EPIDEMIOLOGIA E MECANISMOS DE PATOGENICIDADE

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EPIDEMIOLOGIA 
E 
MECANISMOS DE PATOGENICIDADE
No mundo atual, superpopuloso e com regiões de alta densidade demográfica, em que as
viagens frequentes e a produção e distribuição em massa de alimentos e outros produtos fazem
parte do cotidiano, doenças podem se disseminar rapidamente.
Uma fonte de água ou alimentos contaminados, por exemplo, pode afetar muitos milhares de
pessoas de forma rápida. A identificação do AGENTE CAUSADOR DE UMA DOENÇA é
necessária, o que permite seu tratamento e controle. Também é importante compreender o MODO
DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA da doença. A ciência que estuda quando e
onde as doenças ocorrem e como elas são transmitidas nas populações é chamada de
EPIDEMIOLOGIA.
A epidemiologia moderna começou em meados do século XIX com três investigações, hoje
famosas.
John Snow, um médico inglês, conduziu uma série de investigações relacionadas a surtos de
cólera em Londres. À medida que a epidemia de cólera de 1848 a 1849 seguia descontrolada,
Snow analisou os registros de óbitos atribuídos à cólera, coletando informações sobre as vítimas e
entrevistando os sobreviventes que viviam nos bairros afetados. Usando toda a informação que
compilou, Snow preparou um mapa mostrando que a maioria dos indivíduos que morreram de
cólera beberam ou utilizaram água proveniente de uma bomba localizada na rua Broad; aqueles
que usaram água de outras bombas (ou beberam cerveja, como os funcionários de uma cervejaria
próxima) não contraíram a doença. Ele concluiu que a água contaminada da rua Broad era a fonte
da epidemia. Quando a bomba foi desativada e as pessoas não tiveram mais acesso à água dessa
localidade, o número de casos de cólera diminuiu significativamente.
Entre 1846 e 1848, Ignaz Semmelweis registrou meticulosamente o número de nascimentos e os
casos de morte materna no Hospital Geral de Viena. A Primeira Clínica Obstétrica havia se tornado
motivo de comentários por toda Viena em razão da taxa de mortes devido à sepse puerperal, que
afetava 13 a 18% das mães, quatro vezes mais que a Segunda Clínica Obstétrica. A sepse puerperal
(febre do parto) é uma doença nosocomial que inicia no útero como resultado do parto ou aborto e é
frequentemente causada por Staphylococcus pyogenes. A infecção se espalha pela cavidade
abdominal (peritonite) e em muitos casos se transforma em septicemia (proliferação de micróbios no
sangue). Mulheres ricas não iam à clínica, e mulheres pobres achavam que teriam melhor chance de
sobrevivência se fizessem o parto em outro lugar antes de irem ao hospital. Observando os dados,
Semmelweis identificou um fator comum entre as mulheres ricas e pobres que haviam dado a luz
antes de irem à clínica: elas não eram examinadas por estudantes de medicina, que passavam as
manhãs dissecando cadáveres. Em maio de 1847, ele ordenou que todos os estudantes de medicina
lavassem as mãos com hipoclorito de cálcio antes de entrarem na sala de parto. A partir dessa
iniciativa, a taxa de mortalidade diminuiu para menos de 2%.
Os trabalhos de Snow e Semmelweis resultaram em mudanças que diminuíram a incidência de doenças,
embora o conhecimento sobre as causas das doenças infecciosas fosse limitado. A maioria dos médicos
acreditava que os sintomas que observavam eram a causa da doença, e não seu resultado. O trabalho de
Koch e a teoria dos germes para explicar a origem das doenças demorariam ainda 30 anos para acontecer.
Um epidemiologista não apenas determina a etiologia de uma doença, mas também identifica outros
fatores possivelmente importantes e padrões associados às pessoas afetadas. Uma parte essencial do
trabalho do epidemiologista consiste na preparação e análise de dados como idade, sexo, ocupação, hábitos
pessoais, nível socioeconômico, histórico de imunizações, presença de outras doenças, história comum de
indivíduos afetados (como comer o mesmo alimento ou visitar o mesmo consultório médico), etc. Também é
importante para a prevenção de surtos futuros o conhecimento do o local onde um hospedeiro suscetível
entrou em contato com o agente infeccioso. Além disso, o epidemiologista considera o período de ocorrência
da doença, seja este de forma sazonal (para indicar se a doença é prevalente durante o verão ou o inverno) ou
de forma anual (para indicar os efeitos da imunização ou uma doença emergente ou re-emergente).
Um epidemiologista também se preocupa com os vários métodos de controle de uma
doença. As estratégias para controlá-las incluem o uso de drogas (quimioterapia) e vacinas
(imunização). Outros métodos incluem controle de reservatórios humanos, animais ou
inanimados, tratamento de água, escoamento apropriado de esgotos (no caso de doenças
entéricas), acondicionamento frio, pasteurização, inspeção de alimentos, cozimento adequado
(no caso de doenças transmitidas por alimentos), nutrição adequada para favorecer o
fortalecimento das defesas do hospedeiro, mudanças nos hábitos pessoais e triagem de sangue
para transfusões e de órgãos para transplantes.
Esses gráficos fornecem informações que indicam se a doença é esporádica ou epidêmica e, no
caso de ser epidêmica, como pode ter se disseminado. Estabelecendo a frequência de uma doença
em uma população e identificando os fatores responsáveis por sua transmissão, o epidemiologista
pode fornecer aos médicos informações importantes para determinar o prognóstico e o tratamento de
uma doença.
Os epidemiologistas também podem avaliar se uma doença está sendo efetivamente controlada
em uma comunidade – por um programa de vacinação, por exemplo. Finalmente, os epidemiologistas
podem fornecer dados que auxiliam a avaliação e o planejamento de ações de cuidados de saúde em
uma comunidade.
Os epidemiologistas usam três tipos básicos de investigação ao analisar a ocorrência de uma
doença: descritiva, analítica e experimental.
EPIDEMIOLOGIA DESCRITIVA
A epidemiologia descritiva envolve a COLETA DE TODOS OS DADOS QUE DESCREVEM A
OCORRÊNCIA DE UMA DOENÇA EM ESTUDO. Informações relevantes normalmente incluem dados sobre
os indivíduos afetados, assim como o local e o período no qual a doença ocorreu.
