INTRODUÇÃO

Conceitos Infecção

Penetração, crescimento e multiplicação de microorganismos em hospedeiros. Ex.: bactérias, vírus, fungos, protozoários, príons.

Infestação Penetração, crescimento e multiplicação de macroorganismos em um hospedeiro. Ex.: piolho (S. typhi),

carrapato, pulgas (Yensinia pestes – peste bulbônica), vermes. Resistência

Mecanismos de imunidade, natural ou adquirida. Patogenicidade

capacidade de o microorganismo causar uma doença ou uma lesão progressiva. Virulência

Está relacionada com a patogenicidade, apresentando-se como uma característica e servindo para indicar o poder de destruição de um patógeno. Quanto mais virulento um patógeno, mais dano ocorre ao hospedeiro

Mecanismos da Infecção Penetração

Vias respiratórias, digestiva, pele e mucosas Estabelecimento

Os microrganismos se estabelecem para se multiplicar. Utilizam-se de adesinas (fímbrias, fibrilas e glicocálices)

Multiplicação Ocorre quando há a entrada na corrente sanguínea, depois de serem fagocitados pelos macrófagos e

transportados pela linfa. Quando ocorre a multiplicação, há a septicemia.

Infecções Bacterianas Exógenas

Produzidas por microrganismos que estão no meio ambiente. Ex. Salmonella Endógenas

Produzidas por microrganismos existentes no próprio organismo. Ex. S. saprophyticus

Atributos dos microrganismos que causam doenças Fatores de colonização

Cápsula (impede a fagocitose), adesina (fímbrias, fibrilas e glicocálice), invasinas (facilitam a penetração), evasinas (proteínas que facilitam a disseminação das bactérias no hospedeiro);

Fatores de lesão Associados à presença de toxinas (endo e exo). Ex.: S. aureus produz enterotoxina, a qual sobrevive a uma

temperatura de 100ºC por 30min. S. aureus provoca o furúnculo e o tersol e contém a enzima hialuronidase, que quebra o ácido hialurônico, um dos componentes principais do TC. O S. aureus é um corpo piogênico.

Sintomatologia da Infecção Incubação

Período desde a penetração ao aparecimento dos primeiros sintomas Doença

Período de aparecimento dos sinais e sintomas Convalescença

Período de desaparecimento dos sintomas

Tipos de Infecções Com sintoma (clínica) Sem sintoma (subclínica) Latente

Abriga o microrganismo mas não apresenta sintomas Inaparente

O microrganismo abriga o tecido do hospedeiro, realiza o ciclo infeccioso, mas o hospedeiro não tem sintomas.

OBS.: Germes específicos responsáveis pela doença; Germes inespecíficos produzem uma infecção secundária (ex. varíola produz pústulas, que servem de porta de entrada para infecções)

MORFOLOGIA E ESTRUTURA DA CÉLULA BACTERIANA Cocos: São redondas, podendo se dividir em vários planos

Diplococos: aos pares Estreptococos: em cadeias Estafilococos: em cachos Sarcina: grupos cúbicos

Bacilos: Só se dividem no plano sobre seu eixo menor Diplobacilos: aos pares Estreptobacilos: em cadeia Cocobacilos: se assemelham aos cocos

OBS.: A maior parte dos bacilos apresenta-se como bacilos isolados. Espiraladas: Podem ter um ou mais espirais

Vibriões: Corpo rígido, como vírgula Espirilos: Forma de saca-rolhas Espiroquetas: Espiraladas e de corpo flexível

Bactérias Gram (+) e (-)O método ou técnica de Gram (Christian Gram,1884) consiste no tratamento de um esfregaço bacteriano, fixado

pelo calor, com os seguintes reagentes: cristal violeta, lugol, álcool e fucsina.Toda bactéria (gram positiva ou negativa) absorve de maneira idêntica o cristal violeta e o lugol, adquirindo a cor

roxa devido ao complexo formado pelas duas substâncias no citoplasma da célula. Entretanto, ao serem tratadas pelo álcool, apresentam comportamentos diferentes: Gram Positivas

