4_InterMO-Hosp

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Interação 
microrganismo-hospedeiro 
Cristina Viana Niero 
Classificação filogenética com os três domínios 
Microrganismos podem ser classificados em 3 domínios de 
acordo com suas características 
Diferenças básicas entre procariotos, eucariotos e vírus 
Capsídeo 
Ácido nucléico DNA/RNA 
Matriz Protéica 
Nucleocapsídeo 
Envelope 
Vírus 
de 0,2 a 2 µm 10 a 100 µm 0,02 a 0,3 µm 
Ácido Nucléico DNA/RNA 
Capsídeo 
Reservatórios de microrganismos 
 Solo 
 Água 
 Ar 
 Plantas 
 Animais, insetos 
 Humanos 
1º. Contato com microrganismos ocorre 
durante o nascimento 
Microbiota normal 
Microbiota normal e hospedeiro 
Curiosidade: o ser humano apresenta 
1013 células em seu corpo e cerca de 1014 bactérias associadas a ele 
(maioria residente no intestino grosso) 
Tortora, Funke and Case 
Exemplos de microrganismos da microbiota normal humana 
(www.anvisa.gov.br) 
EXEMPLOS DE TROPISMO TECIDUAL DE ALGUNS 
MICRORGANISMOS ASSOCIADOS AO HOMEM 
 
 
 
 MICRORGANISMO TECIDO 
 
 
Streptococcus mutans Superfície do dente 
 
Streptococcus salivarius Superfície da língua 
 
Escherichia coli Intestino delgado 
 
Staphylococcus aureus Nasofaringe 
 
Staphylococcus epidermidis Pele 
 
Candida albicans Trato urogenital 
 
 
FATORES QUE ALTERAM A NATUREZA E No MICROBIOTA 
RESIDENTE 
 
 
 - mudanças de temperatura, umidade, pH (ex. pele) 
 - idade (crianças tem microbiota mais variada) 
 - pacientes hospitalizados 
 - tratamentos quimioterápicos 
 - sistema imune debilitado 
 - higiene pessoal 
Desvantagens da microbiota normal 
Potencialmente patogênica quando: 
• microrganismo atinge locais estéreis (ex. sangue) 
• sistema imune torna-se ineficaz (ex. imunodeprimido) 
Vantagens da microbiota normal 
Inibem a colonização por patógenos potencialmente patogênicos 
 (antagonismo bacteriano) 
• competição de nutrientes 
 
Produzem vitaminas B e K (intestino) 
Estímulo antigênico que assegura o desenvolvimento do sistema imune 
 
Microrganismos e seres humanos 
Poucos são sempre patogênicos 
Muitos são potencialmente 
 patogênicos 
Maioria nunca é 
patogênico 
Conceitos 
• Microrganismos potencialmente patogênicos 
• Microrganismos raramente patogênicos 
• Microrganismos estritamente patogênicos 
como considerar mo. oportunistas, potencialmente 
e estritamente patogênicos nos casos de: 
imunodepressão, 
cirúrgicos ?? 
RELAÇÃO ENTRE MICRORGANISMO E HOSPEDEIRO 
 
 
 
 1. MUTUALISMO 
 benefício mútuo 2. COMENSALISMO 
 E. coli - intestino um dos organismos é 
 produção de vitaminas K, B beneficiado e o outro não é 
 afetado 
 ex. microbiota normal 
 
 
 
 
 3. PARASITISMO 
 somente bactérias se 
 beneficiam 
 
 danos 
 hospedeiro 
 
(Simbiose) 
Transmissão de microrganismos 
 
 reservatório 
 Solo 1. via direta (contato direto entre 
 Água reservatório e hospedeiro) 
 Ar ex. sífilis, tuberculose, Aids 
 Plantas 
 Animais, insetos 2. via indireta (transmitido via agente) 
 Humanos ex. objeto cirúrgico, água contaminada, 
 agulhas e seringas (Aids) 
 
 
hospedeiro 
BARREIRAS CONTRA A INFECÇÃO 
Pele 
Antimicrobianos 
locais 
Cílios 
Resposta imune do 
hospedeiro 
Fluxo secreções 
nas mucosas 
Microbiota residente 
 
Mucosa 
 
pH 
Estágios de interação microrganismo-hospedeiro 
Encontro físico entre hospedeiro e 
microrganismo 
 
Colonização do hospedeiro pelo mo. 
 