A pesquisa de Snow sobre a causa da epidemia de cólera em Londres é um exemplo de epidemiologia
descritiva. Esses estudos normalmente são RETROSPECTIVOS (analisando o período pregresso, depois que
o episódio já se encerrou). Em outras palavras, o epidemiologista busca no passado a causa e a origem da
doença.
A busca da causa da síndrome do choque tóxico é um exemplo de um estudo retrospectivo relativamente
recente. Na fase inicial de um estudo epidemiológico, análises retrospectivas são mais comuns que análises
prospectivas (que analisam o período futuro), em que o epidemiologista escolhe estudar um grupo de pessoas
que estão livres de uma determinada doença. Doenças subsequentes que surjam no grupo são então
registradas por um dado período. Estudos prospectivos foram usados para os testes da vacina Salk, contra
pólio, em 1954 e 1955.
EPIDEMIOLOGIA ANALÍTICA
A epidemiologia analítica estuda UMA DOENÇA EM PARTICULAR PARA DETERMINAR SUA
CAUSA MAIS PROVÁVEL. Esse estudo pode ser feito de duas formas. No método de CASO CONTROLE,
o epidemiologista procura por fatores que possam ter precedido a doença. Um grupo de pessoas que têm a
doença é comparado a um grupo de pessoas livres da doença.
Por exemplo, um grupo com meningite e um sem a doença são pareados por sexo, idade, condição
socioeconômica e localização. As estatísticas são comparadas para determinar quais dos possíveis fatores
– genéticos, ambientais, nutricionais e assim por diante – podem ser responsáveis pela meningite.
Pelo MÉTODO DE COORTES, o epidemiologista estuda duas populações: uma que teve contato com
o agente causador da doença e outra que não teve contato (ambos os grupos são chamados de coorte).
Por exemplo, a comparação de um grupo composto por pessoas que receberam transfusões
sanguíneas e outro de pessoas que não receberam pode revelar umaassociação entre a transfusão de
sangue e a incidência de hepatite B.
EPIDEMIOLOGIA EXPERIMENTAL
A epidemiologia experimental inicia com UMA HIPÓTESE SOBRE UMA DETERMINADA
DOENÇA; experimentos para testar a hipótese são então conduzidos com um grupo de pessoas.
Uma dessas hipóteses poderia ser a eficiência atribuída a uma droga. Um grupo de pessoas
infectadas é selecionado e dividido aleatoriamente, de forma que algumas pessoas recebam a
droga e outras recebam um placebo, uma substância que não tem efeito. Se todos os fatores forem
constantes para os dois grupos, e se as pessoas que receberam a droga se recuperarem mais
rapidamente que aquelas que receberam o placebo, pode-se concluir que a droga foi o fator
experimental (variável) responsável pela diferença entre os grupos.
NOTIFICAÇÃO DE CASOS
Uma vez conhecida, a cadeia pode ser interrompida para diminuir ou interromper a disseminação
da doença. Um método efetivo de estabelecer a CADEIA DE TRANSMISSÃO é a notificação de
casos, um procedimento que requer que os trabalhadores de saúde relatam a ocorrência de doenças
específicas às autoridades de saúde locais, estaduais ou federais.
Exemplos dessas doenças incluem a Aids, o sarampo, a gonorreia, o tétano e a febre tifoide. A
notificação de casos fornece aos epidemiologistas uma ideia aproximada da incidência e prevalência
de uma doença.
Essa informação ajuda as autoridades a decidir se é pertinente ou não investigar uma
determinada doença.
A notificação de casos forneceu aos epidemiologistas dados valiosos sobre a origem e a
disseminação da Aids. De fato, uma das primeiras indicações sobre a Aids veio de relatos de homens
jovens que apresentavam sarcoma de Kaposi, patologia conhecida anteriormente como uma doença
de homens mais velhos.
Utilizando esses relatos, os epidemiologistas começaram vários estudos com pacientes. Se um
estudo epidemiológico mostra que um segmento grande o suficiente de uma população é afetado por
uma doença, é feita uma tentativa de isolar seu agente causador. A identificação é realizada por vários
métodos microbiológicos diferentes e, uma vez concluída com sucesso, fornece informações valiosas
sobre os reservatórios da doença.
Uma vez que a cadeia de transmissão é descoberta, é possível aplicar medidas de controle para
interromper a disseminação da doença. Essas ações podem incluir a eliminação da fonte de infecção,
o isolamento e a segregação de pessoas infectadas, o desenvolvimento de vacinas e, no caso da
Aids, a educação da população.
O CENTRO DE CONTROLE E PREVENÇÃO DE DOENÇAS (CDC)
A epidemiologia é uma preocupação dos departamentos de saúde federais e estaduais norte-
americanos. O Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), um ramo do Serviço de Saúde Pública
americano, localizado em Atlanta, Geórgia, é uma fonte central de informação epidemiológica nos Estados
Unidos.
O CDC publica um periódico denominado RELATÓRIO SEMANAL DE MORBIDADE E
MORTALIDADE (MMWR - MORBIDITY AND MORTALITY WEEKLY REPORT). O MMWR é lido por
microbiologistas, médicos e outros profissionais da área da saúde. O MMWR contém dados sobre morbidade,
a incidência de doenças de notificação específicas, e a mortalidade, o número de mortes causadas por estas
doenças. Esses dados geralmente são organizados por estado. A
Até 2008, um total de 63 doenças infecciosas foi notificado em nível nacional.
A TAXA DE MORBIDADE é o número de pessoas afetadas por uma doença, em um dado
período, em relação à população total.
A TAXA DE MORTALIDADE é o número de mortes causadas por uma doença em uma
população, em um dado período, em relação à população total.
Os artigos publicados pelo MMWR incluem relatos de surtos de doenças, casos e históricos de
interesse especial e resumos da situação atual de determinadas doenças em períodos recentes. Esses
artigos frequentemente incluem recomendações para procedimentos de diagnóstico, imunização e
tratamento.
