Microbiologia | Medicina | UFCSPA

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Aula 1: Microbiota normal e estruturas bacterianas
A microbiota se refere à população de microorganismos que vive na pele e nas mucosas
humanas em condições normais e sadias. Se divide em:
Microbiota residente: formada por organismos relativamente fixos, que são encontrados
regularmente em determinadas áreas do corpo; quando essas populações são perturbadas,
recompõem-se rapidamente; não interfere nas funções normais do corpo.
Microbiota normal transitória: microorganismos não patogênicos ou potencialmente não
patogênicos; permanecem na pele ou nas mucosas por horas, dias ou semanas- advindas do
ambiente; não se fixam permanentemente - uma vez que colonizam a camada mais superficial da
pele/mucosa e acabam, normalmente, sendo removidos pela higienização; não causam doenças em
condições normais (contudo, se a microbiota for perturbada, esses microrganismos transitórios podem
colonizar e se proliferar em larga escala, ocasionando uma doença);
Patógenos estritos → Não sendo colonizadores normais, estão sempre associados a
quadros patológicos.
Patógenos oportunistas → Membros da microbiota normal que, deslocados para um sítio
estéril do corpo, se proliferam e provocam infecções patológicas. A maior parte dos patógenos
que acometem os humanos são oportunistas.
Ex: A bactéria Staphylococcus epidermidis habita normalmente a pele humana, sendo
importante para a saúde do órgão, pois ocupa o lugar de outro microrganismo
possivelmente patogênico (exclusão competitiva). Contudo, quando essa bactéria é
carregada para a circulação sanguínea por um acesso erroneamente realizado, ela
pode provocar bacteremia (crescimento de bactérias no sangue, infecção sanguínea).
A microbiota conhecida e divulgada pela literatura é somente uma pequena fração de toda o
grupo de espécies que devem colonizar, normalmente, o organismo humano. Isso porque, até o
momento, os estudos utilizados para descrever essas colônias de microorganismos utilizaram meios
de cultura - e algumas das espécies bacterianas não podem ser cultivadas assim. Contudo, as
pesquisas mais atuais da biologia molecular ultrapassam esse obstáculo ao fazer o estudo
bacteriológico a partir da extração de DNA e do estudo de sequência. Com a finalidade de compor
integralmente esse amplo leque de espécies microscópicas, em 2018 foi criado o Projeto
Microbioma Humano.
Vantagens da Microbiota:
1. Exclusão competitiva → Ocupa o nicho ecológico que determinados microorganismos
patológicos poderiam vir a habitar;
2. Liberam fatores com atividade antimicrobiana (bacteriocinas) em função da
competição entre espécies (os lactobacilos acidófilos do canal vaginal liberam
peróxido de hidrogênio, por exemplo);
3. Auxiliam na manutenção do pH (lactobacilos presentes em predominância na vagina
mantêm seu pH pela conversão de glicose em ácido láctico, por exemplo - evitando,
assim, a instalação de outros microrganismos);
4. Auxilia na produção e na absorção de nutrientes (vitaminas K, B12, ácido fólico)
5. Estimula a resposta imune
Assim, verifica-se que microbiota não é essencial à vida, mas desempenha muitos fatores essenciais
para a qualidade desta.
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Características Células Procariontes Células Eucariontes
Localização
cromossômica
Material nuclear se dispõe disperso
no citoplasma (nucleoide)
Material nuclear encerrado no interior
do núcleo, que é revestido por
carioteca
Organelas Ausentes (há somente ribossomos) Presentes
Parede Celular Geralmente presente, composta de
peptideoglicanos
Presente em alguns tipos e ausente
em outros, apresentando nesses casos
composição variada
Endósporos Formado em algumas espécies Ausente
Cromossomos Circular, normalmente 1 por célula Linear, normalmente mais que 1 por
célula
Ribossomos 70S 80S
Morfologia → Cocos, bacilos, vibriões, espirilos e espiroquetas
Arranjo → Diplococos, estreptococos, estafilococos, tétrades, sarcina; bacilo isolado, diplobacilos,
estreptobacilos, cocobacilos.
A estrutura da célula bacteriana:
1. Parede Celular: é responsável pela manutenção da morfologia da célula bacteriana, tendo
aspecto rígido em razão da sua composição por peptideoglicanos (açúcares
N-acetilglicosamina e N-acetilmurâmico que se ligam por pontes peptídicas).
a. Bactérias gram-positivas: PC formada por múltiplas camadas de peptideoglicanos
(que compõem a maior parte de sua massa seca) e por ácidos teicóicos.
Apesar de se disporem ao longo da PC, os ácidos teicóico e lipoteicóico se
ligam intimamente à fração lipídica da membrana plasmática, tendo funções
relacionadas à essa bicamada lipídica. Assim, os supracitados são responsáveis por:
promover adesão da bactéria às células do hospedeiro, regular a entrada e a saída de
cátions, moderar a ação das autolisinas para a divisão celular (essas enzimas atuam
sobre os peptideoglicanos e rompem a estrutura da parede em pontos específicos, de
modo a permitir a inserção de novas subunidades), constituir sítios receptores para
bacteriófagos.
