Reprodução e resistencia bacteriana

Prévia do material em texto

Microbiologia 24/04 ATD2
Reproducao e resistencia bacteriana
- Revisão: 
• Visão geral da microbiologia e da 
parasitologia:
• 3 Grandes grupos que determinam 
doença no hospedeiro homem:
- Eumintos
- Protozoarios
- Bacterias
- Fungos
- Virus
• Infecção: implantação + adaptação + 
multiplicação —> DANO CELULAR
- Dano celular:
• Direto:
- Exotoxinas;
- Endotoxinas 
- Efeitos citopáticos diretos
• Indireto:
- Imunocomplexos (anticorpo+ 
antígenos em exagero) —> 
vasculites, artrites, 
glomerulonefrites —> infecção 
local.
- Autoimunidades —> mimetize 
antigênica
- Por resposta do tipo celular 
(linfocito T CD8).
• Estruturas celulares:
- Essenciais: membrana plasmática 
(armazenamento, produção de 
energia), DNA cromossomas (fatores de 
virulência —> ilhas de patogenicidade), 
ribossomo, citoplasma, parede celular 
(possui exceções).
• Parede celular:
- Gram positivas 
- Gram negativas
- Diferença nas características 
bioquímicas na parede celular 
desses micro-organismos.
- Coloração inicial de GRAM:
• Determina a forma da bacteria e 
seus arranjos, além de, a partir 
de uma segunda coloração, 
saber se é gram positiva ou 
negativa.
- Coloração de Ziehl-Nilssen: 
Bacterias alcool acides resistentes.
- Facultativas: capsula, substancias 
poliméricas extracelulares (NPS), 
fimbrias, flagelo, plasmídeo (DNA 
celular, aumento da variabilidade 
genetica e capacidade de adaptação).
- Reprodução bacteriana: 
• IMPORTÂNCIA: transferencia da 
informação genética entre as bactérias. A 
partir da reprodução bacteriana há um 
aumento da variabilidade genética da 
bactéria e de sua capacidade de adaptação 
e sobrevivência (sobre o homem e 
tratamentos terapêuticos), alem de 
produzir fatores de virulências diferentes 
sendo assim novos efeitos e fenótipos 
patogênicos.
• A reprodução bacteriana leva ao aumento 
da variabilidade genética (mais fatores de 
virulência) e maior capacidade de 
adaptação e sobrevivência em locais e 
hospedeiros —> relacionado à 
RESISTÊNCIA BACTERIANA.
• MATERIAL GENÉTICO:
- Cromossômico: toda a informação 
geneéica essencial e alguns fatores de 
virulência, único.
• DNA de fita dupla continua e 
circular na região chamada 
nucleóide.
- Plasmídial: facultativo. Trás vantagem 
adaptativa a locais, resistência..
• Pequenos DNA circulares.
- Reprodução assexuada (divisão binária ou 
cissiparidade): 
- Usa dos dois materias genéticos.
- Replicação do DNA cromossômico e do 
plasmídeo (caso a bactéria tiver)—> 
que compõem duas novas células 
(celulas filhas) que podem se separar 
ou não dependendo do seu arranjo.
- Toda a carga genética e fatores de 
virulência é passada para as célula-
filhas.
- Na reprodução assexuada também 
pode ter aumento da variabilidade 
1
Microbiologia 24/04 ATD2
genética caso a bactéria sofra algum 
tipo de MUTAÇÃO.
- Unidades formdoras de colônias (UFC 
ou CFU)
• Única célula que é viva (metaboliza) 
e viável (consegue se multiplicar).
• A partir de uma progressão 
geométrica de razão 2 a bactéria 
única vai se multiplicando.
• Bactérias possuem tempo de 1 ciclo 
de formação de células-filhas 
diferenças.
- Importância no diagnóstico!!, 
observando em até 72h o 
crescimento da bactéria analisada.
- Micobactérias possuem 
crescimento mais lento (ex: 
tuberculose) —> 13 a 15 hrs. É 
importante tentar cultivar essa 
micobactéria.
- E. Coli —> menos que 20 min.
- Reprodução sexuada: doadora e receptora 
(componente —> a bactéria deve ser competente 
para doar ou receber material genético). 
• Maior ganho de variabilidade genética, 
tanto pro bem quanto para o mal.
• Transferencia de material genético entre 
bactérias de forma mais ativa.
• A bacteria receptora deve ser competente 
para receber e não destruir o material 
genético enviado pela doadora.
