletr. Enf. [Internet]. 2008;10(4):890-905
Cápsula Polissacaridica
(Alginato)
Endotoxina (LPS)
Fímbrias
Flagelo
Principais fatores de virulência deP. aeruginosa
Outros 
produtos
-Proteases:
Elastases (LasA, LasB) 
Protease Alcalina
-Hemolisinas: 
Fosfolipase C
Ramnolipídio
-Exotoxina A
-Exoenzima S
-Piocianina 
Fator de virulência Efeito biológico
Fímbrias
(Neuraminidase)
Aderência ao epitélio respiratório
(Melhora adesão das fímbrias)
Cápsulas de polissacarídios
(Polimeros de ácido manurônico e 
gulurônico) = Alginato ou alginolato
Aderência ao epitélio traqueal (receptor 
ácido siálico da MP), anti -fagocitose
Endotoxina (LPS) (lipídeo A) Febre, oligúria, leucopenia ou leucocitose, 
Fatores de Virulência associados à P. aeruginosa
Endotoxina (LPS) (lipídeo A) Febre, oligúria, leucopenia ou leucocitose, 
coagulação intravascular disseminada (CID), 
anormalidades metabólicas, choque
Exotoxina A (mais importante 
(Termo lábil e imunogênica)
Impede alongamento da cadeia polipeptídica 
(Inibe síntese protéica) - danos a tecidos e 
inibe ação de fagócitos
Exoenzima S (Termo estável e 
imunogênica)
Ação semelhante da exotoxina A
Fator de virulência Efeito biológico
Elastase Lesão do tecido vascular (quebra elastina e 
colágeno) - lesões hemorrágicas (=éctima
gangrenoso), inibição da função dos 
neutrófilos (interfere na resposta inflamatória 
e imunológica)
Protease alcalina (atividade em pH 
alcalino)
Lesão tecidual, anticomplementar, 
inativação da IgG, inibição da função dos 
neutrófilos (interfere na resposta inflamatória 
e imunológica)e imunológica)
Fosfolipase C Hemolisina termo lábil, ação necrosante
(degradação de lipídeos e lecitina) (fosfatidil
colina da membrana de eritrócitos)
Leucocidina Inibe ação de neutrófilos e linfócitos (capaz 
de matar o fagócito mesmo após a bactéria 
ter sido fagocitada)
Bacteriocinas (Piocinas) Matar bactérias (microbiota normal)
Fímbrias do tipo IV
Receptor: Gangliosídeo GM1 quando desprovido 
de ácido siálico
Fatores de virulência
Sialidase (Neuraminidase)
Flagelo ���� Tipo “b” flagelina peso molecular de 
53KDa
Tipo “a” pertence a um grupo heterogêneo PM 
45 a 52 Kda
Fatores de virulência
Lipopolissacarídeo (LPS) ���� Liberação de citocinasLipopolissacarídeo (LPS) ���� Liberação de citocinas
Obs. LPS � adesão ao 
tecido pulmonar e às células 
da córnea
Febre, oligúria, leucopenia ou 
leucocitose, coagulação intravascular 
disseminada (CID), anormalidades 
metabólicas, choque
Alginato���� Polímero de ácido α-L- gulurônico e β-D-
manurônico) � Antifagocítico e de adesão
Produção de alginato (gene alg) - mutação gene muc –
condições normais inibe a expressão do gen alg
Fatores de virulência
Produção de alginato em meio 
Luria-Bertani (LB) Agar sem NaCl 
e incubados a 37°C durante 12 h, 
e, a 25°C durante 24 h para 
melhorar a pigmentação. 
A. tipo selvagem (linhagem 
PAO1). B. linhagem mucóide 
isolada de paciente com fibrose 
cística (FRD1 (mucA22).
Alginato/biofilme
Fatores de virulência
Microscopia eletrônica de P. aeruginosa em superfícies de vidro. Fracamente aderentes formando uma monocamada
(B e D) e moderada e fortemente aderente (A e C). (A e B; 7 e 14 h após a inoculação, respectivamente) e com o
biofilme (C e D; 20 e 40 h, respectivamente, após a inoculação) .
Deligianni et al. BMC Microbiology 2010 10:38
a) biofilme sobre a superfície de granito. Barra de escala, 10 mícrons. 
