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Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Componente Laboratorial Bacteriologia 3º ano 2018/2019 Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 1 Índice 1. Desinfeção e Staphylococcus 1.1. Fundamento Teórico 1.2. Parte Prática 1.3. Análise das placas da aula anterior 2. Infeções trato respiratório inferior e S. pneumoniae 2.1. Fundamento teórico 2.2. Parte Prática 3. Microbiota Urinária e UTI 3.1. Fundamento teórico 4. Serotipagem e serodiagnóstico 4.1. Fundamento teórico 5. MIC 5.1. Fundamento teórico 5.2. Parte prática 6. Estudo da suscetibilidade a antimicrobianos 6.1. Fundamento teórico 6.2. Parte prática 7. PCR e Sequenciação 8. MALDI-TOF/ MS 9. Whole-genome sequencing (WGS) e Methods for strain typing 10. Conceitos chave 11. Antibióticos Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 2 1. Desinfeção e Staphylococcus 1.1. Fundamento Teórico Microbioma da pele: a importância do seu equilíbrio vs disbiose A pele e os tecidos moles não são esteréis; A distribuição dos microrganismos é variável e depende do local do organismo e do próprio individuo; • Disbiose Ocorre na flora normal quando há um desequilíbrio da microbiota e, consequentemente um desequilíbrio imunológico. Cutibacterium acnes: faz parte da pele, no entanto quando há excesso deste organismo ou é de um estirpe mais violenta provoca acne; Staphylococcus aureus: provoca na pele dermatite atópica sem causa determinada; há um excesso de multiplicação do microrganismo; Rutura da barreira da pele Provocados por lesões na pele, constituem locais de entrada de patogénicos para tecidos profundos ou corrente sanguínea. Muitas vezes o microrganismo é comensal na pele mas patogénico na corrente sanguínea. • Infeções da pele e tecidos moles Foliculite: infeções piogénicas Conjuntivite e Blefarite: infeções nos tecidos moles Celulitis: infeção a nível da derme (não é celulite) • Manifestações na pele Escarlatina: Sreptococcus pyogenes presente na garganta Síndrome da pele escaldada: Staphylococcus aureus; epiderme destaca-se da derme Flora residente vs flora transitória A flora residente existe na epiderme, onde se multiplica, tendo um papel importante na prevenção da colonização da flora transitória. Constituída por bacilos gram positivos e anaeróbios. Estes microrganismos são removidos por ação química de um antissético. A flora transitória localiza-se na superfície da pele e é formada por microrganismos que adquirimos no contacto com o ambiente. Qualquer microrganismo pode ser encontrado apesar de ser mais comum encontrar bacilos Gram Negativos (Escherichia coli e Pseudomonas spp.) e cocos Gram Positivo ( Staphylococcus aureus). A lavagem das mãos com água e sabão neutro remove-os com facilidade. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 3 • Colonização vs infeção: a colonização é feita por bactérias que não fazem parte da flora resistente Higienização das mãos Em ambiente hospitalar são usados antimicrobianos à base de álcool a 70%, pois este leva à desnaturação das proteínas em presença de água (logo álcool a 80% é mais eficaz que a 90% p.e.) Com formulações à base de álcool, o tempo de lavagem deve ser de 20 a 30 segundos, enquanto que com água e sabão deve ser de 40 a 60s. A água e sabão é usada na lavagem de mãos visualmente sujas ou em doentes com bactérias esporuladas. O uso intensivo de produtos biocidas é alarmante uma vez que provoca aumento de bactérias resistentes, uma alteração da microbiota natural e tem desconhecido efeito a longo prazo. 1.2. Parte Prática Objetivo 1 Avaliação da flora microbiana das mãos cultivável nas condições estabelecidas; Avaliação da flora microbiana das mãos cultivável nas condições estabelecidas após desinfeção com diferentes produtos Procedimento Dividir placa ao meio sendo um lado antes e outro após lavagem Colocar zaragatoa em tubo com soro e espremer o excesso nas paredes Passar nas zonas críticas Inocular 1º quadrante com zaragota e os restantes com ansa Meio Gelose de sangue: meio não seletivo, diferencial e enriquecido; usado para pesquisar microrganismos presentes na mão Manitol: meio seletivo, pois só bactérias halo-tolerantes conseguem crescer (meio hipertónico com NaCl), e diferencial pois permite distinguir se bactérias fermentam ou não; O manitol não é um bom meio para detetar pigmento pois tem indicador de pH. Usado para identificar Staphylococcus aureus presentes na muscosa nasal, pois Aureus cresce e fermenta com cheiro característico neste meio Nota: Staphylococcus aureus tem pigmento amarelo => caracter oxidante Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 4 Objetivo 2 Identificação de espécies de Stapylococcus Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 5 1.3. Análise das placas da aula anterior Na generalidade verifica-se que após lavagem das mãos houve uma redução considerável na quantidade de microrganismos incubados. No entanto verificou-se que o etanol a 70% não tem ação sobre bactérias esporuladas. 2. Infeções trato respiratório inferior e S. pneumoniae 2.1. Fundamento teórico A microbiota do trato respiratório varia do trato inferior para o trato superior. Patologias • De aparecimento rápido: p.e. pneumonia (atinge parênquima pulmonar) • De aparecimento lento: tuberculose, fibrose cística, etc Recolha de amostras (expetoração) A recolha de sangue é feita em simultâneo com expetoração. Comunitária: 2 a 3 bactérias Hospitalar: bactérias que causam outras infeções Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 6 Em doentes em coma é recolhido o suco gástrico. No caso da expetoração, esta deve ser recolhida de manhã (pois está mais concentrada), a boca deve ser lavada com uma solução salina ou água para retirar microbiota. Esta lavagem não pode ser feita com antisséticos Nota: pessoas c/ tuberculose podem não expetorar bacilos Avaliação da expetoração por microscopia Avaliação feita em objetiva 10x; É feita uma coloração de gram diretamente da expetoração; É necessário ter neutrófilos e células epiteliais. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 7 • Ziehl- Neelsen Coloração diferencial importante pois estas bactérias tem muito ácido micólico que impede a entrada do corante; Nota: Bactérias álcool-ácido-resistentes não descoloram com descolorante; Bacillus ficam corados de rosa • Fluorescência direta Efetuada com anticorpos marcados; Importante para bactérias que demoram muito tempo a crescer. 2.2. Parte Prática Meios de cultura • MacConkey: seletivo para Gram – • Chocolate agar: ocorreu a lise dos eritrócitos libertando os seus componentes e tornando o meio mais rico; usada para bactérias fastidiosas • Blood agar: meio enriquecido e diferencial pois podemos avaliar hemólise da bactéria; usada para bactérias fastidiosas Streptococcus pneumoniae • Exame microscópico Coccus em cadeia gram + ; coccus mais alongados (com pontas que parecem lanças) que costumam estar em pares => diplococcus de gram + • Exame de culturas Bactérias fastidiosas requerem condições muito específicas para crescer Atenção que gelose de sangue já tem catalase o queinfluencia o resultado desta prova Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 8 Tipo de bactéria Bactérias não hemolíticas - γ Bactérias β-hemolíticas Bactérias α-hemolíticas G el o se d e sa n gu e ex em p lo s Ausência de hemólise. Não causam modificação no meio Ex: Streptococcus bovis Hemólise completa das hemácias, formando uma zona transparente ao redor da colônia Ex: Streptococcus pyogenes Hemólise parcial com perda parcial de hemoglobina pelas hemácias, formando zona cinzenta ou esverdeada ao redor da colônia Ex: Streptococcus pneumoniae O u tr as ca ra ct e rí st ic as Aspeto mucoíde pois possui cápsula; +virulento • 2º tubo é obtido a partir do 1º • Se há produção de auto-lisina há lise da bactéria e meio fica límpido • Se não há produção de auto-lisina o meio mantem-se turvo Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 9 3. Microbiota Urinária e UTI 3.1. Fundamento teórico 16S RNA tem poder taxonómico pois identifica bactérias presentes na urina. Papel da microbiota urinária na homeostasia do trato urinário 1. Produção de neurotransmissores, como a seretonina 2. Competir com patogénicos 3. Regulação e manutenção das junções do epitélio 4. Produção de compostos que matam patogénicos 5. Degradação de compostos nocivos 6. Comensais podem criar barreira e bloquear entrada do patogénico