Legionella pneumophila - IPQ _legionella... · Fleirmans e colegas em 1981 analisaram centenas de amostras de inúmeros lagos e rios ... naturais, como água doce e salgada, água

AHETA | 16 maio 2014Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"

Legionella pneumophila em ambientes aquáticos

Joana Costa

Transmissão de Legionella (Fraser, 1984)

Ambientes naturaisFactores de amplificação

Disseminação

Ambientes intervenção humana

Exposição por uma população susceptível

Inoculação

LEGIONELOSE

Legionela – de organismo ambiental a agente patogénico acidental

http://www.youtube.com/watch?v=dD4d_apLtl0&feature=related

Água de profundidadeLagos

Natural spring

Rios

Nascentes quentes Biofilmes

Nascentes

Ambientes aquáticos naturais Ambientes aquáticos artificiais ou de intervenção humana

Fontes

Piscinas

Torres de arrefecimentoSistemas de distribuição

Chuveiros

Solo jardinagem



Fleirmans e colegas em 1981 analisaram centenas de amostras de inúmeros lagos e riosdos Estados Unidos. O estudo detectou legionelas na maioria das amostras, mas apenas15% provocaram doença em porquinhos da índia.Verificaram ainda um efeito sazonal na detecção de legionelas, aumentando a suaconcentração nos meses de verão.

Tison e colegas em 1983 realizaram um estudo nos lagos e rios do Monte de St. Helena edetectaram elevadas concentrações de legionelas nas águas termais aquecidas.

Estudos realizados em Portugal Continental e no Açores por Veríssimo e colegas tambémidentificaram múltiplas espécies de legionelas em águas com temperaturas entre os 22ºC eos 67.5°C.

Apesar das legionelas serem facilmente recuperadas em águas superficiais, sórecentemente Costa e colegas conseguiram isolá-las de águas de profundidade, onde sepensa que existam em muito baixas concentrações.

L. longbeach representa uma notável excepção, uma vez que é predominantemente isolada desolo. Esta espécie é responsável pela maioria dos casos de Legionelose na Austrália, queocorrem entre jardineiros.

Os ambientes naturais são raramente associados a casos de legionelose.

As legionelas multiplicam-se muito lentamente a baixas temperaturas, o que resulta num equilíbrio naturalentre a concentração das bactérias e dos seus hospedeiros. Concentração esta abaixo do limite mínimonecessário para causar infecção em humanos.

A maioria dos casos de doença está associada a ambientes sujeitos a intervenção humana onde temperaturada água é superior, alterando a concentração quer das bactérias quer dos seus hospedeiros naturais.

Assim, variações na temperatura da água podem alterar o equilíbrio entre as legionelas e os protozoários,resultando num aumento rápido da concentração das bactérias, podendo causar doença.


Ambientes naturais Ambientes intervenção humana

103 a 106 leg/L

<1% população

> 106 leg/L

50% população

Concentração bacteriana como factor determinante para a ocorrência de doença

temperaturas entre 6ºC e 63ºC – óptimo 37ºC

valores de pH entre 5.5 e 8.1

oxigénio dissolvido entre 0.3 e 9.6 mg/ml

Carácter ubíquo em ambientes aquáticos não salinos

Factores que favorecem o aumento da sua concentração

presença de outros organismos

zonas de reduzida circulação de água

presença de sedimentos



Legionellae multiplica-se no ambiente em:

14 espécies de amoebae2 espécies de ciliados1 espécie de Myxomycota

Os protozoários são ubíquos em diversos ambientesnaturais, como água doce e salgada, água salobra, soloshúmidos e em areias secas.

As legionelas não são bactérias de vida livre, multiplicam-se intracelularmente em váriostipos de protozoa sendo esta relação crucial para a ecologia do organismo.

A presença de protozoários é um factor determinante para a sobrevivência e aumento de concentração de legionelas

ciriscience.org

http://www.q-net.net.au

Amoeba aprisionando L. pneumophila

Macrófago preenchido com ~100 Legionella

Berk et al., 2008 Appl. Environ. Microbiol.Berk et al., 1998 Appl. Environ.

Microbiol.

Acanthamoeba spp. produz vesículas respiráveis contendo legionelas

Ciliados expelem vesículas contendo legionelas

Hilbi et al., 2010 Mol. Microbiol.

C. elegans é um hospedeiro metazoário de legionelas

Brassinga et al., 2010 Mol. Microbiol.

A infecção de Humanos por legionelas é um desvio ao seu ciclo de vida natural em amoebae

Replicação de legionelas em células eucariotas: estratégia essencial de virulência


O relacionamento entre as legionelas e amebas propicia de facto uma forma de protecção capaz de potenciar acapacidade de sobrevivência destas bactérias a ambientes hostis.