Pela coloração de Gram, são coradas pelo cristal-violeta (púrpura);
b. Bactérias gram-negativas: PC mais complexa → apresenta uma ou poucas
camadas de peptideoglicanos (correspondendo somente a cerca de 10% do seu
peso) e membrana externa (de dupla camada lipídica, presas a essa membrana estão
cadeias de lipopolissacarídeos LPSs, cuja porção Lipídio-A é uma endotoxina capaz
de promover respostas fisiológicas no organismo hospedeiro); devido à menor
concentração de peptideoglicanos, as paredes das bactérias Gram-negativas são
mais suscetíveis que as das bactérias Gram-positivas; não possuem ácidos teicóicos.
Pela coloração de Gram, adquirem tintura de rosa pelo corante safranina
(contracorante).
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c. Micobactérias: apresentam um componente lipídico bastante significativo (60% do
peso seco da PC), além de Ácido Micólico; exemplo: Mycobacterium tuberculosis
2. Membrana citoplasmática: barreira de permeabilidade seletiva para a entrada e para a saída
de várias moléculas.
3. Cápsula / Camada Limosa / Glicocálice: substâncias limosas/viscosas na superfície celular,
cuja função é impedir o reconhecimento da bactéria pelo sistema imune
.
Aula 2: Fatores de Virulência
Os microrganismos, quando instalados em um tecido, podem colonizá-lo (habitação sem
invasão) ou iniciar um processo infeccioso (no qual o micróbio não só adere às células do tecido alvo,
como se multiplica e o invade). Nesse segundo cenário, dependendo da patogenicidade do agente, a
infecção pode, ou não, causar doença - que se caracteriza pelo comprometimento da funcionalidade
normal da célula/do tecido infectado. Esse potencial do patógeno de causar doença está intimamente
relacionado à sua virulência e, subsequentemente, aos fatores de virulência que o microrganismo
apresenta.
Entrada (1) → Adesão às células do tecido-alvo (2) (produção dos FV) → Multiplicação (3) →
Invasão (4) (produção FEV)
1. Portas de entrada: membranas mucosas, pele, via parenteral (intramuscular, intravenosa,
subcutânea ou hipodérmica, intradérmica, intra-arterial, intracardiaca, intraperitoneal e
intratecal);
2. Se dá pela interação entre adesinas bacterianas (pili, flagelo, fímbrias, cápsula e a camada
limosa) e os receptores celulares correspondentes;
3. Depende de condições adequadas de temperatura, de pH, de concentração de gases; da
disponibilidade de nutrientes
a. SIDERÓFOROS → Molécula produzida por algumas bactérias, capaz de captar
Ferro.
4. O processo de invasão tecidual pode ser de foco único ou de infecção sistêmica,
dependendo da capacidade que o patógeno tem de crescer em determinados tecidos e de
inibir as atividades do hospedeiro; se relaciona à eficiência do sistema imune para defesa
da região invadida, à carga bacteriana no tecido e, por fim, ao grau de virulência do
agente (menos células, maior morte).
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Os fatores de virulência podem ser componentes estruturais (como as já descritas adesinas) ou
produtos bacterianos (como as enzimas e as toxinas, que são fatores exclusivos de virulência, uma
vez que só servem ao propósito de invasão do tecido).
Enzimas:
● Coagulases:coagulam o fibrinogênio do sangue, transformando-o em fibrina. Assim,
formando coágulos na região de infecção, essas enzimas dificultam a chegada de fatores
fagocíticos do sistema imune para controlar o processo infeccioso.
○ Nas infecções por Staphylococcus aureus, por exemplo, o exame clínico diferencial
se dá pela averiguação da presença dessas coagulases, uma vez que as outras
bactérias do mesmo gênero não as produzem;
● Quinases: Degradam a fibrina e, dissolvendo os coágulos, promovem a disseminação da
infecção;
● Colagenases e Hialuronidases: hidrolisam o colágeno do tecido conjuntivo e o ácido
hialurônico, respectivamente, de modo a promover a disseminação infecciosa;
Toxinas:
● Endotoxinas: presentes na membrana externa das
bactérias gram-negativas, as porções Lipídio-A dos LPSs
são liberadas no momento em que a célula sofre lise
(ruptura); provocam o mesmo grupo de sintomas,
independentemente da espécie de bactéria - sendo a
febre a apresentação clínica decorrente mais importante e
universal. Logicamente, por apresentarem composição
lipídica, não são solúveis nos fluidos do corpo.
○ O mecanismo da febre enquanto sintoma → As
endotoxinas Lip-A estimulam a liberação de
citocinas pelos leucócitos e, dessa maneira,
induzem a produção de prostaglandinas pelo
hipotálamo - levando ao aumento da temperatura
corporal. Ademais, provocam o aumento da permeabilidade vascular e,
consequentemente, a hipotensão sanguínea - o que pode resultar em choque.
Todavia, observou-se de uma maneira geral que a toxicidade das endotoxinas é
significativamente menor que a das exotoxinas.
● Exotoxinas: a maior parte dessas proteínas é produzida e secretada por bactérias
gram-positivas; são solúveis, podendo se deslocar para outros sítios do organismo por meio
dos fluidos corporais (causando reações em locais distantes do foco da infecção, por
exemplo).
Citolíticas: Lisam as células.
Exemplo delas são as hemolisinas, capazes de lisar hemácias, leucócitos e células
epiteliais.
Alfa-toxina: forma um poro na membrana citoplasmática das células do
hospedeiro que permite o extravasamento de todo o conteúdo intracelular -
levando, por fim, à lise.