COMO OS MICRORGANISMOS INFECTAM O HOSPEDEIRO
Para causar doença, a maioria dos patógenos deve obter acesso ao hospedeiro, se aderir aos
tecidos, penetrar ou evitar as defesas e danificar os tecidos do hospedeiro. Entretanto, alguns
micróbios não causam doença pelo dano direto aos tecidos do hospedeiro. Em vez disso, a doença
ocorre como resultado do acúmulo de excretas microbianas. Alguns micróbios, como aqueles que
causam as cáries dentárias e a acne, podem causar doenças sem penetrar o organismo.
Os patógenos podem infectar o corpo humano ou outros hospedeiros por várias vias,
denominadas PORTAS DE ENTRADA.
As portas de entrada para os patógenos incluem as membranas mucosas, a pele e a deposição
direta sob a pele ou as membranas (via parenteral).
MEMBRANAS MUCOSAS
Muitas bactérias e vírus têm acesso ao corpo entrando pelas membranas mucosas que
revestem os tratos respiratório, gastrintestinal, geniturinário e a conjuntiva, a membrana delicada que
recobre o globo ocular e reveste as pálpebras. A maioria dos patógenos entra no hospedeiro através
das mucosas dos tratos gastrintestinal e respiratório.
O TRATO RESPIRATÓRIO é a porta de entrada mais fácil e utilizada com mais frequência
pelos microrganismos. Micróbios são inalados para dentro da cavidade nasal ou boca em gotículas
de umidade ou partículas de pó. As doenças comumente adquiridas através do trato respiratório
incluem o resfriado comum, a gripe, a pneumonia, a tuberculose, o sarampo e a varíola.
Os microrganismos podem ter acesso ao TRATO GASTRINTESTINAL através de água, alimentos ou
dedos contaminados. A maioria dos micróbios que entra no corpo por essa via é destruída pelo ácido
clorídrico (HCl) e pelas enzimas presentes no estômago, ou pela bile e enzimas no intestino delgado.
Aqueles que sobrevivem podem causar doença. Os micróbios no trato gastrintestinal podem causar
poliomielite, hepatite A, febre tifoide, entre outras. Esses patógenos são então eliminados nas fezes e podem
ser transmitidos a outros hospedeiros pela água e por alimentos ou dedos contaminados.
O TRATO GENITURINÁRIO é a porta de entrada de patógenos que são sexualmente
transmitidos. Alguns micróbios que causam doenças sexualmente transmissíveis (DSTs) podem
entrar no organismo através de membranas mucosas íntegras. Outros requerem a presença de
cortes ou abrasões de algum tipo. Exemplos de DSTs incluem infecção pelo HIV, verrugas genitais,
clamídia, herpes, sífilis e gonorreia.
PELE
A pele é o maior órgão do corpo humano em termos de área de superfície e peso, sendo uma
importante barreira defensiva contra doenças. A pele íntegra é impenetrável para a maioria dos
microrganismos. Alguns micróbios podem ter acesso ao corpo através de aberturas na pele, como
folículos pilosos e ductos sudoríparos. Além disso, as larvas de ancilóstomo podem perfurar a pele
intacta, e alguns fungos podem crescer na queratina da pele ou infectar a pele em si.
A CONJUNTIVA é uma membrana mucosa delicada que reveste as pálpebras e cobre a parte
branca dos globos oculares. Embora seja uma barreira relativamente eficiente contra infecções,
certas doenças como a conjuntivite, o tracoma e a oftalmia neonatal podem ser adquiridas pela
conjuntiva.
VIA PARENTERAL
Outros microrganismos podem ter acesso ao corpo quando são depositados diretamente nos tecidos
sob a pele ou nas membranas mucosas, quando estas barreiras são penetradas ou danificadas. Essa rota é
chamada de via parenteral. Perfurações, injeções, mordidas, cortes, ferimentos, cirurgias e rompimento da
pele ou das membranas mucosas por inchaços podem estabelecer vias parenterais. O HIV, os vírus que
causam hepatites e as bactérias que causam tétano e gangrenas podem ser transmitidos parenteralmente.
AS PORTAS DE ENTRADAS PREFERENCIAIS
Mesmo depois que os microrganismos entram no corpo, eles não necessariamente causam doenças. A
ocorrência de doença depende de vários fatores, sendo que a porta de entrada é apenas um deles. Muitos patógenos
possuem uma porta de entrada preferencialque é um pré-requisito para serem capazes de causar doença.
Se eles entram no organismo por alguma outra porta de entrada, a doença pode não ocorrer. Por exemplo, a
bactéria que causa a febre tifóide, Salmonella typhi, produz todos os sinais e sintomas da doença quando engolida
(via preferencial), mas se a mesma bactéria é esfregada na pele, não ocorre reação (talvez apenas uma leve
inflamação).
Os estreptococos que são inalados (via preferencial) podem causar pneumonia. Já aqueles que são engolidos
geralmente não produzem sinais ou sintomas. Alguns patógenos, como a Yersinia pestis, o microrganismo que causa
a peste, e o Bacillus anthracis, o agente causador do antraz, podem iniciar doenças a partir de mais de uma porta de
entrada.
NÚMERO DE MICRORGANISMOS INVASORES
Se apenas alguns micróbios penetram o corpo, eles provavelmente serão eliminados pelas
defesas do hospedeiro. Entretanto, se um grande número de micróbios obtiver acesso ao
organismo, o cenário está pronto para o desenvolvimento de doença. Assim, a possibilidade da
ocorrência de doença aumenta à medida que o número de patógenos se eleva.
A virulência de um microrganismo frequentemente é expressa como DI50 (DOSE INFECTANTE
para 50% de uma amostra da população). O número 50 não é um valor absoluto; ele é usado para
comparar a virulência relativa sob condições experimentais.
O Bacillus anthracis pode causar infecções através de três diferentes portas de entrada.
A DI50 através da pele (antraz cutâneo) é de 10 a 50 endósporos; a DI50 para a inalação de
antraz é de 10.000 a 50.000 endósporos; e a DI50 para o antraz gastrintestinal é a ingestão de
250.000 a 1.000.000 de endósporos. Esses dados demonstram que o antraz cutâneo é
significativamente mais fácil de ser adquirido do que as formas inalatória ou gastrintestinal.