Não se deixam descorar pelo álcool O solvente desidrata as espessas paredes celulares das bactérias Gram-positivas e provoca a contração dos

poros do peptidoglicano, tornando-as impermeáveis ao complexo; o corante primário é retido e as células permanecem coradas

Mantém a cor roxa do complexo cristal-violeta/lugol Gram Negativas

Se descoram pelo álcool O solvente dissolve a porção lipídica das membranas externas das bactérias Gram-negativas e o complexo

cristal violeta-iodo é removido, descorando as células. Ao receber a fucsina, se deixam corar, adquirindo a cor vermelha

Estruturas Bacterianas Membrana Citoplasmática

Estrutura Químicao 60% de proteínas imersas em uma bicamada fosfolipídica (40%)o Cátions como o Mg2+ e Ca2+ (mantém a integridade da membrana)o Ausência de esteróis (diferentemente da membrana das células eucarióticas)

Funçõeso Transporte de solutos

Barreira seletiva O transporte de substâncias é feito por proteínas de transporte (transporte ativo, passivo)

o Produção de energia por transporte de elétrons e fosforilação oxidativao Biossínteseo Duplicação do DNAo Secreção

Para romper macromoléculas fornecendo subunidades que servirão como nutrientes Toxinas, bacteriocinas, penicilinases

OBS.: Mesossomos: Invaginações múltiplas que formam estruturas especializadas. Tipos: septal – importante papel na divisão celular; lateral – confere maior atividade respiratória ou fotossintética Parece Celular

Estrutura Químicao Gram-negativas

Mais complexa que a da gram-positiva Uma camada fina de mucopeptídeo e uma dupla camada de LPS A presença da membrana externa (camada de LPS) confere à bactéria uma barreira hidrofóbica

adicional, dificultando a penetração de algumas substâncias. Alguns antibióticos como eritromicina,

actinomicina e alguns corantes (cristal de violeta), não penetram na parede das gram-negativas tão facilmente quanto o fazem em gram-positivas

o Gram-positivas Uma camada espessa de mucopeptídeo e uma camada fina de LPS

Cápsula São polímeros orgânicos que são sintetizados e depositados para fora da parede Funções

o Aumento da capacidade invasiva: são escorregadias e escapam à ação dos fagócitoso Aderência: aumentando o poder infectanteo Reservatório de água e nutrienteso Aumento da resistência a biocidas

Flagelos Confere movimento à célula

Fímbrias ou “Pili” Condução do material genético (Fímbria F) Estrutura de aderência (fixação nos tecidos)

Nucleóide Material genético bacteriano que se encontra no citoplasma

Plasmídios Moléculas de DNA circulantes soltos no citoplasma Os genes não determinam características essenciais, mas conferem muitas vantagens às células que as

possuem Exemplos: Fatores sexuais (fator F), fatores de resistência à antibióticos (Fator R)

Componentes Citoplasmáticos Ribossomos

o Responsáveis pela síntese proteica, compostas de RNA (60%) e proteína (40%) Grânulos

o Substâncias de reserva e subunidades de macromoléculas para compor outras estruturas celulares Esporos

o Estruturas formadas por algumas espécies de bactérias gram-positivas (principalmente Clostridium e Bacillus) quando o meio se torna carente de água e nutrientes essenciais

o Tipo de diferenciação que ocorre como resposta a uma situação desfavorávelo O processo de formação do esporo é chamado esporogênese, que, uma vez completada, o esporo é

liberado no ambiente, podendo sobreviver por muitos anos sob condições de extremo calor, ausência de água e presença de radiações e substâncias químicas tóxicas. Ex.: Baccilus anthracis, Clostridium tetani, Clostridium perfringens (gangrena gasosa).

NUTRIÇÃO E METABOLISMO BACTERIANO Fontes de Energia

A grande maioria das bactérias é quimiotrófica, obtendo energia à custa de reações químicas onde substratos adequados são oxidados.