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Tipo AB: recebem esse nome por possuírem duas subunidades, A e B. Geralmente,
a subunidade B se liga a um receptor da célula do hospedeiro e, assim, permite a
introdução da subunidade A - parte ativa da toxina.
Exemplos: toxinas diftérica (inibe a síntese de proteínas de diversas células
do organismo, levando à morte celular em vários sistemas), botulínica
(neurotoxina, é causadora do botulismo; inibe a liberação de acetilcolina e,
assim, a musculatura se mantém relaxada; utilizada em procedimentos
estéticos), tetânica (essa neurotoxina bloqueia a liberação do NT inibitório da
ACh, a Glicina, levando à liberação descontrolada de ACh e a consequente
contração descoordenada dos músculos) e colérica (o aumento da produção
de AMPc decorrente promove a secreção de íons para o lúmen intestinal,
determinando perda de água para a luz dos órgãos).
Superantígenos: ao induzir uma resposta inflamatória exacerbada por parte do
organismo hospedeiro, essas toxinas provocam febre e danos teciduais.
● Genes associados à patogenicidade são encontrados, comumente, em plasmídeos e em
bacteriófagos (vírus que infectam as bactérias).
● A exportação das toxinas produzidas pelas bactérias é feita, através da estrutura da parede
celular, por sistemas de secreção bacterianos. Estes são formados por proteínas que,
atuando como canais, permitem que os substratos sejam secretados para o meio externo.
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Aula 3: Classificação das Bactérias
● Tempo de geração: A bactéria Escherichia coli tem um tempo de geração (período
necessário para que se dê todo o processo de replicação celular) médio de 20 min.
● Fatores para o crescimento bacteriano: químicos (nutrientes) e físicos (temperatura, pH,
disponibilidade de gases e condições específicas de pressão osmótica, por exemplo)
● Meios de cultivo: Em geral, os meios de cultivo dispõem de reservas de água, fontes de
Carbono e de Nitrogênio, sais minerais (fósforo, ferro e enxofre) e fatores de crescimento.
○ Enriquecidos: possuem uma grande variedade de nutrientes, como carbono,
nitrogênio, sais inorgânicos e vitaminas; facilitando o crescimento do maior número
de microrganismos possível. Exemplo: ágar sangue
○ Seletivos: incorpora-se à composição destes meios agentes que ou favorecem, ou
inibem o crescimento de determinados microrganismos. Exemplo disso é o meio
MacConkey, que inibe o crescimento de bactérias gram-positivas e indica o pH a
partir da coloração rosácea de colônios acidófilas (para as bactérias que
metabolizam a lactose em seu crescimento).
1. Aspectos macroscópicos: cor, tamanho, cheiro, forma, elevação e margem; pode-se
perceber, ainda, se há o processo de hemólise, que é a lise das hemácias do meio de
cultura. Na imagem à esquerda, a presença de halos mais claros em torno das colônias
indica a ocorrência do processo hemolítico; enquanto que, na imagem à direita, isso não
acontece.
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Propriedades metabólicas: utilização da lactose; formação de coágulo (para as
bactérias que produzem coagulase)
2. Características microscópicas (esfregaço → coloração de Gram ou ácido-álcool
residente): forma celular, arranjo
3. Antigenicidade: Algumas bactérias possuem antígenos específicos que podem, pois, ser
identificados a partir da utilização de anticorpos correspondentes (sorotipagem).
4. Diferenciação genética (à nível genômico): efetuada a partir do uso de ferramentas da
biologia molecular (ex: hibridização de DNA, amplificação de fragmentos gênicos por PCR,
sequenciamento de DNA). É importante saber que, para esses procedimentos, não é preciso
fazer o crescimento das bactérias em meios de cultura.
i. Assim, a partir da coleta do material biológico, é possível a rápida detecção e
identificação dos organismos (principalmente aqueles que tem um tempo de
geração muito longo, como as micobactérias).
ii. Ademais, é utilizada para as questões de epidemiologia molecular, que
busca rastrear: a transmissão de bactérias entre dois indivíduos; a taxa
mutacional dos microrganismos; a iminência de surtos de infecção por um
determinado agente, etc.
5. Diferenciação Proteômica: necessita de bactérias em crescimento; o espectro de proteínas
ribossomais das bactérias presentes na amostra é gerado em poucos minutos.
Aula 4: Mecanismos de Transferência Gênica
● Nas bactérias, o genoma está contido nos cromossomos (molécula de DNA única, circular e
de dupla-fita que ocupa a região do nucleóide) e nos plasmídeos (não fundamentais à
sobrevivência da bactéria, oferecem vantagens - pois codificam genes de resistência a
determinados antibacterianos, sequências associadas à produção de enzimas e de fatores
de virulência, etc.; grande parte de sua composição codifica o gene necessário para a
transferência de DNA);
● O processo de replicação celular bacteriana se dá por bipartição semiconservativa, gerando
duas células-filhas clones a partir de uma célula-mãe; os dois pontos nos quais a replicação
ocorre são chamados de forquilhas de replicação;
● Código genético degenerado → 64 códons e 20 AA;
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● Os processos de transcrição e de tradução são mais rápidos nas células bacterianas, haja
em vista a facilitação do transporte de informação em razão da ausência de carioteca; essas
duas etapas são, portanto, acopladas;
● O processo de evolução biológica resulta de alterações do material genético. As variações
genéticas bacterianas ocorrem em decorrência de dois processos: recombinação e
mutação; e são fatores fundamentais para que esses organismos se tornem resistentes às
medicações antibióticas.
