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Bactérias Fatores de Virulência Fatores de virulência são estruturas ou metabólitos bacterianos utilizados por bactérias no desenvolvimento do processo infeccioso. Os fatores de virulência permitem que o patógeno entre, replique, dissemine e persistir no hospedeiro , seja por mecanismos de destruição ou escape do sistema imunológico. (Trabulsi, 2015) ● Patogenicidade: capacidade que microrganismo tem de causar a doença ● Virulência : grau de patogenicidade Microbiologia Etiologia Mikros (= pequeno) + Bio (= vida) + logos ( = ciencia) Envolve estudo de organismos ● Procarióticos (sem membrana nuclear nem outras estruturas intracelulares organizadas (ex. bactérias, archaeas) ● Eucarióticos (algas, protozoários) e ● Seres acelulares (vírus) Taxonomia, classificação e filogenia Taxonomia ´é a ciência que lida com classificação, identificação e nomenclatura dos seres vivos. ● Classificação - criação de novos taxa; ● Identificação - alocação de um isolado dentro de espécies conhecidas ● Filogenia - relações evolutivas (“parentesco”) entre organismos; Fechamento O que caracteriza a vida? ● Ser constituído de célula ● Metabolismo próprio ● Reprodução ● Evolução ● Entre outras características Obs.: vírus não têm células, metabolismo próprio e a reprodução depende de um hospedeiro. Bactérias ● São células procariontes ● Microscópica ● Unicelular ● Foco: bactérias de importância médica Obs.: Células eucariontes: fungos, protozoários e helmintos (têm organelas membranosas) Classificação dos seres vivos 1735 - Carolus Linnaeus ● Animal ● Vegetal 1886 - Haeckel ● reinos ○ Animal ○ Vegetal ○ Protista ■ propôs que o reino protista incluísse as bactérias, os protozoários, as algas e os fungos 1938 - Copeland ● Reinos ○ Animal ○ Vegetal ○ Protista ○ Monera 1969 - Whittaker ● Sistema de 5 reinos ○ Animal (Animalia): animais ○ Vegetal (Plantae): vegetais ○ Protista: eucariotos unicelulares - protozoários e microalgas ○ Monera: procariotos - bactérias e algas azuis e verdes ○ Fungi: eucariotos clorofilados Análise Filogenética Propôs elevar os 3 tipos de células para um nível acima do reino - Domínio - Archaea (procariotos), Bacteria (procariotos), Eukarya (eucariotos). Classificação em 3 domínios: ● Dois tipos diferentes de células procarióticas ● Diferenças dos ribossomos nos diferentes tipos celulares - análise do RNA ribossomal Domínio Woess, 1979 ● Eukaryota ● Archaea ● Eubacteria Divisão dos reinos (atual) 1. Eubactérias (células procarióticas) 2. Arqueobactérias (células procarióticas) 3. Eucariotos (células eucarióticas) A árvore universal da vida Célula procariótica X célula eucariótica → é como se a célula procariótica fosse uma “startup”, conseguindo fazer os processos metabólicos com menos organelas que as células eucarióticas. Tamanho O tamanho entre as bactérias não é uniforme. Obs.: 1 µm = 1000 nm ⟶ tamanho relativo da bactérias 10000 nm -> tamanho médio de uma hemácia, por isso algumas bactérias se hospedam dentro de células eucariontes Morfologia bacteriana - FORMA A morfologia é uma característica genética. Geralmente são monomórficas (apresentam-se de apenas uma forma em toda a sua vida), mas fatores ambientais e de cultivo podem alterar a forma. Ex. Neisseria gonorrhoeae em secreção uretral apresenta-se como diplococo gram negativo em forma de grão de café fagocitado no interior dos neutrófilos / cultivo: perde essa forma. Principais formas das bactérias: 1. Coco (forma arredondada) 2. Bacilo (forma de bastão) 3. Cocobacilo a. bacilos muito curtos b. Prevotella 4. Vibrião a. forma de vírgula b. espirilos muito curtos c. corpo rígido d. Vibrio cholerae 5. Espirilo a. forma levemente espiralada b. corpo rígido c. move-se por flagelos → apêndice externo 6. Espiroqueta a. corpo flexível b. forma de saca-rolha (espiral) ex.: Leptospira c. Movem-se por filamentos axiais (lembram flagelo, mas estão dentro de uma bainha externa flexível) Existem bactérias em outros formatos (menos comum)... Morfologia bacteriana - ARRANJO Diplococo a. Se arranja em cadeia de dois em dois (pares) b. Divisão em um único plano c. Ex: Neisseria 2. Estreptococo (ex.