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Infecções Fúngicas Oportunistas e Sistêmicas Referência Bibliográfica: Murray, Microbiologia Médica. Capítulos: 65, 66, 72 e 73. A Importância dos fungos Os fungos representam um diverso grupo de organismos ubíquos que tem como principal objetivo degradar a matéria orgânica. Todos os fungos podem existir como heterotróficos ou saprófitas (organismos que se nutrem de materiais mortos ou em decomposição), simbiontes (organismos que vivem em conjunto com benefício mútuo), comensais (quando vivem em estreita relação em que apenas um organismo é beneficiado e o outro não é prejudicado) ou como parasitas (organismos que vivem à custa de outro e esta relação é prejudicial ao hospedeiro). Os fungos emergiram nas últimas décadas como a principal causa de doenças em humanos, especialmente entre indivíduos imunossuprimidos ou hospitalizados com doenças de base graves. Entre estes pacientes, os fungos atuam como patógenos oportunistas, causando infecções de altas morbidade e mortalidade. A incidência total de micoses invasivas continua aumentando com o tempo e a lista de fungos patógenos oportunistas aumenta da mesma maneira a cada ano. Em resumo, não existem fungos não patogênicos. Este aumento das infecções fúngicas pode ser atribuído ao crescente aumento do número de pacientes imunossuprimidos, incluindo transplantados, portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), pacientes com câncer sob uso de quimioterapia e aqueles com doença de base grave submetidos a procedimentos invasivos. Taxonomia, estrutura e reprodução dos fungos Os fungos são classificados em seu próprio reino, o reino Fungi. Eles são organismos eucariotas que se distinguem dos demais por terem uma parede celular rígida composta de quitina, glicana e uma membrana plasmática em que o ergosterol (esterol) é o principal componente que substitui o colesterol. A taxonomia clássica dos fungos se baseia fundamentalmente na morfologia e na formação dos esporos. No entanto, cada vez mais as características estruturais, bioquímicas e moleculares são consideradas na classificação, resultando em mudanças na denominação taxonômica original. Os fungos podem ser uni ou multicelulares. O agrupamento mais simples baseado em sua morfologia são leveduras e fungos filamentosos. A levedura pode ser definida morfologicamente como uma célula que se reproduz por brotamento ou fissão, em que a célula progenitora ou “célula-mãe” se modifica e dá origem a uma descendência ou “célula- filha”. As células-filhas podem alongar-se e formar estruturas com formato de salsicha chamadas pseudo- hifas. As leveduras são geralmente unicelulares e produzem colônias redondas, pastosas ou mucoides em ágar. Os fungos filamentosos, por outro lado, são organismos multicelulares constituídos de estruturas tubulares, chamadas de hifas, que se alongam na extremidade em um processo conhecido como extensão apical. As hifas podem ser cenocíticas (asseptadas ou com poucos septos) ou septadas (divididas por paredes transversais). As hifas se mantêm unidas para produzir uma estrutura semelhante a um tapete chamada de micélio. As colônias dos fungos filamentosos são frequentemente descritas como filamentosas, aveludadas ou algodonosas. Quando se desenvolvem em ágar ou outras superfícies sólidas, os fungos filamentosos produzem estruturas denominadas hifas vegetativas, que crescem sobre ou entre a superfície do meio de cultura, e também hifas que se projetam acima da superfície do meio, chamadas de hifas aéreas. As hifas aéreas podem produzir estruturas especializadas conhecidas como conídios (estrutura de reprodução assexuada). Os conídios podem ser produzidos por um processo blástico (brotamento) ou processo tálico, em que fragmentos de hifas dão origem a células individuais ou artroconídios. Os conídios são facilmente dispersos pelo ar e servem para disseminar o fungo. O tamanho, a forma e os aspectos do desenvolvimento dos conídios são utilizados como meio de identificação para o gênero e espécie dos fungos. Muitos fungos de importância clínica são denominados dimórficos, porque podem existir tanto sob a forma de levedura como de fungo filamentoso. A maioria dos fungos apresenta respiração aeróbia, embora alguns sejam anaeróbios facultativos (fermentadores) e outros sejam estritamente anaeróbios. Seu metabolismo é heterotrófico e os mesmos são bioquimicamente versáteis na produção primária (p. ex., ácido cítrico, etanol e glicerol) e metabólitos secundários (p. ex., antibióticos [penicilina], amanitenos, aflatoxinas). Em relação às bactérias, os fungos são de crescimento lento, com tempo de duplicação celular de horas em vez de minutos. Os fungos reproduzem-se pela formação de esporos, que podem ser sexuados (envolvendo meiose, precedida por fusão do protoplasma e fusão dos dois núcleos compatíveis) ou assexuados (envolvendo somente mitose). As classes Entomoftoromicotina, Mucormicotina, Pneumocistidiomicetos, Basidiomicetos, Sacaromicetos e Euascomicetos produzem diferentes tipos de esporos (sexuados e assexuados). A forma teleomorfa está relacionada à formação de esporos sexuados, e forma anamorfa, à formação de