mecanismos microbianos de patogenicidade

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Laísa Dinelli Schiaveto 
 
 
MECANISMOS MICROBIANOS DE PATOGENICIDADE 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
PATOGENICIDADE: capacidade de um organismo em 
causar doença por meio da superação das defesas do 
hospedeiro. 
VIRULÊNCIA: grau de patogenicidade. 
 
COMO OS MICRORGANISMOS 
INFECTAM O HOSPEDEIRO 
Para causar doença, a maioria dos patógenos deve 
obter acesso ao hospedeiro, aderir-se aos tecidos, 
penetrar ou escapar das defesas e danificar os tecidos 
do hospedeiro. 
No entanto, alguns microrganismos não causam 
doença pelo dano direto aos tecidos do hospedeiro. 
Neste caso, a doença ocorre em decorrência do 
acúmulo de excretas microbianas. 
Os patógenos podem penetrar no corpo humano ou 
em outros hospedeiros com a ajuda de várias vias, 
chamadas de portas de entradas. 
PORTAS DE ENTRADA 
Membranas Mucosas 
Muitas bactérias e vírus têm acesso ao corpo pela 
penetração das membranas mucosas que revestem os 
tratos respiratório, gastrintestinal, urogenital e a 
conjuntiva (membrana delicada que recobre o Globo 
ocular e reveste as pálpebras). 
A maioria dos patógenos entra nos hospedeiros via 
mucosas dos tratos gastrintestinal e respiratório. 
Trato Respiratório – É a porta de entrada mais fácil e 
frequentemente utilizada pelos microrganismos 
infecciosos. Os microrganismos são inalados para 
dentro da cavidade nasal ou boca em gotículas de 
umidade e partículas de pó. 
Trato Gastrintestinal – Os microrganismos podem ter 
acesso à este trato através de água, alimentos ou 
dedos contaminados. A maioria que entra no corpo 
por esta via é destruída pelo ácido clorídrico e pelas 
enzimas presentes no estômago, ou pela bile e 
enzimas no intestino delgado. Aqueles que 
sobrevivem podem causar a doença. 
Trato Urogenital – É a porta de entrada de patógenos 
que são sexualmente transmissíveis. 
 