Um estudo com o Vibrio cholerae mostrou que a DI50 é de 10
8 células. No entanto, se a
acidez estomacal é neutralizada com bicarbonato de sódio, o número de células necessárias
para causar a infecção diminui significativamente.
A potência de uma toxina muitas vezes é expressa como DL50 (DOSE LETAL para 50%
de uma amostra da população). A DL50 para a toxina botulínica em camundongos, por
exemplo, é de 0,03 ng/kg, para a toxina Shiga, 250 ng/kg, e para a enterotoxina
estafilocócica, 1.350 ng/kg. Em outras palavras, comparada às outras duas, uma quantidade
muito menor da toxina botulínica é suficiente para causar os sintomas.
ADERÊNCIA
Quase todos os patógenos apresentam algum mecanismo para se aderir aos tecidos do
hospedeiro em sua porta de entrada. Para a maioria dos patógenos esse fenômeno, chamado de
aderência (ou adesão), é uma etapa necessária para a patogenicidade. (É claro que os micro-
organismos não patogênicos também possuem estruturas de fixação).
A aderência entre o patógeno e o hospedeiro é obtida por moléculas na superfície do patógeno,
denominadas ADESINAS ou LIGANTES, que se ligam especificamente a receptores
complementares de superfície nas células de certos tipos de tecidos do hospedeiro.
As adesinas podem estar localizadas no glicocálice ou em outras estruturas da superfície
microbiana, como pili, fímbrias e flagelos. A maioria das adesinas nos microrganismos estudados até
hoje é constituída por glicoproteínas ou lipoproteínas. Os receptores nas células do hospedeiro
tipicamente são açúcares, como a manose.
As adesinas em diferentes cepas de uma mesma espécie podem variar em sua estrutura.
Diferentes células de um mesmo hospedeiro também podem ter diferentes receptores que variam em
sua estrutura. Se as adesinas, os receptores ou ambos podem ser alterados para interferir na
aderência, infecções podem ser evitadas (ou pelo menos controladas).
O Streptococcus mutans, uma bactéria que desempenha um papel fundamental na degradação
dentária, se liga à superfície dos dentes por meio de seu glicocálice. Uma enzima produzida pelo S.
mutans, chamada de glicosiltransferase, converte a glicose (derivada da sacarose ou açúcar de mesa)
em um polissacarídeo aderente denominado dextrana, que faz parte do glicocálice da bactéria.
Células bacterianas de Actinomyces possuem fímbrias que se aderem ao glicocálice de S.
mutans. A combinação de S. mutans, Actinomyces e dextrana constitui a placa dentária e contribui
para a cárie (deterioração dentária).
Os microrganismos possuem a habilidade de se agrupar em grandes quantidades, aderir a
superfícies e compartilhar os nutrientes disponíveis. Essas comunidades, constituídas por grandes
quantidades de micróbios e seus produtos extracelulares que se aderem a superfícies vivas ou
inanimadas, são chamadas de biofilmes.
COMO OS PATÓGENOS ULTRAPASSAM AS DEFESAS DO HOSPEDEIRO
Embora alguns patógenos possam causar dano quando na superfície dos tecidos, a maioria
precisa entrar nos tecidos para causar doenças.
CÁPSULAS
Algumas bactérias produzem substâncias no glicocálice que formam cápsulas ao redor de sua
parede celular; essa propriedade aumenta a virulência da espécie. A cápsula resiste às defesas do
hospedeiro por impedir a fagocitose, o processo pelo qual certas células do organismo engolfam e
destroem microrganismos. A natureza química da cápsula parece impedir que a célula fagocítica se
ligue à bactéria. Entretanto, o corpo humano pode produzir anticorpos contra a cápsula e, quando
estes anticorpos estão presentes na superfície da cápsula, as bactérias encapsuladas são facilmente
destruídas por fagocitose.
Uma bactéria que deve sua virulência à presença de uma cápsula polissacarídica é o
Streptococcus pneumoniae, o agente causador da pneumonia estreptocócica. Algumas cepas desse
micro-organismo possuem cápsulas e outras não. As cepas com cápsulas são virulentas, mas as
cepas sem cápsulas são avirulentas, pois são suscetíveis à fagocitose.
Outras bactérias que possuem cápsula são Klebsiella pneumoniae, o agente causador da
pneumonia bacteriana; Haemophilus influenzae, uma causa de pneumonia e meningite em crianças;
Bacillus anthracis, a causa do antraz; e Yersinia pestis, o agente causador da peste bubônica.
Lembre-se de que as cápsulas não são a única causa da virulência. Muitas bactérias não
patogênicas também possuem cápsulas, e a virulência de alguns patógenos não está relacionada à
presença de uma cápsula.
COMPONENTES DA PAREDE CELULAR
A parede celular de certas bactérias contém substâncias químicas que contribuem para a
virulência. O Streptococcus pyogenes, por exemplo, produz uma proteína resistente ao calor e à
acidez denominada proteína M. Essa proteína é encontrada tanto na superfície celular quanto
nas fímbrias. A proteína M medeia a aderência da bactéria às células epiteliais do hospedeiro e
auxilia na resistência bacteriana à fagocitose pelos glóbulos brancos. Assim, a proteína aumenta
a virulência do microrganismo. A imunidade ao S. pyogenes depende da produção, pelo
organismo, de anticorpos específicos contra a proteína M.
ENZIMAS
Acredita-se que a virulência de algumas bactérias seja auxiliada pela produção de enzimas
extracelulares (exoenzimas) e substâncias relacionadas. Essas substâncias químicas podem digerir o
material entre as células e induzir a formação ou a degradação de coágulos sanguíneos, entre outras
funções.
As COAGULASES são enzimas bacterianas que coagulam o fibrinogênio no sangue. O fibrinogênio,
uma proteína plasmática produzida no fígado, é convertido em fibrina pela ação das coagulases, gerando a
malha que forma o coágulo sanguíneo. Os coágulos de fibrina podem proteger a bactéria da fagocitose e
isolá-la de outras defesas do hospedeiro.
As coagulases são produzidas por alguns membros do gênero Staphylococcus, podendo estar
envolvidas na formação de abscessos produzidos pelos estafilococos. Entretanto, alguns estafilococos que
não produzem coagulases ainda podem ser virulentos (uma vez que as cápsulas podem ser mais
importantes para sua virulência).