Bactérias comensais: bactérias que habitam no nosso intestino e se alimentam de parte do que nós comemos, não havendo qualquer consequência para o nosso organismo. Disbiose: No entanto estas bactérias que podem inibir a ação de agentes patogénicos podem exercer a ação contrária e assim contribuir para o desenvolvimento do patogénico ou causar sintomas. Caracterização da microbiota • Extração do DNA (independente da cultura): caracteriza a comunidade microbiota através do material genético recuperado de uma dada amostra Processo demorado e dispendioso; Impossível de descriminar células vivas de mortas; • Isolamento do microrganismo (dependente da cultura): caracteriza a comunidade microbiota a partir de colónias obtidas por isolamento; Usamos várias condições de ensaio e grande quantidade de amostra; Usa-se espectrometria de massa ou sequenciação 16S sRNA; O EQUC permitiu um aumento do volume de colónias e o tempo para a sua identificação; Deteta apenas organismos vivos; Não engloba microrganismos que não é possível incubar em culturas; Infeções do trato urinário – UTI • Fatores de risco: a mulher é mais suscetível a infeções urinárias devido à estrutura anatómica da uretra, idade, diminuição da produção de estrogénio, etc. • Sintomas clínicos: polyuria (small but frequente urination); Dysuria (painful urination); pode levar a sepsis; • Agentes etiológicos: bacilos Gram – (Escherichia coli; Pseudomonas aeruginosa; Klebsiella spp.; Proteus mirabilis); coccus Gram + ( Staphylococcus spp.; Enterococcus spp.); bacilos Gram + (Corynebacterium spp.) Exame químico semi-quantitativo da urina: • pH: 5,5-5,6 -> urina mais alcalina através da produção de amónias pelas bactérias Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 10 • Nitritos: procurar se há bactérias que não produzem nitrato redutase; se produzir é sinal de infeção • Hemoglobina: • Esterase leucocitária: indicativo de infeção quando tem grande número de leucócitos Exame urocultural • Cled Agar: meio não seletivo, diferencial; contem lactose que indica se bactéria fermenta (passa de verde a amarelo) ou não (fica verde azulado) • MacConkey: meio seletivo; destinado ao crescimento de bactérias gram – fermentadoras de lactose. Tornando o meio rosa, pois do seu metabolismo resulta um ácido que diminui o pH do meio. • CPS: meio cromogénico; E.coli forma colónias rosa, Enterococcus faecalis forma colónias azuis e Proteus mirabilis forma colónias castanhas com halo Enterobacteriaceae – fenótipo Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 11 Pseudomonas aureginosa • Bacillus gram – • Oxidase (+) • Motilidade polar • Fermentação da glucose (-): se não fermentam glucose tb não fermentam qualquer açúcar; são aeróbios restritos • Citrato (+) • Produção de pigmentos ( em água de peptona e clorofórmio): clorofórmio deposita-se no fundo e conseguimos fazer a extração do azul (Piocianina). No entanto se Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 12 observamos a parte de cima do tubo temos outro pigmento (amarelo) que é solúvel em água. Pioverdina é um fator de virulência pois faz captação de ferro; Estes pigmentos são expulsos por bomba de efluxo. Se não tivermos pigmentos significa que estes não vai ser expulsos assim como os antibióticos. • Cheiro a maças Nota: para fazer preparações a fresco para verificar a mobilidade usa-se diafragma fechado e condensador para baixo 4. Serotipagem e serodiagnóstico 4.1. Fundamento teórico Serotipagem: usamos antigénio bacteriano que pode ter variações químicas e reagir com anticorpos diferentes; permite diferenciação de microrganismos da mesma espécie pela produção de antigénios que vão ser reconhecidos por diversos anticorpos. Importante, pois, há serotipos + ou – patogénicos, o que nos pode facilitar o despiste e minimizar infeções. Serodiagnóstico: usamos anticorpo do paciente; usado quando há dificuldade em bactérias crescer em laboratório Grupos de Lancefield Classificação de acordo com diferenças antigênicas, nomeadamente na localização dos antigénios na célula, que pode ser na parede celular ou entre a parede e a membrana celular. O antigénio mais usado é o carbohidrato C – confere proteção à bactéria contra a lisosima (corta ligação β-1-4). Há espécies que se podem agrupar em vários grupos, mas em caso de diagnóstico não se sabe a espécie exata. S. pyogenes pertence ao grupo A e S. agalactiae pertence ao grupo B. Esta deteção é feita a partir de imunocromatografia, onde linha de controlo tem de aparecer sempre para validar o resultado. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 13 Febre reumática – S. pyogenes Só se manifesta 1-5 semanas após faringite Anticorpos que mais atuam Estreptolisina O Dnase B Hialuronidase Estreptoquinase • TASO – Título anti-estreptolisina O Faz ponte entre a febre e infeção; Não indica se temos febre reumática Avalia-se a presença de anticorpos anti streptolisina O no soro do paciente. Neste teste não são usadas bactérias nem meios de culturas, apenas o soro do paciente • Quando se suspeita da presença de Streptococcus pyogenes como agente de uma infeção (p.e. faringite) para além de isolamento normal na superfície do meio, perfura- se a gelose de sangue de forma a que a bactéria cresça longe da superfície do meio. Isto faz-se porque a estreptolisina O, uma das enzimas responsáveis pela beta- hemólise do S. pyogenes, é lábil na presença de oxigénio e, por isso, se não semearmos a bactéria longe do oxigénio a beta-hemólise pode ser mais dificilmente detetada. • Quanto à presença de oxigénio quando perfumarmos o meio, não tem de existir ausência completa de oxigénio. Quando perfuramos não fica um buraco. As paredes do meio ficam praticamente em contacto uma com a outra e, por isso, há diminuição de oxigénio comparativamente à superfície do meio.Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 14 • Diagnóstico microbiológico Salmonella Realizamos dois ensaios, um com controlo negativo, que não aglutina e outro (que vamos analisar) que vai aglutinar com um dos anti-soros polivalentes existentes. De seguida, e conforme o resultado do ensaio anterior vamos testar o grupo somático através do recurso a soros monovalente. 5. MIC 5.1. Fundamento teórico Dosagem antimicrobial: tem em consideração as interações existentes entre o metabolismo do paciente (HOST), o patogénio (BUG), o espetro de atividade e propriedades químicas do antimicrobiano (DRUG). Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 15 MIC: corresponde à concentração mínima de um composto antimicrobiano (µg/mL) que inibe o crescimento de um dado microrganismo, nas condições testadas. Usado para selecionar o antimicrobiano ideal. Diferença no MIC pode condicionar o uso de antibióticos. • Método da Microdiluição: metodologia quantitativa; é determinada a menor concentração de antimicrobiano capaz de inibir o crescimento da amostra bacteriana. Podem-se estudar mais do que uma amostra bacteriana e em diferentes compostos. Utiliza-se uma placa de elisa com 96 poços. Ponto final da incubação: verificar se há ou não crescimento através da existência ou não de turvação e depósitos no fundo dos poços. • Método do E-test: o E-test é uma fita plástica que é impregnada por concentrações (µm/mL) crescentes de antimicrobiano numa das suas faces, sendo que na face oposta está a escala de concentrações testadas. Este teste baseia-se na difusão de um gradiente antimicrobiano no agar, para a determinação da suscetibilidade da amostra Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 16 Breakpoint clínicos: corresponde à concentração de um antimicrobiano que define se bactéria é suscetível ou resistente a esse antimicrobiano. Dependem do método de teste e são expressos quer em concentração (µm/mL) quer em tamanho de diâmetro (mm). • S- Susceptible, standard dosing regimen: um microrganismo é classificado como S quando há uma grande probabilidade de sucesso terapêutico usando uma dosagem standard do agente antimicrobiano. Nestes casos é mais fácil aumentar a concentração. Apresenta um MIC muito baixo. • I- Susceptible, increased exposure: um microrganismo é classificado como I quando há possibilidade de sucesso se conseguirmos aumentar a concentração do antimicrobiano, ou seja, se conseguirmos ajustar a posologia para o antibiótico estar presente no local de infeção. • R- Resistant: um microrganismo é classificado como R quando há grande impossibilidade de insucesso terapêutico. Neste caso apresenta um MIC muito elevado. NOTA: Os breakpoints clínicos e ECOFF’s são elaborados por CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute), BSAC (francês) e EUCAST (europeu). • Estabelecimento dos Breakpoints clínicos (são estabelecidos após analise de:) 1) IMPORTANTE: MICs são os principais breakpoints 2) Distribuição dos MICs para diferentes espécies/antimicrobianos 3) Propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas dos agentes microbianos 4) Dados clínicos que correlacionam os resultados individuais do MIC com os resultados dos pacientes ECOFF – Epidemiological cut-off value: valor de MIC que identifica o limite máximo da população do tipo selvagem de uma espécie bacteriana. O ECOFF não altera com origem da amostra ou tempo da mesma. • Microganismo do tipo selvagem – WILDTYPE WT: são microrganismos de uma dada espécie que são isentos de mecanismos mutacionais de resistência adquiridos contra o agente antimicrobiano. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 17 NOTA: não existe uma relação definida entre breakpoints clínicos e ECOFFs. EUCAST WT e ECOFF Breakpoint clínico superior a ECOFF Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 18 Exemplo prático Breakpoint clinico igual a ECOFF Breakpoint clinico mais baixo que ECOFF Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 19 ECOFF e Zone diameters 5.2. Parte prática Inoculação das placas É importante não inocular com muita força para não afetar os diâmetros dos halos de inibição. Para além disso é necessário remover excesso de fluído para não afetar a inoculação. Dispensa de discos de antibióticos Conservar os discos segundos as condições recomendadas pelo fabricante. Usar um dispensador ou colocar os discos na placa de forma manual. Se usar o dispensador, é necessário no fim pressionar os discos com uma pinça para certificar que estes aderiram ao meio. Incubação das placas Inverter as placas e incubar no máximo 15 min após aplicação dos discos. Este processo limita a pré-difusão que pode, em caso contrário, resultar em diâmetros maiores Regra dos 15 minutos • Semear suspensão após 15 min da sua preparação (nunca depois de 60 min) • Aplicar os discos após 15 min da inoculação da placa • Incubar após 15 min da aplicação dos discos Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 20 6. Estudo da suscetibilidade a antimicrobianos 6.1. Fundamento teórico Os discos devem estar distribuídos na placa uniformemente para, após incubação, ser feita uma correta visualização dos halos de inibição. Potenciais fontes de erro • Meio Padronização do inóculo Espessura do agar pH • Condições do teste/ensaio Não obedecer à regra dos 15min Incubação Leitura dos halos • Discos Potência do disco errada Excesso de discos • Controlo dos organismos Contaminações Mutações Idade da cultura • Para evitar erros: Cumprir as regras e utilizar estirpes de controlo, ou seja, em paralelo inocular o mesmo microrganismo, mas de culturas de coleção e para os quais temos tabelas associadas de valores de MIC e diâmetro. Staphylococcus – terapia microbiana A grande maioria das infeções por S. aureus é causada por estirpes resistentes à penicilina, devido à produção de β-lactamases. Os antibióticos com maior uso terapêutico são as penicilinas resistentes às penicilases (p.e. Meticilina, Oxacilina, Dicloxacilina, Flucloxacilina) e os β-lactâmicos com inibidores de β-lactamases. • MRSA A resistência à meticilina é muito particular pois não há destruição do antibiótico, mas alteração nas proteínas da parede celular às quais ele se liga. A síntese de uma nova proteína de ligação a PBP2a ou PBP2’, que apresenta baixa afinidade para antibióticos b- lactâmicos, torna estes microrganismos resistentes também a todas as penicilinas, cefalosporinas, carbapenemos e monobactamas. O PBP2a é codificado pelo gene mecA que se encontra presente em todas as estirpes de Staphylococcus. • Casos possíveis bla+ e (mecA/mecC)PBP2a - suscetível a β-lactâmicos (mecA/mecC)PBP2a - resistente a β-lactâmicos exceto cefalosporina de 5º geração (ceftarolina) Se PenS e Fox S – suscetível a todas os β-lactâmicos Se PenR e Fox S – suscetível a todos os β-lactâmicos exceto penicilina e aminopenicilina Terminações de antibióticos: • Fluoroquinolonas - …..oxocina • Tetraciclinas - ….ciclina • Aminoglicosídeos - …micinas • Glicopéptidos -vancomicina, teicoplamicina • Macrólidos -Eritromincina, ….tromicina • Oxozalidinonas - Linezolid Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 201821 E.coli Causa infeções urinárias A primeira abordagem seria com fosfomicina, seguido da nitrofurantorina (antissético de uso urinário; usado em sistites; atividade para gram -; sensível a pH da urina e rapidamente absorvido) e em último caso a associação de trimetropim com sulfametoxazol. Não poderíamos dar imipenemo pois é de uso hospitalar. A fosfomicina é o mais indicado pois tem como única indicação terapêutica infeções urinárias leves, baixo preço e basta 1 saqueta. Poderíamos usar trimetropim no entanto há excreção entérica que provoca aumento das resistências. Para além disso tem atividade em vários locais do organismo. D-test Usado para determinar se S. aureus é suscetível a clindamicina e se esta é útil para o tratamento de infeções por S. aureus. Como tal é incubado uma placa com dois discos, um de eritromicina e outro de clindamicina. Após incubação podem se verificar duas situações: • O teste dá positivo, ou seja há indução da resistência. Observa-se fenómeno de antagonismo pois bactéria tem metilases indutiveis que são induzidas pela eritromicina, o que provoca redução do halo de inibição da clindamicina. Nesta situação podemos afirmar que é resistente embora clindamincina possa ser usada em infeções pequenas da pele e tecidos moles. • O teste dá negativo e, consequentemente, clindamicina pode ser usada na terapia. Classificação das β-lactamases Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 22 Classificação das carbanpenemases Deteção de Carbapenemases A possibilidade de acidificação permitiu desenvolvimento de métodos de deteção • Ensaios Fenotípicos: Para carbapenemases de classe A – Teste de Hodge (pouco fiável; necessita de técnicos especializados e apresenta falta de sensibilidade e especificidade) • Ensaios Genotípicos: PCR e sequenciação • Ensaios bioquímicos Ensaios espetrofotométricos: método de referência, mas não é simples portanto não se usa em ensaios de rotina MALDI-TOF: muito caro Teste BLUE-CARBA: baseado na hidrólise in vitro do imipenemo, detetada pela alteração do pH do indicador (de azul para amarelo), baixo custo, rápido, elevada especificidade e sensibilidade e sem necessidade de equipamento específico. Este teste não necessita de extração de cultura. Para além disso usa sulfato de zinco, na solução, devido as carbapenemases de classe B. A agitação melhora a reação. Testes acidimétricos • Pela atividade enzimática: método muito caro, específico para certas enterobacteriaceas e necessita de extração. • Vermelho de fenol (6,4-8,0) • Azul de bromotimol (6,0-7,6): melhor indicador que o vermelho de fenol • Carba NP Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 23 MINDME – As regras de ouro para prescrição de antibióticos M -utilização de guias de microbiologia sempre que possível I -as indicações dadas devem ser fundamentadas com evidências N -necessário espetro estreito D -dosagem apropriada e adequada ao tipo e local de infeção M -minimizar a duração da terapia E -assegurar monoterapia Klebsiella pneumoniae – características ao longo dos anos É intrinsecamente resistente a amoxicilina, ampicilina e outro antibióticos ativos contra gram – • Anos 90: Plasmídeo (ESBLS-TEM e SHV-type) resistência a cefalosporinas de 2º e 3º geração; SXT, quinolonas e aminoglicosídeos com atividade variável • Desde 2000: Plasmídeo (ESBLS-CTM-M type) resistência a cefalosporinas de 2º e 3º geração; SXT, quinolonas e aminoglicosídeos com atividade comprometida; Carbapenemos ativos • Desde 2006: aquisição de plasmídeo para carbanpenemases Resistencia à maior parte dos antibióticos; Colistina ativa • Desde 2015: resistência a todos antibióticos NOTA: Penicilina não pode ser usada em enterobacteriaceae pois não atravessa PBP. • Novo tratamento: Enterobacteriaceae resistentes às colistinas (MCR-producers) Polymixina E produzida por Peanibacillus polymyxa . um bactericida que se liga aos polissacáridos e fosfolípidos da membrana exterior das bactérias gram -. A colistina, competitivamente, substitui catiões divalentes dos grupos fosfatos da membrana lipídica o que leva à rutura da membrana, perda do conteúdo e consequente morte da bactéria. É usualmente administrado via intramuscular. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 24 No entanto no gene MCR-1 podem ocorrer mutações cromossomais no pmrA/B e phoP/Q, que levam a uma redução da ligação da colistina à membrana celular. Assim surgem novas variantes do gene mcr, o MCR-2. Surge assim a Ceftazidima/avibactam, um novo antibiótico para enterobacteriaceas produtoras de carbapenemases e MDR P. aeruginosa, assim como Ceftozolona/tazobactam (Zerbaxa), usado no tratamento de infeções urinárias complicadas e infeções intra abdominais complicadas. Esta ultima associação de antibióticos apresenta dois mecanismos de resistência: • As beta-lactamases tornam-se capazes de hidrolisar a ceftozolona e não são inibidas pelo tazobactam • Modificações no PBPs NOTA: Tazobactam inibe carbapenemases de classe A, exceto carbapenemases com serina como KPC. Não inibe AmpC, OXA-carbanpenemases ou metalo-beta-lactamases. Cefazolina vs penicilinas anti-staphylococcus • Cefazolina Pertence à primeira geração de cefalosporinas. É usada no tratamento de infeções de gram + e gram – (pulmões, pele, ossos, estomago, sangue, trato urinário) e é usado em profilaxia para cirurgias. Tem baixa penetração no BHE. Administrado por via IV ou IM. Apresenta vantagens comparativamente com penicilinas anti-staphylococcus pois apresenta baixa hepatotoxicidade e supressão da medula óssea. Tem baixo risco de mortalidade e probabilidade similiar de recorrência de infeções comparado com nafcilina ou oxacilina por infeções MSSA. • Flucloxacilina Tratamento de infeções por gram +, incluindo infeções causadas por bactérias produtoras de beta-lactamases, Staphylococcus e Streptococcus. Admistração oral ou injetável. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 25 Pode causa danos severos a nível hepático, particularmente em paciente de idade avançada. 6.2. Parte prática Antibióticos com menor toxicidade são os beta-lactâmicos. Se possível usar estes. Beta lactâmicos com menor espetro – cefalosporinas de 1º geração e flucloxacilina (ainda mais estreito): usados em profilaxia de cirurgias. (cefazolina é menos hepatotóxica logo há menor risco de infeção recorrente, logo é mais eficaz) Clindamicina: alvo para anaeróbios; com efeitos secundários pois afeta flora entérica Cotrimaxazol: largo espetro de ação; muito suscetível a resistências; baixo custo Ciprofloxacina: boa biodisponibilidade; efeitos secundários Linezolid: usado para gram + e mycobacterium; muito caro; efeitos adversos; usado como reserva Cefoxitina: também ativo para gram -; usado para infeções mix; largo espetro 7. PCR e Sequenciação Método de identificação de microrganismos criado por Dr. Kary Mullis, que introduziu o conceito de primer, e verificou que era necessário DNA polimerase e temperaturas elevadas. Para ocorrer PCR é necessário: • Diversos sais para estabilizar DNA e enzima (KCl, Tris, MgCl2) • Pelo menos 1 par de primers • Nucleótidos - dNTPS • DNA polimerase • Cópia de DNA que funciona como molde/template PCR 1º Amplificaçãodo gene Rrna 16S • Desnaturação Quebra pontes de hidrogénio que resulta na separação das cadeias de DNA Realizada à temperatura de 92-95oC • Annealing Ocorre a temperaturas mais baixas que a desnaturação Primers (entre 18 a 25 pares de bases) ligam-se às cadeias • Extensão Taq liga-se à extremidade 3´e adiciona nucleótidos um a um de acordo com complementaridade de bases; Há duplicação do número de cadeias; 2º Sequenciação: novo PCR com nucleótidos marcados que permitem chegar a sequencia nucleótidica. Quando entra um nucleótido marcado a reação pára e dá origem a pico na cromatografia. 3º Análise da sequência: por comparação com outras sequências O Mg é essencial para estabilizar ligações entre cadeias de DNA molde, o primer e a Taq; Se não estiver estável não ocorre amplificação; Se houver Mg em excesso ocorrem amplificações inespecíficas; Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 26 Primers • Temperatura de melting (Tm): referente ao primer • Temperatura de annealing (Ta): referente à PCR; a fórmula de calculo depende da sequencia nucleotídica que usamos. Primer para se ligar à cadeia tem de formar pontes de hidrogénio, duplas no caso da Adenina e Timina, e triplas no caso da Guanina e Citosina. Para quebrar uma ligação dupla são necessários 2oC. Para quebrar uma ligação tripla são necessários 4oC. Tm= 2x(nº A+ nº T) + 4x(nº C + nºG) Ta= Tm – 4oC Pois no melting promovemos quebra de pontes de hidrogénio mas no annealing queremos formar pontes de hidrogénio, portanto descemos ligeiramente a temperatura, mas não em demasia pois pode provocar a formação de fragmentos Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 27 Gene rRNA 16S Encontrado em todas as bactérias; Possui cerca de 1500 p.b. Constituído por regiões muito conservadas, usadas para desenho de primers universais, e regiões externas variáveis, que permitem identificar o género da espécie bacteriana. • Limitações Diferenças de afinidade dos primers; Microrganismos com mais de uma cópia de rRNA16S; Está descrita alguma heterogeneidade entre cópias dos genes rRNA16S em alguns organismos; Pouco poder discriminatório para algumas espécies ou géneros. Gene rpoB Sequenciado e validado por Gundi; Codifica para a subunidade β da RNA polimerase; Contém várias regiões conservadas alternadas por regiões variáveis; PCR e sequenciação parcial do gene ( 350 pbs) é suficiente para uma identificação eficaz da maioria dos isolados; Região hipervariável é mais adequada para identificação e descriminação filogenética ao nível da espécie e subespécie, comparando com gene 16S. 8. MALDI-TOF/ MS A ionização e dessorção a laser assistida por matriz é uma técnica de ionização usada em espectrometria de massa que permite a analise de biomoléculas, que tendem a fragmentar quando são ionizadas por outros métodos. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 28 O movimento das partículas é linear e o tempo de voo proporcional à massa molecular. Uso na microbiologia: • Crescimento em placa e seleção de colónias • Aplicação da amostra e matriz • Análise no aparelho de MALDI-TOF/MS • Obtenção dos espetros m/z • Comparação dos espetros com base de dados Características da matriz • Moléculas cristalinas de tamanho reduzido (facilita a vaporização) e acídicas ( fonte de protões que promovem ionização da amostra; • Solúvel em solventes compatíveis com substância a analisar; • Estável ao vácuo; • Forte absorção ao comprimento de onda da luz UV do laser ( devido a presença de ligações duplas conjugadas) • Libertação da amostra após irradiação do laser Quais são os principais componentes detetados? Maioritariamente proteínas, mas também lípidos e polissacáridos. Que proteínas são detetadas? Usualmente proteínas ribossomais, pois são estáveis, alcalinas e abundantes (representam cerca de 60% do peso da célula). Que fatores intensificam o pico observado no espetro? Frequência e estabilidade dos aminoácidos que fazem parte da constituição da proteína. Limitações do processo Bases de dados ainda em construção e um pouco incompletas; Necessário um grande investimento inicial; 9. Whole-genome sequencing (WGS) e Methods for strain typing Discriminação ao nível das espécies • Métodos fenotípicos: detetam fenómenos bioquímicos, fisiológicos e biológicos. Inclui Serotipagem, biotipagem e fagotipagem. • Métodos genótipicos: detetam polimorfismos ao nível dos ac. Nucleicos Genoma core: inclui genes que codificam proteínas envolvidas em funções essenciais, como a replicação, transcrição e tradução. Genoma acessório: codificam proteínas que facilitam a adaptação do organismo. A variação genética (mutações, inserções, deleções) no genoma bacteriano gera um “fingerprint” especifico de uma determinada estirpe. Estirpe: isolado ou grupo de isolados que inibindo as características fenotípicas e/ou genotipicas comuns, diferem de outros isolados da mesma espécie. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 29 Multilocus Sequence Typing (MLST) Sequenciação dos genes houseKeeping (altamente conservados). Usado em situações epidemiológicas distantes no tempo/espaço e na identificação de linhagens clonais prevalentes. É elaborada uma sequencia de 7 fragmentos de gene. A cada sequencia diferente no locus é dado um nº alelo diferente. Os nº alelos dos 7 loci MLST originam o perfil alélico do isolado. De seguida procede-se à comparação do perfil alélico do isolado com todos os isolados com recurso a bases de dados na net. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 30 10. Conceitos chave A célula bacteriana – estrutura A célula é a unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos e está separada do meio ambiente por uma bicamada lipídica e proteica: a membrana citoplasmática. No mundo microbiano, existem dois tipos de organização celular: procariota e eucariota. Os vírus não têm organização celular, sendo apenas constituídos por ácidos nucleicos (DNA ou RNA). Consequentemente, são desprovidos de vida autónoma, sendo considerados parasitas intracelulares obrigatórios As moléculas antibióticas antibacterianas exploram seletivamente as diferenças entre procariotas e eucariotas, manifestando uma atividade bacteriostática (inibição do crescimento bacteriano, sendo a morte bacteriana causada pelo sistema imunitário do hospedeiro) ou bactericida (morte da célula bacteriana) contra bactérias procariotas e ausência de atividade contra fungos, protozoários e vírus, assim como uma atividade pouco significativa sobre as células do Homem. • Parede celular A parede celular é uma estrutura anexa à superfície externa da membrana citoplasmática bacteriana, dotada de grande rigidez, responsável pela forma e integridade anatomofisiológica da célula e também pelo diferente comportamento das bactérias face à coloração de Gram, assim comoà atividade dos anitibióticos. O mucopéptido, ou peptidoglicano, é a macromolécula exclusiva da parede celular bacteriana responsável pela sua rigidez, dadas as numerosas ligações químicas intramoleculares, funcionando como um “saco” de revestimento de toda a célula. Os antibióticos antiparietais, inibidores da biossíntese desta macromolécula, fragilizam a parede celular, causando lise celular em ambientes hipotónico. Bactérias sem parede celular, como Mycoplasma spp., exibem resistência intrínseca aos antibióticos antiparietais (ex.: β-lactâmicos), dada a ausência de peptidoglicano. Os fungos, microrganismos eucariotas com parede celular, são refratários à ação dos antibióticos antibacterianos antiparietais e da lisozima dado possuírem, na sua parede celular, quitina e não peptidoglicano. Os protozoários, as células do Homem e os vírus (sem organização celular) são também refratários à ação destes mesmos etiotropos. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 31 Independentemente da diferente constituição química da parede celular das bactérias de Gram positivo e de Gram negativo, ambas têm em comum o peptidoglicano, predominante nas bactérias de Gram positivo (40-80% do peso seco da parede celular) e menos exuberante nas bactérias de Gram negativo (1-5%). O peptidoglicano é uma macromolécula específica da parede celular bacteriana constituída por cadeias lineares de aminoaçúcares, N-acetilglicosamina (NAG) e de ácido N-acetilmurâmico (NAM), dispostas alternadamente ao longo das cadeias e unidos por ligações glicosídicas β-1,4. Ao NAM estão ligados 4 aminoácidos e são estabelecidas ligações peptídicas (cross-linking) entre o 3º aminoácido de uma cadeia glicopeptídica com o 4º aminoácido da cadeia vizinha. A ligação glicosídica β-1,4 entre NAG e NAM é hidrolisada pela lisozima, enzima presente na pele, mucosas e fluidos do organismo humano, desempenhando um papel importante nas defesas naturais do hospedeiro contra a agressão bacteriana. → Parede celular das bactérias de Gram positivo e de Gram negativo A diferente composição química da parede celular nas bactérias de Gram positivo e de Gram negativo explica o diferente comportamento face à coloração de Gram e repercute-se na respetiva ultra-estrutura e no modo de ação dos antibióticos. Composição Gram positivo Gram negativo Peptidoglicano ++++ + Lípidos: Fosfolípidos - + LPS - + Lipoproteínas - + Ácidos lipoteicóicos + - Proteínas porinas - + Bactérias de Gram positivo – bactérias sem lípidos na parede celular que tomam a cor roxa do corante primário (cristal violeta) e resistem à descoloração com álcool ou acetona. Bactérias de Gram negativo – bactérias com lípidos na parede celular que perdem o corante primário durante a descoloração com álcool ou acetona e adquirem posteriormente a cor vermelha do corante secundário (fucsina ou safranina); existem 2 camadas na parede celular destas bactérias: uma camada de peptidoglicano rígida e uma membrana externa (outer- membrane), sendo que esta última vai atuar como um fator limitante à entrada de nutrientes e antibióticos; contêm lipopolissacarídeos (LPS), os quais constituem a principal endotoxina bacteriana e estão ancorados na membrana externa através do lípido A. • Membrana citoplasmática A membrana citoplasmática é a barreira entre o citoplasma e o meio ambiental, funcionando como uma estrutura dotada de semipermeabilidade importante na manutenção do gradiente osmótico entre o interior e o exterior celular. A membrana citoplasmática bacteriana é constituída fundamentalmente por fosfolípidos e proteínas. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 32 Em resumo: a membrana celular bacteriana, tal como a parede celular bacteriana, condiciona a difusão de antibióticos para o citoplasma e pode contribuir para a resistência bacteriana aos antibióticos, impedindo que eles atinjam, intracelularmente, concentrações terapêuticas. Algumas proteínas localizadas na membrana celular de determinadas estirpes bacterianas têm grande afinidade para os antibióticos, funcionando como bombas de efluxo que promovem a sua saída para o exterior, e impedindo que se atinja uma concentração terapêutica do antibiótico no interior da bactéria. • Cápsula, “slime layer” e biofilmes Algumas espécies bacterianas, nomeadamente Streptococcus pneumoniae, Listeria monocytogenes, N. miningitidis e H. influenzae, entre outras, apresentam uma estrutura externamente à parede celular denominada cápsula, geralmente de natureza polissacarídea, ou, mais raramente, de natureza proteica. A cápsula constitui uma barreira de proteção da célula em caso de carência de água, impedindo a sua desidratação. Streptococcus mutans produz também, na presença de sacarose, uma cápsula polisacarídica que lhe permite a sua fixação ao esmalte dos dentes onde, conjuntamente com os ácidos resultantes da fermentação do açúcar, irá causar cárie dentária. A cápsula constitui uma estrutura que protege a bactéria da ação do sistema imune, nomeadamente da fagocitose, do complemento e de anticorpos. Pode também proteger a bactéria da ação de bacteriocinas produzidas por bactérias de outras espécies, funcionando como uma estrutura de virulência. Um biofilme é definido como uma comunidade microbiana em que as células estabelecem ligações a células do hospedeiro ou a superfícies abióticas e, através da formação de uma matriz de composição diversa em polissacarídeos, proteínas e DNA extrecelular, assumem um comportamento diferente do crescimento planctónico. O biofilme confere resustência aos mecanismos de defesa do hospedeiro e aos antibióticos. • Flagelos, pili e fímbrias Flagelos, pili e fímbrias são estruturas que funcionam como apêndices bacterianos proteicos, de origem endocelular, que se projetam para o exterior da bactéria. Os flagelos são órgãos de locomoção. Já as fímbrias e pili (mais finos que os flagelos) só são visíveis por microscopia eletrónica, desempenhando outras funções na célula bacteriana. Os pili têm funções sexuais e permitem a transferência de DNA entre células, por conjugação, facilitando, p.ex., a transferência de genes de resistência aos antibióticos entre bactérias da mesma espécie ou mesmo entre espécies diferentes. As fímbrias, de natureza proteica, reconhecem recetores celulares à superfície dos epitélios, permitindo a aderência bacteriana e tornando assim possível a colonização das mucosas do hospedeiro, a qual pode evoluir para uma infeção. Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 33 • Esporos Certos grupos bacterianos, incluindo espécies do género Clostridium e Bacillus, contêm informação genética para a produção de endósporos, estruturas de resistência a agentes físicos (calor) e químicos (nomeadamente antibióticos, desinfetantes e antissépticos) que vão permitir a sua sobrevivência em condições adversas por longos períodos de tempo. Os esporos bacterianos podem sobreviver no meio ambiente durante milhares de anos, num estado de latência, resistindo a diversas condições desfavoráveis, sendo destruídos por autoclavagem a 121°C durante 20 minutos (esterilização por calor húmido) ou por calor seco a 180°C durante 1 hora. São estruturas que não coram pela coloração de Gram, mas por técnicas de coloração enérgicas que favoreçam a entrada de corantes. Meios de cultura Meio de Cultura Características Meio de MacConkey → Apresenta na sua constituição: peptonas, lactose, sais biliares, cloreto de sódio, vermelho neutro, cristal violeta e agar. → Meio sólido,vermelho bordeaux → Indicador de pH: vermelho neutro, que se encontra amarelo a pH neutro e vermelho a pH ácido → Meio seletivo para bactérias de Gram (-); os sais biliares (efeito detergente) e o cristal violeta contidos neste meio são agentes tóxicos para bactérias de Gram (+), e, como tal, estas não se desenvolvem neste meio uma vez que o seu crescimento é inibido. → Na sua composição encontramos também lactose, a qual, juntamente com o indicador de pH (vermelho neutro), torna este meio diferencial para bactérias fermentadoras de lactose. Resultados: • Formação de UFC – bactérias de Gram (-) • Não formação de UFC – bactérias de Gram (+) • Meio vermelho – meio ácido devido aos produtos ácidos obtidos da fermentação – presença de bactérias fermentadoras de lactose • Meio âmbar – meio alcalino – bactérias não fermentadoras de lactose Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 34 Meio de Cled → Apresenta na sua constituição: extracto de carne, peptonas, triptonas, lactose, L-cistina, azul de bromotimol e agar. → Meio sólido, verde → Indicador de pH: azul de bromotimol → Meio não selectivo- permite o crescimento de bactérias de Gram (+) e de Gram (-) → Lactose e indicador de pH (azul de bromotimol) tornam o meio diferencial para bactérias fermentadoras de lactose → Peptona e lactose fundamentais para o crescimento. Resultados: • Positivo: colónias amarelas – bactérias fermentadoras de lactose • Negativo: colónias azul esverdeado – bactérias não fermentadoras de lactose Plate Count Agar → Meio sólido, incolor → Meio não seletivo e não diferencial (não tem indicador de pH) → Meio cujo objetivo é o de fornecer nutrientes para o crescimento de microorganismos, para contagens. Meio de Manitol → Apresenta na sua constituição: extracto de carne, peptonas, manitol, cloreto de sódio, vermelho de fenol e agar. → Meio sólido, vermelho → Indicador de pH: vermelho de fenol que se encontra amarelo no meio ácido e vermelho no meio básico → Meio seletivo para bactérias Gram (+); a elevada concentração de NaCl impede o crescimento da maioria de Gram (-), e algumas Gram (+) também não crescem; é seletivo para bactérias Staphylococcus ( tipo particular de cocos de Gram (+) pois estes são capazes de viver em meios com elevadas concentrações de NaCl devido à espessura da sua parede → O manitol e o indicador de pH tornam este meio diferencial para bactérias fermentadoras de manitol Resultados: • Amarelo – produto ácido – bactérias fermentadoras de manitol • Vermelho – produto alcalino – bactérias não fermentadoras de manitol Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 35 11. Antibióticos Antibióticos antiparietais (inibidores da síntese do peptidoglicano) usados na terapêutica FASE CITOPLASMÁTICA D-CICLOSERINA FOSFOMICINA FASE MEMBRANAR Bacitracina Glicopéptidos Vancomicina Lipoglicopéptidos Teicoplanina Telavancina Oritavancina Dalbavancina FASE PARIETAL Penicilinas Penicilina G Penicilina V Flucloxacilina Dicloxacilina Ampicilina Amoxicilina com ou sem Ácido clavulânico Piperacilina com ou sem Tazobactam Cefalosporinas 1ª geração Cefalotina/ Cefapirina Cefazolina Cefalexina Cefradina Cefadroxilo Cefatrizina Cefalosporinas 2ª geração Cefaclor Cefamandol Cefuroxima Axetil-Cefuroxima Cefonicida Cefamicinas Cefoxitina Cefotetan Cefalosporinas 3ª geração Cefotaxima Ceftazidima Ceftriaxona Cefodizima Cefixima Ceftibuteno Cefeprozil Cefetamet Pivoxil Cefalosporinas 4ª geração Cefepime Cefepiroma Cefalosporinas 5ª geração Ceftarolina Monobactamos Aztreonamo Carbapenemos Imipenemo Meropenemo Ertapenemo Doripenemo Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 36 Antibióticos inibidores da síntese do peptidoglicano na fase citoplasmática ● Fosfomicina Espetro antibacteriano A fosfomicina é mais ativa contra bactérias de Gram negativo do que contra bactérias de Gram positivo, apesar de a maior parte de estirpes de Staphylococcus aureus (incluido as MRSA) e de Enterococcus faecalis serem susceptíveis. Apresenta fraca atividade contra Staphylococcus saprophyticus e Staphylococcus capitis. É muito ativa contra E. coli e outras Enterobacteriaceae, incluindo as estirpes produtoras de β-lactamases de espetro alargado (ESBL), e anaeróbios, apresentando ação moderada contra Pseudomonas aeruginosa. Não tem atividade contra Acinetobacter baumannii. Uso clínico e contra-indicações Na Europa, a fosfomicina tem sido usada parenteralmente no tratamento de infeções urinárias, entéricas e respirarórias. Em Portugal e nos EUA tem sido usada por via oral, no tratamento da cistite aguda não complicada, profilaxia da infeção urinária baica, uretites bacterianas inespecíficas, bacteriúria assintomática na gravidez ou nas infeções uriárias pós- operatórias. A fosfomicina não é indicada em pacientes com insifuciência renal grave. A fosfomicina tem sido associada a outros antibióticos com efeitos sinérgicos, nomeadamente à colisitna, no tratamento de pneumonias por estirpes de A. baumannii resistentes aos carbapenemos, ou à amicacina sob a forma de aerossóis para o tratamento de pneumonias por bacilos de Gram negativo em doentes com ventilação mecânica. ● D-cicloserina Espetro antibacteriano A D-cicloserina é ativa contra bactérias de Gram positivo, apresentando fraca atividade contra bactérias de Gram negativo. É ativa contra M. tuberculosis, Mycobacterium kansaii, relativamente ativa contra Mycobacterium avium-intracellulare, e não apresenta atividade contra Mycobacterium scrofulaceum e Mycobacterium fortuitum. Uso clínico e contra-indicações A D-cicloserina só é praticamente ministrada no tratamento da tuberculose e nocardiose, embora não seja um antibiótico de 1ª linha. Só é utilizada após falha dos anti- Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 37 tuberculosos de 1ª linha, podendo vir a ser usada nas infeções por estirpes de M. tuberculosis MDR ou XDR. Está contraindicada em pacientes com epilepsia, dados os efeitos a nível do SNC. Antibióticos inibidores da síntese do peptidoglicano na fase membranar ● Bacitracina Espetro antibacteriano A bacitracina é ativa contra bactérias de Gram positivo (exceto contra Streptococcus do grupo B) e é destituída de qualquer atividade contra bactérias de Gram negativo (exceto Neisseria spp). Uso clínico e contra-indicações A bacitracina não é absorvida por via oral, e raramente se usa por via parenteral, dada a sua grande nefrotoxicidade, pelo que este antibiótico só é usado terapeuticamente em preparações tópicas, frequentemente associada a polimixinas e à neomicina. ● Vancomicina Espetro antibacteriano A vancomicina é dotada de fraca atividade contra bactérias de Gram negativo, dado que a molécula não consegue atravessar os canais de porina da membrana externa (devido ao seu elevado peso molecular). Exceptuam-se algumas estirpes de N. gonorrhoeae que são suscetíveis à vancomicina, o que impede o seu isolamento nos meios de cultura seletivos geralmente usados no diagnóstico clínico. É ativa contra diferentes géneros de bactérias de Gram negativo, nomeadamente Staphylococcus spp. (incluindo estirpes MRSA), Streptococcus pneumoniae, Streptococcus do grupo viridans, Clostridium spp, Listeria monocystogenes, Actinomyces spp e Enterococcus spp. Uso clínico e contra-indicaçõesA vancomicina foi o primeiro glicopeptídeo introduzido na clínica para tratar as infeções estafilocócicas produtoras de β-lactamases, até ao aparecimento das isoxazolilpenicilinas. Presentemente, é utilizada por via intravenosa no tratamento de infeções graves por Staphyloccocus MRSA ou no tratamento de infeções estafilocócicas em doentes intolerantes às penicilinas. Há sinergismo quando a vancomicina é associada com outros antibióticos bactericidas, nomeadamente com aminoglicosídeos, quinolonas e antibióticos β-lactâmicos. As endocardites estreptocócicas por Streptococcus orais