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Tipo celular: procarionte Diâmetro aproximado: 1-5µm Ácido nucléico: pode possuir DNA, RNA ou os dois Mitocôndrias: ausente Superfície externa: parede rígida contendo peptidoglicano Método de replicação: fissão binária Forma: cocos, bacilos é espiroquetas • As bactérias apresentam três formas: cocos (esferas), bacilos (bastonetes) e espiroquetas (espirais). • Os cocos são organizados em três padrões: pares (diplococos), cadeias (estreptococos) e agrupamentos (estafilococos). • O tamanho da maioria das bactérias varia de 1 a 3 m. Mycoplasma, as menores bactérias (e, portanto, as menores células) medem 0,2 μm. Algumas bactérias, como Borrelia, exibem até 10 μm, isto é, são maiores que uma hemácia humana, que apresenta diâmetro de 7 μm. • Todas as bactérias possuem parede celular composta por peptideoglicano, exceto Mycoplasma, que são envoltas somente por uma membrana celular estruturas de células bacterianas características parede celular bacteriana • Todas as bactérias possuem parede celular composta por peptideoglicano, exceto Mycoplasma, que são envoltas somente por uma membrana celular • As bactérias gram-negativas apresentam peptideoglicano delgado, recoberto por uma membrana externa contendo lipídeos, enquanto as bactérias gram-positivas exibem peptideoglicano espesso e não apresentam membrana externa. Essas diferenças explicam porque as bactérias gram-negativas perdem o corante quando expostas a um solvente de lipídeos durante o processo de coloração de Gram, enquanto as bactérias gram-positivas retêm o corante e permanecem roxas. • As lisozimas matam as bactérias por clivarem o arcabouço de glicano do peptideoglicano. • A membrana externa de bactérias gram-negativas contém endotoxina (lipopolissacarídeo, LPS), o principal indutor de choque séptico. A endotoxina consiste em lipídeo A, que induz a febre e hipotensão observadas no choque séptico, e um polissacarídeo (antígeno O), útil na identificação laboratorial.. • Entre a camada de peptideoglicano e a membrana externa de bactérias gram-negativas encontra-se o espaço periplasmático, que corresponde à localização das β-lactamases, as enzimas que degradam antibióticos β-lactâmicos, como penicilinas e cefalosporinas. • O peptideoglicano é encontrado apenas em células bacterianas. Consiste em uma rede que reveste toda a bactéria e confere ao organismo sua forma. É composto por um arcabouço de açúcar (glicano) e cadeias laterais peptídicas (peptídeo). As cadeias laterais sofrem ligação cruzada por ação da transpeptidase, a enzima inibida pelas penicilinas e cefalosporinas. • A parede celular de micobactérias, por exemplo, Mycobacterium tuberculosis, exibe mais lipídeos que bactérias gram-positivas ou gram-negativas. Como resultado, os corantes utilizados na coloração de Gram não penetram em (não coram) micobactérias. As micobactérias são coradas pela coloração de acidorresistentes; essas bactérias frequentemente são denominadas bacilos acidorresistentes • A membrana citoplasmática de bactérias consiste em uma bicamada fosfolipídica (sem esteróis) situada interna e adjacente ao peptideoglicano. Regula o transporte ativo de nutrientes para o interior da célula e a secreção de toxinas para fora da célula. coloração de gram • A coloração de Gram é o mais importante procedimento de coloração. As bactérias gram-positivas coram-se em púrpura, enquanto as bactérias gram-negativas coram-se em rosa. Essa diferença baseia-se na capacidade de bactérias gram-positivas reterem o complexo cristal violeta-iodo na presença de um solvente de lipídeos, geralmente álcool-acetona. As bactérias gram- -negativas, pelo fato de apresentarem uma membrana externa contendo lipídeos e peptideoglicano delgado, perdem o corante púrpura quando tratadas com álcool-acetona. Perdem a coloração e coram-se em rosa quando expostas a um corante vermelho, como safranina. • Nem todas as bactérias podem ser visualizadas utilizando-se a coloração de Gram. Alguns importantes patógenos de humanos, como as bactérias que causam a tuberculose e a sífilis, não podem ser visualizados utilizando-se essa coloração. dna bacteriano • O genoma bacteriano consiste em um único cromossomo de DNA circular, localizado no nucleoide. • Plasmídeos são segmentos extracromossomais de DNA circular, que codificam exotoxinas, assim como muitas enzimas responsáveis pela resistência a antibióticos. • Transposons são segmentos pequenos de DNA que frequentemente se movem entre o DNA cromossomal e o DNA plasmidial. Esses segmentos carreiam genes de resistência a antibióticos. estrutura externa à parede celular • As cápsulas são antifagocitárias, isto é, limitam a capacidade de neutrófilos engolfarem as bactérias. Praticamente todas as cápsulas são compostas por polissacarídeos; a cápsula polipeptídica do bacilo do antraz é a única exceção. As cápsulas são também os antígenos de várias vacinas, como a vacina pneumocóccica. Os anticorpos contra a cápsula neutralizam o efeito antifagocitário, permitindo que as bactérias sejam engolfadas pelos neutrófilos. A opsonização é o processo pelo qual os anticorpos intensificam a fagocitose de bactérias. • Os pili são filamentos proteicos que se estendem a partir da superfície bacteriana e medeiam a ligação das bactérias à superfície das células humanas. Um tipo diferente de pilus, o pilus sexual, atua na conjugação. • O glicocálix consiste em uma “camada limosa” polissacarídica secretada por certas bactérias. Essa camada adere firmemente as bactérias à superfície das células humanas e à superfície de cateteres, válvulas cardíacas prostéticas e próteses de quadril. esporos bacterianos • Os esporos exibem importância médica por serem altamente resistentes ao calor e não serem mortos por vários desinfetantes. A fervura não promove a morte de esporos. Esporos são formados por determinados bacilos gram-positivos, especialmente espécies de Bacillus e Clostridium. • Os esporos possuem uma capa espessa semelhante à queratina, o que permite sua sobrevivência por vários anos, especialmente no solo. Os esporos são formados quando o suprimento de nutrientes encontra-se baixo; porém, quando os nutrientes são restabelecidos, os esporos germinam, formando bactérias que podem causar doenças. Os esporos são