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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIROFACULDADE DE FARMÁCIAMICROBIOLOGIA MÉDICA

Clostridiums e Bacteroides

Alunas:Alana Borges de OliveiraCarolina Mattos de Araújo Sant’AnnaIsabela Viol ValleLarissa Abrahão da CruzMariana Vieira do N. CostaThayssa Carneiro Campista

BASTONETES GRAM-POSITIVAS ANAERÓBIOS

Gênero Clostridium: o conjunto de todos os bastonetes gram-positivos anaeróbios capazes de formar endosporos

(1) Presença de endosporos, (2) metabolismo anaeróbio estrito,(3) incapacidade de reduzir sulfato a sulfito, (4) gram-positivo

Alguns membros do gênero podem ser classificados erroneamente

Exemplos: esporos só são demonstrados em algumas espécies (Clostridium perfringens); gram-negativos (Clostridium ramosum)

Utilização da organização convencional destas bactérias no gênero Clostridium

Métodos diagnósticos definiram 117 espécies

Poucas espécies isoladas clinicamente (Tabela 1)

Tabela 1:

Espécie Doença humana Frequência

C. difficile Diarreia associada a antibióticos, colite pseudomembranosa

Comum

C. perfringens Infecções de tecidos moles, intoxicação alimentar, enterite necrosante, sepse

Comum

C. septicum Gangrena gasosa e sepse Incomum

C. botulinum Botulismo Incomum

C. tetani Tétano Incomum

C. tertium Infecções oportunistas Incomum

C. baratti Botulismo Incomum

C. butyricum Botulismo Rara

C. clostridioforme Infecções oportunistas Rara

C. histolyticum Gangrena gasosa Rara

C. innocuum Infecções oportunistas Rara

C. novyi Gangrena gasosa Rara

C. sordellii Gangrena gasosa Rara

C. sporogenes Infecções oportunistas Rara

CLOSTRIDIUM PERFRINGENS - Fisiologia e estrutura Bastonete gram-positivo Esporos são raramente observados Imóveis: rápido crescimento e

disseminação em meio de cultura Hemolítico Subdivisão em cinco tipos de acordo

com a toxina letal que é produzida: Alfa, beta, epsilon e iota (Tabela 2)

Tabela 2:

Toxinas Letais

Tipo Alfa Beta Epsilon Iota

A + - - -

B + + + -

C + + - -

D + - + -

E + - - +

CLOSTRIDIUM PERFRINGENS

- Patogênese e imunidade

Pode estar associado a colonizações simples (gastrointerite autolimitante) ou causar doenças com risco de vida (mionecrose)

Potencial patológico atribuído a produção de toxinas (pelo menos 12) e enzimas (tabela 3)

Toxina alfa mais importante; única produzida por todos os 5 tipos; lecitinase (fosfolipase C) que lisa eritrócitos, plaquetas, leucócitos e células epiteliais

Enterotoxina: inserção da membrana intestinal (íleo e jejuno) leva à alteração da permeabilidade e à perda de líquidos e íons; superantígenos


Tabela 3:

Fatores de Virulência

Atividade Biológica

Toxina α Toxina letal; fosfolipase C (lecitinase); aumenta a permeabilidade vascular; hemolisina; produz atividade necrosante, como na mionecrose

Toxina β Toxina letal; atividade necrosante

Toxina ε Toxina letal; permease

Toxina ι Toxina letal binária, atividade necrosante; ribosilação de ADP

Toxina δ Hemolisina

Toxina θ Hemolisina termolábil e sensível ao oxigênio; citolítica

Toxina κ Cologenase; gelatinase; atividade necrosante

Toxina λ Protease

Toxina μ Hialuronidase

Toxina ν Desoxirribonuclease; hemolisina; atividade necrosante

Enterotoxina Altera a permeabilidade da membrane no íleo(citotóxica, enterotóxica); superantígeno

Neuraminidase Altera receptores de gangliosídeos de superfície; promove a trombose capilar


- Epidemiologia De modo geral, habitam o trato intestinal de humanos e animais Amplamente distribuídos na natureza: ubiquitários