CINASES (ou QUINASES) bacterianas são enzimas que degradam a fibrina e assimdigerem coágulos formados pelo organismo para isolar a infecção. Uma das cinases mais
conhecidas é a fibrinolisina (estreptocinase), que é produzida por alguns estreptococos como o
Streptococcus pyogenes. Outra cinase, a estafilocinase, é produzida pelo Staphylococcus
aureus. Injetada na corrente sanguínea, a estreptocinase tem sido usada para remover alguns
tipos de coágulos sanguíneos em casos de infartos causados pela obstrução das artérias
coronárias.
A HIALURONIDASE é outra enzima secretada por certas bactérias, como os estreptococos.
Ela hidrolisa o ácido hialurônico, um tipo de polissacarídeo que une certas células do corpo,
particularmente em tecidos conectivos. Acredita-se que essa ação digestiva esteja envolvida na
necrose de ferimentos infectados e que auxilie na dispersão do microrganismo a partir de seu
sítio inicial de infecção. A hialuronidase também é produzida por algumas bactérias do gênero
Clostridium que causam a gangrena. Para uso terapêutico, a hialuronidase pode ser misturada
com uma droga para promover sua disseminação por todos os tecidos do corpo.
Uma outra enzima, a COLAGENASE, produzida por várias espécies de Clostridium, facilita a
disseminação da gangrena gasosa. A colagenase quebra a proteína colágeno, que forma os tecidos
conectivos de músculos e de outros órgãos e tecidos.
Como defesa contra a aderência de patógenos a superfícies mucosas, o organismo produz uma
classe de anticorpos chamados de IgA. No entanto, alguns patógenos apresentam a habilidade de
produzir enzimas, denominadas proteases IgA, que podem destruir esses anticorpos. A N.
gonorrhoeae possui essa habilidade, assim como a N. meningitidis, o agente causador da meningite
meningocócica, e outros micróbios que infectam o sistema nervoso central.
VARIAÇÃO ANTIGÊNICA
Na presença de antígenos, o organismo produz proteínas denominadas anticorpos, que se
ligam aos antígenos e os tornam inativos ou os destroem. Entretanto, alguns patógenos podem
alterar seus antígenos de superfície por um processo denominado variação antigênica. Assim,
quando o corpo monta uma resposta imune contra o patógeno, ele já alterou seus antígenos de
forma a não ser mais reconhecido e afetado pelos anticorpos.
Alguns micróbios podem ativar genes alternativos, o que resulta em mudanças antigênicas.
Uma grande variedade de micro-organismos é capaz de apresentar variação antigênica. Exemplos
incluem a Neisseria gonorrhoeae, que causa a gonorreia; e o Trypanosoma brucei gambiense, o
agente causador da tripanossomíase africana (doença do sono).
PENETRAÇÃO NO CITOESQUELETO DAS CÉLULAS DO HOSPEDEIRO
Como previamente mencionado, os microrganismos se aderem às células dos hospedeiros por
meio de adesinas. Essa interação desencadeia cascatas de sinalização no hospedeiro que ativam
fatores que resultam na entrada de algumas bactérias na célula. O mecanismo é fornecido pelo
citoesqueleto da célula hospedeira.
O citoplasma de células eucarióticas apresenta uma complexa estrutura interna (denominada
citoesqueleto), que consiste em filamentos protéicos chamados de microfilamentos, filamentos
intermediários e microtúbulos. Um dos principais componentes do citoesqueleto é uma proteína
denominada ACTINA, utilizada por alguns micróbios para entrar na célula hospedeira e por outros
para se mover entre diferentes células do hospedeiro.
COMO OS PATÓGENOS BACTERIANOS DANIFICAM AS CÉLULAS DO HOSPEDEIRO
Quando um microrganismo invade um tecido corporal, inicialmente encontra os fagócitos do
hospedeiro. Se os fagócitos obtêm sucesso em destruir o invasor, nenhum outro dano é causado ao
hospedeiro. Porém, se o patógeno supera as defesas do hospedeiro, o microrganismo pode danificar as
células de quatro formas básicas:
(1) utilizando os nutrientes do hospedeiro;
(2) causando dano direto à região da invasão;
(3) produzindo toxinas, que são transportadas pelo sangue e pela linfa, danificando sítios distantes do
local inicial da infecção;
(4) induzindo reações de hipersensibilidade.
UTILIZANDO OS NUTRIENTES DO HOSPEDEIRO (SIDERÓFOROS)
O ferro é necessário para o crescimento da maioria das bactérias. Entretanto, a concentração de ferro
livre no corpo humano é muito pequena, uma vez que a maior parte do ferro está firmemente ligada às
proteínas transportadoras de ferro, como a lactoferrina, a transferrina e a ferritina, assim como à
hemoglobina. Para obterem ferro livre, alguns patógenos secretam proteínas denominadas sideróforos.
Quando um patógeno precisa de ferro, os sideróforos são liberados no meio, onde removem o ferro das
proteínas transportadoras se ligando de forma ainda mais intensa aos átomos de ferro. Quando o complexo
sideróforo-ferro é formado, ele se liga a receptores de sideróforos na superfície da bactéria, sendo absorvido
por ela. Dessa forma, o ferro é levado para
dentro da célula bacteriana.
Em alguns casos, o ferro é liberado do complexo antes de entrar na bactéria, já em
outros, o ferro entra na forma complexada.
Como uma alternativa à aquisição de ferro via sideróforos, alguns patógenos
apresentam receptores que se ligam diretamente às proteínas transportadoras de ferro e à
hemoglobina. Essas moléculas são absorvidas diretamente pela bactéria junto com o ferro.
Além disso, é possível que algumas bactérias produzem toxinas quando os níveis de
ferro estão baixos. As toxinas matam as células do hospedeiro, liberando ferro e tornando-o
disponível para a bactéria.
DANO DIRETO
Uma vez que os patógenos se aderem às células do hospedeiro, eles podem causar danos
diretos à medida que usam essas células para a obtenção de nutrientes e geram dejetos. Quando os
patógenos metabolizam e se multiplicam nas células, elas normalmente se rompem.