metabolicamente inativos, porém contêm DNA, ribossomos e outros componentes essenciais. crescimento • As bactérias reproduzem-se por fissão binária, enquanto as células eucarióticas se reproduzem por mitose. • O ciclo de crescimento bacteriano consiste em quatro fases: a fase lag, durante a qual os nutrientes são incorporados; a fase log, durante a qual ocorre rápida divisão celular; a fase estacionária, quando o número de células que morrem equipara-se ao número de células que estão sendo geradas; e a fase de morte, na qual a maioria das células está morrendo porque os nutrientes foram exauridos. • Algumas bactérias podem crescer na presença de oxigênio (aeróbias e facultativas), enquanto outras morrem na presença de oxigênio (anaeróbias). A utilização de oxigênio pelas bactérias origina produtos tóxicos, como o superóxido e o peróxido de hidrogênio. Os organismos aeróbios e facultativos possuem enzimas, como a superóxido dismutase e a catalase, que destoxificam esses produtos, enquanto as anaeróbias não as apresentam, sendo mortas na presença de oxigênio. • A fermentação de determinados açúcares corresponde à base da identificação laboratorial de alguns patógenos importantes. A fermentação de açúcares, como a glicose, resulta na produção de ATP e ácido pirúvico ou láctico. Esses ácidos promovem diminuição do pH, fato que pode ser detectado pela alteração na cor de corantes indicadores. genética • As bactérias possuem apenas uma cópia de seu DNA genômico, isto é, são haploides. Ao contrário, as células eucarióticas apresentam duas cópias de seu DNA genômico, isto é, são diploides. O DNA bacteriano é circular; o DNA nuclear humano é linear.• A transferência de DNA no interior de células bacterianas ocorre por dois processos: movimentação de transposons e rearranjos programados. Os transposons são pequenos segmentos de DNA que prontamente se deslocam de um sítio a outro do cromossomo bacteriano, ou do cromossomo bacteriano para um plasmídeo. Os transposons têm importância médica porque habitualmente carreiam genes de resistência a antibióticos. A transferência de transposons presentes em plasmídeos para outras bactérias por conjugação contribui significativamente para a resistência a antibióticos • Os rearranjos programados consistem na movimentação de genes a partir de sítios inativos (de armazenamento) para sítios ativos, onde são expressos como novas proteínas. Esse processo têm importância médica porque as bactérias podem adquirir novas proteínas (antígenos) em sua superfície, evadindo do sistema imune. Dois importantes organismos onde isto ocorre são Neisseria gonorrhoeae, o agente causador da gonorreia, e Trypanosoma brucei, um protozoário que causa a doença africana do sono. microbiota normal • A transferência de DNA entre células bacterianas ocorre principalmente por dois processos: conjugação e transdução. • conjugação: é o processo pelo qual o DNA, plasmidial ou cromossomal, é transferido diretamente de uma bactéria a outra. Para que a conjugação ocorra, a bactéria doadora deve possuir um plasmídeo de “fertilidade” (plasmídeo F) que codifica as proteínas mediadoras desse processo, das quais as mais importantes são as proteínas que formam o pilus sexual. O DNA transferido por conjugação à bactéria receptora consiste em uma nova cópia, permitindo à doadora manter uma cópia do DNA. Os plasmídeos que carreiam genes de resistência a antibióticos são habitualmente transferidos por conjugação. • transdução: é o processo pelo qual o DNA, plasmidial ou cromossomal, é transferido de uma bactéria a outra por intermédio de um vírus. O DNA transferido integra-se ao DNA cromossomal da célula receptora e novas proteínas, como exotoxinas, são sintetizadas, um processo denominado conversão lisogênica. • transformação: é o processo pelo qual o próprio DNA, seja o DNA liberado por células em processo de morte seja o DNA purificado em laboratório, penetra em uma bactéria receptora. Do ponto de vista médico, este processo parece ser menos importante que a conjugação e a transdução. transferência de material genético • A microbiota normal consiste naqueles micro-organismos residentes permanentes do corpo, presentes em todos os indivíduos. Alguns indivíduos são colonizados, temporariamente ou por longos períodos por determinados organismos. Todavia, esses organismos não são considerados membros da microbiota normal. Os portadores (também denominados portadores crônicos) são aqueles indivíduos nos quais organismos patogênicos encontram- -se presentes em números significativos e, portanto, correspondem a uma fonte de infecção de terceiros. • Os organismos da microbiota normal são bactérias ou leveduras. Vírus, protozoários e helmintos não são considerados membros da microbiota normal (entretanto, os humanos podem ser portadores de alguns desses organismos). • Os organismos da microbiota normal habitam as superfícies corporais expostas ao meio ambiente, como a pele, a orofaringe, o trato intestinal e a vagina. Os membros da microbiota normal diferem em número e tipo nos vários sítios anatômicos. • Os membros da microbiota normal são organismos de baixa virulência. Em seu sítio anatômico usual, não são patogênicos. Contudo, quando deixam seu sítio anatômico usual, especialmente no caso de um indivíduo imunocomprometido, podem causar doenças • A resistência à colonização ocorre quando os membros da microbiota normal ocupam sítios receptores da pele e superfícies mucosas, impedindo, assim, a adesão de patógenos a esses receptores. • Pele: O membro predominante da microbiota normal da pele corresponde a Staphylococcus epidermidis. Esse organismo é uma importante causa de infecções em válvulas cardíacas artificiais e próteses articulares. A levedura Candida albicans, também encontrada na pele, pode alcançar a corrente sanguínea e provocar infecções disseminadas, como endocardite, em usuários de fármacos intravenosos. S. aureus também está presente na pele, embora seu principal sítio seja o nariz. Esse organismo causa abscessos na pele e em vários outros órgãos. • Orofaringe: Os principais membros da microbiota normal da boca e garganta são os estreptococos do grupo viridans, como S. sanguis e S. mutans. Os estreptococos viridantes são a causa mais comum de endocardite subaguda •Trato