- Doenças clínicas Pele e feridas podem ser colonizadas por Clostridiums sem consequências clínicas Infecção de tecidos moles: • Celulite: Formação de gases nos tecidos moles; pode evoluir para miosite

supurativa • Fasciite ou miosite supurativa: acúmulo de pus nos tecidos musculares; não

há necrose muscular e sintomas sistêmicos• Mionecrose ou gangrena gasosa: Extensa necrose muscular, choque,

insuficiência renal podendo levar a morte; hemólise extensa e hemorragia; outras espécies de Clostridiums podem causar esta doença (Ex: C. septicum)

Intoxicação alimentar: causada pela ingestão de carnes contaminadas com C. perfringes tipo A contendo enterotoxinas; cólicas abdominais, diarréia

Enterite necrosante: causada pela toxina beta produzida por C. perfringens do tipo C; processo necrosante do jejuno causando dor abdominal, diarréia, ulceração do intestino e perfuração da parede intestinal levando a peritonite e choque

-Diagnóstico LaboratorialMorfologia característica: detecção de bastonetes gram-positivos em amostras clínicasFácil cultivo em meios simplesIsolamento de mais de 105 organismos por grama de comida ou 106 bactérias por grama de fezes coletadasImunoensaio para detecção de enterotoxina em amostras fecais

-Tratamento e prevenção Tratamento com antibióticos: penicilina Terapia antibiótica contra intoxicação alimentar é desnecessária: doença autolimitante Prevenção: cuidados apropriados com feridas


CLOSTRIDIUM TETANI

- Fisiologia e estrutura Grande bastonete Móvel Esporulado; esporos terminais

redondos – aparência: raquete Bactérias proteolíticas, incapazes de

fermentar carboidratos Sensível a toxidade do oxigênio –

difícil de cultivar Meio de ágar – película sobre a

superfície

CLOSTRIDIUM TETANI

- Patogênese e Imunidade C. tetani produz duas toxinas:• Hemolisina sensível ao oxigênio (tetanolisina)• Neurotoxina termolábil codificada por plasmídeo (tetanospasmina) Cepa atóxica não pode se converter a cepa toxigênica – plasmídeo não-

conjugativo Produzida durante a fase estacionária de crescimento Liberada na lise celular

Tetanolisina: Significado clínico da enzima é desconhecido Enzima inibida pelo colesterol plasmático e pelo oxigênio

CLOSTRIDIUM TETANI

Tetanospasmina Responsável pelas manifestações clínicas do tétano Toxina A-B clivada em uma subunidade leve (cadeia A) e uma

pesada (cadeia B) por uma protease endógena quando a célula libera a neuro-toxina: Cadeia pesada: porção carboxiterminal – liga-se a receptores

de ácido siálico e glicoproteínas Cadeia leve: endopeptidase de zinco – cliva proteínas centrais

envolvidas no trasporte e liberação neurotransmissores Inativa proteínas que regulam a liberação de neurotransmissores

glicina e GABA Resulta em paralisia espástica Ligação da toxina é irreversível

CLOSTRIDIUM TETANI- Epidemiologia C. tetani é ubiquitário

Encontrado em solo fértil e coloniza o trato gastrointestinal de animais

- Doenças clínicas O período de incubação (dias até semanas) está

relacionada à distância da infecção primária em relação ao sistema nervoso central

Tétano generalizado (mais comum): envolvimento dos músculos do masseter (trismo). Sinais: riso sardônico, sialorréia, sudorese, irritabilidade, espasmos dorsais (opistótono)

Tétano localizado – confinada à musculatura no local da infecção primária, como por exemplo, o tétano cefálico

Tétano neonatal – infecção inicial no coto umbilical

CLOSTRIDIUM TETANI

- Diagnóstico Laboratorial diagnóstico feito com base na apresentação

clínica a detecção microscópica de C. Tetani ou seu

isolamento em cultura são úteis, porém falhos

os resultados da cultura são positivos em 30% dos pacientes com tétano

toxina e anticorpos não são detectáveis no paciente – toxina se liga e é internalizada por neurônios motores

- Tratamento, prevenção e controle Imunização passiva com imunoglobulina

tetânica humana Vacinação com toxóide tetânico Debridamento da ferida primária Uso de metronidazol

CLOSTRIDIUM BOTULINUM

- Fisiologia e Estrutura É o agente etiológico do botulismo que compõe um grupo heterogêneo de

bastonetes anaeróbios e esporulados A doença humana está associada às toxinas do tipo A, B, E e F