Muitos vírus e algumas bactérias e protozoários intracelulares que se desenvolvem dentro das
células do hospedeiro são liberados quando as células se rompem. Após sua liberação, os
patógenos que lisam as células podem se dispersar para outros tecidos em números ainda maiores.
Algumas bactérias, como E. coli, Shigella, Salmonella e Neisseria gonorrhoeae, podem induzir as
células epiteliais a engolfá-las por um processo semelhante à fagocitose. Elas podem romper as
células hospedeiras à medida que passam através delas e podem então ser liberadas da célula por
um processo de fagocitose reversa, permitindo às bactérias que entrem em outras células.
Algumas bactérias também podem entrar na célula hospedeira pela excreção de enzimas e também
por sua própria mobilidade. Esses processos de penetração podem, por si só, danificar as células do
hospedeiro. A maioria dos danos causados pelas bactérias, no entanto, ocorre pela ação das toxinas.
A PRODUÇÃO DE TOXINAS
As toxinas são substâncias venenosas produzidas por certos microrganismos. Elas frequentemente
são o fator primário que contribui para as propriedades patogênicas desses micróbios. A capacidade dos
micro-organismos de produzir toxinas é chamada de toxigenicidade. As toxinas transportadas pelo sangue ou
pela linfa podem causar efeitos graves e muitas vezes fatais. Algumas toxinas geram febre, distúrbios
cardiovasculares, diarreia e choque.
As toxinas também podem inibir a síntese proteica, destruir células e vasos sanguíneos e danificar o
sistema nervoso central, causando espasmos.
Das cerca de 220 toxinas bacterianas conhecidas, aproximadamente 40% causam doenças através do
dano às membranas das células eucarióticas. O termo toxemia se refere à presença de toxinas no sangue.
As toxinas podem ser de dois tipos principais, com base em sua posição relativa à célula microbiana:
EXOTOXINAS e ENDOTOXINAS
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EXOTOXINAS
As exotoxinas são produzidas no interior de algumas bactérias, como parte de seu crescimento e
metabolismo, sendo então secretadas pela bactéria no meio circundante ou liberadas após a lise celular. As
exotoxinas são proteínas, e muitas são enzimas que catalisam apenas certas reações bioquímicas. Em razão
da natureza enzimática da maioria dasexotoxinas, mesmo pequenas quantidades são bastante perigosas,
pois podem agir várias vezes seguidas.
As bactérias que produzem exotoxinas podem ser gram-positivas ou gram-negativas. Como as toxinas
são solúveis em fluidos corporais, elas podem se difundir facilmente no sangue, sendo rapidamente
transportadas por todo o corpo. As exotoxinas agem destruindo determinadas partes das células do
hospedeiro ou inibindo certas funções metabólicas.
Elas são altamente específicas em relação aos seus efeitos nos tecidos corporais e estão entre as
substâncias mais letais conhecidas. Apenas 1 mg da exotoxina botulínica é suficiente para matar um milhão
de cobaias. Felizmente, apenas algumas espécies bacterianas são capazes de produzir exotoxinas tão
potentes.
Doenças causadas por bactérias que produzem exotoxinas frequentemente são causadas por
quantidades mínimas dessa substância, e não pela bactéria em si. São as exotoxinas que produzem os
sinais e os sintomas da doença e, dessa forma, são doença-específicas.
O botulismo, por exemplo, normalmente é causado pela ingestão da exotoxina, e não pela infecção
bacteriana. De maneira semelhante, a intoxicação alimentar estafilocócica, como o próprio nome diz, é uma
intoxicação, e não uma infecção.
O organismo produz anticorpos denominados antitoxinas, que promovem imunidade contra as
exotoxinas. Quando as exotoxinas são inativadas por calor ou pelo uso de formaldeído, iodo ou outra
substância química, não podem mais causar doença, porém ainda são capazes de estimular o sistema imune a
produzir antitoxinas.
Estas exotoxinas alteradas são denominadas toxóides. Quando os toxóides são injetados no corpo, como
uma vacina, estimulam a produção de antitoxinas, gerando imunidade. A difteria e o tétano podem ser
prevenidos pela vacinação com toxóides.
As exotoxinas são nomeadas com base em diversas características. Uma delas é o tipo de célula
hospedeira afetada pela toxina.
Por exemplo, as neurotoxinas afetam as células nervosas, as cardiotoxinas afetam as células cardíacas,
as leucotoxinas afetam os leucócitos, as enterotoxinas atacam as células que revestem o trato gastrintestinal, e
as citotoxinas afetam uma ampla variedade de células.
Algumas exotoxinas são nomeadas a partir da doença à qual estão associadas. Exemplos incluem a
toxina diftérica (causa da difteria) e a toxina tetânica (causa do tétano). Outras toxinas são nomeadas a
partir do patógeno específico que as produz, como é o caso da toxina botulínica (Clostridium botulinum) e
da enterotoxina colérica (Vibrio cholerae).
As exotoxinas são divididas em três tipos principais com base em sua estrutura e função:
(1) toxinas A-B,
(2) toxinas danificadoras de membrana
(3) superantígenos.
TOXINAS A-B
As toxinas A-B foram as primeiras a serem intensamente estudadas e são assim chamadas por consistirem
de duas partes, designadas A e B, sendo que ambas são polipeptídeos. Em sua maioria as exotoxinas são
toxinas A-B. A parte A é o componente ativo (enzima) e a parte B o componente de ligação.
1. Na primeira etapa, a toxina A-B é liberada da bactéria.
2. O componente B se liga a um receptor celular.
3. A membrana plasmática da célula do hospedeiro se invagina (dobra para dentro) no ponto onde a toxina A-B e o
receptor da membrana plasmática fizeram contato, e a exotoxina entra na célula por endocitose.
4. A exotoxina A-B e o receptor são envolvidos em uma vesícula endocítica.
5. Os componentes A-B da exotoxina se separam. O componente A altera as funções da célula hospedeira,
frequentemente pela inibição da síntese proteica. O componente B é liberado da célula hospedeira, e o receptor é
reinserido na membrana plasmática da célula para ser usado novamente.