Entrada, invasão e disseminação do mo. 
 
Doença 
 
Colonização é a persistência de microrganismos em superfícies 
(pele, orofaringe, trato gastrointestinal, trato genitourinário) 
produtos sintéticos biofilmes 
 
A colonização por mo. pode ser classificada como comensalismo, 
ou seja, não causa danos. No entanto, este é o primeiro passo 
para desencadear infecção e doença. 
Encontro físico entre hospedeiro e 
microrganismo 
 
Colonização do hospedeiro pelo mo. 
 
Entrada, invasão e disseminação do mo. 
 
Doença 
O que é infecção e doença ???? 
Conceitos 
•Infecção: entrada e multiplicação de microrganismos 
•Doença: condição na qual a infecção por um microrganismo gera 
sinais e sintomas (danos ao hospedeiro) 
•Patogenicidade: habilidade de causar doença 
•Virulência: grau de patogenicidade 
•Fator de virulência: componente, produto ou estratégia 
bacteriana, que contribui para o estabelecimento de uma doença 
 Fatores que influenciam e controlam a colonização 
 
 Microrganismo 
 Adaptação a variações do hospedeiro 
 (co-existir com outros mo., resistência a substâncias do hospedeiro) 
 Fatores de aderência às células do hospedeiro 
 (proteínas de aderência, biofilmes) 
 Motilidade 
 
 Hospedeiro 
 barreiras físicas e químicas 
(pele, muco e movimento ciliar, produção de lisozimas 
que degradam a parede bacteriana) 
Resposta imunológica 
 
Aderência 
• Para evitar remoção física e imunológica, o microrganismo deve 
aderir a: 
 
- superfícies celulares 
 Ex. nos tratos respiratório, gastrointestinal e genitourinário 
 
- superfícies sólidas. 
 Ex. dentes, válvulas cardíacas, próteses 
 
- outros microrganismos 
Aderência 
 
• Processo de interação específico ligante-receptor 
 
 
bactéria 
hospedeiro 
adesinas 
receptores 
Capacidade de ligar-se às células do hospedeiro 
Aderência bacteriana 
Adesinas são moléculas proteicas localizadas na superfície do 
mo. com capacidade de ligar-se especificamente às células 
e/ou tecidos do hospedeiro 
Ex. gonococo possui peptídeo 
nos pili bacterianos e ligam-se a 
receptores da célula induzindo 
a endocitose 
Aderência bacteriana 
ex. Escherichia coli enteropatogênica (EPEC) 
(intimina - adesina bacteriana presente na parede) 
1. Por fatores ambientais 
 Temperatura, Atmosfera de oxigênio, etc... 
2. Por alterações genéticas 
 
Expressão varia em função do sítio do hospedeiro ou da 
presença no ambiente externo 
 
Pode haver expressão simultânea de múltiplas adesinas 
Regulação da expressão de adesinas 
Biofilmes são comunidades de mo. que aderem a 
superfícies vivas ou inanimadas 
Ex. placa bacteriana dentária, algas nas paredes de piscinas, fungos 
nas paredes de banheiros ... 
 
• Desenvolvimento Estrutural 
– Evento primário – adesão reversível 
– Adesão irreversível 
– Multiplicação e formação de exopolímeros 
– Adesão de outros mo. 
– Maturação do biofilme 
– Dispersão celular 
Água, cels bacterianas, 
polissacarídeos, 
proteínas ... 
Formação de biofilmes 
http://www.personal.psu.edu/faculty/j/e/jel5/biofilms/primer.html 
Staphylococcus sp aderido a superfície 
interna de cateter 
Alguns fatores que influenciam a formação de biofilme 
Fatores genotípicos genótipo do mo. 
 expressão de genes que codificam 
 para estrutura de superfície 
 (adesinas) ... 
 
Fatores físico-químicos temperatura 
 pH 
 pressão 
 demanda e disponibilidade de oxigênio
 
A entrada do mo. se segue após 
Quebra de barreiras físicas(ex. perfuração de pele, cirurgias, queimaduras de pele) 
Inalação 
Alteração de ambiente (ex. pH do estômago) 
Alteração da microbiota residente facilitando a entrada de outros mo. 
(ex. quimioterapias, imunodepressão) 
Encontro físico entre hospedeiro e 
microrganismo 
 
Colonização do hospedeiro pelo mo. 
 
