Aula Mecanismos de Patogenicidade

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
Departamento de Microbiologia
MBI 100 – Microbiologia Geral
Mecanismos Microbianos
de Patogenicidade
Bibliografia:
Tortora – capítulo 15
Brock 10ª edição – volume eletrônico - capítulo 21
Brock 12ª edição – capítulo 28
Microbiota normal
Micro-organismos que estabelecem residência mais ou
menos permanente, isto é, colonizam pele ou mucosas,
mas que não produzem doença em condições normais
Conjuntiva 
Cavidade oral
Estômago 
Intestino delgado
Axilas e genitais
Pele: cabeça
Pele: Tronco
Intestino grosso
Pele: Membros
Relações entre a microbiota normal e o hospedeiro
• Antagonismo microbiano: 
– proteção do hospedeiro por competição entre os micro-
organismos – Antibiose
• Comensalismo
• Sintrofismo
• Parasitismo:
– Patógenos
– Micro-organismos oportunistas
Antagonismo microbiano
Células da mucosa Células da mucosa
Proteção Doença 
Patógenos
Estimulação imunológica
Formação de metabólitos pela 
microbiota normal
Formação de camada 
pela microbiota normal
Inóculo grande
Drogas antimicrobianas
Fatores do hospedeiro 
(mudança no peristaltismo, 
imunosupressão)
Destruição física (inalação 
de drogas, fumo)
Lúmen
Microbiota 
normal
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Conceitos básicos
Patogenicidade – Capacidade do micro-organismo de causar 
doença
Virulência – Grau de patogenicidade, ou seja, a dose ou o número
de células ou concentração da toxina que resultará em 
resposta patológica em um dado período de tempo
Infecção – Invasão ou colonização do hospedeiro por
micro-organismos patogênicos
Doença Infecciosa – Alteração do estado de saúde 
resultante de uma infecção
Etiologia – Estudo da causa da doença
Postulados de 
Kock:
requerimentos 
experimentais 
para 
determinação da 
etiologia das 
doenças 
infecciosas
Virulência
• LD50 – Dose letal 
para 50% dos 
hospedeiros 
experimentais, sob 
condições normais
Número de células injetadas por camundongo
P
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Streptococcus 
pneumoniae
Salmonella enterica 
Typhimurium
Organismo 
altamente virulento
Organismo 
moderamente virulento
Virulência
• ID50 – Dose infecciosa 
para 50% dos 
hospedeiros 
experimentais
Número de células injetadas por camundongo
Po
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do
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 d
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nt
es Organismo 
altamente virulento
Organismo 
moderamente virulento
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O resultado da relação parasita-hospedeiro depende da:
Patogenicidade (parasita) X Resistência (hospedeiro)
Fatores de virulência
Invasividade e Toxicidade
Mecanismos de defesa
Inespecífica e Específica
Etapas da infecção
Exposição
ao patógeno
Aderência
à pele ou mucosas
Invasão/Penetração
(Produção de fatores de virulência)
Colonização e crescimento
(Produção de fatores de virulência)
Toxicidade
(Efeitos localizados ou sistêmicos)
Danos aos tecidos 
Doença
Invasividade
(translocação)
Vibrio cholerae
Escherichia coli
enteropatogênica
Fonte: Brock Biology of Microorganisms, 1997,Madigan e col. (eds)
Aderência
Mediada por adesinas ou ligantes localizadas em estruturas da 
superfície da célula (glicocálice, cápsula, fímbrias etc.)
Principais fatores de patogenicidade envolvidos na 
penetração e evasão das defesas do hospedeiro:
• Cápsulas – Streptococcus
pneumoniae
• Componentes da parede 
celular – Proteína M, proteina
Opa (Neisseria gonorrhoeae), 
componentes da parede celular 
de Mycobacterium tuberculosis.
• Enzimas – Coagulases, 
hemolisinas, leucocidinas, 
invasinas, etc.