gastrintestinal: O estômago contém pouquíssimos organismos devido ao baixo pH. O cólon contém a microbiota normal mais numerosa, bem como a maior diversidade de espécies, incluindo bactérias anaeróbias e facultativas. Existem bacilos e cocos gram- positivos, e também bacilos e cocos gram-negativos. Os membros da microbiota normal do cólon são uma importante causa de doenças que ocorrem externamente ao cólon. Os dois membros mais importantes da microbiota do cólon que causam doença são os organismos Bacteroides fragilis anaeróbios e Escherichia coli facultativas. Enterococcus faecalis, um facultativo, também corresponde a um importante patógeno. • Vagina: Os lactobacilos são os organismos predominantes da microbiota normal da vagina. Mantêm o pH vaginal baixo, inibindo o crescimento de organismos como C. albicans, uma importante causa de vaginite. • Uretra: O terço distal da uretra contém uma variedade de bactérias, principalmente S. epidermidis. A uretra feminina pode ser colonizada por membros da microbiota fecal, como E. coli, predispondo a infecções do trato urinário. patogênese • O termo patógeno refere-se àqueles micróbios capazes de provocar doenças, especialmente quando causam doença em indivíduos imunocompetentes. O termo patógeno oportunista refere- se aos micróbios capazes de causar doença apenas em indivíduos imunocomprometidos. • A virulência de um micróbio é determinada por fatores de virulência, como cápsulas, exotoxinas, ou endotoxinas. • A virulência é uma medida da capacidade de um micróbio causar doença, isto é, um micróbio altamente virulento requer menor número de organismos para causar a doença, quando comparado a um menos virulento. DI50 corresponde ao número de organismos necessários para causar doença em 50% da população. Uma DI50 baixa indica um organismo altamente virulento. • O fato de um indivíduo ser acometido ou não por uma doença infecciosa é determinado pelo equilíbrio entre o número e a virulência dos micróbios e a competência das defesas daquele indivíduo. • Muitas infecções são assintomáticas ou inaparentes porque nossas defesas eliminaram o micro-organismo antes de este multiplicar-se em número suficiente para causar os sintomas da doença. • O termo infecção possui dois significados: (1) a presença de micróbios no corpo e (2) os sintomas da doença. A presença dos micróbios no corpo não resulta sempre em sintomas da doença (ver item anterior). • As bactérias causam os sintomas da doença por dois mecanismos principais: produção de toxinas (exotoxinas e endotoxinas) e indução de inflamação. • A maioria das infecções bacterianas é transmissível, isto é, são capazes de disseminar-se de um indivíduo a outro, enquanto outras não o são, p. ex., botulismo e pneumonia por Legionella. • Três termos epidemiológicos são frequentemente utilizados para descrever as infecções: as infecções endêmicas são aquelas que ocorrem em nível persistente e usualmente baixo em uma determinada região geográfica, as infecções epidêmicas são aquelas que ocorrem em taxa muito mais elevada que a usual, e infecções pandêmicas são aquelas rapidamente disseminadas por extensas regiões do globo. determinantes da patogênese • Os mecanismos de transmissão de micróbios incluem processos de humano para humano, bem como de não humanoa humano. Fontes não humanas incluem animais, solo, água e alimentos. • A transmissão de humano para humano pode ocorrer por contato direto ou indiretamente por meio de um vetor, como um inseto, especialmente carrapatos e mosquitos. A transmissão de animal para humano pode também ocorrer pelo contato direto com o animal ou, indiretamente, por meio de um vetor. • As principais “portas de entrada” no corpo são o trato respiratório, trato gastrintestinal, pele e trato genital. • As doenças humanas nas quais os animais consistem no reservatório são denominadas zoonoses. • Os pili correspondem ao principal mecanismo pelo qual as bactérias aderem-se às células humanas. Consistem em fibras que se estendem a partir da superfície bacteriana e medeiam a ligação a receptores específicos das células. • O glicocálix é uma “camada limosa” polissacarídica secretada por algumas linhagens de bactérias, que medeia a firme adesão a certas estruturas, como válvulas cardíacas, implantes prostéticos e cateteres. • A invasão dos tecidos é favorecida por enzimas secretadas pelas bactérias. Por exemplo, a hialuronidase, produzida por Streptococcus pyogenes, degrada o ácido hialurônico do tecido subcutâneo, permitindo a rápida disseminação do organismo. • A IgA protease degrada a IgA secretória, permitindo a adesão das bactérias às membranas mucosas. • A cápsula que envolve as bactérias é antifagocitária, isto é, retarda a ingestão do organismo pelo fagócito. Linhagens mutantes de vários patógenos que não produzem cápsulas não são patogênicas. • A inflamação é uma importante defesa do hospedeiro induzida pela presença de bactérias no corpo. Existem dois tipos de inflamação, piogênica e granulomatosa, e as bactérias tipicamente promovem um tipo ou outro. A inflamação piogênica, a defesa do hospedeiro contra bactérias piogênicas (produtoras de pus), tais como S. pyogenes, consiste em neutrófilos (bem como anticorpos e complemento). A inflamação granulomatosa, a defesa do hospedeiro contra bactérias intracelulares produtoras de granulomas, como Mycobacterium tuberculosis, consiste em macrófagos e células T CD4-positivas. O tipo de lesão inflamatória é um importante critério diagnóstico. • As bactérias são capazes de evadir de nossas defesas por um processo denominado sobrevivência intracelular, isto é, as bactérias capazes de viver no interior das células são protegidas contra o ataque de macrófagos e neutrófilos. Observe que muitas dessas bactérias, por exemplo, M. tuberculosis, não são parasitas intracelulares obrigatórios (capazes de crescer somente no interior das células), exibindo, em vez disso, a capacidade de penetrar e sobreviver no interior das células. • Exotoxinas são polipeptídeos secretados por determinadas bactérias, que alteram funções celulares específicas, resultando nos sintomas da doença. Estas são produzidas por bactérias gram- - positivas e gram-negativas, enquanto a endotoxina é observadas apenas em bactérias gram-negativas. Transmissão: Adesão às