> Streptococcus pyogenes) - arranjo em cadeia a. Estreptococo (português) -> se refere ao arranjo b. Streptococcus (latim) -> se refere ao gênero c. Se arranja em cadeia d. Divisão em um único plano 3. Tétrade a. agrupados de 4 cocos b. se divide em dois planos 4. Sarcina a. 8 células b. se divide em 3 planos (menos comum) 5. Estafilococo a. arranjo irregular ou “cacho de uva” b. cocos em arranjos irregulares c. Ex.: Staphylococcus epidermidis d. Divisão em vários planos 6. Diplobacilo a. se arranja em cadeia de dois em dois 7. Estreptobacilo a. arranjo em cadeia Observações: ● Bacilo de importância clínica: geralmente apresenta-se isolado ● Colônia: unidade vista macroscopicamente; ● Arranjo: unidade vista apenas microscopicamente EXERCÍCIO Morfologia / Coloração / Ex. Agente etiológico/ doença associada 1.Bacilo / gram negativo / Ex.: Echerichia coli / Enterocolite, Cistite 2.Estreptococo / gram positivo / Ex.: Streptococcus pneumoniae / Pneumonia 3.Estafilococo / gram positivo / Ex.: Staphylococcus aureus / Furúnculo 4.Vibrião (bastão encurvado) / gram negativo / Vibrio cholerae – Cólera 5.Diplococo / gram negativo / Ex: Neisseria gonorrhoeae / Gonorreia 6.Espiroqueta / gram negativo / Ex.: Treponema pallidum / Sífilis Citologia bacteriano: estrutura e função Estruturas essenciais: ● Material genético (DNA circular) ● Ribossomos ● Citoplasma ● Membrana plasmática ● Parede celular ○ Essencial para todas as bactérias, exceto para as do gênero mycoplasma. Estruturas não essenciais ● Plasmídeo (DNA) ● Fímbrias ● Cápsula ● Flagelos Glicocálice ● polímero viscoso e gelatinoso situado externamente à parede celular: cápsula e camada viscosa ● Camada de material viscoso que envolve as células bacterianas ● Formado de polissacarídeo, polipeptídeo ou ambos ● Forma a cápsula ● Produzido na maioria dos casos dentro da célula e excretado para a superfície celular Denominações ○ Camada limosa: substância desorganizado e fracamente aderida à parede celular (é o glicocálice) ■ Se estiver desorganizado, sem forma e acoplado frouxamente à parede celular → tende a ser solúvel em água. ○ Cápsula: substância organizada e fortemente aderida à parede celular. ■ Fator de virulência, pois aumenta a habilidade da bactéria provocar a infecção ○ Biofilme: quando a cápsula auxilia as células a se fixarem no ambiente e umas às outras. Podem se desenvolver em material inerte (ex.: cateter) ou biológico (ex.: tártaro no dente) ■ Empresas de tratamento de águas colocam Cloro residual na água para impedir a formação de biofilme nos ductos de circulação ■ “Unidos venceremos” -> um protege o outro ■ São complexos ecossistemas microbiológicos embebidos em uma matriz de polímeros orgânicos, aderidos a uma superfície ■ Forma-se um cultivo puro ou uma associação com outros microrganismos. ■ massa celular suficiente para agregar nutrientes, resíduos e outros microrganismos (camada espessa) ■ Os microrganismos em biofilmes estão mais resistentes à ação de agentes químicos e físicos.■ Funções: reserva de águas e nutrientes, proteção contra bacteriófagos (vírus que infecta bactéria), aumento da capacidade patogênica bacteriana e aderência ● Estrutura de adesão - Streptococcus mutans (imagem ao lado): ○ Colonizador primário da placa dental ○ Produtor exímio de polissacarídeo extracelular (Dextrana) Tártaro (biofilme) ○ Bactéria acidófila Parede celular ● Circunda a membrana plasmática ● Quase todas as bactérias possuem (exceto bactérias do gênero Mycoplasma) - Ex.: Mycoplasma pneumoniae (Pneumonia) ● estrutura rígida organizada em camadas (componente peptideoglicano - molécula gigante encontrada somente em procariotos - responsável pela rigidez) ● Participa da divisão celular ● composição e espessura variáveis (critério p/ diferenciar bactérias) ● representa de 10-40% peso seco célula Funções: ● Proteção contra alterações ambientais adversas e lise osmótica (geralmente a pressão osmótica é maior no meio externo) ● Confere forma à célula ● Âncora o flagelo ● confere proteção contra pressão e outros fatores do meio ● Imprescindível no crescimento e divisão celular ● Responsável pela permeabilidade a nutrientes necessários ao metabolismo ● Classifica as bactérias