Relação bactéria-hospedeiro e Patogênese bacteriana

Analice C. Azevedo

Agosto- 2017

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

DEPARTAMENTO DE PARASITOLOGIA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA

• Os microrganismos são ubíquos;

• Os ecossistemas são normalmente colonizados por uma ampla ediversa microbiota, formada por bactérias, fungos e vírus.

DIVERSIDADE E UBIQUIDADE MICROBIANA

ECOSSISTEMA HUMANO : MICROBIOMA

• Nichos ambientais que fornecem: nutrientes, umidade, pH etemperatura;

• Microbiota humana numerosa, complexa e diversa (Proporção 1.3:1).

Caracterizar detalhadamente amicrobiota humana e analisar seu papelna saúde e na doença;

Mudanças na composição damicrobiota – correlação com váriasdoenças;

Manipulação dessas comunidades –tratamento de doenças.

iHMP

• A colonização pode iniciar navida intra uterina?

• Uma sucessão ordenada de microrganismos, específica para cada região do corpo, até a formação de uma comunidaderelativamente estável.

Colonização Microbiana do corpo humano

Os microrganismos que habitam os diversos sítios anatômicos

do corpo humano podem ser classificados em dois grupos:

• Microrganismos presentes temporariamente nas superfíciesexternas e internas, geralmente adquiridos pelo contato direto como ambiente (bebidas, alimentos, objetos ou superfícies e poeira);

• Não patogênicos ou potencialmente patogênicos;

• Alteração nesse equilíbrio (podem proliferar e causar doença);

• Eliminados por lavagem.

• Microrganismos relativamente fixos em determinados sítios;

• Podem apresentar papel específico, estabelecendo interaçõespositivas ou neutras (não produzem doença em condiçõesnormais);

• Apresentam diversificada habilidade metabólica que permite tantosua colonização em determinados sítios, quanto a coexistência unscom os outros.

• Produção de substâncias que são utilizadas pelo hospedeiro (ácidosgraxos de cadeia curta, vitaminas complexo B e K);

• Degradação de componentes da dieta não degradados (fibras) pelasenzimas do hospedeiro;

• Desenvolvimento, modulação e maturação do sistema imune doshospedeiros;

• Barreira contra colonização por patógenos (exclusão competitiva).

Papel importante na manutenção da integridade do hospedeiro, quando em equilíbrio em um sítio específico:

Microbiota Residente

Microbiota bacteriana normal da vagina mantém o pH em torno de 4

Inibe crescimento excessivo de C. albicans

Alteração da microbiota normal da vagina – pH próximo a

neutralidade

Favorece crescimento de

C. albicans

vaginite

EXCLUSÃO COMPETITIVA

Atua:• Modulação do sistema imune;• Degradação de componentes não digeríveis da dieta,

produção de ácido graxo de cadeia curta;• Síntese de vitaminas;• Proteção do epitélio intestinal contra patógenos;• Degradação de produtos tóxicos.

Papel importante na manutenção da integridade do hospedeiro, forte impacto na fisiologia e na nutrição

humana.

MICROBIOTA INTESTINAL

• Ambiente com baixo conteúdo de umidade

• Favorece crescimento de microrganismos resistentes à desidratação– cocos Gram positivos

• Principalmente nas glândulas apócrinas e folículo piloso

• 103 – 104 microrganismos/cm2

MICROBIOTA RESIDENTE DA PELE

• Staphylococcus epidermidis - não patogênico na pele, mas se atingeoutros sítios (válvulas cardíacas artificiais, articulações prostéticas)pode causar doença

• Propionibacterium e Peptococcus (anaeróbios) – folículos maisprofundos da derme – tensão oxigênio mais baixa. P. acnes –patogênese da acne.

• Candida sp e Malassezia – se atingir a corrente sanguínea –infecção sistêmica

• Acinetobacter – Gram negativa que coloniza a pele

MICROBIOTA RESIDENTE DA PELE

Alta população microbiana

Poucos ou nenhum microrganismo

TRATO RESPIRATÓRIO

Microrganismos podem se comportar como patógenos oportunistas,em situações de desequilíbrio ou ao serem introduzidos em sítiosnão específicos.