ou S. bovis são geralmente tratadas com β-lactâmicos (penicilina, amoxicilina ou ceftriaxona) associadas a aminoglicosídeos (gentamicina ou netilmicina), e, no caso de alergia à penicilina, recorre-se à vancomicina, em monoterapia ou associada à gentamicina ou à netilmicina. Nas endocardites por Enterococcus spp., usa-se frequentemente vancomicina associada a gentamicina, dado que, em muitos casos, a vancomicina não é bactericida contra esta espécie. A vancomicina também é utilizada nas endocardites por Corynebacterium spp. por Staphylococcus MRSA, ou ainda em doentes Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 38 alérgicos às penicilinas. É também usada, oralmente, no tratamento das enterocolites provocadas por S. aureus e na colite pseudomembranosa por C. dificille, na descontaminação digestiva dos imunossuprimidos (…). Como a vancomicina é potencialmente nefrotóxica, e é eliminado por filtração glomerular, a posologia deve ser ajustada em doentes com insuficiência renal. ● Teicoplanina Espetro antibacteriano A teicoplanina tem um espectro de atividade bactericida semelhante ao da vancomicina. É, contudo, mais ativa do que a vancomicina contra Streptococcus e Enterococcus. Uso clínico e contra-indicações A teicoplanina é uma alternativa à vancomicina nas situações clínicas em que este glicopéptido é usado. Tem sobre a vancomicina a vantagem da ministração intramuscular numa única dose/ dia, enquanto que a vancomicina é de perfusão lenta intravenosa. A vancomicina e a teicoplanina são usadas nas infeções graves por bactérias de Gram positivo. A teicoplanina é eficaz em algumas infeções enterocócicas resistentes a vancomicina. Associada à gentamicina, pode ser usada no tratamento das infeções enterocócicas resistentes à penicilina G ou ampicilina. ● Lipoglicopeptídeos São derivados semissintéticos dos glicopéptidos (vancomicina e teicoplanina). Antibióticos inibidores da síntese do peptidoglicano na fase parietal Antibióticos β-lactâmicos Uso clínico dos antibióticos β-lactâmicos ❖ Escolha terapêutica A escolha terapêutica de um antibiótico deve ter em conta a etiologia da infeção, a suscetibilidade do microrganismo aos antibióticos (antibiograma), apropriada dosagem do antibiótico, via de administração adequada, duração da terapêutica, e deve ainda atender ao estado geral do doente. • Infeções da pele e tecidos moles Nas infeções por Streptococcus pyogenes (impetigo, celulitis, …) é geralmente utilizada amoxicilina oral, e, nas infeções invasivas (fascite necrosante, sepsis e choque séptico), indica- se a utilização injetável de penicilina G associada a clindamicina, afim de diminuir a produção de toxinas. Nas infeções por Staphylococcus aureus MSSA (methicillin‐sensitive Staphylococcus Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 39 aureus) aconselha-se a utilização das isoxazolilpenicilinas ou cefalosporinas de 1ª geração e, no caso de infeções por MRSA (methicillin‐resistant Staphylococcus aureus), os β-lactêmicos não são indicados, com a excepção da cefalosporina de 5ª geração ceftarolina, recorrendo-se à utilização de antibióticos de outras famílias (vancomicina, daptomicina, tigeciclina e linezolida). • Faringites, sinusites e otites médias As faringites por S. pyogenes são tratadas com penicilinas (penicilina G-benzatina intramuscular ou amoxicilina oral). • Infeções do trato respiratório inferior As pneumonias adquiridas na comunidade são geralmente causadas por H. influenzae, M. catarrhalis, S. pneumoniae e também por bacilos de Gram negativo fermentadores (ex.: Klebsiella pneumoniae) ou não fermentadores (Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii), que obrigam a internamento hospitalar e a tratamento idêntico ao utilizado nas infeções respiratórias adquiridas em ambiente hospitalar. As infeções respiratórias hospitalares, sobretudo nos doentes ventilados, são causadas por estirpes de Escherichia coli, K. pneumoniae, P. aeruginosa e A. baumannii, que exibem diversos mecanismos de resistência, nomeadamente por β-lactamases de largo espetro, AmpC e serino ou metalocarbopenemases, o que encurta as opções terapêuticas dentro da família dos antibióticos β-lactâmicos. As β-lactamases de largo espetro inativam as oximinocefalosporinas e aztreonamo, sendo refratárias as cefamicinas, inibidores das β-lactamases e carbapenemos. O aparecimento de estirpes produtoras de carbapenemases veio criar um grande problema clínico ao reduzir substancialmente as opções terapêuticas para resolver este problema. Os bacilos de Gram negativo produtores de metalocarbopenemases são susceptíveis ao aztreonamo. Infelizmente, estas estirpes co-produzem β-lactamases de largo espetro tirando, assim, eficácia terapêutica ao monobactamo. Nas infeções do trato respiratório inferior por Mycoplasma pneumoniae, Clamydia pneumoniae e Legionella pneumophila, os antibióticos β-lactâmicos são ineficazes, recorrendo-se a macrólidos ou quinolonas. Dada a presença de estirpes com comportamento anómalo (CMIs elevados), tanto no ambiente hospitalar como na comunidade, é fundamental o apoio laboratorial adequado. • Infeções do sistema nervoso central Os agentes etiológicos bacterianos mais frequentes da meningite da comunidade são Neisseria miningitidis, S. pneumoniae e H. influenzae. A vacinação generalizada das crianças contra estes agentes infeciosos fez diminuir a incidência destas infeções neste grupo etário. Na terapêutica empírica, as cefalosporinas de 3ª geração ceftriaxona ou cefotaxima são os antibióticos de eleição. A ampicilina por via intravenosa é de utilizar nas meningites por Listeria monocytogenes, dada a ineficácia das cefalosporinas. Nas crianças de pré-termo ou termo, a meningite por Streptococcus agalactiae teve, no passado, alguma incidência, mas, atualmente, com a pesquisa preventiva de S. agalactiae no reto e vagina das mães e tratamento dos casos positivos antes do parto, conseguiu-se uma diminuição da incidência desta infeção. No tratamento empírico de meningites por bacilos de Gram negativo há que fazer outras opções, nomeadamente com a Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 40 utilização de meropenemo, dada a possibilidade dos agentes bacterianos poderem exibir resistência aos outros β-lactâmicos, fazendo-se o reajustamento clínico de acordo com os resultados laboratoriais. Nos casos de abcessos cerebrais pode ser utilizada a ceftriaxona associada a metronidazol, dado que, neste tipo de infeção, é frequente a presença de anaeróbios estritos. No caso de abcessos por S. aureus MSSA, usa-se cloxacilina + rifampicina e, para estirpes MRSA, recorre-se à medicação adequada. • Infeções urinárias (UTI) Dadas as propriedades farmacocinéticas dos β-lactâmicos, estes atingem na urina concentrações cerca de 3000 x superiores à concentração sanguínea, podendo ser uma das escolhas adequadas no tratamento empírico da UTI. E. coli continua a ser o agente predominante nas cistites e cerca de 60% dasestirpes são produtoras de β-lactamases plasmídicas (predominância de TEM-1), pelo que as aminopenicilinas são menos utilizadas, recorrendo-se ao uso oral de cefalexina, amoxicilina + ácido clavulânico ou axeticefuroxima, durante 3-4 dias. Nos casos de hipersensibilidade aos β- lactâmicos, pode recorrer-se a outros grupos de antibióticos com eliminação urinária. Presentemente, dado o aparecimento de estirpes uropatogénicas produtoras de ESBLs (extended spectrum beta-lactamases), carbapenemases e AmpC, as opções terapêuticas empíricas devem ser previamente ponderadas. Os resultados in vitro (antibiograma) para a avaliação da suscetibilidade das estirpes devem ser mais utilizados para a escolha adequada dos antibióticos. Dada a incidência de resistência das estirpes uropatogénicas aos β-lactâmicos, é de realçar a importância de outras famílias de antibióticos, nomeadamente fosfomicina, nitrofurantoína e quinolonas. No caso das pielonefrites agudas, o tratamento deve seguir, pelas razões acima mencionadas, as directrizes fornecidas pelo antibiograma, mas usando-se inicialmente uma formulação injetável intramuscular (ex.: ceftriaxona). No caso de estirpes uropatogénicas produtoras de β- lactamases de largo espetro, a opção terá que ser diferente, não utilizando cefalosporinas de 3ª e 4ª geração e recorrendo-se, por vezes, ao uso de carbapenemos. No caso de as estirpes uropatogénicas exibirem metalocarbapenemases, a única opção dentro desta família de antibióticos é o