esporos assexuados. O fato de um mesmo fungo possuir estado anamorfo e teleomorfo implica uma nomenclatura diferente para um mesmo agente (p. ex., Ajellomyces capsulatum [teleomorfo] e Histoplasma capsulatum [anamorfo]) e é uma fonte de confusão para não micologistas. Classificação das micoses humanas Além da classificação taxonômica formal dos fungos, as infecções fúngicas podem ser classificadas de acordo com os tecidos infectados, assim como pelas características específicas dos grupos de organismos. Estas classificações incluem as micoses superficiais, cutâneas e subcutâneas, as micoses endêmicas e as micoses oportunistas. ◦ Micoses superficiais - Acometem as camadas superficiais da pele e dos pelos. ◦ Micoses cutâneas ou dermatofitoses - Acometem a epiderme mais profunda e invadem pelos e unhas. ◦ Micoses subcutâneas - Acometem a derme, tecido subcutâneo, músculos e fáscias. ◦ Micoses sistêmicas (profundas) - Acometem órgãos e sistemas internos. ◦ Micoses Oportunistas - Acometem indivíduos debilitados. Micoses Endêmicas - Sistêmicas As micoses endêmicas são infecções fúngicas causadas por patógenos fúngicos dimórficos clássicos: Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, Coccidioides immitis, Coccidioides posadasii e Paracoccidioides brasiliensis. Estes fungos exibem dimorfismo térmico (existem como leveduras ou esférulas a 37 °C, e como fungos filamentosos a 25 °C) e geralmente estão confinados a regiões geográficas onde eles ocupam nichos ambientais ou ecológicos específicos. As micoses endêmicas são frequentemente referidas como micoses sistêmicas, porque estes organismos são verdadeiros patógenos e podem causar infecções em indivíduos saudáveis. Recentemente, o fungo dimórfico Penicillium marneffei foi adicionado à lista de agentes causadores de micoses endêmicas. Todos estes agentes produzem uma infecção primária no pulmão, com subsequente disseminação para outros órgãos e tecidos. Micoses Oportunistas As micoses oportunistas são infecções atribuídas aos fungos que são normalmente encontrados como comensais humanos ou no ambiente. Com exceção de Cryptococcus neoformans, estes organismos exibem uma virulência inerentemente baixa ou limitada, e causam infecções em indivíduos que estão debilitados, imunossuprimidos, ou são portadores de aparelhos protéticos implantados ou cateteres vasculares. Praticamente, qualquer fungo pode atuar como um patógeno oportunista, e a lista destes se torna maior a cada ano. Os patógenos fúngicos oportunistas mais comuns são as levedurasCandida spp. e Cryptococcus neoformans, o fungo filamentoso Aspergillus spp. e Pneumocystis jirovecii. Devido à sua inerente virulência, Cryptococcus neoformans é frequentemente considerado um patógeno “sistêmico”. Embora este fungo possa causar infecção em indivíduos imunologicamente normais, ele é claramente visto com mais frequência como um patógeno oportunista na população imunocomprometida. O que essa imagem está fazendo aqui??? Leveduras: para produção de cerveja Microscópico Unicelular Brotamento Bolor ou filamentosos Hifas que formam os micélios Pluricelular Esporos: Como estratégia de reprodução O que diferencia esses microrganismos? Célula eucariótica x Procariótica Parede celular das bactérias: peptidioglicano →Fungos penicillium fazem a penicilina, antibiótico que ataca a parede das bactérias. Todos os fungos: São eucariontes. As células têm parede contendo QUITINA, glicanas e mananas. Têm ERGOSTEROL na membrana plasmática Fazem digestão extracorpórea . Existem 400 espécies de importância médica e menos de 50 espécies causam mais de 90% das infecções fúngicas em seres humanos. Essas infecções são chamadas de MICOSE. →Ergosterol: Medicamentos agem aqui, atacando somente a célula fúngica, não a do hospedeiro. Qual a importância dessas estruturas para a resposta imune? PAMPs: Padrões moleculares associados ao patógeno. Reconhecimento do patógeno pelo organismo. Os fungos podem ser leveduras ou bolores/ fungos filamentosos (cogumelos também, nas não falaremos deles): Leveduras: Reprodução por brotamento Bolores: Multicelulares, possuem hifas que formam o micélio. Classificação das micoses sistêmicas e oportunistas 1. Causadas por Fungos Dimórficos a. Paracoccidioides brasiliensis e P. lutzii b. Histoplasma capsulatum c. Coccidioides immitis e C. posadasii d. Blastomyces dermatitidis e. Penicillium marneffei 2. Causadas por Leveduras Clássicas a. Cryptococcus neoformans e C. gattii b. Candida albicans e outras espécies 3. Causadas por Bolores a. Aspergillus fumigatus e outras espécies b. Mucor sp. e Rhizopus sp. Características das Micoses Sistêmicas e seus patógenos A maioria dos fungos causadores é de localização silvestre Os fungos são encontrados no solo e dejetos de animais Alguns animais são reservatórios naturais Principal porta de entrada: vias aéreas superiores Mais comuns nos homens (até 30 homens para cada mulher) Não são transmitidas pelo contato direto Os fungos causadores de micoses sistêmicas são termo-dimórficos 90% dos infectados são assintomáticos ou com rápida resolução da infecção Os indivíduos com doença crônica apresentam resposta do tipo granulomatosa →Formação de granuloma: Células gigantes, os macrófagos que fagocitam o patógeno. Th1, resposta celular. Em volta: Linfócitos. Sistêmicas – Dimórficos – Paracoccidioides brasiliensis A infecção por P. brasiliensis começa com a inalação pulmonar de conídios, seguida pela disseminação hematogênica ou linfática do fungo para praticamente todas as partes do corpo (Cap. 72). Uma característica peculiar da paracoccidioidomicose, em comparação com outras micoses sistêmicas, é o fato de que as infecções pulmonares primárias, que subsequentemente se disseminam, manifestam-se muito frequentemente como lesões de mucosa na boca, no nariz e, ocasionalmente, no trato gastrointestinal. A parede da levedura de P. brasiliensis é rica em glucanas solúveis em meio alcalino, como a 1,3-α- glucana. Como ocorre com muitos outros patógenos fúngicos dimórficos endêmicos, acredita-se que a presença de 1,3-αglucana na camada mais externa da parede celular da levedura seja essencial para a sobrevivência do fungo in vivo. Aparentemente, os macrófagos são elementos fundamentais para a resposta inata contra a infecção por P. brasiliensis. Os macrófagos são capazes de conter a infecção por P. brasiliensis, mas geralmente não eliminam as leveduras. Apesar de uma resolução clínica inicial da infecção, lesões residuais contendo leveduras viáveis podem se reativar até 40 anos depois, causando recorrência e sequelas graves. As características de P. brasiliensis consideradas importantes na patogênese da infecção incluem a resposta a fatores hormonais, a expressão de 1,3-α-glucana e as respostas imunes contra um antígeno imunodominante, gp43. Influências Hormonais na Infecção Embora a reatividade do teste cutâneo para a paracoccidioidina seja comparável entre homens e mulheres que residem em áreas endêmicas da paracoccidioidomicose, a relação entre homens e mulheres para a doença sintomática é de 78:1. A infecção subclínica parece ocorrer com a mesma frequência entre os dois sexos; entretanto, a progressão para a doença disseminada clinicamente evidente é muito mais frequente em homens. Esta observação levou à hipótese de que fatores hormonais desempenhem um importante papel na patogênese da paracoccidioidomicose. Em contraste com C. immitis, no qual o estrogênio estimula o crescimento fúngico e a formação de endósporos, a transição de conídios para a forma de levedura de P. brasiliensis é inibida pelo estrogênio. Isto resulta na rápida eliminação da infecção em mulheres, enquanto em homens ocorre a progressão da infecção. Uma explicação alternativa seria a de que os hormônios sexuais masculinos apresentam um efeito imunoinibitório que facilita o estabelecimento da infecção. Esta ainda é uma área em investigação. De qualquer maneira, os eventos iniciais da interação fungo-hospedeiro após a infecção natural parecem ser modulados pelos hormônios, sendo, portanto, significativamente diferentes em homens e mulheres. Essas diferenças poderiam ser responsáveis pela suscetibilidade acentuadamente superior entre homens para a paracoccidioidomicose. O Papel das Glucanas da Parede Celular na Patogênese de P. brasiliensis A parede celular de P. brasiliensis contém quatro polissacarídeos principais: galactomanana, 1,3-α- glucana, 1,3-βglucana e quitina. O componente 1,3-α- glucana só é expresso na forma de levedura do organismo, e sua expressão se correlaciona com sua virulência. Cepas mutantes de P. brasiliensis desprovidas dessa glucana não são virulentas, sendo muito mais suscetíveis à digestão por neutrófilos. A fração 1,3-β-glucana da parede celular age como importante imunomodulador e, quando exposta na parede celular do fungo, provoca uma intensa resposta inflamatória. As β-glucanas são descobertas quando os níveis de 1,3-α-glucana se reduzem, o que levou à hipótese de que a proporção entre 1,3-α-glucana e 1,3- β-glucana na parede celular de P. brasiliensis possa ser mais importante na patogênese do que cada componente polissacarídico isoladamente. É importante perceber que a relação entre a razão de α- /β glucanas na parede celular de P. brasiliensis e o tipo de resposta imune é semelhante àquela observada tanto na histoplasmose quanto na blastomicose. Em cada caso, um grande conteúdo de 1,3-α-glucana nas leveduras está relacionado a uma virulência aumentada, e níveis ausentes ou diminuídos deste componente relacionam-se a uma virulência reduzida. A alteração na composição da parede celular de leveduras dos três patógenos dimórficos também está relacionada à sua capacidade de eles serem sequestrados dentro das células e dos tecidos e de persistirem como elementos viáveis durante anos após a infecção. Resposta ao Antígeno Imunodominante, gp43 A fase de levedura de P. brasiliensis secreta uma glicoproteína imunodominante de 43 kDa (gp43), que é ao mesmo tempo um importante antígeno sorodiagnóstico e um presumido fator de virulência. O antígeno gp43 é um receptor de laminina-1 e pode ser responsável pelaadesão das células de leveduras à membrana basal do hospedeiro. Este antígeno também se liga a macrófagos e provoca tanto uma forte resposta humoral quanto uma resposta de hipersensibilidade tipo tardia (HTT) em humanos. A defesa imunológica contra a