Graduação em BiotecnologiaDisciplina de Biotecnologia Microbiana I

18 de outubro de 2011

Interaçãomicro-organismo hospedeiro

CLÁUDIA PINHO HARTLEBENclaudia.hartleben@pq.cnpq.br

clauhart@terra.com.br

Os microrganismos que Infectam humanos e animais pertencem a

um dos três grupos:

• A microbiota normal

• Os patógenos oportunistas (doença em

imunocomprometidos)

• Os patógenos agressivos (doença em hospedeiros

com defesas normais)

Qual a diferença?

• Contaminação: presença passageira demicrorganismos, patogênicos ou não - ambiente

• Colonização: presença contínua dessesmicrorganismos, por semanas, meses ou anos –hospedeiro

• Infecção: invasão e lesão dos tecidos

• Doença: manifestação dos sintomas e sinais clínicos

Para a infecção, a maioria dos patógenos deve:

• Obter acesso ao hospedeiro

• Aderir aos tecidos do mesmo

• Penetrar nos tecidos

• Evadir as defesas do hospedeiro

• Lesar os tecidos

ESTABELECIMENTO DA DOENÇA

CADEIA

EPIDEMIOLÓGICA

ENFERMIDADES

TRANSMISSÍVEIS

6

QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?

COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?

QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?

COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?

7

AGENTE

AMBIENTE

HOSPEDEIRO

TRÍADE ECOLÓGICA ou EPIDEMIOLÓGICA

8

HOSPEDEIRO

Resistência

INESPECÍFICA ESPECÍFICA

Suscetibilidade

“Indivíduo capaz deabrigar um agentecausal de doença e comele estabelecer variadasinterações”

9

OU

IMUNIDADE

INATA

RESISTÊNCIA

INESPECÍFICA

BARREIRAS

NATURAIS

PELE

PELO

PENAS

ESCAMAS

MUCOSAS

DIGESTIVA

RESPIRATÓRIA

UROGENITAL10

OU

IMUNIDADE

INATA

RESISTÊNCIA

INESPECÍFICA

MECANISMOS

PREVENTIVOS

REFLEXOS

MOVIMENTO PÁLPEBRA

ABANAR CAUDA e ORELHAS

TOSSE / ESPIRRO

PROCESSOS FISIOLÓGICOS

SALIVA / LÁGRIMA

SUCO GÁSTRICO/ BILE

AC GRAXOS PELE / URINA

11

OU

IMUNIDADE

INATA

RESISTÊNCIA

INESPECÍFICA

SEGUNDA

LINHA DE

DEFESA

MACRÓFAGOS FIXOS OU HISTIÓCITOSMACRÓFAGOS CIRCULANTES

-Células de Kupfer;

-Macrófagos Alveolares;

-Células da Micróglia;

-Bronquios;

-Baço;

-Linfonodos;

-Medula óssea;

-Cavidade peritonial;