Litotróficas são as que utilizam compostos inorgânicos Organotróficas exigem doadores orgânicos de elétrons

Fontes de Material Plástico Para a renovação da matéria viva, os elementos quantitativamente mais importantes são o carbono, o

hidrogênio, o oxigênio, o nitrogênio, o enxofre e o fósforo.o Fontes de carbono:

Para as autotróficas a única fonte de carbono é o CO2 ou o íon carboidrato A maioria das bactérias é heterotrófica, exigindo fontes orgânicas de carbono. Fixam também CO2,

embora não como fonte única de carbono.o Fontes de Hidrogênio e Oxigênio

Geralmente fazem parte dos compostos orgânicoso Fontes de Nitrogênio

Algumas retiram nitrogênio diretamente da atmosfera e o convertem a nitrogênio orgânico (Azotobacter e Rhizobium – as últimas contribuem na fertilidade e produtividade dos solos)

A quase totalidade utiliza compostos inorgânicos de nitrogênio (sais de amônio e ocasionalmente nitratos)

Algumas bactérias exigem fontes orgânicas de nitrogênio (aminoácidos) o Íons orgânicos essenciais

Macronutrientes: São os nutrientes necessários em quantidades apreciáveis Fósforo: Importante no metabolismo energético e síntese de ácidos nucleicos Enxofre: Fazem parte de aminoácidos e é necessário para a síntese de algumas vitaminas Potássio: Ativador de enzimas e regulador da pressão osmótica Magnésio: Ativador de enzimas extracelulares e fator importante na síntese de proteínas e união

das frações ribossômicas

Ferro: Necessário para a síntese de citocromos e de certos pigmentos Micronutrientes: São os nutrientes necessários em pouca quantidade e possuem papéis não tão bem

conhecidos Água

Não é nutriente mas se constitui como indispensável para o crescimento. Exerce importante papel na regulação da pressão osmótica e na regulação térmica A nutrição ocorre pela passagem de substâncias em solução através da membrana plasmática

Oxigênio Atmosférico Funciona como receptor final de hidrogênio nos processos de respiração aeróbica Bactérias aeróbias: exigem a presença de oxigênio livre. Ex: Acinetobacter Bactérias microaerófilas: toleram pouca quantidade de oxigênio. Ex: Campilobacter jejuni Bactérias anaeróbias estritas: não toleram a presença de oxigênio livre. Ex: Clostridium botulinium Bactérias anaeróbias não-estritas: não utilizam oxigênio atmosférico, porém este não é tóxico. Ex:

Lactobacillus Bactérias facultativas: podem crescer na presença ou ausência de oxigênio livre. Ex: E. coli

Meios de CulturaO crescimento de bactérias em condições artificiais (laboratório) é conseguido pela semadura das mesmas em

meios de cultura, cuja composição deve atender aos princípios expostos acima. Não existe meio de cultura universal. O que é exigido para uma determinada bactéria inibe totalmente o crescimento de outras. Composição dos meios de cultura

Meios Sintéticoso Chama-se de sintéticos aqueles cuja composição é qualitativa e quantitativamente conhecida

Meios Complexoso Quando há a adição de um produto com composição química não perfeitamente definida. Ex: extrato de

carne, extrato de leveduras, peptonas, extrato de órgãos animais, sangue, soro, etc. Estado físico dos meios de cultura

Meios Líquidoso As bactérias têm maior facilidade de iniciar seu crescimento nesse tipo de meioo Se houver mais de um tipo de bactéria, o crescimento final será constituído de uma mistura destas,

podendo impedir que se tirem conclusões a respeito da natureza e atividade de cada uma. Meios Sólidos

o Semeia-se em meios sólidos para que não haja a “mistura” de bactérias, possibilitando a separação de bactérias vizinhas.

o Os meios sólidos são preparados adicionando-se um agente solidificador (o mais utilizado é o ágar) Meios seletivos e diferenciais

Meios Seletivoso São aqueles cujas características impedem o crescimento de certos microrganismos, permitindo apenas

o crescimento de outros Meios Diferenciais

o São aqueles que conferem características especiais às colônias que, em condições normais, seriam idênticas.