• Enzima de restrição: reconhece material 
genético exógeno e quebra ele.
- Presente em algumas bactérias.
- A bactéria receptora não deve possuir 
nenhuma enzima de restrição para 
poder receber o mat genético, sendo 
assim competente.
• Formas de reprodução sexuada:
- Conjugação: transferencia direta de 
bactérias por pontes citoplasmáticas 
que liga uma bactéria a outra. 
Transferencia de plasmídeo.
• Plasmídeo também é replicado no 
momento da conjugação. Portanto 
ele é replicado em 2 momentos: na 
reprodução assexuada e na 
conjugação.
• A bactéria doadora não vai perder 
seu plasmídeo, pois ele foi replicado. 
Ela pode mobilizar até 15 plasmídeos 
dela para outra bactéria.
- Transdução: aumento d variabilidade 
genética mediada por partícula viral.
- Transformação bacteriana: absorção de 
material genético e incorporação dele a 
partir de uma bactéria que foi lisada. É 
mais rara de acontecer em plasmídeos.
• É feita por células competentes em 
incorporar esse material genético, na 
maior parte das vezes no seu 
material genético cromossômico.
Tipos de reprodução sexuada: 
- Transformação bacteriana: 
• Bacterias naturalmente competentes:
• Uma bactéria morre e deixa fragmentos 
de material genético (DNA), e próximo a 
essa bactéria que morreu tem uma outra 
bactéria, com DNA diferente, bactéria essa 
competente para absorver, colocar para 
dentro e incorporar esse material genético 
do meio no seu DNA cromossomial.
• Como é a bactéria competente para fazer 
a transformação bacteriana? Deve conter:
- DNA binding proteins:
• Proteínas de ligação para material 
genético de dupla fita.
- Autolisinas: quebra a estrutura de 
parede celular da bactéria expondo o 
seu material genético e as proteínas 
DNA binding proteins.
- Exonuclease: enzima que faz a retirada 
dos nicleotídeos, transformando o 
material genético dupla fita em simples 
fita, quebrando as ligações de 
hidrogênio.
- Proteína ligadora do DNA simples 
fita: protege o material simples fita e 
transporta o DNA simples fita próximo 
ao cromossomo da bactéria.
- Proteína RecA: integra o material 
genético simples fita ao cromossomo da 
bactéria, transformando o seu material 
genético. 
• Esse material genético é integrado 
em uma região complementar do 
DNA dupla fita (ficando 3 fitas) da 
bactéria, retirando então uma fita do 
DNA cromossômico (ficando 2 fitas), 
2
Microbiologia 24/04 ATD2
e a fita que restou do DNA 
cromossômico da bactéria é digerida 
e reutilizada.
- Depois a própria enzima da bactéria 
(polimerase) vem e completa a simples 
fita, que não foi compatível com o DNA 
da bactéria, com os núcleotideos 
correspondentes, sendo esse o novo 
material genético da célula —> 
aumento da variabilidade genética 
(célula recombinate e transformada).
- Conjugação bacteriana: 
• Feita por bactérias de mesma espécie ou 
de espécies não relacionadas, baste que a 
bactéria tenha competência para doar ou 
receber)
• Plasmídeo F (fator sexual ou fator de 
fertilidade) = capacidade de transferência 
do material genético. A bactéria que tem o 
plasmídeo F é conhecida como F+ ou 
como macho —> BACTÉRIA 
DOADORA DO MATERIAL 
GENÉTICO DEVE CONTER O 
PLASMÍDEO F.
- Sex pilus (fimbria sexual) produzida 
pelo plasmídeo F —> faz um túnel 
citoplasmático que conecta ela a uma 
bactéria F- (female), replicando seus 
plasmídeos (muitas vezes os plasmados 
de fertilidade também) e doa para a 
bactéria F-, transformado essa em F+ 
podendo conjugar com outras 
bactérias.
• Bactéria com capacidade de doar mat 
genético —-> tem o plasmídeo F —-> 
ponte citoplasmática para a célula F- 
—-> transferência de 10 a 15 
plasmídeos que foram replicados.
- Possui o sex pilus.
- Após a conjugação continua sendo 
F+.
- Geralmente cada bactéria possui 
dois plasmídeos de fertilidade 
para um cromossomo (2:1).
• Bactéria F- —> capacidade de 
receber. Na maioria das vezes recebe 
o plasmídeo F da bactéria doadora.