○ Mutação: alterações na sequência de nucleotídeos de um gene; em geral, ocorrem
espontaneamente; podem modificar o produto funcional final (dependendo do tipo de
mutação: nonsense, silenciosa ou de sentido trocado conservativa/não conservativa)
○ Recombinação: processos de troca física de fragmentos de DNA pelos quais as
células bacterianas adquirem novascombinações gênicas; provoca alterações mais
significativas que as mutações; é um mecanismo de transmissão gênica horizontal
pelo qual se formam células recombinantes.
■ Transformação → Absorção de fragmentos de DNA livre advindos de uma
célula lisada (devendo as células receptoras desse material estar em estado
de competência, ou seja, um momento de modificação da parece celular, um
estado fisiológico transitório que permite a passagem de DNA pela
membrana); esse processo é explorado para a produção de insulina;
■ Conjugação → Envolve o contato entre bactérias, que tanto podem ser
gram-negativas (intercâmbio de plasmídeos replicados por meio do pili
sexual/de conjugação), quanto células gram-positivas (a transferência se dá
através de um contato muito próximo entre as duas células); a capacidade
conjugativa envolve, portanto, uma célula doadora e uma receptora
■ Transdução → A transferência de fragmentos de DNA entre as células
bacterianas é feita por um bacteriófago:
● Durante o ciclo lítico, fragmentos de DNA bacteriano são
empacotados em capsídeos do fago; assim, em uma infecção
subsequente, o DNA bacteriano se insere dentro do novo
cromossomo hospedeiro por meio de recombinação (no ciclo
lisogênico).
Aula 5: Introdução aos Antimicrobianos - Classificação e mecanismos de ação
● Toxicidade seletiva na quimioterapia: dano ou eliminação do patógeno sem que se afete o
organismo hospedeiro; ocorre ou pela ligação do fármaco a um receptor específico do
patógeno, ou pela inibição de eventos bioquímicos essenciais para a vida desse MO, mas
não para o hospedeiro.
● O que são antimicrobianos? São compostos químicos capazes de matar ou de inibir o
crescimento de microrganismos. Dividem-se em antibacterianos, antivirais, antifúngicos e
antiparasitários (helmintos e protozoários).
○ Antibióticos: compostos químicos produzidos por microrganismos (produção
natural) que matam ou inibem o crescimento de outros microrganismos; o termo
‘antibiótico’ deriva do mecanismo biológico de antibiose que Fleming observou no
estudo de culturas de Staphylococcus e do fungo Penicillium notatum.
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○ Antibacterianos: compostos químicos produzidos sinteticamente ou por
microrganismos que matam ou inibem o crescimento bacteriano;
● Classificação dos fármacos antimicrobianos
○ Espectro de ação:
■ Espectro restrito: a ação do fármaco se restringe a um único, ou então a
poucos tipos de microrganismos; a penicilina, por exemplo, age
sumariamente sobre as bactérias gram-positivas.
■ Espectro amplo: o medicamento em questão age sobre um grupo amplo de
microrganismos; a tetraciclina, por exemplo, serve de antimicrobiano para
uma parte das bactérias gram-negativas, para as gram-positivas e para as
bactérias parasitas obrigatórias (clamídias e riquétsias). No tratamento de
doenças cujo patógeno ainda é desconhecido, por vezes a conduta
terapêutica adequada é a administração, justamente, de um antimicrobiano
de espectro amplo. Isso porque a probabilidade do fármaco de agir sobre o
agente patogênico é maior (há de se ter em mente, contudo, que esse
tratamento pode incorrer na disbiose de uma considerável porção da
microbiota normal).
○ Efeito na célula-alvo
■ Bactericida, fungicida e viricida: agentes de efeito ‘cida’ matam os
microrganismos a partir da modificação de suas estruturas celulares.
■ Bacteriostáticos, fungistáticos e viriostáticos: agentes estáticos
impedem o crescimento/a multiplicação dos microrganismos no hospedeiro.
○ Mecanismo de ação e estrutura molecular
■ Síntese de parede celular:
Relembrando: de um modo geral, tem-se que a parede celular bacteriana (estrutura
rígida responsável por conferir forma à unidade celular) é formada por
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peptideoglicanos. Contudo, enquanto as células gram-positivas possuem múltiplas
camadas destes açúcares N-acetilglicosamina e N-acetilmurâmico cruzados por
pontes tetrapeptídicas de ligação enzimática; as bactérias gram-negativas são
formadas por uma única (ou poucas) camadas de peptideoglicanos e por uma
membrana secundária externa à essa parede celular que lhe confere uma maior
complexidade (dupla camada fosfolipídica e cadeia externa de lipopolissacarídeos).
● Betalactâmicos
Estes fármacos possuem em sua estrutura o anel β-lactama
que, dependendo do tipo do medicamento, estará ligado a um
segundo anel (tipo penicilina, cefalosporinas, carbapenêmicos e
monobactâmicos). Agem pela inibição das enzimas transpeptidases
PBP (a quem se ligam), que catalisam a ligação cruzada entre os
tetrapeptídeos (no sítio específico de D-Alanina). Assim,
mimetizando o local de ligação entre os tetrapeptídeos, inibem a
formação das cadeias.
A ausência de toxicidade dessa classe de medicamentos às
células humanas se deve ao fato de que as células eucarióticas não
possuem parede celular.