superfícies celulares: Invasão, inflamação e sobrevivência intracelular: Exotoxinas: • As exotoxinas são antigênicas e induzem anticorpos denominados antitoxinas. As exotoxinas podem ser modificadas, originando toxoides, os quais são antigênicos, mas atóxicos. Os toxoides, como o toxoide tetânico, são utilizados na imunização contra doenças. • Várias exotoxinas exibem uma estrutura de subunidades A-B, onde a subunidade A é ativa (tóxica), e a subunidade B é responsável pela ligação à membrana celular e medeia a entrada da subunidade A na célula. • As exotoxinas possuem diferentes mecanismos de ação e diferentes alvos no interior da célula e, portanto, causam uma variedade de doenças com sintomas característicos (ver Tabelas 7- 9 e 7-10.). Diversas exotoxinas são enzimas que ligam a ADP-ribose a um componente celular (ADP-ribosilação). Algumas exotoxinas atuam por clivagem proteolítica de um componente celular, enquanto outras atuam como superantígenos, provocando a superprodução de citocinas. • As endotoxinas são lipopolissacarídeos (LPS) localizados na membrana externa apenas de bactérias gram-negativas. Não são secretadas pelas bactérias. • O lipídeo A é o componente tóxico do LPS. Induz a superprodução de citocinas, como o fator de necrose tumoral, a interleucina-1 e óxido nítrico pelos macrófagos, causando os sintomas do choque séptico, como febre e hipotensão. Além disso, o LPS ativa a cascata do complemento (via alternativa), resultando no aumento da permeabilidade vascular, bem como a cascata de coagulação, resultando em maior permeabilidade vascular e coagulação intravascular disseminada. • As endotoxinas são pouco antigênicas não induzem antitoxinas e não formam toxoides. Estágios típicos de uma doença infecciosa • Frequentemente existem quatro estágios distintos. O período de incubação corresponde ao período entre o momento em que o indivíduo sofre exposição ao micróbio (ou toxina) e a manifestação dos sintomas. O período prodrômico é o tempo durante o qual ocorrem sintomas inespecíficos. O período específico da doença é o tempo durante o qual ocorrem as propriedades características da doença. O período de recuperação é o tempo durante o qual os sintomas regridem e a saúde é restaurada. • Após o período de recuperação, alguns indivíduos tornam-se portadores crônicos do organismo, enquanto em outros, desenvolvem-se infecções latentes. • Alguns indivíduos apresentam infecções subclínicas, durante as quais permanecem assintomáticos. A presença de anticorpos revela a ocorrência de uma infecção prévia. defesa do hospedeiro • As defesas do hospedeiro contra as infecções bacterianas incluem defesas inatas e adaptativas (adquiridas). As defesas inatas são inespecíficas, isto é, são efetivas contra vários organismos diferentes. As defesas inatas incluem barreiras físicas, como a pele e as membranas mucosas intactas; células, como neutrófilos e macrófagos; e proteínas, como o complemento e lisozima. As defesas adaptativas (adquiridas) são altamente específicas em relação ao organismo e incluem anticorpos e células como linfócitos T auxiliares CD4-positivos e linfócitos T citotóxicos CD8-positivos. Imunidade Inata • A pele e as membranas mucosas intactas constituem uma barreira física contra a infecção. A perda da integridade da pele, p. ex., em uma queimadura, predispõe à infecção. O baixo pH da pele, do estômago e da vagina também protege contra a infecção. • O trato respiratório, porta de entrada muito importante para micróbios, é protegido pelo elevador ciliar, por macrófagos alveolares, pela lisozima, por pelos do nariz e pelo reflexo de tosse. • A microbiota normal da pele e as membranas mucosas ocupam os receptores, reduzindo a possibilidade de adesão dos patógenos, um processo denominado resistência à colonização. A supressão da microbiota normal por antibióticos predispõe à infecção por determinados organismos. Dois importantes exemplos são a supressão da microbiota do cólon, predispondo à colite pseudomembranosa causada por Clostridium difficile, e a supressão da microbiota vaginal, predispondo à vaginite causada por Candida albicans. • A inflamação, isto é, vermelhidão, edema, calor e dor, corresponde a uma importante defesa do hospedeiro. A vermelhidão, o edema e o calor resultam do aumento do fluxo sanguíneo e do aumento da permeabilidade vascular, que apresentam o efeito de conduzir as células e proteínas de nossas defesas até o sítio da infecção. O aumento do fluxo sanguíneo e da permeabilidade vascular são causados por mediadores, como a histamina, as prostaglandinas e os leucotrienos. • As células fagocitárias predominantes na inflamação são os neutrófilos e macrófagos. Os neutrófilos são observados na resposta inflamatória piogênica contra bactérias como Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes, enquanto os macrófagos são observados na resposta inflamatória granulomatosa contra bactériascomo Mycobacterium tuberculosis. Endotoxinas: • A resposta de fase aguda consiste em proteínas, como proteína C- reativa, proteína de ligação à manose, e proteína de ligação ao LPS, que intensificam a resposta do hospedeiro às bactérias. A interleucina-6 é o principal indutor dessa resposta • Os neutrófilos e os macrófagos são atraídos para o sítio da infecção por quimiocinas, que consistem em pequenos polipeptídeos produzidos pelas células no sítio infectado. A interleucina-8 e o C5a são importantes quimiocinas para os neutrófilos. • Em resposta à maioria das infecções bacterianas, há um aumento no número de neutrófilos no sangue. Esse aumento é causado pela produção de fatores de estimulação de granulócitos pelos macrófagos. • Tanto os neutrófilos como os macrófagos fagocitam as bactérias; contudo, os macrófagos (bem como células similares, denominadas células dendríticas) também apresentam antígenos às células T (auxiliares) CD4-positivas, ao contrário dos neutrófilos. As células dendríticas provavelmente correspondem às células apresentadoras de antígenos mais importantes do corpo. • Após os neutrófilos serem atraídos pelas quimiocinas ao sítio infectado, eles se ligam ao endotélio, utilizando inicialmente as selectinas presentes no endotélio e, em seguida, pela interação de integrinas (proteínas LFA) presentes nos neutrófilos com as proteínas ICAM