- Patogênese e Imunidade A toxina C. botulinum é uma protoxina de 150.000 Da que contém uma

cadeia leve e uma pesada O quadro clínico resultante do botulismo consiste em uma paralisia flácida,

pois a acetilcolina necessária para a excitação muscular não é liberada devido á inativação das proteínas que regulam sua liberação

A recuperação da função após o botulismo requer a regeneração das terminações nervosas


- Epidemiologia C. botulinum é comumentemente isolado em amostras de solo e água

em todo o mundo (solos úmidos, neutros, alcalinos e orgânicos) Foram identificadas as seguintes formas de botulismo:

BOTULISMO ALIMENTAR:

1. Está associada, em sua maioria, ao consumo de alimentos enlatados em casa e, ocasionalmente, ao consumo de peixes em conserva

2. Os alimentos podem apresentar boa aparência, porém mesmo uma pequena quantidade é suficiente para provocar a doença

3. Os sintomas iniciais são: fraqueza e tonteiras, visão borrada, boca seca e dores abdominais

4. Pacientes com a doença progressiva apresentam paralisia flácida e podem vir a óbito por paralisia respiratória

5. A recuperação completa é demorada, pois exige a regeneração das terminações nervosas


BOTULISMO INFANTIL:

1. É a forma mais comum e está associada ao consumo de alimentos (particularmente mel) contaminados com esporos botulínicos

2. A doença é causada por neurotoxinas produzidas in vivo por C. botulinum que coloniza o trato gastrointestinal de crianças. Embora, adultos estejam expostos ao organismo em sua dieta, C. botulinum não é capaz de proliferar em seus intestinos

3. Os sintomas são inicialmente inespecíficos (constipação, choro fraco e comprometimento no desenvolvimento). A doença progressiva pode apresentar a paralisia flácida e a parada respiratória, porém os índices de mortalidade, neste caso, são muito baixos

BOTULISMO DE LESÃO:

1. Desenvolve-se a partir da produção de toxinas por C. botulinum em lesões contaminadas

2. Os sintomas são idênticos aos da doença alimentar, porém o período de incubação é mais longo e os sintomas gastrintestinais são menos proeminentes


- Diagnóstico Laboratorial O diagnóstico clínico de botulismo é confirmado se o organismo for isolado ou

se for demonstrada a atividade da toxina. A toxina é mais facilmente encontrada nos estágios iniciais da doença.

C. botulinum deve ser cultivado a partir de fezes de pacientes com doença alimentar ou infantil. A amostra deve ser aquecida a 80ºC por 10 minutos para garantir a destruição de todas as bactérias que não são clostrídios e a germinação dos esporos de C. botulinum (resistentes ao calor)

A demonstração de produção da toxina deve ser realizada com um bioensaio em camundongos

- Tratamento Suporte ventilatório adequado Eliminação do organismo do trato gastrintestinal (lavagem gástrica e terapia

com penicilina por exemplo) Uso de antitoxina botulínica trivalente contra as toxinas A, B e E para

neutralizar toxinas circulantes na corrente sanguínea


- Prevenção Destruição dos esporos nos alimentos; praticamente impossível por

motivos práticos Impedir a germinação dos esporos; mantendo os alimentos em pH ácido

ou estocado a 4º C ou menos No caso do botulismo infantil, crianças com menos de 1 ano de idade

não devem comer mel; pois podem conter esporos de C. botulinum

CLOSTRIDIUM DIFFICILE Até metade da década de 1970, a importância clínica era desconhecida Estudos sistemáticos comprovam claramente que C. difficile produtor de toxinas

é responsável por doenças gastrointestinais associadas a antibióticos (desde diarréias benéficas e autolimitante até colite pseudomembranosa grave)

Produz duas toxinas:• Enterotoxina (Toxina A): quimiotáxica para neutrófilos, estimulando a infiltração

destes no ílio, com a liberação de citocinas. Também possui um efeito citopático, resultando na destruição das junções oclusivas, aumentando a permeabilidade da parede intestinal e diarréia subseqüente

• Citotoxina (Toxina B): provoca despolimerização da actina, levando a destruição do citoesqueleto celular

CLOSTRIDIUM DIFFICILE Possuir altos níveis de toxinas não

parece ser determinante para o desenvolvimento da doença. “Proteínas da camada superficial” (SLPs) bacterianas são importantes para a ligação do microorganismo ao epitélio intestinal, levando a produção localizada de toxinas e subseqüente dano tecidual

Por que essa doença está relacionada a antibióticos?