Contudo, é necessário observar que a efetividade do
medicamento será diferente para bactérias gram-positivas e
gram-negativas, em função da dessemelhança estrutural das
paredes celulares.
Obs: A partir da descoberta de que as bactérias do gênero
Staphylococcus eram capazes de clivar o anel β-lactama por ação
da enzima penicilinase/β-lactamase (codificada por um gene
plasmidial), adotou-se a utilização de penicilinas semissintéticas.
Com isso, buscava-se a resistência do fármaco à ação da enzima;
exemplos: oxacilina, ampicilina, amoxicilina, meticilina.
Nesse contexto, é importante saber que as bactérias Staphylococcus
aureus desenvolveram resistência à meticilina e, de um modo geral,
à toda a classe dos β-lactâmicos (MRSA → Methicillin-resistant
Staphylococcus aureus). Isso se deu a partir da expressão do gene
mecA que, produzindo a proteína de ação enzimática PBP2a
(insensível aos medicamentos descritos), encontrou um mecanismo
secundário de ligação dos tetrapeptídeos e de manutenção,
portanto, da estrutura da parede celular.
● Glicopeptídeos → Vancomicina
A vancomicina, assim como os betalactâmicos, inibe a
síntese de parede celular. Contudo, isso não se dá pela ligação com
a enzima PBP, mas sim pela junção do glicopeptídeo à porção
terminal dos tetrapeptídeos - o resíduo de D-Ala-D-Ala. Assim, o
fármaco inibe a ligação cruzada entre os peptideoglicanos.
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Esse medicamento não tem atividade antimicrobiana para
bactérias Gram-negativas, uma vez que a sua molécula é bastante
grande e que, dessa maneira, não é capaz de permear a membrana
externa das células bacterianas em questão. É utilizada
intensamente para o tratamento de MRSA (Methyl-resistant
Staphylococcus aureus) e, desse grupo, desenvolveram resistência
também à vancomicina os enterococos (VRAs).
● Antimicobacterianos: fármacos atuantes no ácido micólico,
componente expressivo da PC de micobactérias.
■ Estrutura e função da membrana citoplasmática
● Polimixina: peptídeo cíclico de função detergente, destrói a
bicamada lipídica; atua seletivamente no componente
fosfatidiletanolamina, que é expresso em grande quantidade nas
membranas bacterianas - havendo, contudo, registros amplos de
nefrotoxicidade, neurotoxicidade e distribuição deficiente nos
tecidos, principalmente quando utilizado de forma sistêmica. Ex:
Polimixina E, utilizada para tratamento de bactérias multirresistentes.
● Daptomicina: de composição lipopeptídica, se liga à membrana
plasmática e, a partir do extravasamento do conteúdo intracelular de
potássio, leva ao rompimento da membrana. Utilizada para o
tratamento de bactérias Gram-positivas, especialmente para as que
demonstram resistências aos betalactâmicos e à vancomicina.
■ Síntese de ácidos nucleicos
● Rifamicinas: Inibe a transcrição do DNA a partir da ação da inibição
da enzima RNA-polimerase.
● Quinolonas e fluoroquinolonas: são utilizadas especialmente para
o tratamento de infecções do trato urinário; inviabilizam o processo
de replicação do DNA como consequência da inibição da
topoisomerase (DNA girase), enzima responsável pelo
desenovelamento do DNA.
■ Síntese protéica (inibidores de 30S): a majoritária parte desse grupo de
fármacos age por ligação com as porções ribossomais 50S e 30S, que inibea formação das ligações peptídicas;
● Cloranfenicol → com uma estrutura molecular pequena (ao se
difundir para áreas que são tipicamente inacessíveis para a grande
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maioria dos medicamentos) provoca inúmeros efeitos adversos,
como a supressão da atividade da medula óssea.
● Aminoglicosídeos → de uso controlado, pois apresenta
ototoxicidade e nefrotoxicidade; utilizados amplamente no
tratamento por infecção de enterococos;
● Tetraciclinas → fármacos bacteriostáticos de amplo espectro; essas
moléculas são capazes de quelar cálcio, sendo contraindicado o seu
uso para crianças e mulheres grávidas (dado que a substância pode
se acumular em dentes e ossos em formação);
● Macrolídeos
● Estreptograminas → utilizados para tratamento de infecções
causadas por bactérias gram-positivas resistentes à vancomicina;
● Oxazolidinonas
Metabolismo Ácido Fólico (fármacos antimetabolitos):
Nas bactérias, o PABA (ácido p-aminobenzóico) é
substrato para a produção do Ácido Fólico que, por sua
vez, é substrato precursor de proteínas, de DNA e de
RNA. O ácido diidrofólico é intermediário da reação de
conversão do PABA em Ácido Fólico. Nesse contexto,
faz-se o uso de dois medicamentos de farmacodinâmicas
sinérgicas, o Sulfametoxazol e o Trimetoprim. A ação de
ambos se dá pelo fato de que, estrutural e quimicamente,
suas moléculas se assemelham muito ao PABA (no caso
do sulfametoxazol) e ao ácido diidrofólico (no caso do
trimetoprim).
Por esse mecanismo, inibe-se o funcionamento da enzima
de conversão PABA→Ácido Fólico
Antibiograma: Disco difusão / Método de Kirby e Bauer
(avaliação qualitativa com base em parâmetros do BrCAST); método de diluição, E-test
Aula 6: Resistência bacteriana
Reflete o princípio evolutivo de que os organismos se adaptam a modificações no ambiente
● Grupo ESKAPE - espécies comumente resistentes aos antimicrobianos, são responsáveis
por cerca de 10 milhões de mortes por ano → Enterococcus faecium, Staphylococcus
aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa e
Enterobacter spp.