em: ○ Gram positivas ■ Espessura parede: 20 - 25nm ■ Muitas camadas de peptidioglicano (cerca de 90% da parede). ■ Menos resistentes do que Gram negativas ○ Gram negativas ■ através da coloração de Gram ■ Espessura parede: 10 - 15nm ■ Menos peptidoglicano (cerca de 10%) ■ Parede mais resistente ○ bactérias álcool-ácido resistentes (BAAR) ■ Ex.: Mycobacterium tuberculosis ■ Não respondem bem a técnica de coloração de Gram ■ através da coloração de Ziehl-Neelsen Características Gram+ Gram- Peptideoglicano (dissacarídeo + polipeptídeo). Presente apenas em bactérias. Espesso Muitas camadas Fino Poucas camadas Ácidos teicóicos ( Adesão à célula humana) - polissacarídeo ácido com resíduo de glicerol fosfato ou ribitol fosfato Presente Ausente Espaço periplasmático Contém enzimas hidrolíticas e enzimas (ex.: beta-lactamase) que inativam alguns antibióticos (ex.: penicilina) Ausente Presente Membrana externa. LPS (lipopolissacarídeos) presente na membrana externa A membrana externa está presente exclusivamente em bactérias Gram negativas . recobre externamente camada peptideoglicano . presença resulta no espaço periplasmático (corresponde ao espaço entre a membrana citoplasmática e a membrana externa ) . espaço periplasmático situado entre membrana interna e externa . periplasma tem matriz formada polipeptídeos / sacarídeos e enzimas . proteínas do periplasma envolvidas na absorção nutrientes e catabolismo Ausente Presente Os gram + possuem uma parede celular grossa envolvendo a membrana citoplasmática que é composta por peptideoglicano e ácidos teicóico. Este ácido favorece a adesão. Os gram - possuem camada pouco espessa de peptideoglicano e presença de uma camada externa contendo lipopolissacarídeo (LPS), que só ela tem. Coloração de Gram Coloração diferencial em que as bactérias são classificadas em gram-positivas ou gram-negativas, dependendo da capacidade de reter ou não o coragem principal (cristal violenta), quando submetido a um tratamento com um agente descorante. 1º - Violeta genciana 2º - Lugol Formam um cristal que fica aderido à parede celular da bactéria nos peptideoglicanos Depois joga-se álcool que é o agente revelador, pois as bactérias que têm camada externa são destruida Gram + é positiva ao primeiro corante. Não descolore, não perde o corante. Gram - é negativa ao primeiro corante. Descolore, perde o corante. Joga o segundo corante: safranina As bactérias que perderam o primeiro corante, e se coram com a safranina (gram -) ficam vermelhas. As bactérias que não perdem o corante violeta, não se cora pela safranina (contínua roxa) é gram +. Por que se cora bactéria? São transparentes COLORAÇÃO DE GRAM Gram positiva: coloração roxa Gram negativa: coloração vermelha/pink Existem outras colorações? SIM obs.: há bactérias sem parede celular, embora compreendam um grupo bem pequeno (Micoplasmas, fitoplasmas e espiroplasmas) Passo a passo da coloração Após a fixação do esfregaço: 1. Cristal violeta (1 min) 2. Lavar suavemente (água) 3. Solução lugol (1 min) 4. Lavar suavemente (água) 5. Descolorir com álcool etílico absoluto (30 seg) 6. Lavar suavemente (água) 7. Safranina (30 seg) 8. Lavar com água 9. Secar ao ar 10. Observar Membrana plasmática Composição: ● Dupla camada fosfolipídica anfipática ● Proteínas periféricas e integrais ● Ausência de esteróis. ● Localizada internamente à parede em contato com citoplasma ● Composição básica: fosfolipídios (20-30%) e proteínas (50-70%) . ● Proteínas integrais e periféricas ● Bactérias sem parede: presença esteróis confere integridade à membrana ● Esteróis ausentes nas membranas de bactérias com parede celular Funções: ● Delimita o meio externo e interno ● Permeabilidade seletiva (controle de entrada e saída de substâncias) ● Trocas nutritivas ● Produção de energia ● Síntese da parede celular ● Papel da divisão celular, capacidade respiratória Citoplasma Parte da célula envolvida pela membrana citoplasmática Composição: ● 80% de água e íons inorgânicos (ac. nucléicos / carboidratos / proteínas / lipídios / íons ) ● Ribossomos (70S) - síntese proteica ● Cromossomo ● Plasmídeos (nem sempre presentes) ● Inclusão/grânulos (nem sempre presentes). Reserva de