infecção por P. brasiliensis depende da imunidade celular e não da humoral. Uma resposta da HTT debilitada se correlaciona com um aumento da gravidade da doença. Camundongos imunizados com gp43 desenvolvem respostas imunes tipos TH1 e TH2, enquanto gp43 e um segundo antígeno, gp70, são grandes contribuintes para uma resposta humoral em humanos. É possível que a reatividade imune de pacientes contra gp43 e gp70 seja dominada pela via TH2 com uma resposta inadequada de células T. Caso a imunidade celular do paciente contra P. brasiliensis esteja de fato comprometida por essa hiporresponsividade de células T, este poderia ser um mecanismo (como visto na histoplasmose e coccidioidomicose) subjacente à imunopatogênese da paracoccidioidomicose. Sistêmicas - Dimórficos – Histoplasma capsulatum Sabe-se que a maioria das pessoas infectadas por H. capsulatum se recupera sem complicações e sem terapia antifúngica específica. Entretanto, a reativação da histoplasmose pulmonar e extrapulmonar em pacientes imunocomprometidos que originalmente apresentaram disseminação progressiva do fungo está documentada ao longo da literatura. Inalação de conídios a partir do ambiente, juntamente com a falha em eliminar o fungo por mecanismos mucociliares, gera a oportunidade de que os conídios inalados se transformem em leveduras que são ingeridas por fagócitos mononucleares. H. capsulatum é encontrado quase exclusivamente dentro das células do hospedeiro, onde pode se replicar ou permanecer inativo. Histoplasma capsulatum Reside nos Macrófagos do Hospedeiro A conversão de conídios inalados de H. capsulatum em células leveduriformes é fundamental para a sobrevivência do patógeno dentro do hospedeiro e ocorre horas após a infecção. Embora teoricamente um único conídio possa ser suficiente para estabelecer uma infecção, geralmente se considera que um inóculo muito grande de conídios seja necessário para estabelecer doença disseminada em uma pessoa saudável e imunocompetente. Os fagócitos mobilizados para o sítio de infecção são efetivos na destruição dos conídios ingeridos, o que não ocorre tão bem em relação às leveduras. Sabe-se que o organismo produz substâncias quimiotáxicas para os macrófagos alveolares, o que facilita a internalização pelos fagócitos do hospedeiro; entretanto, os detalhes da forma pela qual o patógeno resiste aos esforços destrutivos dos macrófagos ainda não estão claros. Sugeriu-se que certos esfingolipídios contendo fosfoinositol na parede celular possam interferir na resposta oxidativa do macrófago contra o patógeno fúngico. O fato de os macrófagos serem as principais células do hospedeiro nas quais H. capsulatum reside durante a fase de levedura leva a acreditar que seja uma importante estratégia de sobrevivência e disseminação do patógeno. Existem diversos fatores, considerados importantes para a capacidade de o fungo persistir dentro do fagolisossoma do macrófago, que contribuem significativamente para a patogenicidade do organismo: modulação de pH, captação de ferro e cálcio e alteração da parede celular da levedura. Modulação do pH do Fagolisossoma As células leveduriformes de H. capsulatum são rapidamente ingeridas por macrófagos alveolares. Após a ingestão, o pH do fagolisossoma contendo uma ou mais células de levedura se eleva (6,0 a 6,5) acima do valor ideal para muitas das enzimas do lisossomo. Esta modulação de pH não só interfere na atividade enzimática, mas também influencia no processamento de antígenos dentro da célula e contribui para a sobrevivência do patógeno in vivo. Embora seja tentador relacionar a urease de H. capsulatum a este processo, ela não é considerada um fator primordia l, uma vez que o pH só se eleva em fagossomos que contêm a célula de levedura. Se a urease fúngica estivesse envolvida, seria esperado que íons amônia/amônio produzidos se difundissem para fora do fagossoma e elevassem também o pH no restante da célula do hospedeiro. Captação de Ferro e Cálcio O ferro é um importante cofator de diversas metaloenzimas diferentes e proteínas contendo o grupo heme. Os microrganismos captam ferro do ambiente produzindo sideróforos, que provocam a quelação do ferro férrico e formam complexos solúveis de ferro. H. capsulatum capta ferro através de um sideróforo hidroxâmico, embora o papel deste sideróforo na sobrevivência do fungo dentro do macrófago seja desconhecido. A capacidade do fungo de modular o pH no interior do fagolisossoma entre 6,0 e 6,5 é fundamental na captação de ferro pelas leveduras. Um pH superior a 6,5 torna o ferro inacessível ao H. capsulatum. Da mesma maneira que ocorre com o ferro, as leveduras dentro do fagolisossoma devem apresentar um eficiente mecanismo para a ligação e o transporte de Ca 2+ . As células leveduriformes, mas não as filamentosas, liberam grandes quantidades de uma proteína ligadora de cálcio, CBP1 (do inglês, calcium- binding protein), para o microambiente que as rodeia. Foi sugerido que a CBP1 seja importante na aquisição de cálcio durante o parasitismo intracelular. A expressão de CBP1 específica da fase de levedura pode fornecer ao H. capsulatum outro importante mecanismo adaptativo para sua sobrevivência dentro do fagolisossoma