● Resistência intrínseca: capacidade da bactéria de resistir à ação de um agente
antibacteriano como resultado de características estruturais ou funcionais inerentes.
Exemplo: a vancomicina (glicopeptídeo que inibe a síntese de parede celular a partir de
ligação à porção D-Ala-D-Ala dos tetrapeptídeos) não é eficaz para o tratamento de
infecções causadas por bactérias gram-negativas, pois, sendo a molécula do fármaco muito
grande, essa não é capaz de atravessar a membrana externa dos MO em questão.
● Resistência adquirida: a bactéria sofre uma mutação ou recombinação (transdução,
conjugação ou transformação - mecanismos de transferência horizontal de genes), havendo
a subsequente seleção de cepa pelos antibacterianos.
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● Microorganismos resistentes a um determinado fármaco podem, também, exibir resistência a
outros que compartilham o mecanismo de ação ou que são estreitamente relacionados do
ponto de vista químico (quando o núcleo químico dos fármacos é muito semelhante).
Mecanismos de Resistência ao Antibacteriano
1. Prevenção de acesso ao alvo bacteriano
a. Redução na permeabilidade - Porinas: para manter a normalidade de
metabolismo, as células bacterianas permitem a entrada de nutrientes (e também de
moléculas do agente antibacteriano) por através de proteínas purinas, que compõem
a estrutura da membrana externa. Desse modo, o mecanismo de resistência se dá
pela redução na expressão dessas proteínas.
b. Aumento de bombas de efluxo: esses sistemas de bombeamento transportam
ativamente muitos antibacterianos para fora da célula. Assim, a bactéria pode
desenvolver superexpressão dessas proteínas (inclusive das que expulsam múltiplos
fármacos - MDR).
2. Modificação do alvo bacteriano: são alterações na estrutura do alvo que impedem a
ligação do antibacteriano, mas que ainda permitem a esse alvo a execução da sua função
normal. Exemplo disso é a resistência das bactérias Staphylococcus aureus aos
medicamentos Betalactâmicos (destaque para a meticilina), uma vez que expressam uma
proteína acessória PBP2a (gene mecA) capaz de fazer a ligação entre tetrapeptídeos
(transpeptidação) e de, assim, compor a parede celular normalmente (mesmo com a inibição
de função das proteínas enzimáticas PBP pelos medicamentos). Classificam-se, pois, como
MRSA (Methyl-resistant Staphylococcus aureus). Nesses casos, o principal antibacteriano
utilizado para o tratamento da S. aureus é a vancomicina (glicopeptídeo de inibição da
síntese de PC). Contudo, há também bactérias resistentes (ou de resistência intermediária
para as bactérias que apresentam espessamento da parede celular) a esse outro
medicamento por modificação de alvo - uma vez que trocam a terminação D-Ala-D-Ala por
D-Ala-D-Lac.
3. Modificação do antibacteriano
a. Degradação por enzimas bacterianas: As bactérias do gênero Staphylococcus são
capazes de clivar o anel β-lactama por ação da enzima penicilinase/β-lactamase
(codificada por genes cromossomais ou transferíveis, localizados em plasmídeos).
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b. Inativação por alterações químicas: adição de grupos químicos a sítios
vulneráveis da molécula do medicamento evitam que o antibacteriano se ligue à
proteína-alvo.
Aula 7: Escherichia Coli e Infecções do Trato Urinário
● De maneira geral, o sistema urinário é composto por 2 rins, 2
ureteres, 1 bexiga e a uretra, sendo responsável pela produção
de resíduos (isto é, da urina) a partir do que é removido do
sangue.
● Nas mulheres, a uretra conduz somente urina ao exterior do
corpo; ao passo que, nos homens, este canal é utilizado tanto
para a excreção de urina, quanto para a de fluidos seminais.
● Válvulas fisiológicas na união dos ureteres com a bexiga
impedem o fluxo reverso da urina para os rins - ajudando a
defendê-los de infecções que potencialmente acometam o trato
urinário inferior.
● A urina tem propriedades antimicrobianas (em função da presença de ureia) e, assim, o fluxo
urinário tende a remover microrganismos potencialmente infecciosos durante a excreção.
● A urina produzida pelos rins é estéril . Todavia, em relação às mulheres , quando se faz a
coleta e o exame desse subproduto líquido do corpo, deve-se esperar encontrar o que
chamamos de microbiota normal urinária feminina.
○ Os lactobacilos são os MO residentes predominantes da vagina. Estes são
responsáveis pelo pH ácido do canal (3.8-4.5; uma vez que convertem glicose -
advinda do glicogênio - em ácido lático) e pela inibição do crescimento de outros
microrganismos potencialmente infecciosos (a partir da produção de peróxido de
hidrogênio, que estabelece uma relação de exclusão competitiva)
A sua presença no órgão está diretamente relacionada com a liberação de
estrogênio, pois o aumento dos níveis do hormônio estimula a produção de
glicogênio pelas células do epitélio vaginal e, dessa maneira, essas bactérias têm
mais alimento para metabolizar (glicogênio → glicose → ácido lático). Por essa
razão, em situações de desequilíbrio hormonal, como a gravidez e a menopausa, há
um aumento de infecções pela baixa do estrogênio e pela consequente perturbação
da microbiota vaginal normal.