glicogênio, amido, lipídio, etc. Moléculas podem ser oxidadas para a produção de ATP, provendo, assim, a viabilidade celular, ainda que sem multiplicação. ● sede de reações para síntese componentes celulares ● Ausência estruturas membranosas (mitocôndria/Golgi/retículo/cloroplasto) Material Genético Cromossomo ● Disperso no citoplasma ● 1 cromossomo (maioria) ● Dupla fita circular (maioria) ● Contém genes essenciais à sobrevivência da bactéria ● Ligado à membrana celular no local de replicação ● NUCLEÓIDE: região onde está presente o cromossomo Plasmídeo ● Pequenas moléculas circulares de DNA dupla fita ● Contém genes de resistência a medicamentos, de produção de fatores de virulência etc ● Nem toda bactéria tem ● Vantagem seletiva ○ Duplicam, independente da divisão celular ○ Fator de virulência ● Tipos de plasmídios: ○ Plasmídio de tipo sexual: são importantes para a transferência de plasmídios a uma célula receptora. São capazes de se integrar no cromossomo. ○ Plasmídios R: conferem resistência a antibióticos. Possuem o determinante de resistência e o fator de transferência de resistência RTF. Ex. Staphylococcus aureus. ○ Plasmídios Col ou bacteriocinogênicos: plasmídios capazes de produzir inibidores de crescimento de outras bactérias. Ex. Escherichia coli e Pseudomonas. ○ Plasmídios virulentos: favorecem a infecção em mamíferos. ○ Plasmídios de degradação: codificam enzimas degradativas. Ex. Pseudomonas. Flagelo ● Longos apêndices filamentosos semi rígidos ● Composição protéica (flagelina) ● Função: motilidade (rotação do corpo basal) ● Nem toda bactéria tem flagelo ● Se move em direção a ambiente favorável ou para longe de um ambiente adverso FATOR DE VIRULÊNCIA ● Ex.: Escherichia coli (agente etiológico da cistite) ● Dependendo da posição: ○ Peritríquio - flagelos ao longo da bactéria ○ Monotríquio- apenas 1 flagelo em um polo ○ Lofotríquio - flagelos em um polo ○ Anfitríquio - flagelos em ambos os polos ○ Filamentos axiais e endoflagelos ● Feixes de fibrilas que se originam na célula ● Presente nas espiroquetas ● Movimento espiral (tipo saca-rolha) permite, provavelmente, que as bactérias movam efetivamente pelos fluídos corporais. Fator de virulência ● Ex.: Treponema ● https://www.youtube.com/watch?v=lAOodrAquW4 Toxinas ▪Substâncias produzidas por micro-organismos capazes de causar danos ao organismo humano ▪Exotoxinas (proteína ou enzimas): produto de metabolismo bacteriano secretado no meio externo à célula ▪Endotoxina (lipídeo): moléculas intracelulares ou que fazem parte da estrutura bacteriana. A endotoxina pode ser liberada após morte bacteriana (lise celular) https://www.youtube.com/watch?v=lAOodrAquW4 Obs.: É importante saber quem causa a sintomatologia: a bactéria ou a toxina produzida por ela! Consequência da liberação de uma grande quantidade de LPS? ▪Ativação de citocinas vasoativas (vasodilatação) ▪Ativa sistema complemento e cascata de coagulação (obstrução intravascular) LPS liberado em quantidade menor? Resposta inflamatória protetora (febre, vasodilatação etc.) LPS induz a liberação de substância vaso Natureza enzimática da exotoxina: mesmo em pequenas quantidade podem agir várias vezes. Lesiona a célula do hospedeiro ou inibe certas funções metabólicas Doença específica: produzem os sinais e sintomas da doença Pilli/ Fímbrias ● Mais curtos, retos e finos que os flagelos (semelhantes a pêlo) ● Composição proteica (pilina) ● Fator de virulência : adesão (adesinas nas extremidades) ● Outra função importante: troca de material genético entre bactérias (conjugação), denominado pili sexual Esporo e endosporo ● Não é para reprodução ● Bacillus e Clostridium esporulam ● Diferenciação celular em situações adversas (falta de nutrientes, água, pH desfavorável, etc) ● Algumas etapas importantes: perda de água, armazenamento do material genético, formação de mais camadas protetoras, etc, ● É apenas uma forma de resistência, a forma vegetativa ocorre quando a célula tem capacidade reprodutiva (esporo bacteriano não se reproduz) ● Altamente resistente ● Forma vegetativa: metabolismo ativo ● Forma esporulada: sem metabolismo, modo resistência Obs.: Vale ressaltar que a bactéria esporulada pode