Mecanismos de Patogenicidade e Resistência Bacteriana

Mecanismos de Patogenicidade

• Por que nem sempre ocorre infecção? – Micro-organismo alojado em local anatômico onde é incapaz de se multiplicar • Agentes respiratórios na pele – Falta de calor, umidade, nutrientes, pH baixo e ácidos graxos. Por que nem sempre ocorre infecção? • Fixação em receptores específicos – Capazes de se multiplicar e causar danos • Fatores antimicrobianos – Destroem e inibem o crescimento • Lisozima (lágrima, suor, saliva) • Microbiota endógena local • Produção de bacteriocinas • Estado nutricional e saúde do hospedeiro • Hospedeiro imune ao patógeno específico. Doença pode ser: • Aguda – Início repentino seguido de recuperação rápida • Influenza • Subaguda – Início repentino e evoluir para uma doença duradoura • Endocardites bacterianas • Crônica – Início insidioso e duração longa • Tuberculose

Sintomas X Sinais da doença

• Sintomas – Alguma evidência da doença experimentada pelo enfermo (caráter subjetivo) • Doença sintomática ou assintomática • Sinal da doença – Algum tipo de evidência objetiva da doença • Resultados de testes laboratoriais – Não percebidos pelo paciente

Infecções

• Latentes – Aquela que está em dormência • “escondidas” – Infecções por herpesvírus • Primárias – Infecção que surge primeiro • Secundárias – Aparece após uma infecção primária – Infecções virais seguidas de infecções bacterianas

Fixação

• Receptores ou Integrinas – Molécula na superfície da célula do hospedeiro reconhecida por determinado patógeno • Reconhecimento e fixação – Maioria são glicoproteínas • Adesinas ou Ligantes – Molécula na superfície do patógeno capaz de reconhecer e se ligar a um receptor específico

Fímbrias bacterianas (Pili):

• Projeções longas, finas, semelhantes a pelos, flexíveis – Compostas pela proteína pilina • Permitem a fixação em superfícies

Patógenos intracelulares

• Obrigatórios – Precisam viver no interior das células para sobreviver e multiplicar • Rickettsia e Chlamydia (membranas que vazam) • Ehrlichia e Anaplasma: intraleucocíticos • Babesia e Plasmodium: Intraeritrocíticos

• Facultativos – Capazes de viver tanto na forma intracelular quanto extracelular

• Mecanismos de sobrevivência – Sobrevivência no interior de fagócitos – Parede do M. tuberculosis – cera (impede fagocitose) – Mecanismos desconhecidos

Cápsulas

: • Ação antifagocítica – Fagócitos desprovidos de receptores de superfície para material polissacarídeo da cápsula – Pasteurella, Haemophilus, Neisseria. Ex: cápsula de ácido hialurônico. Streptococcus pneumoniae - Antigenicamente indistinta das células do hospedeiro, antifagocitária - degradam o fator C3b do sistema do complemento.

Flagelos

• Permitem às bactérias flageladas (móveis) invadirem áreas aquosas do corpo – Onde as bactérias imóveis são incapazes de chegar • Escape da fagocitose – Movimento

Exoenzimas

: • Enzimas que favorecem o escape do sistema imune, invasão ou danos aos tecidos – Enzimas necrosantes • Destruição de células e tecidos – Streptococcus pyogenes (“comedoras de carne”)

– Coagulase • Se liga à protrombina (complexo estafilotrombina) • Ativação da protease da protrombina – Fibrinogênio em fibrina » S. aureus - coagula o plasma, formando um revestimento viscoso de fibrina • Proteção da fagocitose e anticorpos

• Quinases (fibrinolisinas) – Efeito oposto à coagulase • Dissolvem coágulos – Escapam dos coágulos » Estreptoquinase, Estafiloquinase

• Hialuronidase – Permitem que os patógenos se espalhem no tecido conjuntivo • Dissolve o ácido hialurônico ou cimento polissacarídico que mantém as células agrupadas – Staphylococcus, Streptococcus, Clostridium

• Colagenase – Degrada o colágeno • Tendões, cartilagem e ossos – Clostridium perfringens • Lecitinase – Destruição das membranas celulares do hospedeiro • Clostridium perfringens

• Hemolisinas – Lisam eritrócitos • Fonte de ferro

LIPOPOLISSACARÍDEO

Antígeno O e Lipídeo A (endotoxina LPS) Antigeno O ou somático (identificação no laboratório) Polissacarídeo central Fosfolípideo A- efeitos tóxicos

Mecanismos de lesão à célula do hospedeiro

Quorum sensing

• Processo de comunicação celular mediado pela densidade populacional – promove a ativação ou repressão de vários genes, levando a novos fenótipos • Bioluminescência • Formação de biofilmes • Expressão de genes de virulência • Transferência de DNA • Bactérias se comunicam – percepção da população • estímulo da multiplicação para sobrepor as defesas do hospedeiro • Campylobacter, Salmonella, P.aeruginosa

Mecanismos de escape do S. Imune - Variação antigênica

– Patógenos capazes de periodicamente alterar seus antígenos de superfície • Anticorpos produzidos deixam de ser eficazes – Influenza, HIV • Camuflagem ou Mimetismo molecular – Patógenos revestem seus antígenos de superfície com proteínas do hospedeiro, de modo que o patógeno não seja reconhecido como estranho • Pasteurella – cápsula de ácido hialurônico e heparina • Destruição de anticorpos – Enzima que destrói IgA