no endotélio. A concentração de proteínas ICAM é aumentada pelas citocinas liberadas por macrófagos ativados, resultando na atração de neutrófilos para o sítio infectado. • Os neutrófilos então migram através do endotélio (diapedese) e ingerem as bactérias. IgG e C3b são opsoninas que intensificam a ingestão das bactérias. Existem receptores para a cadeia pesada de IgGs e para C3b na superfície dos neutrófilos. • A morte das bactérias no interior do neutrófilo é causada por hipoclorito, peróxido de hidrogênio e superóxidos. Os lisossomos contêm várias enzimas degradativas e fundem-se com o fagossomo, originando um fagolisossomo, no interior do qual ocorre a morte bacteriana. • Infecções piogênicas recorrentes e graves ocorrem em indivíduos que apresentam neutrófilos inadequados. Por exemplo, indivíduos com neutrófilos defectivos, indivíduos exibindo menos de 500 neutrófilos/μl, submetidos a esplenectomia ou que apresentam diabetes melito, têm maior risco de infecções piogênicas Imunidade adquirida • A imunidade passiva refere-se à proteção baseada na transferência de anticorpos pré-formados de um indivíduo (ou animal) a outro. A imunidade passiva propicia proteção imediata, mas de curta duração (persistindo por poucos meses). • Exemplos de imunidade passiva incluem a administração de antitoxina, transferência de IgGs da mãe para o feto através da placenta e transferência de IgAs da mãe para o recém-nascido pelo aleitamento. • A imunidade ativa refere-se à proteção baseada na formação de imunidade mediada por anticorpos e por células após a exposição ao próprio micróbio (com ou sem o desenvolvimento da doença), ou aos antígenos do micróbio em uma vacina. A imunidade ativa confere proteção de longa duração, porém não é efetiva nos dias subsequentes à exposição ao micróbio. Na resposta primária, o anticorpo surge em 7-10 dias, enquanto na resposta secundária, o anticorpo surge em aproximadamente 3 dias. • As principais funções dos anticorpos consistem em neutralizar as toxinas bacterianas e os vírus, opsonizar as bactérias, ativar o complemento, formando um complexo que ataca a membrana, capaz de promover a morte das bactérias, e interferir com a adesão às superfícies mucosas. As IgGs correspondem ao principal anticorpo opsonizante, IgG e IgM ativam o complemento, e IgA interfere na adesão à mucosa. • As principais funções da imunidade mediada por células consistem na proteção contra bactérias intracelulares e morte de células infectadas por vírus. As células T auxiliares (e macrófagos) protegem contra bactérias intracelulares, enquanto as células T citotóxicas matam células infectadas por vírus Defesas reduzidas do hospedeiro • As defesas reduzidas do hospedeiro resultam em aumento na frequência e na gravidade das infecções. As principais causas incluem várias imunodeficiências genéticas, a presença de corpos estranhos, e a existência de certas doenças crônicas, como diabetes melito e insuficiência renal. diagnóstico laboratorial • O diagnóstico laboratorial de doenças infecciosas inclui testes bacteriológicos, imunológicos (sorológicos) e moleculares (baseados em ácidos nucleicos). testes bacteriológicos • Os testes bacteriológicos são tipicamente iniciados pela coloração do espécime do paciente e pela observação do organismo ao microscópio. Em seguida, realiza-se a cultura do organismo, tipicamente em ágar sangue, e, em seguida, são realizados vários testes para identificar o organismo causal. A obtenção de uma cultura pura das bactérias é essencial para um diagnóstico preciso. • As hemoculturas são úteis nos casos de sépsis e outras doenças onde o organismo é frequentemente encontrado na corrente sanguínea, como endocardite, meningite, pneumonia e osteomielite • As culturas de garganta são bastante úteis no diagnóstico de faringite causada por Streptococcus pyogenes (faringite estreptocóccica), entretanto são também utilizadas no diagnóstico de difteria, faringite gonocóccica, e monilíase causada pela levedura Candida albicans. • As culturas de escarro são utilizadas principalmente para diagnosticar a causa de pneumonias, mas também são utilizadas em casos suspeitos de tuberculose. • As culturas de liquor são bastante úteis em casos suspeitos de meningite. Essas culturas geralmente são negativas nos casos de encefalite, abscessos cerebrais e empiema subdural. • As culturas de fezes são úteis principalmente diante da queixa de diarreia sanguinolenta (disenteria, enterocolite), em vez de diarreia aquosa, frequentemente causada por enterotoxinas ou vírus. • As culturas de urina são utilizadas para determinar a causa de pielonefrite ou cistite. • As culturas do trato genital são utilizadas mais frequentemente para o diagnóstico de gonorreia e cancroide. O cultivo de Chlamydia trachomatis é difícil, de modo que métodos não bacteriológicos, como ELISA e sondas de DNA, são atualmente utilizados com maior frequência que as culturas. O agente da sífilis ainda não foi cultivado, portanto o diagnóstico é realizado sorologicamente. • Ferimentos e abscessos podem ser causados por uma grande variedade de organismos. As culturas devem ser incubadas tanto na presença como na ausência de oxigênio, uma vez que anaeróbios frequentemente estão envolvidos. Testes imunológicos (sorológicos) •Os testes imunológicos (sorológicos) podem determinar se anticorpos estão presentes no soro do paciente, assim como detectar os antígenos do organismo em tecidos ou fluidos corporais. • Nestes testes, os antígenos do organismo causal podem ser detectados pelo uso de anticorpos específicos, frequentemente marcados com um corante, tal como a fluoresceína (testes com anticorpos fluorescentes). A presença do anticorpo no soro do paciente pode ser detectada utilizando-se antígenos derivados do organismo. Em alguns testes, o soro do paciente contém anticorpos que reagem com um antígeno não derivado do organismo causal, como o teste VDRL, onde a cardiolipina de coração bovino reage com anticorpos presentes no soro de pacientes apresentando sífilis. • Em muitos testes nos quais são detectados anticorpos no soro do paciente, coleta-se uma amostra do soro na fase aguda e na fase de convalescência, e um aumento de pelos menos quatro vezes no título entre a amostra da fase aguda e de convalescência deve ser