do macrófago. Alteração da Composição da Parede Celular da Levedura De modo semelhante ao B. dermatitidis, a maior parte das cepas de H. capsulatum apresenta a 1,3-α-glucana em sua parede celular. Demonstrou-se que mutantes espontâneos de H. capsulatum que perderam o componente 1,3-α-glucana infectam e persistem no interior dos macrófagos aparentemente sem lesar a célula do hospedeiro. Em contraste, cepas selvagens de leveduras com 1,3-α-glucana podem infectar e sobreviver dentro dos macrófagos, mas também podem proliferar-se dentro do fagolisossoma e finalmente destruir o fagócito, liberando leveduras que passam a infectar novos macrófagos. Portanto, aparentemente microambientes específicos encontrados dentro de células do hospedeiro podem influenciar a seleção de variantes que apresentam o potencial para a persistência de longo prazo dentro do hospedeiro, bem como daqueles que produzem um processo proliferativo mais rápido. Sistêmicas - Dimórficos – Coccidioides immitis C. immitis e C. posadasii são patógenos primários capazes de causar uma ampla variedade de lesões (Cap. 72). Esses fungos são endêmicos no deserto do sudoeste dos Estados Unidos e, embora demonstrem diferentes morfologias em suas fases saprofíticas e parasitárias, distinguem-se dos demais fungos dimórficos endêmicos por características únicas da fase parasitária (Cap. 72, Fig. 72-1). Entre os fatores de virulência presumidos que podem contribuir para a patogenicidade desse organismo, encontram-se a resistência dos conídios infecciosos à destruição fagocítica, a capacidade de estimular uma resposta TH2 ineficiente (similar a B. dermatitidis), a produção de urease e proteinases extracelulares e a capacidade de mimetismo molecular (Tabela 66-1). Resistência dos Conídios à Destruição Fagocítica A fase saprofítica de C. immitis (e C. posadasii) consiste em hifas septadas que, quando maduras, produzem artroconídios em forma de barril, separados uns dos outros por células disjuntoras vazias (Cap. 65, Fig. 65- 2B; Cap. 72, Figs. 72-1D e 72-7). Os artroconídios são muito hidrofóbicos e facilmente aerossolizados. Esses conídios são pequenos (3 a 5 µm × 2 a 4 µm) e, quando inalados, podem ser transportados profundamente para o interior no tratorespiratório, frequentemente até o nível alveolar. A parede externa do conídio é composta primariamente por proteína (50%), incluindo pequenos polipeptídeos ricos em cisteína conhecidos como hidrofobinas, devido ao seu distinto perfil hidropático. O restante da composição da parede inclui lipídios (25%), carboidratos (12%) e um pigmento não identificado. Acredita-se que essa camada externa hidrofóbica tenha propriedades antifagocíticas, uma vez que sua remoção resultou no aumento da fagocitose de artroconídios de C. immitis por neutrófilos polimorfonucleares (PMN, do inglês, polymorphonuclear neutrophils) humanos em comparação à fagocitose de artroconídios intactos. É importante notar que tanto os conídios intactos quanto aqueles com a parede celular externa removida não foram eficientemente destruídos após a ingestão por PMN. Aparentemente, os artroconídios infecciosos de C. immitis apresentam barreiras ativas e passivas contra o ataque pelas defesas inatas do hospedeiro nos pulmões. Estímulo de uma Resposta Imune TH2 Ineficiente por C. immitis Sabe-se que todos os indivíduos com infecções por Coccidioides spp. produzem anticorpos contra uma glicoproteína predominante (SOWgp) de uma camada externa da parede das células parasitárias (esférulas). Ambas as vias da resposta imune por células T auxiliares, TH1 e TH2, são estimuladas por SOWgp. Sabe-se que a ativação da via TH1 está associada à resolução espontânea da infecção por Coccidioides spp. em camundongos. Além disso, foi demonstrado que camundongos suscetíveis à infecção por C. immitis demonstraram uma resposta TH2 à infecção, enquanto linhagens resistentes apresentaram uma maior resposta TH1. Assim, semelhantemente ao que foi descrito para B. dermatitidis, as respostas TH2 contra SOWgp podem não contribuir para a eliminação de C. immitis, podendo até mesmo ser desvantajosas no controle da infecção. As formas mais graves de coccidioidomicose são acompanhadas por depressão da imunidade celular e altos níveis plasmáticos de anticorpos fixadores de complemento específicos para C. immitis, compatível com uma resposta predominantemente TH2. Embora não se saiba muito a respeito do perfil de citocinas humanas durante infecções por Coccidioides spp., é razoável especular que antígenos imunodominantes de C. immitis que provocam um forte aumento de IL-10 e IL-4 possam direcionar a resposta imune para uma via TH2. Essa imunomodulação pode contribuir para o aumento da gravidade da infecção fúngica. Produção de Urease O nicho ambiental para a forma saprofítica de C. immitis é o solo alcalino do deserto. Tanto a fase saprofítica quanto a parasitária deste organismo demonstraram íons amônia e amônio quando cultivadas in vitro, resultando na alcalinização do meio de cultura. Os endosporos de C. immitis liberam muito mais íons amônio/amônia do que as esférulas quando cultivadas em condições ácidas (pH 5,0). Endosporos recémliberados demonstraram