Esse microorganismo faz parte da microbiota intestinal em um pequeno número. A administração de antibióticos permite o desenvolvimento da doença pois altera a flora entérica normal, permitindo um supercrescimento destes organismos relativamente resistentes ou torna o paciente mais suscetível à aquisição exógena de C. difficile

Fator de Virulência

Atividade Biológica

Enterotoxina (toxina A)

Provoca quimiotaxia; induz a produção de citocinas com hipersecreção de líquidos; provoca necrose hemorrágica

Citotoxina (toxina B)

Induz a despolimerização de actina com perda do citoesqueleto celular

Fator adesina

Medeia a ligação a células humanas do cólon

Hialuronidase Provoca atividade hidrolítica

Formação de esporos

Permite a sobrevivência do organismo durante meses no ambiente hospitalar

Tabela 4

CLOSTRIDIUM DIFFICILE

- Diagnóstico Laboratorial Demonstração das toxinas nas fezes

do paciente com sintomas compatíveis

- Tratamento Geralmente a interrupção do

antibiótico relacionado é suficiente para aliviar a doença leve. Entretanto, terapia específica com metronidazol ou vancomicina é necessária para o tratamento para diarréia grave ou colite. É importante ressaltar que apenas as formas vegetativas são destruídas por antibióticos; os esporos são resistentes

BACTÉRIAS GRAM-NEGATIVAS ANAERÓBIAS

- Fisiologia e Estrutura Bacteroides, Fusobacterium,

Porphyromonas, Prevotella (bastonetes) e Veillonella (cocos): tratos respiratório superior, gastrointestinal e genitourinário humanos

A diversidade de espécies anaeróbias é grande, mas poucas causam infecções

Bacteroides fragilis é o patógeno anaeróbio endógeno mais importante: é pleomórfico em tamanho e forma; Prevotella: bastonete muito pequeno; Fusobacterium: alongado

Bacteróides: parede celular Gram-negativa, podem ter cápsula de polissacarídeo

A camada de LPS dos bacteroides tem pouca ou nenhuma endotoxina, ao contrário de outros bastonetes Gram-negativos anaeróbios

Componente lipídio A do LPS não tem grupos fosfato nos resíduos glicosamina e número de ácidos graxos ligados aos aminoaçúcares é reduzido: influenciam na perda de atividade pirogênica

Cocos Gram-negativos anaeróbios são raramente isoladas em espécimes clínicas

- Patogênese e Imunidade Bacteroides distasonis e Bacteroides thetaiotaomicron: espécies

bacteroides predominantes do trato gastrointestinal Porém, B. fragilis que ocorre em menos quantidade na microbiota

gastrointestinal é o mais associado às infecções intraabdominais Fatores de maior virulência: aderência ao tecido do hospedeiro, proteção

da resposta imune e destruição tecidual B. fragilis e Prevotella melaninogenica aderem mais efetivamente às

superfícies peritoniais do que outros anaeróbios, pois tem cápsula polissacarídica

B. fragilis, outros bacteroides e Porphyromonas gingivalis aderem às células epiteliais por fímbrias

A cápsula polissacarídica é antifagocítica Ácidos graxos de cadeia curta (ex. ácido succínico) produzidos no

metabolismo anaeróbio inibem a fagocitose e a morte intracelular Algumas Porphyromonas e Prevotella produzem proteases que

degradam imunoglobulinas

Infecção Bactérias

Cabeça e pescoço

Bacteroides ureolyticusFusobacterium nucleatumFusobacterium necrophorumPorphyromonas asaccharolyticaProphyromonas gingivalisPrevotella intermediaPrevotella melaninogenicaVeillonella parvula

Intra-abdominal

Bacteroides fragilisBacteroides thetaiotaomicronPrevotella melaninogenica

Ginecológica

Bacteroides fragilisPrevotella biviaPrevotella disiens

Pele e tecido mole Bacteroides fragilis

Bacteremia

Bacteroides fragilisBacteroides thetaiotaomicronFusobacterium spp.