observado para realizar-se um diagnóstico. A razão desses critérios serem utilizados é que a presença de anticorpos em uma única amostra poderia ser decorrente de uma infecção anterior, portanto um aumento significativo (quatro vezesou mais) no título é utilizado para indicar a existência de uma infecção em curso. O anticorpo IgM também pode ser utilizado como indicador de infecção em curso Fármacos Antimicrobianos: Mecanismo de Ação • Para que um antibiótico seja clinicamente útil, ele deve apresentar toxicidade seletiva; isto é, a inibição de processos bacterianos deve ser significativamente superior à inibição de processos das células humanas. • Há quatro alvos principais para os fármacos antibacterianas: parede celular, ribossomos, membrana celular e ácidos nucleicos. Os seres humanos não são afetados por esses fármacos, uma vez que não apresentam parede celular e possuem ribossomos, enzimas de ácidos nucleicos e esteróis de membrana distintos. • Fármacos bactericidas provocam a morte das bactérias, enquanto os fármacos bacteriostáticos inibem o crescimento das bactérias, mas não causam sua morte. Os fármacos bacteriostáticos dependem dos fagócitos do paciente para matar o organismo. Quando um paciente exibe poucos neutrófilos, os fármacos bactericidas devem ser utilizados. Inibição da síntese da parede celular • As penicilinas e cefalosporinas atuam inibindo as transpeptidases, as enzimas responsáveis pelas ligações cruzadas do peptideoglicano. As transpeptidases são também referidas como proteínas de ligação à penicilina. Diversas bactérias de importância médica como, por exemplo, Streptococcus pneumoniae, manifestam resistência às penicilinas baseadas em mutações nos genes codificadores das proteínas de ligação à penicilina. • A exposição às penicilinas ativa enzimas autolíticas que degradam as bactérias. Quando essas enzimas autolíticas não são ativadas, por exemplo, em certas linhagens de Staphylococcus aureus, as bactérias não são mortas e a linhagem é referida como tolerante. • As penicilinas matam as bactérias em fase de crescimento, isto é, quando estão sintetizando novo peptideoglicano. Assim, as penicilinas são mais ativas durante a fase log do crescimento bacteriano do que durante a fase lag ou fase estacionária. • As penicilinas e cefalosporinas são fármacos β-lactâmicos, isto é, um anel β-lactâmico intacto é necessário à atividade. As β- lactamases, como, por exemplo, penicilinases e cefalosporinases, clivam o anel β-lactâmico, inativando o fármaco. • A modificação da cadeia lateral adjacente ao anel β-lactâmico dota esses fármacos de novas propriedades, como atividade expandida contra bacilos gram-negativos, possibilidade de administração oral e proteção contra a degradação por β- lactamases. Por exemplo, a penicilina original (benzilpenicilina, penicilina G) não pode ser administrada oralmente, uma vez que o ácido gástrico hidrolisa a ligação entre o anel β-lactâmico e a cadeia lateral. Ao contrário, a ampicilina e amoxicilina podem ser administradas oralmente, pois apresentam cadeia lateral diferente. • A hipersensibildade a penicilinas, especialmente a anafilaxia mediada por IgE, representa ainda um problema importante. • As cefalosporinas são estruturalmente similares às penicilinas: ambas possuem um anel β-lactâmico. As cefalosporinas de primeira geração são ativas principalmente contra cocos gram- positivos, e as de segunda, terceira e quarta geração exibem abrangência expandida contra bacilos gram-negativos. • Carbapanens, como imipenem, e monobactâmicos, como aztreonam, são também fármacos β-lactâmicos, porém são estruturalmente distintos das penicilinas e cefalosporinas. • A vancomicina é um glicopeptídeo, isto é, não corresponde a um fármaco β-lactâmico; contudo, seu mecanismo de ação é muitosimilar àquele das penicilinas e cefalosporinas, isto é, inibe as transpeptidases. • A caspofungina é um lipopeptídeo que inibe a síntese da parede celular fúngica ao bloquear a síntese de β-glicano, componente polissacarídico da parede celular Inibição da síntese proteica • Os aminoglicosídeos e as tetraciclinas atuam em nível da subunidade ribossomal 30S, enquanto o cloranfenicol, eritromicinas e clindamicina atuam em nível da subunidade ribossomal 50S. • Os aminoglicosídeos inibem a síntese proteica bacteriana ligando- se à subunidade 30S, o que bloqueia o complexo de iniciação. Não são formadas as ligações peptídicas nem os polissomos. Os aminoglicosídeos constituem uma família de fármacos que inclui a gentamicina, tobramicina e estreptomicina. • As tetraciclinas inibem a síntese proteica bacteriana bloqueando a ligação do aminoacil-tRNA à subunidade ribossomal 30S. As tetraciclinas correspondem a uma família de fármacos; a doxiciclina é utilizada com maior frequência. Inibição da síntese de ácidos nucleicos • O cloranfenicol inibe a síntese proteica bacteriana bloqueando a peptidil transferase, a enzima responsável pela adição do novo aminoácido ao polipeptídeo em crescimento. O cloranfenicol pode causar supressão da medula óssea. • A eritromicina inibe a síntese proteica bacteriana bloqueando a liberação do tRNA após este ter transferido seu aminoácido ao polipeptídeo crescente. A eritromicina é um membro da família dos macrolídeos, que inclui a azitromicina e claritromicina. • A clindamicina liga-se ao mesmo sítio ribossomal que a eritromicina e acredita-se que atue da mesma maneira. É eficaz contra várias bactérias anaeróbias. A clindamicina é um dos antibióticos que predispõem à colite pseudomembranosa causada por Clostridium difficile, sendo utilizada com pouca frequência. • Sulfonamidas e trimetoprim inibem a síntese de nucleotídeos, as quinolonas inibem a síntese de DNA, e a rifampina inibe a síntese de RNA. • Sulfonamidas e trimetoprim inibem a síntese de ácido tetraidrofólico, o principal doador dos grupos metil necessários à síntese de adenina, guanina e timina. As sulfonamidas são análogos estruturais do ácido para-aminobenzoico, o qual é um componente do ácido fólico. O trimetoprim inibe a di-hidrofolato redutase, a enzima que reduz o ácido di-hidrofólico a ácido tetraidrofólico. Uma combinação de sulfametoxazol e trimetoprim é frequentemente utilizada porque as bactérias resistentes a um dos fármacos serão inibidas pela outra. • As