ser cercados por um halo alcalino produzido pelos íons amônio/amônia. Os endosporos de C. immitis são rapidamente fagocitados por macrófagos alveolares, mas, uma vez ingeridos, são capazes de sobreviver intracelularmente. Foi demonstrado que endosporos intracelulares viáveis são cercados por um halo alcalino em sua superfície celular, sugerindo que a produção de íons amônio/amônia pode contribuir para a sobrevivência do patógeno dentro do fagossomo do macrófago ativado. A capacidade de C. immitis de gerar um microambiente alcalino e responder à acidificação aumentando a quantidade de íons amônio/amônia por suas células parasitárias é uma característica que pode contribuir para a patogênese desse fungo. Embora os detalhes da geração de amônia e o modo como a alcalinidade da superfície celular afetam a função fagocítica não sejam bem compreendidos, foi proposto que a principal fonte de amônia produzida por C. immitis advenha da atividade da urease. Esta é uma metaloenzima que se localiza na fração citoplasmática de células microbianas e catalisa a hidrólise de ureia, formando amônia e carbamato. Na sequência, o carbamato é hidrolisado, formando outra molécula de amônia. A maior quantidade de urease detectada em C. immitis se encontra em esférulas na fase de formação de endósporos, o que se correlaciona com o estágio de desenvolvimento no qual as maiores quantidades de íons amônia/amônio são detectadas. Consideradas em conjunto, essas informações sugerem que a atividade da urease contribui para a patogenicidade de C. immitis. Proteinases Extracelulares Os patógenos fúngicos produzem uma série de proteinases ácidas, neutras e alcalinas que são ativas ao longo de uma extensa faixa de pH, exibindo ampla especificidade de substratos. Sugeriu-se que certas enzimas extracelulares secretadas por fungos desempenhem funções fundamentais no crescimento invasivo, o que pode levar à morte do hospedeiro infectado. As proteinases secretadas podem permitir a penetração de barreiras cutâneas e mucosas, a neutralização parcial de defesas ativas do hospedeiro, a transmigração de camadas endoteliais e a subsequente disseminação hematogênica, levando ao estabelecimento da infecção em vários sítios anatômicos. C. immitis, como um patógeno fúngico primário, é capaz de romper a barreira da mucosa respiratória, penetrar na corrente sanguínea e/ou no sistema linfático e se disseminar para outros órgãos. Ambas as formas do fungo, saprofítica (conídio) e parasitária, expressam diversas proteinases durante o crescimento celular. O conídio produz uma proteinase extracelular de 36 kDa capaz de quebrar o colágeno, a elastina e a hemoglobina humanos, bem como IgG e IgA. A clivagem de imunoglobulinas secretórias por patógenos fúngicos oportunistas foi correlacionada à capacidade de estes organismos colonizarem a mucosa do hospedeiro. Acredita-se que uma proteinase alcalina de 66 kDa capaz de digerir proteínas estruturais encontradas no tecido pulmonar seja secretada durante todo o curso da doença causada por C. immitis. Todos os pacientes com coccidioidomicose produzem anticorpos dirigidos contra essa enzima, e acredita-se que essa proteinase alcalina desempenhe uma importante função na colonização e invasão de tecidos do hospedeiro por esférulas e endósporos de C. immitis. Mimetismo Molecular A produção de moléculas por um microrganismo patogênico que são estrutural antigênica e funcionalmente semelhantes a moléculas do hospedeiro é denominada mimetismo molecular. Em alguns casos, a infecção pode resultar na geração de anticorpos que apresentam reação cruzada com tecidos do hospedeiro e produzem uma patologia do tipo autoimune. Foi demonstrado que fungos produzem moléculas semelhantes funcionalmente, mas nem sempre estruturalmente, a moléculas do hospedeiro (“mimetismo funcional”). Foram identificadas moléculas fúngicas que funcionam de maneira similar às integrinas, aos receptores de complemento e aos hormônios sexuais. Uma proteína que se liga ao estrogênio foi isolada de frações citosólicas de C. immitis. Sabe-se que as concentrações fisiológicas de progesterona e 17-β- estradiol estimulam a taxa de crescimento de C. immitis e a liberação de endósporos. Estas informações coincidem com o reconhecimento de que a gravidez, especialmente durante o terceiro trimestre, apresenta um grande fator de risco para coccidioidomicose disseminada. Sistêmicas - Leveduras clássicas - Cryptococcus sp. Cryptococcus neoformans e Cryptococcus gattii Cryptococcus neoformans C. neoformans. é uma levedura encapsulada com distribuição universal, que causa infecção em humanos. Embora este organismo possa infectar hospedeiros aparentemente normais, ele causa doença com mais frequência e gravidade em hospedeiros imunocomprometidos.Ao se analisar a patogênese da criptococose, é útil considerar tanto as defesas do hospedeiro quanto os fatores de virulência presumidos. Existem três linhas de defesa principais contra a infecção por C. neoformans: macrófagos alveolares, células fagocíticas inflamatórias e resposta de células T e B. O desenvolvimento da criptococose depende amplamente da competência das defesas celulares do hospedeiro e do número e