TOXINAS DANIFICADORAS DE MEMBRANA
As toxinas danificadoras de membrana causam a lise da célula hospedeira pela degradação de
sua membrana plasmática. Algumas toxinas agem pela formação de canais protéicos na membrana
plasmática, enquanto outras degradam a porção fosfolipídica da membrana. A exotoxina lítica do
Staphylococcus aureus é um exemplo de exotoxina que forma canais, enquanto a toxina de
Clostridium perfringens é um exemplo de exotoxina que degrada fosfolipídeos.
As toxinas que degradam membranas contribuem para a virulência pela morte de células do
hospedeiro, especialmente fagócitos, e também por auxiliar as bactérias a escapar de vesículas no
interior dos fagócitos (fagossomos) para o citoplasma da célula hospedeira.
As toxinas danificadoras de membrana que matam os leucócitos fagocíticos (glóbulos brancos)
são chamadas de leucocidinas e agem pela formação de canais proteicos. As leucocidinas também
são ativas contra os macrófagos, que são fagócitos presentes em tecidos. A maioria das
leucocidinas é produzida por estafilococos e estreptococos.
O dano causado aos fagócitos diminui a resistência do hospedeiro. As toxinas danificadoras de
membrana que destroem os eritrócitos (glóbulos vermelhos), também pela formação de canais
proteicos, são chamadas de hemolisinas. Os estafilococos e os estreptococos são importantes
produtores de hemolisinas. As hemolisinas produzidas por estreptococos são chamadas de
estreptolisinas.
SUPERANTÍGENOS
Os superantígenos são antígenos que provocam uma resposta imunológica muito intensa. Eles
são proteínas bacterianas. Por uma série de interações com várias células do sistema imune, os
superantígenos estimulam, de forma não específica, a proliferação de células imunológicas
denominadas células T. Essas células são tipos de leucócitos (linfócitos) que agem contra organismos e
tecidos estranhos (em transplantes, no último caso) e regulam a ativação e a proliferação de outras
células do sistema imune.
Em resposta aos superantígenos, as células T são estimuladas a liberar enormes quantidades de
substâncias químicas denominadas citocinas. As citocinas são pequenas moléculas proteicas
produzidas por várias células do corpo, em especial células T, que regulam as respostas imunológicas e
medeiam a comunicação célula-célula.
Níveis excessivamente altos de citocinas liberadas pelas células T circulam pela corrente
sanguínea e acabam por originar vários sintomas como febre, náusea, vômito, diarreia, às vezes
choque e até mesmo a morte. Os superantígenos bacterianos incluem as toxinas estafilocócicas
que causam a intoxicação alimentar e a síndrome do choque tóxico.
ENDOTOXINAS
As endotoxinas diferem das exotoxinas de diversas formas. As endotoxinas são parte da
porção externa da parede celular de bactérias gram-negativas. As bactérias gram-negativas
possuem uma membrana externa que circunda a camada de peptideoglicana da parede
celular. Esta membrana externa consiste em lipoproteínas, fosfolipídeos e lipopolissacarídeos
(LPS). A porção lipídica do LPS, chamada de lipídeo A, é a endotoxina. Assim, as endotoxinas
são lipopolissacarídeos, enquanto as exotoxinas são proteínas. As endotoxinas são liberadas
quando as bactérias gram-negativas morrem e suas células sofrem lise, liberando a toxina
(endotoxinas também podem ser liberadas durante a multiplicação bacteriana).
Os antibióticos utilizados para tratar doenças causadas por bactérias gram-negativas podem
lisar essas bactérias; essa reação causa a liberação de endotoxinas, o que pode levar a uma piora
imediata dos sintomas. Entretanto, a condição do paciente normalmente melhora à medida que as
endotoxinas vão sendo degradadas. As endotoxinas exercem seu efeito pelo estímulo de
macrófagos, os quais, por sua vez, liberam citocinas em concentrações bastante elevadas. Nestas
concentrações, as citocinas são tóxicas.
Todas as endotoxinas produzem os mesmos sinais e sintomas, independentemente da
espécie de microrganismo, embora nem sempre na mesma intensidade. Esses sintomas incluem
calafrios, febre, fraqueza, dores generalizadas e, em alguns casos, choque e até mesmo morte.
Acredita-se que a febre (resposta pirogênica) causada pelas endotoxinas
1. Bactérias gram-negativas são ingeridaspor fagócitos.
2. À medida que as bactérias vão sendo degradadas nos vacúolos, o LPS das paredes celulares é
liberado. Essas endotoxinas induzem os macrófagos a produzir uma citocinas denominada
interleucina 1 (IL-1), antigamente conhecida como pirógeno endógeno, e o fator de necrose tumoral
alfa (TNF-α, de tumor necrosis factor alpha).
3. As citocinas são carreadas através do sangue até o hipotálamo, um centro de controle da temperatura
no cérebro.
4. As citocinas induzem o hipotálamo a liberar lipídeos denominados prostaglandinas, que, por sua vez,
alteram o termostato existente no hipotálamo para temperaturas mais altas. O resultado é a febre.
A morte de células bacterianas causada pela lise ou por antibióticos também pode resultar em
febre por esse mesmo mecanismo.
O termo choque se refere a qualquer decréscimo da pressão sanguínea com risco à vida. O
choque causado pela presença de bactérias é chamado de choque séptico. Bactérias gram-
negativas causam choque endotóxico. Assim como a febre, o choque produzido pelas endotoxinas
está relacionado à secreção de citocinas pelos macrófagos.
Os microrganismos representativos que produzem endotoxinas incluem Salmonella typhi (o
agente causador da febre tifoide), Proteus spp. (frequentemente envolvido em infecções urinárias) e
Neisseria meningitidis (o agente causador da meningite meningocócica).
PROPRIEDADES PATOGÊNICAS DE FUNGOS
Embora os fungos causam doenças, eles não possuem um conjunto de fatores de virulência
bem definido. Alguns fungos possuem produtos metabólicos que são tóxicos ao hospedeiro humano.
Nesses casos, entretanto, a toxina é apenas uma causa indireta da doença, uma vez que o fungo já
está crescendo no hospedeiro ou sobre ele. Infecções fúngicas crônicas, como o crescimento de
mofo em residências, provocam respostas alérgicas no hospedeiro.