Laísa Dinelli Schiaveto 
 
 
Pele 
A pele é o maior órgão do corpo humano em termos 
de área de superfície e peso, constituindo uma 
importante barreira defensiva contra as doenças. 
A pele íntegra é impenetrável para a maioria dos 
microrganismos. No entanto, alguns microrganismos 
podem ter acesso ao corpo através de aberturas na 
pele (folículos pilosos e ductos sudoríparos). Além 
disso, larvas podem perfurar a pele intacta e alguns 
fungos podem crescer na queratina da pele ou infectar 
a pele em si. 
Via Parenteral 
Outros microrganismos podem ter acesso ao corpo 
quando são depositados diretamente nos tecidos sob 
a pele ou nas membranas mucosas, quando essas 
barreiras são penetradas ou danificadas (perfurações, 
injeções, mordidas, cortes, ferimentos, cirurgias e 
rompimento da pele ou das membranas mucosas por 
edemas ou ressecamentos). 
MESMO APÓS ENTRAREM NO CORPO, OS 
MICRORGANISMOS NÃO NECESSARIAMENTE 
CAUSAM DOENÇAS. A OCORRÊNCIA DE DOENÇA 
DEPENDE DE VÁRIOS FATORES E A PORTA DE 
ENTRADA É APENAS UM DELES. 
ADERÊNCIA 
Quase todos os patógenos apresentam algum 
mecanismo de adesão aos tecidos do hospedeiro em 
sua porta de entrada. Esta é uma etapa necessária à 
patogenicidade. 
A aderência entre um patógeno e seu hospedeiro é 
realizada através de moléculas de superfície 
presentes no patógeno, denominadas adesinas ou 
ligantes, que se ligam especificamente a receptores 
de superfície complementares, encontrados nas 
células de determinados tecidos do hospedeiro. Além 
disso, as adesinas podem estar localizadas no 
glicocálice ou em estruturas da superfície microbiana 
(como pili, fímbrias e flagelos). 
• Flagelos: São filamentos proteicos longos, do tipo 
chicote, ancorados na parede celular bacteriana e 
pode se estender várias vezes ao cumprimento da 
própria bactéria. A motilidade proporcionada 
pelos flagelos aumenta a capacidade das bactérias 
se espalharem anatomicamente. 
• Fímbrias: Fixam as bactérias ao substrato em 
outras células. 
• Pili: Aumenta a capacidade das bactérias de aderir 
certo tecidos humanos e, assim, melhora a 
infecciosidade do organismo. 
• Esporos Resistentes: Em condições adversas 
(incluindo calor, frio, radiação , desde hidratação e 
detergentes), os esporos podem germinar in 
bactérias metabolicamente ativas quando 
expostos a um ambiente favorável anos, décadas 
e até milênios depois. Estas estruturas são a razão 
pela qual simplesmente ferver objetos é 
insuficiente para a esterilização e requer 
autoclave, o que envolve calor em até 121ºC sob 
pressões intensas. 
É importante destacar também que, os 
microrganismos apresentam a capacidade de se 
agrupar em massas, aderir a superfícies e captar e 
compartilhar nutrientes disponível em comunidades, 
denominadas biofilmes. 
NÚMEROS DE MICRORGANISMOS 
INVASORES 
Se apenas alguns microrganismos penetram o corpo, 
eles provavelmente serão eliminados pelas defesas do 
hospedeiro. Entretanto, se um grande número de 
microrganismos obtiveram acesso ao organismo, o 
cenário está pronto para o desenvolvimento de 
doença. 
A POSSIBILIDADE DE OCORRÊNCIA DE UMA 
DOENÇA AUMENTA À MEDIDA QUE O NÚMERO 
DE PATÓGENOS TAMBÉM AUMENTA. 
COMO OS PATÓGENOS BACTERIANOS 
ULTRAPASSAM AS DEFESAS DO 
HOSPEDEIRO (INVASÃO) 
CÁPSULA BACTERIANA 
Algumas bactérias produzem substâncias no 
glicocálice que forma uma cápsula ao redor de sua 
parede celular (cápsula bacteriana). Essa propriedade 
aumenta a virulência das espécies. 
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A cápsula resiste às defesas do hospedeiro por 
impedir a fagocitose, o processo utilizado por certas 
células do organismo para englobar e destruir 
microrganismos. Sendo assim, a natureza química da 
cápsula parece impedir que a célula fagocítica se ligue 
à bactéria. 
Exemplos: 
1) Gram-negativas: 
• Escherichia coli (em algumas cepas) 
• Neisseria meningitidis 
• Klebsiella pneumoniae 
• Haemophilus influenzae 
• Pseudomonas aeruginosa 
• Salmonella 
 
2) Gram- positivas: 
• Bacillus megaterium 
• Streptococcus pyogenes 
• Streptococcus pneumoniae 
COMPONENTES DA PAREDE CELULAR 
Aparelho de celular de certas bactérias contém 
substâncias químicas que contribuem para a 
virulência. 
Proteína M 
A proteína M é uma proteína resistente ao calor e a 
acidez. Esta é encontrado tanto na superfície celular 
quanto nas fímbrias. 
Ela realiza o intermédio da aderência da bactéria as 
células epiteliais do hospedeiro e auxilia na resistência 
da bactéria a fagocitose pelos leucócitos. Dessa 
maneira, a proteína M aumenta a virulência do 
microrganismo. 
Exemplo: Streptococcus pyogenes. 
Lipídeo Ceroso (Ácido Micólico) 
O lipídio ceroso confere resistência à de digestão por 
fagócitos, permitindo até mesmo que a bactéria se 
multiplique no interior desses fagócitos. Sendo assim, 
este também aumenta a virulência do microrganismo. 
Exemplos: Mycobacterium tuberculosis. 
 