da virulência das leveduras inaladas. A primeira linha de defesa são os macrófagos alveolares. Estas células são capazes de ingerir as células de leveduras, mas apresentam uma capacidade limitada de destruí-las. Os macrófagos que contêm as leveduras ingeridas produzem várias citocinas para o recrutamento de neutrófilos, monócitos, células NK e células da corrente sanguínea para os pulmões. Eles também agem como células apresentadoras de antígenos e induzem à diferenciação e proliferação de linfócitos T e B que são específicos para C. neoformans. As células recrutadas são eficientes na destruição de C. neoformans por mecanismos intra e extracelulares (tanto oxidativos quanto não oxidativos). A resposta de anticorpos contra este organismo não é protetora, mas serve para opsonizar as células leveduriformes, aumentando a citotoxicidade mediada por células. Dessa maneira, o sistema complemento aumenta a eficácia da resposta de anticorpos e fornece opsoninas e fatores quimiotáxicos para a fagocitose e o recrutamento de células inflamatórias. Uma resposta efetiva do hospedeiro contra C. neoformans consiste em uma interação complexa de fatores imunes celulares e humorais. Quando esses fatores são prejudicados, a infecção se dissemina, geralmente por migração de macrófagos contendo células de levedura viáveis, a partir do pulmão para os linfáticos e da corrente sanguínea até o cérebro. Os principais fatores inerentes ao C. neoformans que permitem que a levedura invada as defesas do hospedeiro e estabeleça a infecção incluem a capacidade de crescer a 37 °C, produzir uma espessa cápsula de polissacarídeos, sintetizar melanina e apresentar um fenótipo do tipo MATalfa (Tabela 66-1). A cápsula de C. neoformans protege a célula da fagocitose e de citocinas induzidas pelo processo fagocítico e suprime tanto a imunidade celular quanto a humoral. A cápsula pode bloquear fisicamente o efeito opsonizante do complemento e anticorpos anticriptococos, e a alteração negativa que ela confere produz uma repulsão eletrostática entre as células leveduriformes e as células do hospedeiro. Além disso, o material capsular interfere na apresentação de antígenos e limita a produção de óxido nítrico (tóxico para as células criptococócicas) pelas células do hospedeiro. O fungo produz melanina por meio de uma enzima fenoloxidase ligada à membrana e a deposita na parede celular. Acredita-se que a melanina aprimore a integridade da parede celular e aumente a carga total negativa da célula, protegendo-a ainda mais contra a fagocitose. Estima-se que a melanização seja responsável pelo neurotropismo de C. neoformans e possa proteger a célula de estresse oxidativo, temperaturas extremas, redução de ferro e peptídeos microbicidas. O fenótipo MATalfa está associado à presença do gene STE12alfa, que demonstrou ser um modulador da expressão de vários outros genes cujas funções são importantes para a produção da cápsula e melanina. Sistêmicas - Leveduras clássicas – Candida sp. Candida spp. são os mais comuns dos patógenos fúngicos oportunistas (Cap. 73). Atualmente está bem estabelecido o fato de que Candida spp. colonizam a mucosa gastrointestinal e atingem a corrente sanguínea por translocação gastrointestinal ou através de cateteres vasculares contaminados, interagem com defesas do hospedeiro e deixam o compartimento intravascular invadindo tecidos profundos de órgãos- alvo como fígado, baço, rins, coração e cérebro. Acredita-se que as características do microrganismo que contribuem para sua patogenicidade incluam sua capacidade de aderir a tecidos, o dimorfismo entre as formas de levedura e hifa, a hidrofobicidade de sua superfície celular, a secreção de proteinases e as mudanças fenotípicas (Tabela 66-1). A capacidade de aderência de Candida spp. a diversos tecidos e superfícies inanimadas é considerada importante nos estágios iniciais da infecção. A capacidade de aderência de várias espécies de Candida está diretamente relacionada ao seu grau de virulência em diversos modelos experimentais. A aderência é adquirida por uma combinação de mecanismos específicos (interação ligante-receptor) e inespecíficos (forças eletrostáticas e de van der Waals). Há muito tempo se considera que a capacidade de sofrer transformação de leveduras para hifa apresente alguma importância na patogenicidade. A maioria das espécies de Candida é capaz de realizar essa transformação, que demonstrou ser regulada tanto por pH quanto por temperatura. A transformação de levedura em hifa é uma resposta de Candida spp. a alterações no microambiente. As hifas de C. albicans exibem tigmotropismo (um sentido de tato), que lhes permite crescer ao longo de depressões ou através de poros e pode auxiliar na infiltração de superfícies epiteliais. A composição da superfície celular de Candida spp. pode afetar tanto a hidrofobicidade da célula quanto a resposta imune contra ela. O tipo e o grau de glicosilação das manoproteínas na superfície celular podem afetar a hidrofobicidade da célula e, portanto, a adesão a células epiteliais. Os tubos germinativos de C. albicans são hidrofóbicos, enquanto os brotos ou blastoconídios são hidrofílicos. As diversas glicoproteínas de