TRICOTECENOS são toxinas fúngicas que inibem a síntese proteica em células eucarióticas. A
ingestão dessas toxinas causa dores de cabeça, calafrios, náuseas fortes, vômito e distúrbios visuais.
Essas toxinas são produzidas pelos fungos Fusarium e Stachybotrys, que crescem em grãos e em
placas de madeira usadas na construção de casas.
Existem evidências de que alguns fungos possuem fatores de virulência. Dois fungos
que causam infecções de pele, a Candida albicans e o Trichophyton, secretam proteases.
Essas enzimas podem modificar as membranas celulares do hospedeiro, permitindo a
aderência do fungo.
O Cryptococcus neoformans é um fungo que causa um tipo de meningite; ele produz
uma cápsula que o auxilia na resistência à fagocitose. Alguns fungos se tornaram resistentes
a drogas antifúngicas ao reduzirem a síntese de receptores para elas.
A doença denominada ergotismo, muito comum na Europa durante o período medieval,
é causada por uma toxina produzida por um fungo ascomiceto patógeno de plantas, o
Claviceps purpurea, que cresce em grãos e sementes. A toxina fica contida em um esclerócio,
porção altamente resistente do micélio do fungo e que pode ser destacada. A toxina em si, o
ergot, é um alcaloide capaz de causar alucinações que lembram as produzidas pelo consumo
de LSD (ácido lisérgico dietilamida, de lymese acid diethylamide). De fato, o ergot é uma fonte
natural de LSD. O ergot também causa a constrição dos vasos capilares e pode causar
gangrena nos membros ao impedir a circulação apropriada do sangue no corpo. Embora o C.
purpurea ainda cresça ocasionalmente em culturas de grãos, as técnicas modernas de
colheita normalmente removem os esclerócios.
Diversas outras toxinas são produzidas por fungos que crescem em grãos e outras
plantas. Produtos originados do amendoim, por exemplo, ocasionalmente são recolhidos
devido à presença de quantidades excessivas da aflatoxina, uma toxina que apresenta
propriedades carcinogênicas. A aflatoxina é produzida durante o crescimento do fungo
Aspergillus flavus. Quando ingerida, ela pode ser alterada no corpo humano em um composto
mutagênico.
Alguns cogumelos produzem toxinas denominadas micotoxinas (toxinas produzidas por
fungos). Exemplos são a faloidina e a amanitina, produzidas pela Amanita phalloides,
cogumelo comumente conhecido como cicuta verde. Estas neurotoxinas são tão potentes que
a ingestão de um cogumelo do gênero Amanita pode resultar em morte.
PORTAS DE SAÍDA
Os micróbios também deixam o organismo por vias específicas denominadas PORTAS
DE SAÍDA, em secreções, excreções, descargas ou tecidos que descamam. Em geral, as
portas de saída estão relacionadas com a parte do corpo que foi infectada. Assim, geralmente
o microrganismo utiliza a mesma porta para entrada e saída.
Ao utilizar várias portas de saída, os patógenos podem se disseminar entre uma
população se movendo de um hospedeiro suscetível a outro. As portas de saída mais comuns
são os tratos gastrintestinal e respiratório.
Por exemplo, muitos patógenos que vivem no trato respiratório saem do organismo por
descargas nasais e bucais. Essas descargas são expelidas durante a tosse ou o espirro, e os
microrganismos são encontrados em gotículas formadas por muco. Os patógenos que
causam tuberculose, coqueluche, pneumonias, febre escarlatina, meningitina meningocócica,
varicela, sarampo, varíola e influenza são eliminados pela via respiratória.
Outros patógenos saem pela via gastrintestinal, nas fezes ou na saliva. As fezes podem
estar contaminadas com patógenos associados a salmonelose, cólera, febre tifoide, shigelose,
disenteria amebiana e poliomielite.
A saliva também pode conter patógenos como os que causam a raiva, a caxumba e a
mononuclose infecciosa.
Outra importante via de saída é o trato geniturinário. Micróbios responsáveis por doenças sexualmente
transmissíveis são encontrados em secreções provenientes do pênis e da vagina. A urina pode conter os
patógenos responsáveis pela febre tifoide e pela brucelose, que podem deixar o corpo pelo trato urinário.
A pele ou ferimentos podem representar outra porta de saída. Infecções transmitidas pela pele incluem
bouba, impetigo, tíneas, herpes simples e verrugas. Drenos em ferimentos podem disseminar infecções para
outra pessoa diretamente ou pelo contato com um fômite contaminado.
O sangue infectado pode ser removido e então reinjetado em outra pessoa por picadas de insetos ou
agulhas e seringas contaminadas, disseminando doenças pela população. Exemplos de doenças transmitidas
por picada de insetos incluem a febre amarela, a peste bubônica, a tularemia e a malária. A Aids e a hepatite
B podem ser transmitidas por seringas e agulhas contaminadas.
As aulas são baseadas a partir da extração do material atualizado dos principais livros de microbiologia e
conteúdos online, passando por uma triagem crítica e responsável de modo a trazer as informações mais atualizadas e
condizentes com a conteúdo.
 Manual de métodos de análise Microbiológica de Alimentos e água / Neusely da Silva (et al.) / 4. Ed. / São Paulo /
Livraria Varela / 2010.
 Microbiologia dos alimentos / Irineide Teixeira Carvalho / Recife / EDUFRPE / 2010.
 Biotecnologia: Ensino e Divulgação / Maria Antonia Malajovich / 2ª Edição / Rio de Janeiro / 2016.
 Microbiologia / Gerard J. Tortora (et al.) / 12. ed. / Porto Alegre / Artmed / 2017.
 Microbiologia industrial : bioprocessos : volume 1 / Bernardo Dias Ribeiro (et al.). - 1. ed. - Rio de Janeiro : Elsevier,
2018.
 Khan Academy / acessado em 01.03.2021 / www.khanacademy.org.
 Microrganismos: Relações ecológicas / Microbiologia Geral / Departamento de Fitopatologia e Nematologia / Escola
Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” / acessado em 01.03.2021.
http://www.khanacademy.org/
MUITO OBRIGADO
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