Outros fatores envolvidos na nutrição Temperatura

o Psicrófilas: crescem e absorvem melhor entre as temperaturas 0 e 18ºCo Mesófilas: entre 25 a 40ºCo Termófilas: entre 50 e 80ºC

pHo Os valores de pH em torno de 7 são os mais adequados para a absorção dos nutrientes, embora existam

algumas bactérias adaptadas a viver em ambientes ácidos e alcalinosOBS.: Halófitas extremas 25%NaCl ; Termófilas extremas 600ºC

Metabolismo Microbiano Oxidação Aeróbica

Oxidação de carboidratos - Glicólise Oxidação anaeróbica

Fermentação de compostos orgânicos resultando sempre na produção final de lactato, etanol e acetato Fermentação de aminoácidos

Proteólise. Ex: Clostridium perfringens, Clostridium botulinium (toxina botulínica – carnes enlatadas e contaminadas)

CRESCIMENTO BACTERIANOO crescimento é um somatório de processos metabólicos progressivos, que normalmente conduz à divisão

(reprodução) com concomitante produção de duas células filha a partir de uma.

Curva de CrescimentoQuando uma determinada bactéria é semeada num meio líquido de composição apropriada e incubada em

temperatura adequada, o seu crescimento segue uma curva definida e característica Fase de LAG

Há aumento de massa, porém sem divisão celular Pode ou não existir. Em condições favoráveis, a fase de lag tende a ser menor É considerada um período de adaptação no qual a atividade enzimática múltipla da célula, com seus

produtos, está sendo coordenada para um estágio de integração total (somente quando o sistema estiver funcionando harmoniosamente a divisão pode ocorrer)

Não é um período de repouso, mas de intensa atividade metabólica Fase logarítmica

Ocorre a divisão regular numa velocidade máxima e constante As bactérias crescem e reproduzem assexuadamente por fissão binária.

Fase estacionária A velocidade de multiplicação diminui gradativamente, até que se anule O número de bactérias permanece constante por um tempo determinado (o número de bactérias novas que

se formam contrabalança com o número daquelas que estão morrendo) A falta de nutrientes e o acúmulo de materiais tóxicos no meio podem cessar o crescimento de uma cultura

Fase de declínio Os microrganismos gradualmente diminuem em número até que a cultura se torne estéril

GENÉTICA BACTERIANAO DNA em bactérias é uma macromolécula em forma de uma dupla fita circular, altamente empacotado e

dobrado para se manter dentro da célula. A replicação do DNA é semiconservativa, ou seja, uma fita do DNA parental é conservada durante o processo de replicação, enquanto a fita complementar é sintetizada novamente. Plasmídios

São moléculas extracromossomais circulares. São geralmente moléculas de fita dupla em forma de círculos fechados ou lineares.

Não são indispensáveis para a célula, mas podem conferir-lhe vantagens seletivas: informação para degradação de certos substratos, resistência a um antibiótico ou a um metal pesado

Tipos de plasmídios mais frequentemente observados:o Plasmídios de tipo sexual: importantes na transferência de material genéticoo Plasmídios R: contém informações para a síntese de enzimas que inativam antibióticos específicoso Plasmídios virulentos: transportam informações que favorecem a virulência durante o processo de

infecção em mamíferoso Plasmídios degradativos: permitem a digestão de macromoléculas ou substâncias pouco habituaiso Plasmídios resistentes a mercúrio e outros íons de metais pesados

Transposons Segmentos móveis de DNA de bactérias que são movimentados (transpostos) em baixa frequência dentro do

cromossomo A transposição dos elementos móveis é um processo de intercâmbio de DNA, um tipo de recombinação. Os transposons bacterianos são responsáveis pela disseminação de genes responsáveis pela resistência

bacteriana aos antibióticos e quimioterápicos de um genoma bacteriano para outro, via plasmídios. Existem transposons que são capazes de se transferir de uma célula para outra sem o auxílio de plasmídios,

num processo em que é necessário o contato direto entre a célula doadora e a receptora.