ENZIMAS 
A virulência de algumas bactérias é 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 degradação de coágulos sanguíneos, 
entre outras funções. 
Coagulases 
São enzimas bacterianas que coagulam o fibrinogênio 
no sangue, produzidas por Staphylococcus. 
O fibrinogênio (proteína plasmática produzida no 
fígado) é convertido em fibrina pela ação das 
coagulases, gerando a malha que forma o coágulo 
sanguíneo. Esses coágulos de fibrina podem proteger 
a bactéria da fagocitose e isolá-la de outras defesas do 
hospedeiro. 
Cinases 
São enzimas bacterianas que degredam a fibrina e, 
assim, digerem coágulos formados pelo organismo 
para isolar uma infecção. 
Uma das cinases mais conhecidas é a fibrinolisina 
(estreptoquinase), produzida por estreptococos, 
como o Streptococcus pyogenes. Outra cinase, a 
estafilocinase, é produzida por Staphylococcus aureus. 
Hialuronidase 
É uma enzima secretada por certas bactérias, como 
Streptococcus. Ela hidrolisa o ácido hialurônico (tipo 
de polissacarídeo que une certas células do corpo, 
particularmente em tecidos conectivos). 
Colagenase 
É umaenzima produzida por diversas espécies de 
Clostridium, que facilita a disseminação de gangrena 
gasosa. Esta quebra a proteína colágeno, que forma 
os tecidos conectivos de músculos e de outros órgãos 
e tecidos. 
Proteases IgA 
Como defesa como aderência de patógenos a 
superfícies mucosas, o organismo produz uma classe 
de anticorpos chamada de IgA. No entanto, alguns 
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patógenos (ex: N. gonorrhoeae e N. meningitidis) 
possuem a capacidade de produzir enzimas, que 
podem destruir esses anticorpos. 
COMO OS PATÓGENOS BACTERIANOS 
DANIFICAM AS CÉLULAS DO 
HOSPEDEIRO 
Quando um microrganismo invade um tecido 
corporal, ele inicialmente encontra os fagócitos do 
hospedeiro. Se os fagócitos obtêm sucesso em 
destruir o invasor, nenhum outro dano é causado ao 
hospedeiro. No entanto, se o patógeno supera as 
defesas do hospedeiro, o microrganismo pode 
danificar as células de quatro formas básicas: 
1) Utilizando os nutrientes do hospedeiro 
(sideróforos); 
2) Causando danos diretos à região próxima ao local 
da invasão; 
3) Produzindo toxinas, que são transportadas pelo 
sangue e pela linfa, que danificam sítios distantes 
do local inicial da invasão; 
4) Induzindo reações de hipersensibilidade. 
SIDERÓFOROS 
O ferro é necessário para o crescimento da maioria 
das bactérias patogênicas. No entanto, a 
concentração de ferro livre no corpo humano é muito 
pequena, uma vez que a maior parte do ferro 
encontra-se firmemente ligada a proteínas 
transportadoras de ferro (ex: lactoferrina, transferrina 
e ferritina) e a hemoglobina. 
Para obterem ferro, alguns patógenos secretam 
proteínas chamadas sideróforos. Estes são liberados 
no meio, onde removem o ferro das proteínas 
transportadoras através de uma ligação 
extremamente forte aos átomos de ferro. Quando o 
complexo sideróforo-ferro é formado, ele liga-se a 
receptores de sideróforos na superfície da bactéria, 
sendo absorvido por ela. Dessa forma, o ferro é levado 
para dentro da célula bacteriana. 
Além disso, existe outra maneira, na qual alguns 
patógenos apresentam receptores que se ligam 
diretamente às proteínas transportadoras de ferro e à 
hemoglobina. Então, essas moléculas são absorvidas 
diretamente pela bactéria junto com o ferro. 
Existe, também, a possibilidade de algumas bactérias 
produzirem toxinas quando os níveis de ferro estão 
baixos. As toxinas destroem as células do hospedeiro, 
liberando ferro e tornando-o disponível para a 
bactéria. 
DANOS DIRETOS 
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 produtos residuais. 
Quando os patógenos metabolizam e se multiplicam 
nas células, elas normalmente se rompem, liberando 
muitos vírus e algumas bactérias e protozoários 
intracelulares. Após a liberação, os patógenos que 
lisam as células podem se dispersar para outros 
tecidos em números maiores. 
Além disso, algumas bactérias podem induzir as 
células epiteliais do hospedeiro e englobá-las por um 
processo semelhante à fagocitose. Elas podem 
romper as células hospedeira à medida que passam 
por elas e podem, então, ser liberadas da célula por 
um processo de fagocitose reversa, permitindo às 
bactérias que entrem em outras células. 
Por fim, algumas bactérias também podem penetrar 
na célula hospedeira pela excreção de enzimas e por 
sua própria mobilidade. Sendo assim, esses processos 
de penetração podem danificar as células do 
hospedeiro. 
OBS: A maioria dos danos causados pelas bactérias 
ocorre pela ação das toxinas. 
PRODUÇÃO DE TOXINAS 
As toxinas são substâncias venenosas produzidas por 
certos microrganismos. Muitas vezes, são o fator 
primário que contribui para as propriedades 
patogênicas desses microrganismos. A capacidade 
dos microrganismos de produzir toxina é chamada 
toxigenicidade. Além disso, as intoxicações são 
causadas pela presença de uma toxina, não pelo 
crescimento microbiano. 
As toxinas podem ser de dois tipos principais, com 
base em sua posição relativa à célula microbiana: 
exotoxina e endotoxina. 
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Exotoxina 
 
