Biologia geral dos fungos e micotoxinas

Prof. Dr. Luiz Roberto Basso Junior

Setembro de 2014

Biologia geral dos fungos e micotoxinas

Estima-se que o reino Fungi possui cerca de 1,5 milhões de espécies

Excelentes decompositores

Simbiontes

Patógenos e parasitas


Somente 150 espécies são capazes de causar doenças em

mamíferos;

Última década: aumento da frequência de infecções fúngicas (alta

morbidade e mortalidade);

Infecções disseminadas pelo sangue (>200%);

Aumento dos casos de resistência a antifúngicos;

Status de grande causa de infecções em humanos

(imunocomprometidos);

A proximidade evolutiva os torna um desafio terapêutico;

Últimos 20 anos: 1 nova droga (ecnocandinas) com novo alvo

(parede celular);

Necessidade de estudar mecanismos envolvidos na patogênese

virulência e resistência a drogas;


São organismos eucarióticos, aeróbios (maioria) e heterotróficos que

se nutrem por absorção (após hidrólise enzimática), parasitando

organismos ou matéria orgânica em decomposição.

Apresentam reprodução assexuada e sexuada.

Em substratos apropriados os esporos germinam produzindo formas

diversas como Bolores (fungos pluricelulares) ou leveduras

(fungos unicelulares).


A maioria dos fungos são aeróbios, fazendo oxidação da glicose

(mas também de sacarose, maltose) para a obtenção de energia;

Existem várias leveduras fermentadoras anaeróbias facultativas;

Necessitam de oligoelementos como fósforo, enxofre, magnésio,

sódio, potássio, ferro, cálcio, zinco, manganês, cobre e

molibdênio;

Fatores de crescimento que não sintetizam (vitaminas) e

aminoácidos;

Características Nutricionais dos Fungos

Características Metabólicas dos Fungos

Algumas espécies são halofílicas (elevada concentração de sal);

Temperatura ótima de crescimento entre 20ºC a 35ºC (psicrófilas

e termófilas);

Crescem bem em pH neutro ou ligeiramente ácido (6,0). Capazes

de modificar o pH do meio ambiente;

O crescimento vegetativo ocorre principalmente na obscuridade,

mas a parte reprodutiva procura a luz para a sua formação

(pigmentos carotenóides estimulados com a luz);

As radiações ultravioleta da luz solar têm efeito fungistático.

Fungos filamentosos = Bolores Leveduras

Hifa cenocítica Hifa septada

Pseudohifa Fungo dimórfico

37°C 25°C

Classificação morfológica dos fungos

Leveduras

Substratos cromogênicos

Micromorfologia

Provas bioquímicas

Fungos filamentosos

Tempo de crescimento

Morfologia macroscópica

Morfologia microscópica

Identificação de Fungos

Fungos Filamentosos

Morfologia Macroscópica

Meio de Sabouraud

Fungos Filamentosos

Morfologia Microscópica

Identificação de leveduras

Substratos cromogênicos

Micromorfologia

Provas bioquímicas

Ascomicetos Basidiomicetos

Zigomicetos

Deuteromicetos

Reprodução Sexuada e Assexuada

Taxonomia

Diferenças entre as células de mamíferos e células fúngicas

CÉLULA FÚNGICA


Espessura entre 80 a 600nm

Constituída de material fibrilar composto:

- Polissacarídeos (glucanas, mananas e quitina = virulência)

- Glicoproteínas (responsáveis pela adesão e antigenicidade)

Parede Celular de Fungos

Lipídeos: barreira impermeável ao fluxo de moléculas solúveis em água.

Fosfolipídeos, ácidos graxos, glicolipídeos, ergosterol (confere

estabilidade para a bicamada e permite a fluidez sem cristalização).

Proteínas: transporte específico, enzimas catalizadoras de reações

associadas à membrana, ligação estrutural entre citoesqueleto, matriz

extracelular e receptores.