MutaçãoAlterações na estrutura química ou física do DNA são conhecidas como mutações. Podem ser ocasionadas por

agentes físicos ou químicos chamados de mutágenos ou agentes genotóxicos. As mutações são fonte de uma grande variabilidade genética, e sem elas o processo de adaptação não seria possível. De acordo com o agente, as mutações podem ser espontâneas ou induzidas. Mutações espontâneas

Podem ser causadas por erros durante a replicação do DNA ou pela exposição dos organismo a influências extracelulares do meio ambiente, como radiações ou agentes químicos

Mutações induzidas São produto de uma ação deliberada na qual o organismo é exposto à ação de um agente genotóxico

Recombinação e Transferência gênica Enquanto a mutação assegura a variabilidade, a recombinação genética garante que diferentes combinações de

genes sejam possíveis. Os mecanismos desenvolvidos evolutivamente, que permitem a recombinação são: transformação, transdução e conjugação. Transformação

Processo no qual o DNA livre no meio é tomado pela célula, resultando em alterações genotípicas desta. Transdução

É o processo no qual o DNA bacteriano é transferido entre células mediado por um vírus Conjugação

Mecanismo de transferência de informação genética que requer contato entre as células

DNA RecombinanteO desenvolvimento de variadas técnicas de biologia molecular abriu uma nova era conhecida como engenharia

genética. A grande maioria das aplicações está baseada na clonagem de variados genes de interesse. As metas primárias deste ramo da biologia são: Isolamento de um gene particular, parte de um gene ou de uma região do genoma de interesse Produção de um RNA particular e proteínas em grandes quantidades Melhoramento na produção de compostos bioquímicos (enzimas, drogas), ou de outros compostos orgânicos

comercialmente importantes Produção de plantas com características desejáveis Produção de organismos com características economicamente importantes Produção de vacinas Geneterapia

OBS.: A fissão binária é a forma de reprodução assexuada mais comum, onde primeiramente ocorre a duplicação do material genético e em seguida a divisão da célula em duas idênticas. A fragmentação, o brotamento e a esporogônia também são formas de reprodução assexuada.

ORIGEM E NATUREZA QUÍMICA DOS PRINCIPAIS AGENTES ANTIBACTERIANOSQuimioterapia é o tratamento de moléstias com substâncias químicas

Quimioterápicos Substâncias químicas produzidas em laboratório

Antibióticos Substâncias químicas produzidas por seres vivos Tipos

o Naturais Sem modificação pela indústria

o Semi-sintéticos São concluídos em laboratório

o Sintéticos Integralmente produzidos em laboratório

MECANISMOS DE AÇÃO DOS ANTIBACTERIANOS E MECANISMOS DE RESISTÊNCIAA essência da quimioterapia antimicrobiana é a toxicidade seletiva – matar ou inibir o microrganismo sem afetar o

hospedeiro. Os antibióticos e quimioterápicos interferem com diferentes atividades da célula bacteriana, causando a sua morte (bactericidas) ou somente inibindo seu crescimento (bacteriostáticos)

Quanto ao espectro de ação, podem ser divididas em pequeno espectro, quando agem sobre um grupo específico de bactérias (gram positivas ou negativas – ex. penicilina gram +) e amplo espectro, quando atuam sobre bactérias gram positivas e negativas.