voltar a forma vegetativa (reprodutiva) quando as condições se tornarem favoráveis novamente Crescimento bacteriano ● Está relacionado ao aumento do número de células bacterianas (quantidades) CRESCIMENTO = REPRODUÇÃO = MULTIPLICAÇÃO = PROLIFERAÇÃO Reprodução bacteriana ● Fissão binária (mais comum) - tipo de reprodução assexuada. Fatores que influenciam no crescimento bacteriano ● Fonte de energia ● C, H, O, N, P, S (alguns não necessitam de O2) ● K, Mg e Ca ● Fe, Cu, Mb, Zn ● Vitaminas ● Temperatura ideal ● pH ideal ● Água ● Pressão osmótica (concentração de sal ideal) ● Oxigênio Obs.: ● Síntese proteínas: necessita de N e S ● Síntese de DNA e RNA: necessita N e P ● Membrana plasmática:precisa de P e S (fosfolipídeos) METABOLISMO = obtenção de energia e fonte de elementos químicos As bactérias de importância médica são quimio-heterotróficas , pois utilizam compostos orgânicos como fontes de carbono e energia. Obs.: As bactérias podem ser classificadas, de acordo com seus fatores de crescimento Fatores que influenciam no crescimento bacteriano OXIGÊNIO 1. Aeróbios obrigatórios (estrito) Crescimento somente nas altas tensões de oxigênio / Levam desvantagens, pois o O2 é pouco solúvel na água do seu ambiente / Usam esse composto como aceptor final de elétrons na cadeia de transporte de elétrons / 21% atmosfera padrão Ex. Pseudomonas aeruginosa 2. Anaeróbios obrigatórios Crescimento onde não há O2 Ex. Clostridium tetani 3. Anaeróbios facultativas Crescimento ocorre onde preferencialmente há mais O2 Ex. Escherichia coli: Como faz para obter energia na ausência de O2: respiração anaerobia e fermentaçã 4. Microaerófilos Crescimento em uma concentração menor de O2 Ex. Campylobacter jejuni 5. Anaeróbios aerotolerantes Crescimento ao longo do tubo (O2 não tem efeito). Ex. Lactobacillus (Com o acúmulo de ácido láctico, inibe crescimento de bactérias aeróbias.) Obs.: Importante saber quem tem enzimas que neutralizam formas tóxicas de O2. TEMPERATURA ● Psicrófilos: bactérias das profundezas dos oceanos e regiões polares ● Psicrotróficos: tipos de psicrófilo com TO mais elevado /bactérias de refrigeradores ● Mesófilos (bactérias de importância clínica): desenvolve-se melhor em condições de temperatura moderada, nem muito quente nem muito frio ● TMI:10°C / TO: 25-40°C / TMA: 45° ● Termófilos : não crescem abaixo de 45 bactérias de águas termais ● Hipertermófilas : arqueías são as bactérias que mais resistiram foi 121ºC perto de respiradouros hidrotermais abissais (água não ferve lá) pH Laboratório: Utiliza-se tampão químico (peptonas, aminoácidos, sais de fosfato) com função de neutralizar o ácido e manter o pH. Fases do crescimento bacteriano Anotações do vídeo 10 vírus e bactérias mortais Streptococcus A - Comedores de carne Fresh-Eating Disease ● Indivíduo arranhou a canela em um coral debaixo da água ● Tentou lavar a ferida para que ela secasse no sol quente do Hawaí ● Em 48 horas estava com um tipo violento de enfermidade grave ● O médico disse que poderia ser necessário a amputação da perna esquerda toda ● A bactéria entrou no tecido muscular através do ferimento. As bactérias reproduzem-se rapidamente dentro do tecido levando a necrose do tecido, devido a liberação de toxinas ou proteínas no tecido saudável. ● Os glóbulos brancos não são avisados porque o tecido morto não sinaliza. Os antibióticos também não atingem as bactérias porque a circulação naquela região fica comprometida. É necessário retirar todo o músculo, tecido acometido. ● Se a bactéria não for removida rapidamente ela pode ir para outros locais do corpo através da corrente sanguínea, podendo atingir rins, pulmões e fígado. ● No paciente a bactéria atingiu os órgãos vitais, cursando com insuficiência pulmonar e cardíaca. Após 40 dias no hospital o paciente sobreviveu. ● Mesmo após a retirada do tecido necrosado o membro pode perder parte ou toda a função. ● A bactéria pode viver meses em superfícies. ● Paciente não consegue mais praticar esportes ● Atualmente está presente na maioria das gargantas dos americanos sem causar nenhum dano à eles. ● A bactéria está presente até na água do mar.
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