Ergosterol

Membrana Celular de Fungos

Cadeia frouxa fibrilar de polissacarídeos:

Glucoronoxylomanana (GXM),

Galactoxylomana e manoproteína.

Espessura de 1 a 50 m,

dependendo dos nutrientes e CO2.

Cápsula de Fungos

Produção de Proteases por Fungos



Formação de Biofilmes

Produção de Melanina

Bipolaris spicifera

Produção de Melanina

Candida albicans

Polimorfismo

Paracoccidioides

brasiliensis 25C

37C

Polimorfismo

Polimorfismo

Polimorfismo

Amplificação gênica em Fungos

Fontes de Infecção

1. Saprófitas da natureza

(solo, vegetais, madeira)

2. Água

3. Animais domésticos

4. Homem

Vias de Transmissão

1. Inalação

2. Traumatismo

3. Contato direto

4. Iatrogênica

(sondas, ventiladores,

cateter, manipulação)

Transmissão digestiva (Toxicoses) e Congênita

Infecções Fúngicas

Epidemiologia e Ecologia

Habitat natural

Distribuição geográfica

Transmissão e porta de entrada

Hospedeiro

idade, sexo, profissão,

fatores de risco

Prevenção e Controle

Notificação dos casos

Controle ambinetal

(geral e hospitalar)

Cuidados especiais com o

paciente imunodeprimido

Evitar exposição à fonte

Profilaxia anti-fúngica

Vacinas

História clínica – Diagnóstico e Contagiosidade

Infecções Fúngicas

O Homem é naturalmente resistente

às infecções fúngicas

Micoses cutâneas: alta incidência ( 20 a 40% população)

Contagiosidade interhumana, animal e ambiental

Micoses sitêmicas: áreas endêmicas

Pbmicose 20 casos novos/ano (14 H : 1 M)

Micoses oportunistas: 4º patógeno em Infecção Hospitalar

Candidíase oral = 90% pacientes com AIDS

Candidíase vaginal = 75% das mulheres em idade fértil

Criptococose = 15-30% pacientes com AIDS

Frequência das Infecções Fúngicas

Definição: fator que permite o crescimento do fungo sob

condições adversas do hospedeiro e que não é necessário

para crescimento em cultura.

Condições para patogenicidade:

• Entrar no hospedeiro (tamanho, adesão).

• Multiplicar no tecido do hospedeiro (mudança de forma,

composição, metabólica, termotolerância, resistência à drogas).

• Resistir ou não estimular os mecanismos de defesa do

hospedeiro (cápsula, crescimento intracelular, citocinas,

microbiota normal).

• Danificar o tecido do hospedeiro (granuloma, fibrose, necrose).

Fatores de Virulência dos Fungos

Componentes da parede celular

Adesão

Cápsula

Produção de enzimas

Variabilidade antigênica, genotípica e morfológica

Termotolerância

Receptores hormonais

Toxinas

Resistência a antifúngicos

Mecanismos de evasão da defesa do hospedeiro

Fatores de Virulência dos Fungos

Métodos diretos

1) Exame direto (KOH a 20%,

Coloração, Nankim, Calcofluor)

2) Histopatológico (HE, Giemsa,

Prata, Mucicarmim)

3) Isolamento em cultura

Meios de cultura (Sabouraud)

Identificação

Teste de sensibilidadea drogas

Tipagem

4) Inoculação animal

Métodos indiretos

1) Detecção de metabólitos

(D-arabinol, manana, -1,3-glucana,

enolases, aspartil proteinase)

2) Detecção de DNA

( PCR, Hibridização ‘in situ”)

3) Deteção de antígenos

(aglutinação com látex, IMH, IF)

4) Detecção de anticorpos

(Elisa e Western-blot)