Exemplo:

E. coli no intestino delgado – inofensivo

E. coli no trato urinário – colonização –

infecção urinária (doença)

Caráter anfibiôntico

MICROBIOTA RESIDENTE

Simbiose – relação entre dois organismos na qual pelo menos um é

dependente do outro

Muitos microrganismosque fazem parte damicrobiota residente

Bactérias do intestino grosso que sintetizam vitamina K e B

– absorvidas pelos vasos sanguíneo

IG fornece nutrientes

Muitas bactérias causadoras de

doenças

RELAÇÕES ENTRE A MICROBIOTA E O HOSPEDEIRO

Exposição

Infecção - presença e multiplicação de uma patógeno em um hospedeiro (sem sinais e sintomas perceptíveis)

Doença - alteração do estado normal do organismo

Morte

EXPOSIÇÃO X COLONIZAÇÃO X DOENÇA

ELEMENTOS ENVOLVIDOS NO PROCESSO SAÚDE /DOENÇA

Agente etiológico Hospedeiro

Ambiente

SAÚDEDOENÇA X

Um microrganismo é um patógeno

se for capaz de causar doença

Patogenicidade – propriedade de um microrganismo de provocaralterações fisiológicas no hospedeiro, ou seja, capacidade deproduzir doença.

Virulência – Grau de patogenicidade, determinada pelos fatoresde virulência expressos pelas células.

MECANISMOS BACTERIANOS DE PATOGENICIDADE

o Membranas mucosas(Trato respiratório,gastrointestinal,geniturinário, conjuntiva)

o Pele

o Via parenteral

PORTAS DE ENTRADA

Trato respiratórioInaladas para dentro da cavidade nasal ou boca

– gotículas de umidade ou partículas de pó

Bactéria Doença

Streptococcus pneumoniae Pneumonia

Mycobacterium tuberculosis Tuberculose

Bordetella pertusis Coqueluche

PORTAS DE ENTRADA

Trato gastrointestinalAlimentos e água

Bactéria Doença

Shigella spp Shigelose

Salmonella enterica Salmonelose

Salmonella typhi Febre tifóide

PORTAS DE ENTRADA

Trato geniturinárioPorta de entrada de patógenos sexualmente transmitidos

Membranas mucosas íntegras ou presença de cortes

Bactéria Doença

Neisseria gonorrhoeae Gonorreia

Treponema pallidum Sífilis

Chlamydia trachomatis Uretrite

PORTAS DE ENTRADA

Pele ou via parenteralPele íntegra – impenetrável para maioria das bactérias

Cortes, ferimentos, injeções - favorecem a entrada

Bactéria Doença

Clostridium tetani Tétano

Rickettsia rickettsii Febre maculosa

Clostridium perfringens Gangrena gasosa

PORTAS DE ENTRADA

Salmonella typhi – sinais e sintomas quando ingeridas (via preferencial); se emcontato com a pele – sem colonização.

Pré-requisito para serem capazes de causar doença

Alguns podem iniciar doença a partir de mais de uma porta de entrada. Ex:Bacillus anthracis.

Streptoccocus pneumoniae – se inalados (via preferencial) podem causarpneumonia; se ingeridos – sem colonização.

PORTAS DE ENTRADA PREFERENCIAL

O resultado da relação bactéria-hospedeiro depende da:

Fatores de virulênciaX

Patogenicidade do microrganismo

Resistência do hospedeiro

Mecanismo de defesa

Estruturas, produtos ou estratégias que contribuem para o aumento dacapacidade da bactéria de causar doença

FATORES DE VIRULÊNCIA

Geralmente é específica, dependente do reconhecimento bactéria-hospedeiro

• Adesinas - localizadas em estruturas de superfície da célula e interagem comreceptores das células do hospedeiro.

ADERÊNCIA

Cápsula

Flagelos

ADERÊNCIA

Fímbrias

Pilus

Biofilmes –Comunidades estruturadas de células

microbianas envolvidas por exopolissacarídeos e

aderidas a superfícies

Biofilme – placa dental

FATORES RELACIONADOS À ADESÃO

• Fatores anti-fagocíticos: bloqueiam a fagocitose.Ex: Cápsula.

Como os patógenos bacterianos escapam das defesas do hospedeiro?

Como os patógenos bacterianos causam danos às células hospedeiras?

Utilização de nutrientes do hospedeiro –removem ferro das proteínas transportadorasdo hospedeiro.