Além dos lactobacilos, podem estar presentes na vagina Streptococcus,
bactérias anaeróbias,bactérias gram-negativas e, por vezes, Candida albicans
(10%-25% as portam de maneira assintomática).
A uretra masculina, em contraste, é normalmente estéril - exceto por contaminações
próximas à abertura externa.
● Diferenças anatômicas entre a uretra feminina e a masculina determinam chances de
infecção diferentes. Enquanto o canal uretral feminino é curto e reto, facilitando a entrada de
patógenos e a invasão da bexiga por estes MO (a doença apresenta maior incidência entre
mulheres sexualmente ativas); a uretra masculina é longa e curva. Ademais, os homens
contam com um mecanismo de defesa adicional: a produção de secreções prostáticas com
propriedades antibacterianas.
Infecções do trato urinário (ITU)
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● Endógenas: são provocadas pela invasão dos tecidos do trato por microrganismosque
compõem a microbiota normal do organismo; estes se originam no trato gastrointestinal e
colonizam a região periuretral, antes de subir para a bexiga.
● Incluem infecções de próstata e do epidídimo;
● Correspondem a 40% das infecções adquiridas em ambiente hospitalar; quando presentes,
50% das ITUs contribuem para o aumento da mortalidade e do tempo de hospitalização;
● Sintomas comuns: febre, disúria (desconforto ao urinar), dor abdominal e cicatrizes
permanentes nos rins
● Se dividem em CA-UTIs (infecção do trato urinário adquirida em comunidade) e N-UTIs
(infecção do trato urinário adquirida em ambiente hospitalar; classificadas quando o paciente
apresenta sintomas em até 48h após internação hospitalar);
● As infecções, de maneira geral, dependem do estado de saúde do hospedeiro. Quando
hígido, o paciente apresenta níveis adequados de hidratação, fluxo urinário normal e
integridade anatômica e funcional das vias urinárias (fatores essenciais devido às
propriedades antibacterianas da urina e da mucosa do TU e ao efeito mecânico de limpeza
que advém da micção), mecanismo vesical antibacteriano e, por fim, plenitude de atuação
dos fagócitos e do sistema imunológico do corpo. Em contrário a estes, há os fatores
predisponentes à infecção: debilitação do sistema imunológico, vida sexualmente ativa
feminina, fatores de virulência do agente infeccioso e dinâmica urinária alterada, por
exemplo.
● Escherichia coli: é o agente infeccioso mais frequente para o desenvolvimento de ITU tanto
no Brasil, quanto no mundo.
CASO CLÍNICO 1: Mulher, 30 anos. Relata aumento na frequência da micção (polaciúria), disúria
(dor e ardência no ato) e dores abdominais. Sem febre. Urina apresenta odor forte. Vida sexual ativa,
utiliza anticoncepcional. Sensibilidade suprapúbica.
A análise dos exames solicitados permitiu observar que a paciente apresentava:
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Piúria (presença de leucócitos degenerados ou de pus na urina) → >50
leucócitos/campo (referência de normalidade = <10 leucócitos/campo);
Bacteriúria → 3+
Nitrito + → Há metabolização de nitrato em nitrito
Contagens de >10⁵ Unidades Formadoras de Colônia (UFC) são altamente
específicas para indicar que a paciente possui uma ITU
Colônias rosa em meio cromogênico sugerem infecção por E. coli
Teste para Leucócito-esterase* (LE) positivo indica infecção ativa | *enzima
produzida por neutrófilos
DIAGNÓSTICO: Cistite → Infecção da bexiga; mais comum em mulheres (uretra reta, de
menor comprimento e mais próxima do ânus e das bactérias intestinais concomitantes); taxa
de infecção em mulheres é 8x maior que em homens; sintomas: disúria, polaciúria (aumento
da frequência urinária), piúria (leucócitos aumentados ou presença de pus na urina) e dor
suprapúbica.
CASO CLÍNICO 2: Mulher, 19 anos. Interna com histórico de ITU há 4 meses (tratada com
ampicilina, sem complicações). Há 5 dias, sentiu náuseas, mas não vomitou; um dia depois,
apresentou dor no flanco direito, febre, calafrios e polaciúria. Urina sem odor. T=38.8°C e
sensibilidade no ângulo costovertebral direito.
Urinálise (EQU): >50 leucócitos/campo; >10 eritrócitos/campo; bactérias 3+
Urocultura: positiva, >10⁵ unidades formadoras de colônia (referência de
normalidade = <10³ UFCs)
Piúria (presença de leucócitos degenerados ou pus na urina) → >50 leucócitos/campo (referência de
normalidade = <10 leucócitos/campo)
Bacteriúria → 3+
Hematúria → 10 eritrócitos/campo (referência de normalidade = 0 eritrócitos/campo)
Teste para Leucócito-esterase* (LE) positivo indica infecção ativa | *enzima produzida por
neutrófilos
DIAGNÓSTICO: Pielonefrite → infecção de um ou de ambos os rins; cistites não
adequadamente tratadas podem evoluir, em 25% dos casos, para pielonefrites; sua forma
crônica pode formar cicatrizes nos rins, prejudicando seu funcionamento; mais frequente no
sexo feminino; sintomas = febre, calafrios, dor nos flancos ou nas costas, náuseas e vômitos
polaciúria.