b) ampliação de um biofilme mostrando em a P. aeruginosa e filamentos de matrix 
extracelular. Barra de escala, 1 mícron. (Whiteley et al, 2001)
Elastase A (LasA) – serina protease
Elastase B (LasB) –metaloprotease –Zinco
Protease Alcalina
Fatores de virulência
Proteases
Elastina LasA
Lesão do tecido vascular 
(quebra elastina e 
colágeno) - lesões 
hemorrágicas (=éctima
lesões de pele e tecidos 
hemorragia e necrose
Elastina
Parede vascular 
e tecido 
pulmonar 
LasA
LasBProtease Alcalina
hemorrágicas (=éctima
gangrenoso), inibição da 
função dos neutrófilos 
(interfere na resposta 
inflamatória e imunológica)
Fosfolipase C (Plc) 
(hemolisina termo lábil)
Ramnolipídeo (Rhl) – Glicolipídeo (ramnose)
Fatores de virulência
Ação necrosante (degradação 
de lipídeos e lecitina) (fosfatidil 
colina da membrana de 
eritrócitos)
surfactante pulmonar
Ramnolipídeo
Fosfolipase C
Ação 
sinérgica
Exotoxina A
Exotoxina A (termo lábil e imunogênica) ���� Inibe síntese 
protéica � Danos a tecidos e inibe ação de fagócitos
Fatores de virulência
EF-2 Fator 2 de elongação
Exotoxinas (ExoS (90% das cepas), ExoT, ExoU, ExoY) 
(termo estável e imunogênica) ���� Tóxicas para fagócitos 
(macrófagos), danos teciduais)
Pigmentos 
Piocianina
Catalisa a produção de superóxido e peróxido de 
hidrogênio 
-Danos aos tecidos endoteliais
-Impede o crescimento de outras bactérias 
Fatores de virulência
-Impede o crescimento de outras bactérias 
-Elimina a atividade ciliar respiratória
-Produz danos oxidativos nos tecidos oxigenados, 
como o pulmonar
Pioverdina� Sideróforo que se liga aos íons ferro e 
pode regular secreção de outros FV (Exotoxina A)
Leucocidina ���� Inibe ação de neutrófilos e linfócitos 
(capaz de matar o fagócito mesmo 
após a bactéria ter sido fagocitada)
Fatores de virulência
Paradoxo da P. aeruginosa� Muitos fatores virulência
-Incapacidade de completar os primeiros passo da infecção �
Não é capaz de invadi-las
-Não conseguem manter a colonização persistente 
concomitantemente com a produção de fatores tóxicos que 
causariam danos ao indivíduo
Paradoxo da P. aeruginosa� Muitos fatores virulência
Por que patógeno oportunista???
PACIENTES DE RISCO
-Queimaduras
-Fibrose cística
-Transplante de órgãos
Patogenicidade
-Traqueostomia
-Cateteres permanentes
-Neoplasia hematológica, diabetes, uso
corticóides, uso de antibióticos, próteses
intravascular, cateterização, etc.
Manifestações clínicas causadas por Pseudomonas aeruginosa
Manifestação clínica Condições predisponentes
Endocardite Viciados em drogas injetáveis, indivíduo com prótese de válvulas 
cardíacas, cirúrgias cardíacas (acometimento de valvas 
cardíacas)
Sepsis Cirurgias, cateterização, queimaduras graves, leucemia, 
diabetes mellitus
Infeções pulmonares 
(Traqueobronquites, 
Broncopneumonia 
necrosante)
Pacientes com fibrose cística , pacientes entubados (lesão do 
epitélio traqueal)
necrosante)
Infecções de ouvido 
(otite)
Natação é um importante fator de risco
Infecções de feridas por 
queimaduras
Infecções das vias 
urinárias
Normalmente através de sondas vesicais (infecção nosocomial)
SNC - Meningites Via hematogênica, extensão de estruturas contíguas(ouvido, seios 
paranasais) ou por via direta (punção lombar, traumatismo)
Infecções oculares 
(ceratite e endoftalmite)
Associado a uso de lentes de contato, após cirurgias no olho
Dermatite por Pseudomonas aeruginosa
Ceratite por Pseudomonas aeruginosa
Infecção por Pseudomonas aeruginosa
Ectima gangrenoso
Vesículas eritematosas 
que se tornam 
hemorrágicas, necróticas e 
ulceradas
cultura: isolamento e identificação
Material Clínico (lesões cutâneas, pús, urina, fezes, sangue,
líquido cefaloraquidiano, escarro, etc)
Gram: BGNÁgar sangue: hemolítica
McConkey: lactose negativa
Diagnóstico
McConkey: lactose negativa
série bioquímica
não fermentador
- oxidase positiva
- movimento positivo
- crescimento a 42º C
- pigmento
Bacterioscopia ���� Método de Gram 
Diagnóstico
ISOLAMENTO
Diagnóstico
Ágar sangue: hemolítica
McConkey: lactose negativa
Meio seletivo para P. aeruginosa para 
análise de água para consumo humano.
Resistência à inúmeras drogas
Imipenem 
Tratamento
Imipenem 
Aminoglicosídeos (gentamicina)Fluoroquinolonas (ciprofloxacina)
Polimixinas (caso de multiresistentes)
Gonçalves et al., 2009 Rev. Soc. Bras. Med. Trop. 42 (4), 2009
-Taxa de portadores na comunidade: 0 a 6%
-Taxa de portadores no hospital: 50%
-Fontes de infecção diversificadas: flores, verduras,
equipamentos respiratórios, água, medicamentos,
endoscópios, anti-sépticos, prótese.
Epidemiologia
-Fontes humanas do microrganismo podem ser
pacientes, profissionais de saúde ou visitantes.
-Práticas efetivas de controle de infecção devem ser
concentradas na prevenção da contaminação de
equipamentos estéreis, como equipamento de
ventilação mecânica e máquinas para diálise.
Muito obrigado!!!