Dano direto – a própria aderência e invasão da bactéria– danos e lise das célulashospedeiro.Ex: Shigella, E. coli, Salmonella

Sideróforo – enterobactinaSalmonella spp e E.coli

• Coagulase – coagula o fibrinogênio no sangue, forma coágulo – protege abactéria da fagocitose e a isola de outras defesas do hospedeiro.

Staphylococcus aureus

PRODUÇÃO DE ENZIMAS

• Colagenase – hidrólise do colágeno que forma os tecidos conectivos de músculos eoutros tecidos e órgãos. Células do hospedeiro fracamente aderidas - disseminação dabactéria.

Streptococcus spp

Clostridium perfringens

PRODUÇÃO DE ENZIMAS

Como os patógenos bacterianos causam danos às células hospedeiras

Endotoxina – lipídeo A do LPS

Exotoxina – produzidas e liberadas no meio• Citotoxina• Neurotoxina• Enterotoxina

Propriedade Exotoxina Endotoxina

Fonte bacteriana Gram positiva Gram negativa

Gram negativa

Relação com a bactéria Produto metabólico Presente LPS

Propriedade química Proteína Lipídeo

Efeito no organismo Específica para estrutura ou função

Geral –produzem mesmo efeito

Indução de febre Não Sim

Endotoxinas

Parte da porção externa da parede celular das bactérias Gram-negativas.

Bactérias Gram negativas mortas liberam endotoxina – induz efeitos como febre,inflamação, diarreia, choque e coagulação do sangue

PRODUÇÃO DE TOXINAS

Neurotoxina – Clostridium botulinumToxina botulínica – age nas junções neuromusculares e impede a transmissão de

impulsos para músculo (não se contrai)

PRODUÇÃO DE TOXINAS

Enterotoxina – Vibrio choleraeAumento da secreção de líquidos e eletrólitos pelas células intestinais – diarreia intensa

Diarreia intensa

PRODUÇÃO DE TOXINAS

Portas de entrada

Rotas de transmissão

Portas de saída

• Secreções, excreções ou tecidos quedescamam

• Geralmente é a mesma da porta de entrada• Trato respiratório, gastrintestinal,

geniturinário e pele• Várias portas de saída – podem disseminar

entre hospedeiros susceptíveis

PORTAS DE SAÍDA

Barreiras físicas e químicas

FATORES RELACIONADOS AO HOSPEDEIRO

Fatores de proteção do hospedeiro• Respostas imunes inatasProporcionam respostas locais rápidas ao desafio de uma bactériaSistema complemento, neutrófilos, macrófagos e células natural killer• Respostas imunes adaptativasIdentificam, atacam e eliminam as bactérias de forma específicaAnticorpos e células T

Macrófago fagocitando

bactérias

Antígeno - anticorpo

FATORES RELACIONADOS AO HOSPEDEIRO

Fatores de risco do hospedeiro

• Idade

- Crianças: mais susceptíveis às infecções (intestinais e respiratórias)

- Idosos: mais susceptíveis às infecções respiratórias.

• Estresse e dieta

- Fontes de estresse fisiológico (fadiga, dieta pobre, desidratação, mudançasclimáticas bruscas) – aumentam a incidência e gravidade das doenças infecciosas.

• Hospedeiro comprometido

- Um ou mais mecanismos de defesa estão inativados –maior vulnerabilidade

FATORES RELACIONADOS AO HOSPEDEIRO

“O jogo da patogênese”

INTERAÇÕES BACTÉRIA-HOSPEDEIRO

(Microbe, 2006)

Quais são cartas das bactérias? “As cartas de virulência”

Cada fator de virulência é considerado uma carta que pode contribuir para a patogenicidade bacteriana

(Microbe, 2006)

Conjunto de diferentes cartas e trocas de cartas

“As cartas de virulência”

Quais são as cartas do hospedeiro? “As cartas de defesa”

As cartas do hospedeiro: barreiras químicas e físicas, resposta imune inata, resposta imune adaptativa,

imunização, tratamento, diagnóstico, prevenção

pelepH

ácido macrófago

Vacinaçãoneutrófilosdiagnósticoantimicrobiano

anticorpo

O resultado do jogo da patogênese

- Quais cartas cada jogador possui

- Como as cartas são usadas