Diagnóstico, Epidemiologia, Terapia, Controle. Prevenção

Métodos para diagnótico micológico

Drogas antifúngicas - Resistência

Resistência à 5-fluorocitosina: genes FCY1 e FCY2

Resistência à Anfotericina B: redução do conteúdo de

ergosterol das membranas

Resistência aos Azóles = gene ERG11

transportadores de efluxo

Natural ou adquirida: C. krusei e C. glabrata (fluconazol)

C. albicans (5-fluorocitosina)

Múltipla resistência: mesma família ou não relacionadas

Principais alvos para drogas antifúngicas

1) Superprodução da enzima alvo

2) Alteração do alvo da droga

3) Bomba de efluxo da droga

4) Barreira de entrada

da droga

5) Via alternativa

6) Inibição de enzimas

fúngicas que transformam

a forma

inativa em forma ativa

da droga

7) Degradação da droga no meio externo

Drogas antifúngicas - Resistência

1. Métodos de diluição (determinação da CIM)

Meios líquidos macrodiluição

microdiluição

Meios sólidos

2. Métodos de difusão

Discos com concentração fixa

(Halo de inibição)

Fitas com gradiente de densidade:

E-test (CIM)

3. Testes in vivo

Testes de sensibilidade a antifúngicos

ALERGIAS: Decorrente da inalação do fungo ou de

antígenos destes, em indivíduos atópicos;

TOXICOSES: Micetismo (ingestão de fungos venenosos)

Micotoxicoses (ingestão de alimentos

contaminados com toxina pré-formada);

MICOSES: Decorrente da presença e crescimento

do fungo no tecido.

Patologias causadas por Fungos

Toxicoses

Micotoxicose: ingestão de alimentos contaminados por toxinas de fungos (ou micotoxinas);

Micetismo: sintomas resultantes da ingestão de cogumelos venenosos;

by Clive Shirley

Agaricus campestris Calocybe gambosa

by Standa Jirásek by Laszlo Kaposvari

Entoloma sinuatum

Micotoxinas são metabólitos secundários (mais de 400 micotoxinas conhecidas).

Substâncias estáveis e resistentes;

Geralmente encontradas em produtos agrícolas:

Vegetais: Cereais, sementes oleaginosas, frutos, temperos.

Produtos de origem animal (leite e derivados, carne, embutidos).

Produtos obtidos por fermentação (cerveja, vinho, aditivos alimentares e vitaminas).

A contaminação pode ocorrer desde o cultivo até o armazenamento antes do consumo.

Alta umidade do ar atmosférico (> 85%);

Atividade de água inferior a 0,94;

Altas temperaturas;

Substrato rico em amido (cereais);

Integridade dos grãos.

Presença do fungo não é um indicativo de que existe a toxina:

Há cepas toxigênicas e não toxigênicas.

Prevenção: Armazenamento adequado; Aplicação de antifúngicos; Monitoramento sanitário.

Micotoxinas

Efeito sinergístico.

Efeito dose dependente e freqüência com que são ingeridas.

Contaminação aguda: Ataxia, alucinações, hemorragia, necrose e falência dos órgãos

Contaminação crônica:

Danos a diversos órgãos (fígado, rins, sistema nervoso e trato gastrointestinal).

Alterações do sistema imunológico (aumento da susceptibilidade a infecções).

Atividade estrogênica, mutagênica e teratogênica.

Micotoxinas

Fungos Aspergillus spp Penicillium spp Claviceps spp Fusarium spp

Toxinas Aflatoxinas Ocratoxina

Alcalóides Ergolínicos Tricotecenos Zearalenona Fumonisina

Penicilium

By Don White, University of Illinois By Don White, University of Illinois

Fusarium

By Mississippi Genome Exploration Laboratory

Aspergillus

by David Moore

Claviceps

Micotoxinas

Aflatoxina B1

Aflatoxina M1 By Romer labs

By Romer labs

Aflatoxinas:

Produzidas por Aspergillus spp;

Econtradas em cereais, nozes, frutas, leite e derivados;

Micotoxinas mais importantes:

Frequência, Estabilidade e Toxicidade (B1 > G1 > M1 > B2 > G2);

Contaminação aguda: necrose do fígado;

Atividade mutagênica, teratogênica e imunosupressora;

Orgãos mais atingidos: fígado, rins e o cérebro;

Dose letal (DL50) = 0,5 a 10 mg/kg

Limite para aflatoxinas totais: 20 g/kg em alimentos e

0,5 g/L/kg em leite e derivados. Ração animal: 50 g/kg

Micotoxinas

Aflatoxinas:

O O

O

OO

OCH3AFB1

OCH3

O O

O

OO

O

AFB1 epoxido

O O

O

OO

HO

NN

NN

O

NDNA

DNA ou RNA

OCH3

AFB1-N7-GUA-DNA

P450

O2

+

Fazem ligações covalentes com sítios nucleofílicos do DNA e RNA formando adutos.

A formação de adutos de guanina é frequentemente observada no gene supressor de tumor p53 em pacientes com câncer de fígado que possuem altos níveis de contaminação de aflatoxinas.

Micotoxinas

Ocratoxinas:

Produzidas por Aspergillus spp e Penicillum spp;

Econtradas em cereais, café, frutas secas, vinho e carne;

Existem 7 tipos, sendo a ocratoxina A (OTA) a mais tóxica;

OTA afeta principalmente os rins e também no fígado;

Propriedades carcinogênicas, imunossupressoras e neurotóxicas;

Dificulta a coagulação do sangue;

Dose letal (DL50) = 3 mg/kg

Limite para ocratoxina A: 2-750 g/kg em alimentos e

2 g/L derivados da uva.

Ocratoxina By Romer labs

Micotoxinas

Fusariotoxinas:

O gênero Fusarium é o grupo de fungos com maior capacidade genética para produção de micotoxinas em condições adequadas de desenvolvimento.

Principais fusariotoxinas:

Zearalenona;

Fumonisinas;

Tricotecenos.

Zearalenona By Romer labs

Micotoxinas

Fumonisina B1 By Romer labs

Deoxinivalenol By Romer labs

Ergotoxinas ou alcalóides do Ergot:

Produzidas por Claviceps spp;

Encontradas em cereais e gramíneas.

Dois tipos de alcalóides: tipo clavina e derivativos do ácido lisérgico.

Ergotismo ou “fogo sagrado”: Gangrena, contrações uterinas, perturbações do sistema nervoso central, náuseas e morte.

Primeiras micotoxinas utilizadas na medicina: indução do parto e anti-hemorrágico.

Atualmente utilizadas no tratamento de enxaquecas, hemorragias pós-parto, mastopatias e sedação do sistema nervoso central.

Efeitos complexos no sistema nervoso central: agonistas ou antagonistas de receptores (adrenérgicos, dopaminérgicos).

Ergotamina

Micotoxinas

Penicilina By Romer labs

Cefalosporina By Romer labs

Penicilina:

Produzida por Penicillium spp;

Descoberta em 1928 por Alexander Fleming e utilizada a partir de 1941.

Altamente eficiente contra bactérias Gram +

Não é tóxica ao homem

Cefalosporina:

Produzida por Cephalosporum acremonium

Descoberta em 1946 por Giuseppe Brotzu e utilizada como antibiótico

Altamente eficiente contra bactérias Gram + e Gram -

Não é tóxica ao homem

Micotoxinas

MINS, C. et al. Microbiologia médica. 5.ed. Elsevier, Rio de Janeiro, 2014

MURRAY, C. et al. Microbiologia médica. 6.ed. Elsevier, Rio de Janeiro, 2009

TORTORA, G.J. et al. Microbiologia . 10.ed. Artmed, Rio de Janeiro, 2012

VERONESE ,R. ; FOCACCIA, R. Tratado de infectologia . 4.ed. Atheneu, 2010

Referências Bibliográficas

Documents

Biologia geral dos fungos e micotoxinas