Provavelmente esta protecção será a explicação mais plausível para o facto das legionelas conseguiram transitar de ambientes naturais para ambientes de

intervenção humana, suportando os vários tratamentos a que a água é sujeita.

stress térmicoe osmótico.

biocidas

antibióticos

Biofilmes

A maior parte da actividade bacteriana na natureza ocorre, não com as células individualizadas,

mas com as bactérias organizadas em comunidades sob a forma de um biofilme. Esses

biofilmes são constituídos por uma comunidade estruturada de células aderentes a uma

superfície inerte (abiótica) ou viva (biótica), embebidas numa matriz de exopolissacárido.

A associação dos organismos em biofilmes constitui uma forma de protecção ao seu desenvolvimento,

fomentando relações simbióticas e permitindo a sobrevivência em ambientes hostis.

Em ecossistemas aquáticos, mais de 99,9% das bactérias crescem em biofilmes associadas a

uma grande variedade de superfícies.

Os biofilmes mais comuns na natureza são heterogéneos, compostos por duas ou mais

espécies, podendo os produtos do metabolismo de uma espécie auxiliar o crescimento

das outras e a adesão de uma dada espécie fornecer ligandos que promovem a ligação

de outras.

Inversamente, a competição pelos nutrientes e a acumulação de metabolitos tóxicos

produzidos pelas espécies colonizadoras poderão limitar a diversidade de espécies num

biofilme.

Biofilmes

Protecção contra:

• Radiações UV

• Fagocitose

• Desidratação

• Predadores

• Antimicrobianos

Os principais componentes estruturais de biofilmes são:

• Microrganismos

• Matriz de exopolímeros

• Componentes de origem não-biológica

Cooperação metabólica e disponibilidade de nutrientes

as legionelas atingem sistemas dedistribuição de água potável, eatravés deles, mesmo apóstratamento da água, permanecemviáveis até ao fim da linha dedistribuição de água de hotéis,hospitais e outros edifícios, incluindotorres de arrefecimento de sistemasde ar condicionado, cilindros deaquecimento, torneiras e chuveiros

Biofilmes

guinea pig alveolar macrophages infected in vitro with L. pneumophila

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/3677756.stm

A capacidade inata das legionelas conseguirem replicar-se em diferentes protozoa equipou estasbactérias com a capacidade de se replicarem em macrófagos alveolares humanos.


http://www.youtube.com/watch?v=LlB2Wbo7K3M&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=LlB2Wbo7K3M&feature=related

Residem na via endocítica

Interagem com a via

secretora

Reside nos

lisossomas

Bactérias que foram internalizadas por células eucarióticas necessitam de evitar a fusão com o lisossoma ou desenvolver estratégias para sobreviver neste organelo. Bactérias que reside em

vacúolos que mantêm as características de endossomas

Bactérias alteram a via endocítica e estabelecem

vacúolos com características únicas

Interagem com a via

secretora

Interagem com a via

secretora


Residem na via endocítica

Adaptado de Garduno, RA. 2008. In: Legionella pneumophila: pathogenesis and immunity and Molmeret et al., 2004 Microbes Infect.

Nucleus

Forma ReplicativaForma Virulenta Intermediário Vesícula

Adesão e entrada

Saída

Maturação

Diferenciação

Estabelecimento

Replicação

Protozoa

Transmissão a humanos

através de aerossóis contaminados

Fase replicativa Fase transmissiva

Macrófago

Ciclo de vida bifásico

Bruggemannet al., 2006 Cell Microbiol

Jules and Buchrieser 2007 FEBS Letters

Forma replicativa

Forma virulenta

Transição rigorosamente regulada

Expressão de factoresrelacionados com a virulência

Legionella - Ciclo de vida bifásico

Yang et al., 2008 IJSEM

53 espécies de Legionella,

todas capazes de infectar protozoários

24 espécies foram associadas a casos de doença


Yang et al., 2008 IJSEM

L. pneumophila sg. 190% dos casos de Legionelose


Há um bias entre a prevalência de L. pneumophila como principal responsável por casos de doença e a sua distribuição ambiental

Prevalência de Legionella sp. – doença vs ambiente

L. pneumophila sg.1; 84%

L. pneumophila sg. 2-14; 6%

Legionella bozemanae, L.

micdadei, and L. longbeachae;

7%

Other Legionellasp.; 3%

L. pneumophila sg 1;

29,1%

L. pneumophila sg 2-14; 46,5%

Total non-pneumophila legionellae;

24,4%

L. pneumophila sg.1 corresponde a 30% dos isolados ambientais e a 84% dos isolados clínicos

Distribuição ambiental

Distribuição clínica

Milton da CostaAntónio Veríssimo

Legionela busters

Métodos de identificação de Legionella spp.

Coleção de cultura representativa dos vários ambientes

Ambientes Natural

Ambientes artificiais

Estirpes clínicas

Problemas concretos com casos de legionelose



Bactérias organizadas em comunidades sob a forma de um biofilme que constitui uma forma de protecção

Joana Costa [email protected]

Dep. Ciências da Vida

Universidade de Coimbra

mailto:[email protected]

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