• CÉLULA DOADORA F+ —-> 
CÉLULA RECEPTORA F-.
- Plasmídeo de fertilidade produz a 
ponte citoplasmática;
- Plasmídeo F é replicado na 
maioria das vezes junto com os 
demais plasmídeos —-> passam 
para célula receptora que se torna 
F+, tendo assim a capacidade de 
se conjugar.
• Existem exceção,em que 
bactérias F+ não replicam e 
doam o plasmídeo de 
fertilidade.
• EXCEÇÃO:
- Células Hfr (alta frequência de 
recombinação) —> o plasmídeo F, 
por exceção, ao invés de se 
transformar em um plasmídeo 
individual dentro da célula, se 
incorpora ao DNA cromossômico 
da bactéria, fazendo com que essa 
bactéria acabe replicando e 
doando pedaços de seu DNA 
cromossômico via pontes 
citoplasmáticas que partem do 
cromossomo—> SUPER 
RECOMBINAÇÃO GENÉTICA.
• Incorporam o seu plasmídeo de 
fertilidade ao seu DNA 
cromossomial, replicando e 
doando pedaços desse DNA 
cromossômico —> aumenta a 
variabilidade!!
• Principalmente no ambiente 
hospitalar.
• A recombinação mantem a 
célula receptora F-.
- Transdução: 
• Inserção no cromossomo bacteriano e 
captação de DNA bacterianao mediada 
por partícula viral.
3
Microbiologia 24/04 ATD2
• Exemplos:
- Toxina diftérica
- Toxina botulínica 
- Citotoxina
- Resistencia a ATB
• Bacteriófago (“comedor de bactérias”):
- Bacteriófagos diferentes conseguem 
infectar bactérias diferentes.
- A célula deve ter receptores (fimbrias) 
para esse bacteriófago: competência.
• Adsorção do bacteriófago ao seu 
hospedeiro —> no seu receptor na 
bactéria o bacteriófago injeta seu 
material genético na bactéria 
receptora, a partir de uma mudança 
conformacional do bacteriófago para 
a injeção do seu DNA.
• Antes de injetar o material genético, 
ele lança lisozimas (presentes na 
bainha) na parede da bactéria 
formando uma ponte hidrofóbica, 
então o material genético consegue 
ser inserido na célula.
- CICLOS:
• Ciclo lisogênico: DNA do 
bacteriófago se incorpora no DNA da 
bacteria ficando quietinho (a partir 
de substancias da célula que 
impedem o DNA do bacteriófago) e 
vai sendo transmitido através da 
reprodução assexuada (profago).
• Ciclo lítico: DNA do bacteriófago 
consegue se reproduzir dentro da 
célula, deixa de ser profago. Ele se 
replica tanto que explode a célula, 
assim procurando depois outras 
células para infectar. —> envolve a 
replicação viral.
- Dentro do ciclo lítico, o DNA do 
bacteriófago é replicado (em 900x de 
1000x), mas em 1x em 1000x ele 
incorpora no seu DNA o material 
genético da bactéria (ocorre sem 
querer) —> assim, ele leva para outras 
bactérias ,após a lise da bactéria 
hospedeira ,o DNA da bactéria.
• 1x em cada 1000x o DNA 
bacteriófago incorpora material 
genético bacteriano, e depois da lise, 
esse bacteriófago leva para outras 
células esse DNA bacteriano.
4
Microbiologia 24/04 ATD2
Resistencia bacteria
- Recombinação genética: 
• Mecanismo de ação dos antimicrobianos.
- Locais de ação:
• DNA girase
• RNA polimerase (transcrição dos 
RNAs)
• Síntese protéica
• Membrana citoplasmática
• Metabolismo do ácido fólico 
(participa da síntese de DNA)
• Síntese de PC
- Recombinação genética: aumento da 
virulência e mecanismos de resistência 
bacteriana. A recombinação genética permite 
uma maior variabilidade, o que pode causar 
uma resistência a antimicrobianos. 
• Ocorre por:
- Mutações no DNA bacteriano 
(simples);
- Aquisição de plasmídeos contendo 
genes de resistência;
- Recombinação cromossômica 
(transdução, ex).
- Exemplos: 
• Produção da beta-lactamase;
• Alterações ribossômicas;
• Alterações de permeabilidade da 
membrana celular da bactéria;
• Alterações na parede celular.
- O mecanismo pode adquirir varias 
formas de se proteger aos 
antimicrobianos a partir da 
recombinação genética.