-Circundando os órgãos abdominais 12

INATAIMUNIDADERESISTÊNCIA

INESPECÍFICA

FATORES

HUMORAIS

BACTERIOLISINAS

TRANSFERRINAS

COMPLEMENTO

LECTINAS

FATORES

HORMONAIS

ESTROGÊNIOS

SOMATOTROFINAS

CORTICOSTERÓIDES

13

IMUNIDADE ADAPTATIVA

RESISTÊNCIA

ESPECÍFICA

IMUNIDADE

HUMORAL

ADQUIRIDA

INDUZIDA

PASSIVA

ATIVA

CELULARADQUIRIDA

INDUZIDA

14

AMBIENTE

FATORES

BIOLÓGICOS

ANIMAIS VEGETAIS

FATORES

SOCIO

ECONÔMICO

CULTURAIS

SANEAMENTO

MANEJO ANIMAIS

15

AMBIENTE

16

Infectividade

Patogenicidade PersistênciaVirulência

Capacidade

ImunogênicaResistênciaVariabilidade

AGENTE

17

COAGULASES / QUINASES/ COLAGENASES /

HIALURONIDASES/PROTEASES IgA/ADESINAS

USO DE NUTRIENTES DO HOSPEDEIRO, ENTEROTOXINAS,

NEUROTOXINAS, LEUCOTOXINAS, HEMOLISINAS,

CÁPSULA, PILI, PLASMÍDIO GENES RESISTÊNCIAANTIBIÓTICOS

MUTAÇÃO RÁPIDA18

FUSÃO IMPEDIDA DO FAGOLISOSSOMA

EVASÃO PARA O CITOPLASMA

RESISTÊNCIA A MORTE DENTRO

MACRÓFAGO

IMPEDINDO A OPSONIZAÇÃO

PROTEÍNAS DE PAREDE - M

FORMAÇÃO DE ESPOROS

ENVELOPE VIRAL

VARÍOLA / SARAMPO- TODA A VIDA

FEBRE AFTOSA- CURTO PERÍODO

19

Cadeia Epidemiológica

Das

Enfermidades

Transmissíveis

FONTE

DE

INFECÇÃO

VIAS DE

TRANSMISSÃO

HOSPEDEIRO

SUSCETÍVEL

20

Fonte de Infecção

Vias de

eliminação

Vias de Transmissão

Vias de

penetração

Hospedeiro Suscetível

1º ELO 3º ELO

2º ELO

21

QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?

• FONTE DE INFECÇÃO

COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?

QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?

COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?

22

FONTE DE INFECÇÃO – 10 ELO

QTO AGRAVO SOFRIDO

DOENTES

Típicos/Atípicos/Prodrômicos

PORTADORES

Sadios/ em incubação convalescente

COMUNICANTES

QTO A NATUREZA DO HOSPEDEIRO

HUMANO

DOMICILIAR

DOMÉSTICO

DE LABORATÓRIO

PERIDOMICILIAR

ANIMAL SILVESTRE

23

RESERVATÓRIOS

Levine, 1968: “Uma vez queestamos preocupados com asdoenças do homem e dos animaisdomésticos, nós consideramos osoutros animais, nos quais estasdoenças também ocorrem, comoreservatórios”

FONTE DE INFECÇÃO – 1 ELO

25

RESERVATÓRIOS

RESERVATÓRIO

ECOLÓGICO

RESERVATÓRIO

EPIDEMIOLÓGICO26

QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?

• FONTE DE INFECÇÃO

COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?

QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?

COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?

• VIA DE ELIMINAÇÃO

27

VIAS DE ELIMINAÇÃO

SECREÇÕES ORONASAIS E EXPECTORAÇÕES

SECREÇÕES UROGENITAIS

SECREÇÃO LÁCTEA

EXCREÇÕES

TECIDOS ANIMAIS

DESCAMAÇÕES CUTÂNEAS

SANGUE

PRODUTOS ANIMAIS PARA REPRODUÇÃO28

QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?

• FONTE DE INFECÇÃO

COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?

QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?

COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?

• VIA DE ELIMINAÇÃO

• VIA DE TRANSMISSÃO

29

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO

CONTATO

DIRETO

IMEDIATO

CONTATO

DIRETO

IMEDIATO30

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO

CONTATO

DIRETO

MEDIATO

CONTATO

DIRETO

MEDIATO31

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO CONTATO

INDIRETO

32

NÚCLEOS

INFECCIOSOS

WELLS

0,01 a 0,001 mm

GOTÍCULAS PFLUGGE

0,1mm

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO

33

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO CONTATO

INDIRETO

FÔMITES

34

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO ALIMENTOS

35

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO VETORES

36

VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO HOSPEDEIRO INVERTEBRADO INTERCALADO

Moluscos Uni ou Bi valves

Hepatite A

Esquistossomose

Anelídeos

Vírus gripe leitões

37

HOSPEDEIRO SUSCETÍVEL – 30 ELO

38

PORTAS DE ENTRADA

• TRATO

• GASTRO

• INTESTINAL

• TRATO

• RESPIRATÓRIOPELE E

ANEXOS

• GENITO

• URINÁRIO

39

QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?

• FONTE DE INFECÇÃO

COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?

QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?

COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?

• VIA DE ELIMINAÇÃO

• VIA DE TRANSMISSÃO

• PORTA DE ENTRADA 40

Portas de entrada preferencial

• Salmonella typhi

- preferencial: trato gastrointestinal (Febre tifóide)

- não causa doença: pele

• Streptococcus pneumoniae

- preferencial: trato respiratório (pneumonias)- não causam doença: trato gastrointestinal

Número de Microrganismos Invasores

• Se apenas alguns microrganismos penetrarem no corpo, provavelmente serão vencidos pelas defesas do hospedeiro.

• Se grandes números de microrganismos obtiverem acesso, provavelmente ocorrerá doença.