Entrada, invasão e disseminação do mo. 
 
Doença 
Invasão bacteriana 
Modo e grau variam entre diferentes espécies bacterianas 
Capacidade de penetrar células e/ou tecidos do 
hospedeiro 
Por que invadir ??? 
Certas bactérias só se multiplicam no interior de células eucarióticas 
ex. Rickettsia sp (intracelulares obrigatórias) 
 
Outras se multiplicam e espalham para células vizinhas para escapar das 
defesas do hospedeiro 
Ex. Shigella, Mycobacterium (intracelular facultativo) 
Esquema representativo de 
infecção de células 
epiteliais da parede 
intestinal causada por 
Shigella 
Invasinas 
são proteínas que ativam o 
maquinário do citoesqueleto 
celular promovendo a 
fagocitose do microrganismo. 
Mycobacterium impede a 
fusão entre fagossoma e 
lisossoma 
 (“tryptophane aspartate-containing coat protein”) 
 TACO Pieters, 2001 
 
H37 
H37 
H37 
H37 
Após a entrada do mo. no hospedeiro há a necessidade de sobrevivência e 
multiplicação que caracteriza a infecção. 
 
A extensão e severidade da infecção depende de: 
 - fatores do hospedeiro ex. sistema imune 
 
 - fatores do mo. como por ex. fatores de virulência 
 aderência às células (adesinas) 
 formação de cápsula inibindo fagocitose 
 liberação de enzimas e toxinas que danificam fagócitos 
 inibição da fusão fagossoma-lisossoma 
 multiplicação intracelular 
 - número de mo. introduzidos no hospedeiro 
Bacillus anthracis Streptococcus pneumoniae 
(http://textbookofbacteriology.net/BSRP.html) 
Cápsula 
Envoltório extracelular de polissacarídeo 
Cápsula de polissacarídeo pode esconder as moléculas de LPS e 
peptideoglicano de bactérias impedindo a ativação da resposta inflamatória e 
conseqüentemente a fagocitose. 
- Outras funções: 
Proteção contra antibióticos 
Presença favorece doenças mais invasivas e persistentes 
FUNGO 
 
Infecção por C. neoformans 
Fezes de pombos 
Hospedeiro imunocomprometido 
 
 
SNC 
Fator de Virulência - (cápsula) 
 
Cápsula: matriz extracelular polissacarídica viscosa que serve para 
aderência e dificulta a fagocitose do microrganismo pelas células 
do sistema imune do hospedeiro. 
C. neoformans 
Tinta da china 
 fosfolipídeos peptideoglicano lipídeo+LPS porina ac. micólico lipídeos LAM arabinogalactano 
(URL: http://www.uct.ac.za/depts/mmi/lsteyn/cellwall.html) 
Gram + Gram - micobactérias 
Permeabilidade 
Resistência a agentes físicos e químicos 
Algumas enzimas extracelulares bacterianas que 
contribuem no processo de virulência 
Enzima Patógeno Atividade 
Hialuronidase Clostridium sp degradação de ácido hialurônico 
(tecido) 
Colagenase Clostridium sp degradação da rede de colágeno 
Coagulase S. aureus coagulam o fibrinogênio do sangue 
em fibrina que protege a bactéria 
da fagocitose 
Estreptoquinase 
Estafiloquinase 
S. pyogenes 
S. aureus 
dissolvem os coágulos formados pelo 
organismo 
FUNGO 
 
Micotoxinas 
são produzidas pelos fungos e causam danos às células hospedeiras, 
são mutagênicas e carcinogênicas. 
 
 Ex.: Aflatoxina: produzida por espécies do gênero Aspergillus, 
causam danos as células hepáticas. A produção desta toxina é 
induzida principalmente quando o fungo cresce sobre grãos 
(amendoim, feijão, milho, etc.) 
 