- Microbiologia clínica: cada bactéria 
possui uma resistência.
- Detecção de resistência de 
Staphylococcus aureus à oxacilina ou, 
também, vancomicina.
• Possui resistência a vários 
antimicrobianos diferentes. Possui 
formas diferentes de resistência.
• O Staphylococcus aureus é resistente 
à oxacilina e também, à vancomicina.
• 1928 (Alexander Fleming) – Um 
fungo produziu uma substância, 
denominada penicilina, que impedia 
a reprodução do Staphylococcus. 
• OBS: a penicilina é um beta-
lactamico, classe de antibióticos.
• Foi a primeira vez que um 
antibiótico foi usado clinicamente foi 
contra uma infecção por 
Staphylococcus aureus.
• A penicilina age na parede celular na 
bactéria.
• COMO A PENICILA AGE:
• Ela inibe a transpeptização, não 
formando as pontes peptídicas 
impedindo a formação da parede 
celular.
• PBP: proteínas que se ligam a 
penicilina para inibir essa 
transpeptização.
• Na década de 1960: cerpas resistentes 
à penicilina (penincilinases/
betalactamase) – quebra o anel do 
beta-talâmico e impede sua ação.
• Resistência aos Antibióticos: 1ª vez 
que um antibiótico foi usado, 
clinicamente, foi contra uma infecção 
por S. aureus. (1928) —> 1º 
tratamento com antibiótico 
(penicilina —> ação de inibição)
- PENICILINA: age na parede 
celular da bactéria, impedido a 
transpeptizacão (3º aminoácido se 
liga ao último aminoácido). 
Penicilina age inibindo a 
transpeptização, formando um 
“buraco” na parede celular —> 
causando edema osmótico, sem 
formação da parede celular.
- Antibiótico beta-lactâmico.
- Bactéria tona-se resistente pela 
produção de uma enzima (beta-
lactamase ou penicilimase).(1º 
mecanismo de rssitencia da 
bactéria)
• Protein binding peniciline (PBP) 
- proteina ligadora de 
penicilina.
• OBS: 3º aminoacido do 
tetrapeptídeo das bactérias 
gram + são diferentes das 
bactérias gram -.
- Meticilina e oxacilina —> beta-
lactâmico sintético, resistente à 
acao das beta-lactamases —> em 
bacterias resistentes à penicilina 
eram usadas a meticilina e a 
oxacilina.
5
Microbiologia 24/04 ATD2
- Década de 70: cepas resistentes a 
meticilina (MRSA- Staphylococcus 
aureus resistente à meticilina) e 
oxacilina (ORSA).
• Como elas sao resistentes ao 
antibacterianos?
- 2º mecanismo de rsistencia 
da bactéria:
• Bacteria recebe o gene 
MecA que faz com que o 
MRSA ou ORSA 
desenvolva outros tipos de 
PBP (proteinas ligaduras 
de penicilina) que não 
aceitam mais beta-
lactamicos. Devido a isso a 
penicilina, a meticilina, a 
oxacilina e nenhum beta-
lactâmico consegue 
quebrar a transpeptidação 
—> resistência!
• Bactéria se torna resistente 
por um fenômeno de 
mutação.
- Gene MecA faz uma 
proteina mudada que 
não deixa os beta-
lactâmicos agirem.
- E-test: metodos laboratoriais 
para a detecção da resistência 
à oxacilina ou meticilina.
- Alternativa: vancomicina 
• Glicopeptideo que age na parede celualr 
da bacteria, e não usa PBP para se ligar.
• Ate 1996.
- 1997: relatou a primeira cepa clinica de S. 
auerus resistente a vancomicina (VRSA).
• VRSA possuem colonias bem pouco 
ortodoxas.
• Qual o mecanismo de resistência? 3º 
mecanismo.
- Ocorre uma exarcebacao da síntese da 
parede celular (70x maior). Mecanismo 
poligenetico, vários genes estar 
envolvidos.
- Essa exarcebacao faz com que a 
vanomicina tente agir mas não 
consegue.
- 2003: descobriu um plasmídeo 
envolvido na produção exacerbada do 
peptídeo gligcano da parede.
- Plasmídeo gene vanA —> faz com que 
essas bactérias tenham uma resistência 
pela com amima concentração de 
peptideoglicaneo. 
- Ocorreu uma conjugação do S. aureus 
com o enterococcus faceais do gene 
vanA —> connjugacao b
6