C. albicans também suprimem a resposta imune contra o organismo por meio de mecanismos pouco compreendidos. Conforme discutido em relação aos patógenos primários, a capacidade de Candida spp. secretar diversas enzimas pode também influenciar a patogenicidade do organismo. Diversas espécies de Candida secretam aspartil proteinases que hidrolisam as proteínas do hospedeiro envolvidas em defesas contra a infecção, permitindo que as leveduras rompam barreiras de tecido conjuntivo. Da mesma maneira, a maioria das espécies de Candida que causam infecção em humanos produz fosfolipases. Estas enzimas lesam as células do hospedeiro, sendo consideradas importantes na invasão tecidual. A capacidade de Candida spp. transformarem-se rapidamente de um morfotipo a outro foi denominada mudanças fenotípicas. Embora originalmente aplicada a alterações na morfologia macroscópica de colônias, já se sabe que os diferentes fenótipos observados em meios de cultura sólidos representam diferenças na formação de brotamentos e hifas, expressão de glicoproteínas de parede celular, secreção de enzimas proteolíticas, suscetibilidade à lesão oxidativa por neutrófilos e suscetibilidade e resistência a antifúngicos. Mudanças fenotípicas contribuem para a virulência de Candida spp. por permitir que o organismo se adapte rapidamente à alteração em seu microambiente, facilitando sua capacidade de sobreviver, invadir tecidos e escapar das defesas do hospedeiro. Sistêmicas Oportunistas - Bolores - Aspergillus fumigatus A aspergilose é a mais comum infecção invasiva por fungos filamentosos em todo o mundo. Aspergillus spp. são saprófitos ubíquos na natureza, podendo ser encontrados no solo, em vasos de plantas, vegetação em decomposição, pimenta e áreas de construção. Aspergillus spp. podem causar doença em humanos pela colonização de vias aéreas com subsequentes reações alérgicas, pela colonização de cavidade preexistente (aspergiloma) ou por invasão tecidual. A via primária de infecção na aspergilose é a inalação de conídios por aerossol (2,5 a 3 µm) que se depositam nos pulmões, nasofaringe ou seiosparanasais. Nos pulmões, os macrófagos alveolares e neutrófilos desempenham papel fundamental na defesa do hospedeiro contra Aspergillus spp. Os macrófagos ingerem e destroem os conídios, enquanto os neutrófilos aderem e destroem as hifas que crescem após a germinação dos conídios. As hifas que não são destruídas podem invadir o tecido pulmonar e a vasculatura, levando a trombose e necrose tecidual local, bem como à disseminação hematogênica para outros órgãos-alvo (cérebro). Aspergillus spp. secretam muitos produtos metabólicos, como gliotoxinas e várias enzimas, incluindo elastase, fosfolipases, diversas proteases e catalase, que podem ter uma importante função na virulência. A gliotoxina inibe a fagocitose por macrófagos e a ativação e proliferação de células T; entretanto, não se sabe se são produzidas quantidades clinicamente significativas de gliotoxinas na doença humana. Conídios de Aspergillus fumigatus se ligam ao fibrinogênio humano, bem como à laminina na membrana basal alveolar. Acredita-se que este seja um importante primeiro passo que permite ao fungo se estabelecer em tecidos do hospedeiro. A ligação ao fibrinogênio e laminina poderia facilitar a aderência de conídios, enquanto a secreção de elastases e proteases ácidas poderia auxiliar na invasão de células do hospedeiro pelas hifas. A aspergilose invasiva está altamente associada à neutropenia e à deficiência na função neutrofílica. Os conídios de Aspergillus resistem à destruição por neutrófilos, mas os conídios em germinação e as hifas são rapidamente destruídos. Na doença granulomatosa crônica, os neutrófilos são incapazes de gerar a explosão respiratória para destruir microrganismos produtores de catalase. Aspergillus spp. produzem catalase, uma enzima que quebra o peróxido de hidrogênio. A forte associação entre aspergilose e doença granulomatosa crônica ressalta a importância da função neutrofílica na defesa do hospedeiro contra a aspergilose e fornece evidências indiretas para a catalase como um fator de virulência. É geralmente aceito que o risco aumentado de aspergilose em indivíduos que recebem altas doses de corticosteroides seja devido à deficiência na função de macrófagos e, talvez, de células T. Além disso, foi demonstrado que os corticosteroides estimulam o crescimento de Aspergillus spp. em meios de cultura. Não se sabe se Aspergillus spp. apresentam proteínas específicas de ligação a esteroides análogas àquelas encontradas em outros fungos. Resumo Classificação das micoses sistêmicas e oportunistas 1. Causadas por Fungos Dimórficos a. Paracoccidioides brasiliensis e P. lutzii - rural, demora na progressão, roda de leme b. Histoplasma capsulatum - morcegos, multiplica dentro de macrófagos c. Coccidioides immitis e C. posadasii - tatu, semi-árido, esférulas 2. Causadas por Leveduras Clássicas a. Cryptococcus neoformans e C. gattii - pombo, cápsula espessa b. Candida albicans e outras espécies - microbiota 3. Causadas por Bolores a. Aspergillus fumigatus e outras espécies - bolor, não invasivo
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