CASO CLÍNICO 3: Mulher, 65 anos, diabética e com histórico de sucessivas ITUs. Reclama: dores
lombares, febre e retenção urinária. Inicialmente, recebeu o diagnóstico de cólica renal (cálculo).
Exames demonstram piúria (leucócitos e pus na urina), bacteriúria e hematúria. Urocultura revela a
presença de duas bactérias: S. aureus e Pseudomonas aeruginosa.
O tratamento com cefalosporinas não funcionou, levando à piora do quadro da paciente - que
precisou ser internada. Observando-se piora no estado de saúde após 24h de internação, um novo
exame qualitativo de urina (EQU) sugeriu comprometimento renal. Adaptou-se o tratamento para o
uso de carbapenêmicos e vancomicina. A paciente foi transferida para a UTI, precisando de
hemodiálise e de ventilação mecânica. Após 3 dias internada, foi a óbito.
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Exame físico: sensibilidade lombar, T>38°C, retenção urinária
Urinálise: >50 leucócitos/campo (piúria); bactérias (3+) (bacteriúria); >10
eritrócitos/campo (hematúria); cilindros céreos1
Urocultura: positiva para S. aureus e P. aeruginosa; ambos com >10⁵ unidades
formadoras de colônia UFC/mL
Hemocultura: S. aureus e P. aeruginosa multirresistentes
PCT: >10ng/mL
Os exames reforçam o parecer clínico de ITU e de bacteremia, possivelmente pelo fato de que,
sendo as bactérias multirresistentes, o tratamento não foi eficaz. A perda de função renal provocou a
necessidade de hemodiálise. A perda de função do aparelho respiratório levou a ventilação
mecânica. A PCT+ (procalcitonina, proteína CRP de fase aguda) indica sepse.
DIAGNÓSTICO: Falência múltiplas dos órgãos por Urosepse → disfunção causada por uma
resposta imune descompensada do hospedeiro à uma ITU; alta morbidade e mortalidade.
CASO CLÍNICO 4: Homem, 70 anos. Apresenta: febre, calafrios, disúria, polaciúria e dor na área
perineal.
Exame físico: inchaço e sensibilidade na próstata; T=38.5°C
Urinálise: <5 leucócitos/campo; <5 eritrócitos/campo; bactérias (3+)
Urocultura: positiva, Klebsiella pneumoniae com >10⁵ unidades formadoras de
colônia UFC/mL
Os sinais e sintomas do paciente (febre, calafrios, dor na região perineal, disúria e polaciúria)
indicam ITU, mesmo que não haja piúria. DIAGNÓSTICO: Prostatite → ITU baixo.
Aula Prática - Uroculturas: Procedimento e análise
O exame de urocultura é frequentemente solicitado no setor de bacteriologia de um hospital, uma vez
que auxilia o diagnóstico de ITU e, a partir da identificação do patógeno, direciona a conduta
terapêutica.
1. Pré analítica:
a. Coleta: deve ser realizada em assepsia, após higienização local com água e sabão;
geralmente, solicita-se ao paciente que colete a 1ª urina do dia ou que somente o
faça após 4h de retenção; armazena-se a urina em frasco estéril com tampa de
rosca e boca larga.
i. Quando o paciente não pode fazer sua própria coleta, são opções viáveis:
punção suprapúbica, coleta a partir de sonda vesical ou de saco coletor.
1 Os cilindros formam-se nos túbulos renais a partir de mucoproteínas secretadas pelas células epiteliais tubulares. Estas
proteínas se condensam formando os cilindros hialinos, que podem adquirir debris celulares e se tornar cilindros granulares.
Quando estes cilindros envelhecem e/ou se deterioram e se solidificam nos túbulos, ocorre a formação dos cilindros céreos.
Uma urina normal pode conter poucos cilindro hialinos e granulosos, mas uma quantidade maior destas estruturas reflete uma
patologia renal, mais precisamente uma doença tubular aguda.
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b. Transporte e armazenamento: após a coleta, o material deve ser levado
imediatamente ao setor de bacteriologia do hospital, onde será analisado em menos
de duas horas (se em temperatura ambiente, 20-25ºC) ou em até 24h (caso esse
seja refrigerado, 2-8°C). Após processadas, as amostras são armazenadas em
refrigerador.
c. Recebimento e direcionamento do material ao setor de bacteriologia: deve-se
conferir a identificação do paciente com o material clínico; verificar as condições do
frasco coletor (temperatura, armazenamento, transporte e volume adequados);
apontar possíveis não-conformidades (NC), solicitando aceitação ou recusa do
biomédicopara a análise do material.
2. Analítica:
a. Recebimento e separação do material para possíveis outras análises: esse
processo deve ser realizado em ambientes estéreis.
b. Semeadura: os meios de cultura mais utilizados são ágar MacConkey (indicados
para identificar bactérias gram-negativas, como E. coli, Enterobacter, Klebsiella,
Pseudomonas e Acinetobacter), ágar sangue de carneiro (não seletivo), CLED e
agar cromogênico (diferencial e indicador, identifica E. coli e Enterococcus sem
testes confirmatórios); → Incubação em estufa bacteriológica
c. Interpretação;
3. Pós-analítica: liberação de resultados, identificação de resultados críticos (SICH) e
gerenciamento de amostras.
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Cada bactéria apresenta um perfil típico diante de um determinado substrato - sendo esse perfil a
base de identificação do MO.