As exotoxinas são produzidas no interior de algumas 
bactérias (Gram-Positivas) como parte de seu 
crescimento e metabolismo e, são secretadas pela 
bactéria no meio circundante ou liberadas após a lise 
de células, ou seja, são secretadas para o exterior das 
células bacterianas responsáveis pela sua produção. 
Estas são proteínas e, sendo assim, muitas são 
enzimas que catalisam apenas reações bioquímicas. 
Em razão desta natureza enzimática, mesmo 
pequenas quantidades de exotoxinas são perigosas, 
pois podem agir várias vezes seguidas. Além disso, 
por serem solúveis em fluidos corporais, elas podem 
difundir-se facilmente no sangue, sendo rapidamente 
transportada para 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 teciduais e estão entre as 
substâncias mais letais conhecidas. Sendo assim, são 
as exotoxinas que produzem os sinais e os sintomas 
específicos da doença. 
O organismo produz anticorpos, denominados 
antitoxinas, que promovem a imunidade contra 
exotoxinas. Quando as exotoxinas são inativadas, 
estas não podem mais causar doença, porém ainda 
são capazes de estimular o sistema imune a produzir 
antitoxinas. Essas exotoxinas alteradas são chamadas 
de toxoides. Quando os toxoides são injetados no 
corpo, como uma vacina, estimulam a produção de 
antitoxinas, gerando imunidade. Por exemplo: a 
difteria e o tétano podem ser prevenidos pela 
vacinação com toxoides. 
 
Tipos de Exotoxinas: 
• Toxinas A-B; 
• Toxinas Danificadoras de Membrana; 
• Superantígenos. 
Endotoxinas 
 
As endotoxinas estão localizadas no interior das 
células bacterinas. 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 
peptideoglicano da parede celular. Essa 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. 
As endotoxinas são liberadas durante a multiplicação 
bacteriana e quando as bactérias gram-negativas 
morrem e suas paredes celulares sofrem lise. Estas 
exercem seu efeito pelo estímulo dos macrófagos, os 
quais, por sua vez, liberam citocinas em 
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concentrações bastante elevadas, o que as tornam 
tóxicas. Todas as endotoxinas produzem os mesmos 
sinais e sintomas, embora nem sempre na mesma 
intensidade. Os sintomas incluem: calafrios, febre, 
fraqueza, dores generalizadas e, em alguns casos, 
choque e até mesmo morte. Além disso, podem 
induzir ao aborto. 
Outra consequência da presença de endotoxinas é a 
ativação das proteínas envolvidas na coagulação 
sanguínea, causando a formação de pequenos 
coágulos. Estes obstruem os vasos capilares, levando 
ao decréscimo no suprimento sanguíneo que, por sua 
vez, induz a morte celular – Coagulação Intravascular 
Disseminada (CID). 
Obs: Os antibióticos utilizados para tratar doenças 
causadas por bactérias gram-negativas podem lisar 
essa bactéria; essa reação causa a liberação de 
endotoxinas, o que pode levar a piora imediata dos 
sintomas. No entanto, a condição do paciente 
melhora à medida que a endotoxina vai sendo 
degradada. 
Resposta Pirogênica (Febre) e Endotoxinas 
1 – Um macrófago ingere uma bactéria gram-
negativa; 
2 – A bactéria é degrada em um vacúolo, liberando 
endotoxinas que induzem a produção de citocinas 
interleucina 1 (IL-1) e fator de necrose tumoral alfa 
(TF- α) pelo macrófago; 
3 – As citocinas são liberadas na corrente sanguínea 
pelos macrófagos e transportadas até o hipotálamo 
(centro e controle de temperatura corporal);4 – As citocinas induzem a produção de 
prostaglandinas pelo hipotálamo, redefinindo o 
termostato corporal para uma temperatura mais 
elevada, produzindo febre. 
 