As interações dos antibacterianos com a célula bacteriana podem ocorrer no nível da parede (estrutura e biossíntese), membrana citoplasmática (estrutura e função), síntese de proteínas e síntese de ácidos nucleicos. Antibacterianos que atuam na parede

Os mais empregados são os B-lactâmicos (penicilinas); Outros: bacitracina, cefalosporina, vancomicina A bactéria fica desprotegida

Antibacterianos que atuam no nível da membrana citoplasmática Causam prejuízo no transporte, na produção de energia e no acúmulo de nutrientes Os mais empregados são Anfotericina, Polimixina e Nistatina

Antibacterianos que interferem na síntese de proteínas Atuam no nível de ribossomos, impedindo-os de sintetizarem proteínas. O resultado é a morte celular Os mais empregados são a Tetraciclina, Cloranfenicol, Aminoglicosídeos e Estreptomicina

Antibacterianos que interferem com a síntese de DNA Os mais empregados são o Ácido nalidíxico, Novobiocina, Rifampicina e Fluorquinolonas

OBS.: O antibiograma é o resultado de um exame laboratorial para a sensibilidade de bactéria isolada para diferentes antibióticos. É um teste de sensibilidade in vitro. Na clínica, antibióticos são frequentemente prescritos com base em guias gerais do conhecimento a respeito da sensibilidade, ex: infecções urinárias sem complicações podem ser tratadas com quinolonas de primeira geração, etc. Isso ocorre porque a Escherichia coli é o provável patógeno, e é sabidamente sensível ao tratamento com quinolonas. Contudo, muitas bactérias são resistentes a diversas classes de antibióticos, e o tratamento não é tão simples. Este é o caso de pacientes internados em unidades de terapia intensiva (UTIs). Quando esses pacientes desenvolvem uma pneumonia adquirida em ambiente hospitalar (nosocomial), bactérias mais resistentes como Pseudomonas aeruginosa estão potencialmente envolvidas. O tratamento comumente é iniciado com base nos registros a respeito dos patógenos locais provavelmente envolvidos. Este primeiro tratamento, baseado em informação estatística a respeito de pacientes anteriores e direcionado a um grupo numeroso de microrganismos potencialmente envolvidos é denominado "antibioticoterapia empírica".

Mecanismos de Resistência

Três condições devem ser preenchidas para que um antibacteriano iniba ou mate uma bactéria: (1) a existência de um alvo; (2) o antibacteriano deve ter a capacidade de atingir o alvo, e; (3) não pode ser inativado antes de atingi-lo.

As bactérias podem ser classificadas em sensíveis e resistentes aos antimicrobianos. Classificam-se como resistentes as bactérias que crescem in vitro, nas concentrações que os antimicrobianos atingem no sangue quando administrados nas recomendações de uso clínico.

A resistência pode ser natural ou adquirida. A natural corresponde a uma característica da espécie bacteriana e todas as amostras desta espécie têm essa propriedade. Na adquirida, somente parte das amostras é resistente (mutações, plasmídios de resistência ou por transposons).

O antimicrobiano não induz a resistência. A resistência adquirida é um fenômeno espontâneo da bactéria, sendo os antimicrobianos apenas agentes seletores de amostras resistentes.

Causas da Resistência Uso abusivo de antimicrobiano nos hospitais Venda livre / aquisição direta pelo doente (automedicação) Indicação indiscriminada por médicos Uso como aditivo em ração animal Pressão seletiva natural de muitos antibióticos (fungos e bactérias) Exposição a outros agentes seletivos como o mercúrio Maior imunodepressão Modernos meios de transporte

Como salvar os antimicrobianos Medidas tecnológicas

Busca de novos antimicrobianos Modificar ou rejuvenescer as drogas já existentes Obtenção de vacinas por técnicas convencionais e moleculares

Medidas ecológicas Admitir que a resistência bacteriana é sério problema de saúde Adotar medidas que reduzam o uso de antimicrobianos

o Usar apenas se indispensávelo Realizar antibiogramaso Programas de vigilância hospitalar e comunitáriao Usar vacinas que aumentem as defesas do organismo e reduzam as necessidades de drogas

Controle Hospitalar

Plantas Medicinais Romã ação antimicrobiana Goiabeira anti-diarreico Cajueiro cicatrizante Melão de São Caetano

Bactérias que Preocupam S. aureus Mycobacterium tuberculosis Streptococcus pneumoniae