quinolonas inibem a síntese de DNA em bactérias bloqueando a DNA girase (topoisomerase), a enzima que desenrola as fitas de DNA de modo que possam ser replicadas. As quinolonas correspondem a uma família de fármacos que inclui ciprofloxacina, ofloxacina e levofloxacina. • A rifampina inibe a síntese de RNA em bactérias bloqueando a RNA polimerase, a qual sintetiza mRNA. A rifampina é tipicamente utilizada em combinação com outros fármacos, uma vez que há uma elevada taxa de mutação do gene da RNA polimerase, resultando em rápida resistência ao fármaco. Alteração da função da membrana celular • Os fármacos antifúngicos predominam nesta categoria. Esses fármacos exibem toxicidade seletiva, uma vez que as membranas celulares fúngicas contêm ergosterol, enquanto as membranas de células humanas possuem colesterol. As bactérias, com exceção de Mycoplasma, não apresentam esteróis em suas membranas sendo, portanto, resistentes a estes fármacos. • A anfotericina B rompe as membranas celulares fúngicas ligando-se ao sítio do ergosterol na membrana. É utilizada no tratamento das doenças fúngicas sistêmicas mais graves, entretanto apresenta efeitos colaterais significativos, especialmente nos rins. • Os azóis são fármacos antifúngicos que inibem a síntese de ergosterol. A família dos azóis inclui fármacos como cetoconazol, fluconazol, itraconazol, e clotrimazol. São úteis no tratamento de infecções sistêmicas, assim como de infecções de pele e membranas mucosas. Mecanismos adicionais das fármacos • A isoniazida inibe a síntese de ácido micólico, um ácido graxo de cadeia longa encontrado na parede celular de micobactérias. A isoniazida é um pré-fármaco que requer uma peroxidase (catalase) bacteriana para ativar a isoniazida ao metabólito que inibe a síntese de ácido micólico. A isoniazida é o fármaco mais importante utilizado notratamento da tuberculose e outras doenças micobacterianas. • O metronidazol é efetivo contra bactérias anaeróbias e certos protozoários porque atua como depósito de elétrons, captando os elétrons necessários à sobrevivência dos organismos. Também forma intermediários tóxicos que causam danos ao DNA. Quimioprofilaxia • Os fármacos antimicrobianos são utilizados para prevenir as doenças infecciosas, assim como em seu tratamento. Fármacos quimioprofiláticos são administrados principalmente em três circunstâncias: prevenir infecções de feridas cirúrgicas, prevenir infecções oportunistas em pacientes imunocomprometidos e prevenir infecções em indivíduos expostos a patógenos responsáveis por doenças infecciosas graves. Fármacos Antimicrobianos: Resistência • Os quatros principais mecanismos de resistência a antibióticos são (1) a degradação enzimática do fármaco, (2) modificação do alvo do fármaco, (3) permeabilidade reduzida do fármaco e (4) exportação ativa do fármaco. • Na maior parte das vezes, a resistência aos fármacos resulta de uma alteração genética no organismo, causada por uma mutação cromossomal ou pela aquisição de uma plasmídeo ou transposon Base genética da resistência • As mutações cromossomais tipicamente modificam o alvo do fármaco, de modo que o fármaco não se liga a este, ou modificam a membrana, de modo que o fármaco não é capaz de penetrar adequadamente na célula. As mutações cromossomais ocorrem com baixa frequência (talvez 1 em 10 milhões de organismos), e frequentemente afetam apenas um fármaco ou uma família de fármaco. • Os plasmídeos causam resistência a fármacos pela codificação de enzimas que as degradam ou modificam. A resistência mediada por plasmídeo ocorre em frequência maior que as mutações cromossomais, em geral afetando múltiplos fármacos ou famílias de fármacos. • Plasmídeos de resistência (plasmídeos R, fatores R) usualmente carreiam dois conjuntos de genes. Um conjunto codifica as enzimas que degradam ou modificam os fármacos, enquanto o outro codifica as proteínas que medeiam a conjugação, o principal processo pelo qual os genes de resistência são transferidos de uma bactéria a outra. • Os transposons são pequenos segmentos de DNA que se deslocam de uma sítio a outro do cromossomo bacteriano ou a partir do cromossomo bacteriano para o DNA plasmidial. Transposons frequentemente carreiam genes de resistência a fármacos. Muitos plasmídeos R carreiam um ou mais transposons. Mecanismos específicos de resistência • A resistência a penicilinas e cefalosporinas é mediada por três mecanismos principais: (1) degradação por β-lactamases, (2) mutações nos genes das proteínas de ligação à penicilina e (3) permeabilidade reduzida. A degradação por β-lactamases é o mais importante. • A resistência à vancomicina é causada por uma modificação na porção D-ala-D-ala do peptídeo do peptideoglicano para D-ala-D- lactato, resultando na incapacidade da vancomicina ligar-se a este. • A resistência a aminoglicosídeos é mediada por três mecanismos principais: modificação do fármaco por enzimas de fosforilação, adenililação e acetilação, mutações nos genes codificadores de uma das proteínas ribossomais 30S, e a redução da permeabilidade. • A resistência a tetraciclinas é frequentemente causada pela permeabilidade reduzida ou pela exportação ativa do fármaco pela bactéria. • A resistência a eritromicinas é causada principalmente por uma enzima codificada por plasmídeo, a qual promove a metilação do RNA ribossomal 23S, bloqueando, assim, a ligação do fármaco. • A resistência a sulfonamidas deve-se principalmente a enzimas codificadas por plasmídeo que exportam ativamente o fármaco a partir da bactéria. • A resistência a quinolonas é causada principalmente por mutações no gene codificador da DNA girase bacteriana. • A resistência à rifampina é causada principalmente por mutações no gene codificador da RNA polimerase bacteriana. • A resistência à isoniazida deve-se principalmente à perda da peroxidase (catalase) bacteriana que ativa a isoniazida ao metabólito que inibe a síntese de ácido micólico Base não genética da resistência Teste de sensibilidade aos antibióticos Uso de combinações de antibióticos • As razões não genéticas das bactérias não serem inibidas por antibióticos estão no fato de os fármacos não atingirem bactérias localizadas no centro de um abscesso, e de certos fármacos, como penicilinas, não afetarem bactérias que não se encontram