Milho com Aspergillus 
 Como os vírus entram no corpo? 
 Aerosols 
Injection 
 Bite 
 Sexual 
Contact 
Ingestion 
Nucleus 
1. Aderência 
2. Penetração 
3. Desnudamento 
4. Replicação 
5. Montagem 
6. Liberação 
 Ciclo de replicação viral 
 
 
1. Aderência 
 
2. Penetração 
 
3. Desnudamento 
 
4. Replicação 
 
5. Montagem 
 
6. Liberação 
 
Mecanismos de patogenicidade viral 
evasão do sistema imune 
Anticorpos se ligam aos epitopos virais e impedem que os vírus 
penetrem nas células hospedeiras bloqueando sua replicação. 
 Alguns vírus alteram a conformação das 
proteínas (epítopos) por mutações e 
recombinações no genoma e impedem 
reconhecimento dos anticorpos. 
 ex: HIV, vírus da hepatite C… 
Nucleus 
linfócito-T citotóxico (CTL) 
As células hospedeiras infectadas com vírus 
expõem na sua superfície epítopos virais 
acoplados a receptores chamados MHC-1 
(major histocompatibility complex-1). 
As células CTLs reconhecem estes 
receptores contendo epítopos virais e as 
destroem. 
Mecanismos de patogenicidade viral 
evasão do sistema imune 
Mas … 
alguns vírus, (citomegalovirus e Epstein-Barr), 
 impedem a síntese da molécula de MHC-1 e desta forma deixam 
de expor seus epítopos para o reconhecimento das CTLs. 
Portas de saída 
 
Geralmente o mo. usa a mesma porta de entrada para saída e assim 
infectar outro hospedeiro. 
 
As principais portas de saída são: 
Trato respiratório 
Trato gastrointestinal 
Trato genitourinário 
 
Insetos, agulhas, sangue ... 
Um patógeno de sucesso deverá: 
• ser transportado para um hospedeiro 
• entrar no hospedeiro e evitar sua remoção 
• migrar para um sítio que permita seu crescimento 
(multiplicação) 
• evadir as defesas do hospedeiro e multiplicar-se nesse 
sítio preferencial 
• Eventualmente, transferir-se para novo hospedeiro e 
recomeçar o ciclo 
 
** fatores de virulência específicos são requeridos em cada 
estágio** 
 
Patogenicidade 
• Processo multifatorial 
 
• Processo multidimensional 
 eventos organizados no tempo e espaço 
 Os processos de tratamento de esgotos, derrames de óleos, também 
utilizam as bactérias no processo de degradação dos resíduos orgânicos. 
 
 Nas usinas de reciclagem de lixo, são utilizadas na produção de adubos. 
 
 
 
 
ação de bactérias e fungos 
Microrganismos e bem estar humano 
 
Diversity of soil mycobacterium isolates from three sites that degrade 
polycyclic aromatic hydrocarbons. 
Miller CD, Child R, Hughes JE, Benscai M, Der JP, Sims RC, Anderson AJ. 
J Appl Microbiol. 2007;102(6):1612-24. 
 
 
 
Use of Mycobacterium austroafricanum IFP 2012 in a MTBE-degrading 
bioreactor. 
Maciel H, Mathis H, Lopes Ferreira N, Lyew D, Guiot S, Monot F, Greer 
CW, Fayolle-Guichard F. 
J Mol Microbiol Biotechnol. 2008;15(2-3):190-8. 
MTBE= eter metilbutil terciário 
 A indústria farmacêutica utiliza bactérias para a produção de 
antibióticos e vitaminas. A indústria química emprega as 
bactérias na produção de acetona, metanol, butanol e outros. 
 
 
 Podem ser usadas na produção de alimentos (Streptococcus e 
Lactobacillus - na produção de iogurtes, queijos, leites 
fermentados e outros; Corynebacterium produz o ácido glutâmico 
ou glutamato monossódico, vendido comercialmente como aji-no-
moto; Acetobacter transforma o vinho em vinagre). 
 A moderna biotecnologia permitiu a modificação do material genético de 
algumas bactérias, fazendo com que elas passassem a produzir insulina 
para o tratamento da diabetes. 
 
 
 
 
 
 
 A cirurgia plástica faz uso da toxina botulínica para atenuação de rugas. 
A toxina é produzida pelas bactérias da espécie Clostridium botulinum 
tem a capacidade de paralisar a musculatura, relaxando-a.