monobactamo aztreonamo, no caso de as estirpes não co-produzirem β- lactamases do tipo CTX-M. • Infeções por anaeróbios estritos Os β-lactâmicos são ineficazes contra anaeróbios estritos de Gram positivo e de Gram negativo. Dada a presença de β-lactamases, sobretudo do grupo Bacteroides fragilis, a associação amoxicilina + ácido clavulânico, piperacilina + tazobactam, e os carbapenemos são os β- lactâmicos mais eficazes neste tipo de infeções. • Infeções intra-abdominais • Endocardites bacterianas • Sepsis bacterianas ❖ Efeitos secundários dos antibióticos β-lactâmicos ⇒ Alergia à penicilina: As reações de hipersensibilidade são o tipo mais comum de reação adversa associado ao uso da penicilina Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 41 Tabela resumo Antibiótico Espetro antibacteriano Uso clínico P e n ic ili n as Penicilina G (ou benzilpenicilina) - praticamente sem atividade para bactérias de Gram negativo - ativa contra Staphylococcus spp. Β- lactamase (-), Streptococcus pyogenes, Streptococcus agalactiae, outros Streptococcus spp., Listeria monocytogenes, Clostridium spp., Treponema pallidum, Neisseria spp. E Haemophilus influenzae β-lactamase (-) - é ineficaz contra estirpes β- lactamase (+) - indicada para o tratamento da sífilis, tratamento da faringite aguda por S. pyogenes, e na profilaxia da endocardite e da febre reumática Penicilina V Semelhante ao da penicilina G, embora ligeiramente menos ativa contra as estirpes bacterianas não produtoras de β-lactamases. (idêntico ao descrito para a penicilina G) Meticilina - fraca atividade para bactérias de Gram negativo (excepto Neisseria spp. E H. influenzae) - particularmente ativa contra bactérias de Gram positivo (Staphylococcus coagulase positivo e negativo), incluindo as produtoras de β-lactamases - não é ativa para as estirpes MRSA e VRSA - deve ser usada apenas para o tratamento de infeções estafilocócicas resistentes à penicilina G - utilização clínica limitada (ef. Secundários) Isoxazolilpenicilinas (oxacilina, cloxacilina, dicloxacilina e flucloxacilina) Dicloxacilina e flucloxacilina (as usadas em Portugal): - não são ativas contra bactérias de Gram negativo (exceto Neisseria spp. E H.influenzae) - ativas contra bactérias de Gram positivo produtoras de β-lactamases (+), sobretudo contra Staphylococcus - usadas nas infeções da pele (impetigo, foliculites, furúnculos, abcessos e mastites, e nas infeções dos tecidos moles causadas por Staphylococcus produtores de β-lactamases) Ampicilina - ativas contra bactérias de Gram positivo não produtoras de β- lactamases - atividade contra bactérias de Gram negativo não produtoras de β- lactamases (Neisseria spp., H. influenzae, T. pallidum, E. coli, Salmonella spp., Proteus mirabilis) -não é ativa para Klebsiella spp., Enterobacter spp., Proteus vulgaris, Pseudomonas spp. - utilizada no tratamento de infeções genito-urinárias, trato respiratório, meningites, infeções entéricas e sepsis por bacilos de Gram negativo Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 42 Amoxicilina - perfil idêntico ao da ampicilina - não é ativa contra estirpes produtoras de β-lactamases, sendo utilizada em associação com o ácido clavulânico ⇒ esta associação é ativa contra as estirpes produtoras de β- lactamases plasmídicas TEM-1, SHV-1 e ESBLs , mas não tem atividade contra estirpes produtoras de carbapenemases e β-lactamases cromossómicas e plasmídicas AmpC - ativa contra bactérias de Gram positivo ( S. aureus MSSA, S. pyogenes, S. agalactiae, Streptococcus pneumoniae sensíveis à penicilina, Streptococcus viridans e Enterococcus faecalis) e contra bactérias de Gram negativo (H. influenzae, M. catarrhalis, Helicobacter pylori, T. pallidum, Neisseria spp., Enterobacteriaceae), e outros anaeróbios estritos - as estirpes produtoras de β- lactamases plasmídicas requerem a associação amoxicilina + ác. clavulânico - os bacilos de Gram negativo produtores de β-lactamases do tipo AmpC (como Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii) são resistentes à amoxicilina + ác. clavulânico - amoxicilina e a associação de amoxicilina + ácido clavulânico são utilizadas no tratamento de infeções urinárias, do trato respiratório superior e inferior, em infeções da pele e tecidos moles M o n o b ac ta m o Aztreonamo - muito ativo contra bactérias de Gram negativo aeróbias (Enterobacteriaceae, H. influenzae, Neisseria gonorrhoeae, P. aeruginosa) - sem atividade para bactérias de Gram positivo, anaeróbias estritas e contra Chlamydia spp. e Legionella spp. - usado nas infeções do trato urinário, nas infeções do trato respiratório inferior Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 43 C ar b ap e n e m o Imipenemo - largo espetro de atividade contra bactérias de Gram positivo e de Gram negativo aeróbias e anaeróbias, incluindo P. aeruginosa e outros bacilos de Gram negativo não fermentadores - ativo contra bactérias de Gram negativo produtoras de β-lactamases de largo espetro, exceto as serinocarbapenemases e as metalocarbapenemases - não tem atividade para MRSA, C. difficile, Legionella spp., Mycoplasma spp., e Chlamydia spp - usado em infeções agudas graves, não devendo funcionar como antibiótico de 1ª escolha em ambiente hospitalar - indicado para infeções do trato respiratório inferior adquiridas em ambiente hospitalar - também é utilizado nas infeções da pele e tecidos moles, em sepsis e endocardites, infeções do trato genito-urinário C e fa lo sp o ri n as d e 1 ª ge ra çã o Cefazolina - reduzida atividade contra bacilos de Gram negativo - sem atividade para Enterococcus, MRSA, L. monocytogenes e Enterobacteriaceae produtoras de β- lactamases de largo espetro - usada em infeções urinárias, trato respiratório e tecidos moles C e fa lo sp o ri n as d e 2 ª ge ra çã oCefaclor - espetro semelhante ao das cefalosporinas de 1ª geração, embora com maior atividade para H. influenzae (β-lactamase +) e E.coli - sem atividade para MRSA, L. monocytogenes, Enterococcus e contra Enterobacteriaceae produtoras de β-lactamases de largo espetro - usado para o tratamento da infeção urinária e otite média Cefuroxima - menor atividade contra bactérias de Gram positivo e maior atividade contra os bacilos de Gram negativo do que as cefalosporinas de 1ª g - uso em infeções genito- urinárias, meningites e infeções do trato respiratório inferior C e fa m ic in as Cefoxitina - perfil idêntico ao das cefalosporinas de 2ª geração, apresentando uma maior estabilidade contra as β- lactamases dos bacilos de Gram negativo - é a molécula com melhor atividade (dentro desta geração) contra bactérias anaeróbias estritas - não tem grande atividade contra os bacilos de Gram negativo produtores de AmpC - tratamento de injfeções mistas, em que há bactérias aeróbias e anaeróbias - usada em infeções genito- urinárias, trato respiratório e ginecológicas Ana Pinheiro e Ana Sofia Magalhães Bacteriologia 3º Ano 2018 44 C e fa lo sp o ri n as d e 3 ª ge ra çã o Ceftazidima - ativa contra bactérias de Gram negativo não produtoras de β- lactamases de largo espetro - sem atividade cpntra bactérias de Gram negativo produtoras de ESBLs e metaloenzimas - tem boa atividade contra P. aeruginosa e N. gonorrhoeae, mas fraca atividade contra S. aureus - usada nas infeções urinárias, trato respiratório inferior, ginecológicas, pele e tecidos moles C e fa lo sp o ri n as d e 5 ª ge ra çã o Ceftarolina (é uma oximinocefalosporina) - forte atividade anti-MRSA, contra VRSA e estirpes MSSA, contra S. pneumoniae resistentes à penicilina e à cefotaxima, e outros cocos de Gram positivo (S. pyogenes, anaeróbios, …) e também contra bactérias de Gram negativo (H. influenzae, M. catarrhalis e Enterobacteriaceae) - é inativadapela maioria das β- lactamases de Enterobacteriaceae e de bacilos de Gram negativo não fermentadores (P. aeruginosa e A. Baumannii) - usada nas infeções de pele e tecidos moles, pneumonias da comunidade que requerem internamento hospitalar Resistência bacteriana a antibióticos Antibiótico Espécie ou grupo Modificação do alvo Beta-lactamicos Bacilos Gram – Staphylococcus Streptococcus pneumoniae Alteração do PBP Aminoglicósidos Bacilos Gram – Cocos Gram + Alteração de proteínas ribossomais Fluorquinolonas Bacilos Gram - Mutações na DNA girase e topoisomerase IV Glicopéptidos Enterococus Alteração no alvo Macrólidos Staphylocous Alteração no alvo S. pneumoniae Metilação do alvo
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