DI50 e DL50

Aderência

• Obtida através de moléculas de superfície do patógenoque reconhecem receptores na superfície das células dostecidos do hospedeiro

• Adesinas (glicoproteínas e lipoproteínas)

- glicocálice

• Receptores no hospedeiro (açúcares)

Adesinas não fimbriais

Adesinas fimbriais

Adesão hidrofóbica

E. coli sobre células da bexiga Bactérias sobre a pele humana

As bactérias podem possuir vários tipos de adesinas:adesinas fimbriais e não fimbriais

Fig. 1: Adesão e invasão de uma

bactéria enteropatogênica em

células epiteliais humanas.

Formação de Biofilmes

Desenvolvimento de um biofilme. (a) Colonização primária de um substrato; (b) crescimento, divisão

celular e produção do exopolissacarídeo (EPS), com o desenvolvimento de microcolônias; (c) coadesão de células individuais, de

células coagregadas e grupos de células idênticas, originando um biofilme jovem, de múltiplas espécies; (d) maturação e formação

de mosaicos clonais no biofilme maduro.

Porque formar biofilmes?

Melhores condições de sobrevivência nos ambientes

naturais

• Proteção contra

• Radiações UV

• Fagocitose

• Desidratação

• Predadores

• Antimicrobianos

• Aproveitamento de nutrientes

• Troca de material genético

52

Comunidades microbianas complexas, envoltas por uma matriz,

geralmente polissacarídica, que se formam e sofrem alterações ao longo

do tempo

BIOFILME

PLACA DENTAL

Como os patógenos evadem as defesas do hospedeiro?

Mecanismos de Patogenicidade

Cápsula Bacteriana

Animação que mostrando o modo que a

cápsula bacteriana age para evadir a

ação do complemento do hospedeiro

mamífero: O componente C3b do

complemento tende a fixar-se sobre a

superfície bacteriana, porém isso é mais

difícil se a bactéria possui cápsula, pois

a célula fagocítica não consegue

interagir adequadamente com a bactéria

para realizar a fagocitose e eliminação

desta.

• inibe fagocitose

• inibe a ligação da célula fagocítica a bactéria

• aumenta a virulência da bactéria

Bacillus anthracis

Streptococcus pneumoniae

Klebsiella pneumoniae

Streptococcus mutans

Componentes da Parede Celular

• Proteína M – Streptococcus pyogenes• Resistência ao calor e ao ácido

• Encontrada tanto na superfície celular como nas fímbrias

• Medeia a fixação da bactéria ao epitélio

• Resistência a fagocitose

Erisipela

Impetigo

Enzimas

• Coagulases (Staphylococcus)

• Quinases (Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes)

• Hialuronidases (Streptococcus e Leptospira)

• Colagenases (Clostridium)

• Proteases IgA (Neisseria gonorrhoeae)

Enzimas

• Coagulases (Staphylococcus)

• Quinases (Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes)

• Hialuronidases (Streptococcus e Leptospira)

• Colagenases (Clostridium)

• Proteases IgA (Neisseria gonorrhoeae)

Variação Antigênica

• Capacidade de ativar ou desativar genes que codificam para os antígenos de superfície

• Actina

Penetração no citoesqueleto

Como os patógenos bacterianos lesam as células do hospedeiro?

Usando nutrientes do hospedeiro

• Sideróforos

Lesão Direta as células

Produzindo Toxinas

Toxinas são produtos bacterianos que provocamlesão tecidual direta ou disparam atividadesbiológicas destrutivas.

Atualmente existem mais de 240 diferentes toxinas bacterianas conhecidas.

• padrão de liberação (endotoxina, exotoxina);

• alvo celular/tecidual (ex.: enterotoxinas, neurotoxinas, leucotoxinas,

hemolisinas, etc.);

• mecanismo de ação (toxinas que atuam na membrana celular; toxinas

que causam danos à membrana; toxinas que atuam intracelularmente);

ESTRUTURA DAS TOXINAS

Padrão de liberação...

ENDOTOXINAS: lipopolissacarídeo

(LPS) das G – (apenas)

• a atividade destas toxinas é dada pelo

lipídeo A

EXOTOXINAS: proteínas

• produzidas por G + e G –

• enzimas citolíticas e proteínas ligantes de receptores

• alteram a função da célula ou a destróem

• são produzidas e liberadas...

* Enterotoxinas, neurotoxina, leucotoxina, citotoxina...

CLÁUDIA PINHO HARTLEBENclaudia.hartleben@pq.cnpq.br

clauhart@terra.com.br