Salmonella - invasão de enterócitos
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Enzimas extracelulares que contribuem para 
virulência microbiana
Enzima Ação Exemplo de bactéria 
produtora da enzima
Coagulase Forma coágulos, protege patógeno 
das defesas
Staphylococcus aureus
Quinase Desfaz coágulos, facilita a 
disseminação
Streptococcus, Staphylococcus
Hialuronidase Hidrolisa o ácido hialurônico no 
tecido, fator de invasão
Staphylococcus, 
Streptococcus, Clostridium
Colagenase Hidrolisa o colágeno nos tecidos, 
fator de invasão
Clostridium perfringens
Leucocidina Mata leucócitos, evita fagocitose Staphylococcus aureus
Hemolisina Lisa hemácias, fator de invasão Streptococuus, Clostridium
Invasina Rearranjo do citoesqueleto, 
permite a translocação
Salmonella, Listeria, Shigella
Parede celular Endotoxina 
Exotoxina 
Endotoxinas são parte da porção externa 
da parede celular (Lipídeo A) de bactérias 
gram-negativas. As endotoxinas são 
liberadas quando a bactéria morre ou a 
parede celular se rompe
Exotoxinas são produzidas no 
interior de bactérias gram-
positivas como parte de seu 
crescimento e metabolismo e 
liberadas no meio circundante.
Produção de toxinas
Propriedades Exotoxinas Endotoxinas 
Propriedades 
químicas
Proteínas excretadas por 
bactérias Gram positivas, 
termolábeis (exceto 
enterotoxina estafilocócica)
Complexo 
lipopolissacarídeos-
lipoproteínas liberado pela 
lise de bactérias Gram 
negativas, termoestáveis
Modo de 
ação/sintomas
Específico:
citotoxinas, enterotoxinas ou 
neurotoxinas
Geral:
febre, diarréia e vômitos, 
todas possuem mesmos 
efeitos
Toxicidade Altamente tóxicas, 
geralmente fatais
Pouco tóxicas, raramente 
fatais
Imunogenicidade Imunogênicas Não-imunogênicas
Potencial para 
toxóide (vacina)
Sim. Tratamento da toxina 
com formaldeído
Nenhum 
Principais tipos de exotoxinas
Citotoxinas – Matam as células do hospedeiro ou afetam suas
funções (toxina diftérica, toxinas eritrogênicas)
Neurotoxinas – Interferem com a transmissão normal de
impulsos nervosos (toxinas botulínica e tetânica)
Enterotoxinas – Afetam as células que revestem o trato
gastrintestinal diminuindo a reabsorção de água e eletrólitos
o que provoca diarréia (enterotoxinas colérica e estafilocócica)
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Endotoxinas
São lipopolissacarídeos que fazem parte da porção externa
da parede celular de bactérias Gram-negativas (lipídeo A)
Endotoxina
Mecanismo de ação das endotoxinas
(resposta pirogênica)
• As endotoxinas podem ser liberadas pela ação de células fagocitárias e 
antibióticos bacteriolíticos
• Respostas do hospedeiro incluem calafrios, febre, fraqueza, formação de 
coágulos, choque séptico (hipotensão arterial devido a liberação de TNF 
por macrófagos) e até morte.
• Exemplos de patógenos produtores de endotoxinas: Salmonella Typhi
(febre tifóide), Hemophilus influenza e Neisseria meningitidis
Principais fatores de virulência em bactérias Relação entre plasmídeos e fagos lisogênicos 
(elementos genéticos móveis)
com a patogenicidade bacteriana
Plasmídeos - Podem transportar a informação genética
que determina a patogenicidade de um micro-organismo
(enterotoxina de Staphylococcus aureus) ou genes que
conferem resistência a antibióticos
Fagos lisogênicos – Podem causar alterações nas
características de um micro-organismo (conversão
lisogênica) ou serem responsáveis por parte da patogênese
(ex: Vibrio cholerae, Corynebacterium diphtheriae)