Normalmente os anaeróbios causadores de doença toleram exposição ao oxigênio. Catalase e superóxido dismutase estão presentes em muitas amostras patogênicas

Muitas enzimas citotóxicas são associadas a anaeróbios Gram-negativos, virulentos ou não, e podem causar destruição tecidual

As amostras de B. fragilis enterotoxigênica que causam doença diarreica produzem uma toxina termolábil metaloprotease dependente de zinco (toxina BFT);

BFT altera a morfologia do epitélio intestinal por rearranjo da F-actina, aumentando a secreção de cloretos e perda de líquido

Tabela 5

- Doenças Clínicas Infecções do Trato Respiratório (raramente associados ao trato respiratório

inferior):• Geralmente causas por misturas de anaeróbios Gram-negativos . Sendo mais

comumente isolados : Prevotella, Porphyromonas,Fusobacterium e Bacteróides “ não flagillis”

Abscesso Cerebral:• Tipicamente associadas a uma história de sinusite ou otite crônica.• Infecções polimicrobianas que envolvem geralmente as seguintes epécies

anaeróbias : Prevotella, Porphyromonas,Fusobacterium Infecções Intra-Abdominais:• Variada população de bactérias colonizam o TGI, porém poucas estão envolvidas

em infecções intra-abdominais• Vários anaeróbios são isolados nessas infecções, sendo B. fagilis o

microorganismo mais comum Infecções Ginecológicas:• Causadas freqüentemente por misturas de anaeróbios• Embora demais anaeróbios possam ser isolados nessas infecções, Prevotella

bivia e Prevotella disiens são os mais importantes• Exemplos de infecções : doença inflamatória pélvica , abscessos,

endometrite,infecção de ferida cirúrgica

Infecções de pele e tecidos Moles:• Bactérias Gram- negativas não fazem parte da microbiota da pele• Introduzidas por mordidas ou contaminação pós trauma em qualquer parte da

superfície do corpo• Essas bactérias podem apenas colonizar uma ferida como progredir para uma

doença que pode levar a óbito , como mionecrose• B. fagilis é um microorganismo importante nessas infecções

Bacteremia:• A baixa incidência de bacteremia não está completamente compreendida, mas

provavelmente pode ser atribuída ao uso amplamente difundido de antibióticos de largo espectro

Gastroenterite:• B. fagilis produtoras de enterotoxinas que podem gerar uma diarréia aquosa

autolimitante• Observadas em maior incidência em crianças com menos de 5 anos de idade

- Diagnóstico Laboratorial Microscopia: informação preliminar útil Cultura:• Amostras coletadas e transportadas em sistema livre de oxigênio• Inoculadas em meios específicos para isolamento de anaeróbios• Incumbas em ambiente anaeróbio• Não haver contaminação com a micro biota normal• Mantidas em ambiente úmido (viabilidade bacteriana)• Crescimento num tempo médio de 2 dias• Uso de meios seletivos favorece o isolamento dos anaeróbios mais importantes• Exemplo : meios enriquecidos com sangue lisado estimulam a produção de um

pigmento em muitos microorganismos como Porphyromonas e Prevotella

Identificação Bioquímica: Identificação preliminar grupo B. fagilis : Coloração de Gram e morfologia das colônias Resistência â Kanamicina, vancomicina e celistina Crescimento estimulado por 20% de bile

A identificação definitiva (deste grupo e outros anaeróbios Gram-negativos ): uso de sistemas bioquímicos comercialmente preparados que medem a atividade de enzimas pré-formadas.

- Tratamento, Prevenção e Controle Infecções microbianas anaeróbias severas: terapia antimicrobiana + intervenção

cirúrgica Geralmente esses microorganismo não produzem b-lactamase , não sendo

resistentes a penicilina e muitas cefalosporinas Antibióticos contra bastonetes anaeróbios Gram-negativos:

metronidazol,carbapenema e b-lactâmicos inibidores da b-lactamase (quando produzem a enzima)

Como Bacterioides spp fazem parte da micro biota normal e a infecção por esses microorganismos é resultante de sua disseminação endógena e é praticamente impossível ser controlada. Porém cuidados durante intervenções cirúrgicas pode evitar essa disseminação para locais estéreis do organismo

Obrigada!

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