 
EXOTOXINA x ENDOTOXINA 
 
PORTAS DE SAÍDA 
Da mesma forma que os microrganismos penetram 
no corpo através de uma via preferencial, eles 
também deixam o organismo através de vias 
específicas, chamadas de portas de saída, em 
secreções, excreções, corrimentos ou tecidos que 
descamam. 
Em geral, as portas de saída estão relacionadas à 
parte do corpo que foi infectada, e os microrganismos 
tendem a usar a mesma porta para entrada e saída. 
As portas de saída permitem que os patógenos se 
disseminem por uma população, movendo-se de um 
hospedeiro suscetível para outro. 
PROPRIEDADES PATOGÊNICAS 
DOS VÍRUS 
As propriedades patogênicas dos vírus dependem do 
acesso a um hospedeiro, da evasão de suas defesas e, 
em seguida, do desenvolvimento de lesão ou morte 
da célula do hospedeiro, enquanto se reproduzem. 
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VARIAÇÃO ANTIGÊNICA 
É a capacidade de alguns patógenos para alterar seus 
antígenos de superfície, por meio de mudanças 
antigênicas. Essas mudanças fazem com que o 
sistema imunológico não reconheça mais esse vírus 
(antígeno). Isto dificulta as defesas imunológicas e o 
uso de agentes externos. 
MECANISMOS VIRAIS PARA EVASÃO DAS 
DEFESAS DO HOSPEDEIRO 
Os vírus podem penetram e se multiplicar no interior 
das células do hospedeiro, onde os componentes do 
sistema imune não podem alcançá-los; ou seja, isso 
resulta na dificuldade do sistema imunológico em 
combate-los. 
O vírus obtêm acesso ao interior das células por 
apresentarem sítios de ligação para receptores 
presente em células-alvos. Quando esse sítio de 
ligação se aproxima do receptor apropriado, o vírus 
pode ligar-se e penetrar na célula. Além disso, alguns 
vírus ganham acesso às células hospedeiras porque 
seus sítios de ligação mimetizam substâncias úteis a 
elas. 
Existe, também, a possibilidade do vírus esconder 
seus sítios de ligação da resposta imune e atacar 
diretamente os componentes do sistema imune. 
Como a maioria dos vírus são célula-específico, eles 
infectam apenas células específicas do organismo 
(ex: vírus HIV ataca linfócitos T). 
EFEITOS CITOPÁTICOS 
Efeitos Citopáticos – São os sinais visíveis da infecção 
viral, causados pelo acúmulo de vírus em 
multiplicação, pelo efeito das proteínas virais 
sintetizadas por essa invasão, ou seja, pela célula 
hospedeira, utilizados para a identificação de 
infecções virais (alteração da permeabilidade da 
membrana; inibição da síntese proteica e alterações 
genéticas). 
Efeitos Citocidas – São os efeitos citopáticos que 
resultam em morte celular. 
Efeitos Não Citocidas – São efeitos citopáticos que 
resultam apenas em lesão celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laísa Dinelli Schiaveto