em crescimento. Além disso, a presença de corpos estranhos torna mais difícil o tratamento antibiótico bem-sucedido. • A concentração mínima inibitória (MIC) corresponde à menor concentração do fármaco capaz de inibir o crescimento de bactérias isoladas do paciente. Não se sabe se, neste teste, as bactérias inibidas foram mortas ou apenas interromperam o crescimento. • A concentração mínima bactericida (MBC) corresponde à menor concentração do fármaco capaz de matar as bactérias isoladas do paciente. Em certas doenças, como a endocardite, é frequentemente necessária a utilização da concentração bactericida do fármaco. • Dois ou mais antibióticos são utilizados em determinadas circunstâncias, como infecções de risco à vida, antes de a causa ser identificada; para prevenir a emergência de bactérias resistentes durante regimes de tratamentos prolongados, e para obter um efeito sinergístico (aumentado). • Um efeito sinergístico é aquele em que o efeito de dois fármacos administrados em conjunto é superior à soma dos efeitos dos dois fármacos administrados individualmente. O melhor exemplo de sinergia corresponde ao marcante efeito de morte de enterococos observado na combinação de uma penicilina com um aminoglicosídeo, em comparação ao pequeno efeito de cada fármaco administrado isoladamente. Vacinas Bacterianas • A imunidade contra determinadas doenças bacterianas pode ser induzida pela imunização com antígenos bacterianos (imunidade ativa) ou pela administração de anticorpos pré-formados (imunidade passiva). Imunidade ativa imunidade passiva A imunidade ativa pode ser obtida com vacinas consistindo em (1) polissacarídeos capsulares bacterianos, toxoides, bactérias inteiras (quer mortas, quer vivas atenuadas) ou (2) proteínas purificadas isoladas a partir das bactérias. • Vacinas contendo polissacarídeos capsulares como o imunógeno são dirigidas contra Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis e Salmonella typhi. O polissacarídeo capsular presente na vacina pneumocóccica, vacina meningocóccica e vacina de H. influenzae é conjugado a uma proteína carreadora para intensificar a resposta de anticorpos. • Duas vacinas contêm toxoides como o imunógeno: as vacinas contra difteria e tétano. O toxoide corresponde a uma toxina inativada que perdeu sua capacidade de provocar a doença, porém manteve sua imunogenicidade. (A vacina pertussis também contém toxoide, entretanto também contém outras proteínas bacterianas, sendo descrita na próxima seção.) • Duas vacinas contêm proteínas bacterianas purificadas como o imunógeno. A mais comumente utilizada corresponde à vacina pertussis acelular, a qual, em combinação com os toxoides diftérico e tetânico, é recomendada para todas as crianças. A vacina contra antraz também contém proteínas purificadas, mas recomendada apenas para indivíduos com possibilidade de exposição ao organismo. • A vacina BCG contra a tuberculose contém Mycobacterium bovis vivos atenuados, sendo utilizada em países onde a doença é endêmica. Uma das vacinas contra febre tifoide contém Salmonella typhi vivas atenuadas. • As vacinas contra cólera, peste, tifo e febre Q contêm bactérias inteiras mortas. Essas vacinas são utilizadas apenas na proteção de indivíduos com possibilidade de serem expostos • A imunidade passiva na forma de antitoxinas encontra-se disponível para a prevenção e o tratamento de tétano, botulismo e difteria. Essas três doenças são causadaspor exotoxinas. As antitoxinas (anticorpos contra as exotoxinas) neutralizam as exotoxinas, impedindo seus efeitos tóxicos Imunidade passiva-ativa • Envolve o fornecimento de proteção imediata (porém de curto prazo) na forma de anticorpos, assim como proteção de longo prazo na forma de imunização ativa. Um excelente exemplo do uso de imunidade passiva-ativa corresponde à prevenção de tétano em indivíduo não imunizado que apresenta ferimento contaminado. Tanto a antitoxina tetânica como o toxoide tetânico devem ser administrados. Devem ser administrados em sítios distintos a fim de que os anticorpos da antitoxina não neutralizem o toxoide.. Esterilização e Desinfecção • A esterilização consiste na morte de todas as formas de vida microbiana, incluindo os esporos bacterianos. Os esporos são resistentes à fervura, de modo que a esterilização de equipamentos médicos é realizada tipicamente a 121ºC por 15 minutos em autoclave. A esterilização de materiais termossensíveis é realizada pela exposição ao óxido de etileno, enquanto os líquidos podem ser esterilizados por filtração. • A desinfecção consiste na redução do número de bactérias a um nível suficientemente baixo, de modo que a ocorrência de doença seja improvável. Os esporos e algumas bactérias sobreviverão. Por exemplo, a desinfecção do suprimento de água é obtida pelo tratamento com cloro. A desinfecção da pele antes de uma venopuntura é realizada pelo tratamento com etanol a 70%. Os desinfetantes suaves o suficiente para serem aplicados sobre a pele e outros tecidos, como etanol a 70%, são denominados antissépticos. • A morte de micróbios por agentes químicos ou radiação é proporcional à dose, a qual é definida como o produto da concentração multiplicada pelo tempo de exposição. • Os agentes químicos matam as bactérias por uma dentre três ações: ruptura dos lipídeos das membranas celulares, modificação de proteínas ou modificação do DNA. • Os agentes físicos matam (ou removem) bactérias por um dentre três processos: calor, radiação ou filtração. • O calor geralmente é aplicado em temperaturas acima da ebulição (121ºC) a fim de matar os esporos, entretanto materiais termossensíveis, como o leite, são expostos a temperaturas inferiores ao ponto de ebulição (pasteurização), promovendo a morte de patógenos presentes no leite, mas não sua esterilização. • A radiação, como a luz ultravioleta e radiação X, é frequentemente utilizada na esterilização de itens termossensíveis. A luz ultravioleta e a radiação X matam causando danos ao DNA. • A filtração é capaz de esterilizar líquidos quando a dimensão dos poros do filtro for pequena o suficiente para reter todas as bactérias e os esporos. Líquidos termossensíveis, por exemplo, fluidos intravenosos, são frequentemente esterilizados por filtração.
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