--- Antimicrobianos

Resistência bacteriana aos Antimicrobianos Surgimento de linhagens resistentes • Uso descontrolado dos antimicrobianos • Propriedade inerente de todos micro-organismos • Mecanismos – Troca de material genético entre bactérias – Tempo de geração curto – Seleção de bactérias resistentes

Resistência bacteriana

• Capacidade adquirida por um organismo de resistir aos efeitos de um agente quimioterápico – Ao qual seria a princípio suscetível • Micro-organismos produtores de antibióticos – Mecanismos de resistência para neutralizar e destruir seu próprio antibiótico – Origem dos genes codificadores • Disseminação – transferência horizontal de genes

Resistência bacteriana

• Muitas bactérias não apresentam sensibilidade a nenhum antimicrobianos existentes – “Super bactérias” – KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase) – Multirresistência • Resistência a três ou mais classes de antimicrobianos (Schwarz et al., 2010 ) • Tipos – Seleção cruzada » um único gene ou mutação conferindo resistência a 2 ou mais antimicrobianos – Cosseleção » Coexistência de distintos genes ou mutações na mesma cepa que confere resistência a diferentes classes de drogas • Corresistência

Mecanismos de Resistência

: • Um organismo pode ser: 1. Desprovido da estrutura inibida pelo ATB - Micoplasmas (sem parede celular – PEN) 2. Impermeável ao ATB – Gram-negativas (PEN e platensimicina) 3. Modificar o ATB para uma forma inativa – Estafilococos (β-lactamases) 4. Modificar o alvo dos antibióticos 5. Desenvolver uma via bioquímica resistente – Sulfas (captação de ácido fólico do ambiente) 6. Bombear o ATB para fora da célula (EFLUXO). Principais patógenos bacterianos multirresistentes em hospitais - Humanos - Staphylococcus aureus (MRSA), - Enterococcus sp., - Klebsiella sp., - Enterobacter sp., - Escherichia coli, - Pseudomonas sp. e - Acinetobacter sp. Atualmente – Bactérias de Grande risco à saúde Humana - Pneumococcus sp., - Gonococcus sp., - Mycobacterium tuberculosis, - Streptococcus sp. grupo A

Resistência Bacteriana

• Constitutiva – envolve micro-organismos que são naturalmente resistentes a um princípio – ocorre pela ausência do sítio de ação da droga antimicrobiana – Ex.: Resistência dos micoplasmas a penicilina G

• Adquirida – pode ocorrer por alterações no DNA cromossômico ou pela troca de material genético • Constitutiva – envolve micro-organismos que são naturalmente resistentes a um princípio – ocorre pela ausência do sítio de ação da droga antimicrobiana – Ex.: Resistência dos micoplasmas a penicilina G – pode ocorrer por alterações no DNA cromossômico ou pela troca de material genético – Mutações cromossomais

• Eventos espontâneos – muitas vezes são desvantajosos para a bactéria. Resistência adquirida por troca de material genético • Troca de genes de resistência presentes em elementos genéticos móveis – Resistência adquirida por troca de material genético • Bactérias diferentes podem se tornar resistentes a diversas drogas – resistência múltipla aos antimicrobianos. • formas de transmissão de resistência entre as bactérias

Mecanismo de resistência mediada por plasmídeo R

• Maioria genes de resistência nos plasmídeos – Codificam enzimas • Modificam e inativam o fármaco • Impedem a captação do ATB • Bombeiam ativamente para fora – Exemplo • Aminoglicosídios (estreptomicina, neomicina, kanamicina, espectinomicina) com estruturas químicas similares – Linhagens resistentes promovem a fosforilação, acetilação ou adenilação, modificando o fármaco, que perde a atividade antibiótica - Plasmídeos R com vários genes de resistência – Conferir resistência a múltiplos ATB

Origem dos plasmídeos de resistência

• Existência plasmídeo R anterior à era dos ATB – Linhagem de E.coli de 1946 com genes de resistência para tetraciclina e estreptomicina • ATB usado vários anos mais tarde – Genes de resistência a penicilinas semissintéticas antes de serem sintetizadas • Plasmídeos R com genes de resistência a ATB em bactérias Gram-negativas do solo – Não patogênicas • Vantagem seletiva (Streptomyces e Penicillium)

Disseminação da resistência aos fármacos antimicrobianos

• Uso extensivo e inadequado na medicina, veterinária e agricultura – Condições seletivas disseminação de plasmídeos R • Exposição de patógenos virulentos a doses subletais de ATB por períodos inadequados – Selecionar linhagens resistentes – Tendência se modificando nos EUA (10 anos) • Uso indiscriminado e não medicinal – Promotores de crescimento e aditivos profiláticos

Patógenos resistentes

• “Superbugs” – Micro-organismos resistentes a múltiplos fármacos • MRSA (S. aureus resistente à meticilina) • MRSE (S. epidermidis resistente à meticilina) – Cepas suscetíveis à vancomicina » VISA (S. aureus vancomicina intermediários) • Doses mais altas para eliminar a infecção » VRSA (S. aureus resistentes à vancomicina) • Infecções nosocomiais – VRE (Enterococcus resistente à vancomicina) • Infecções nosocomiais (trato urinário) – MDR-TB (M. tuberculosis resistente a múltiplos fármacos) • Isoniazida e Rifampicina • XDR-TB – Resistente à fluoroquinolonas (amicacina, kanamicina, capreomicina)

Bactericida ou Bacteriostático

: Agentes antimicrobianos • Inibição da síntese da parede celular – Previnem a ligação cruzada das cadeias de peptideoglicanos – Bactericidas • β lactâmicos (Penicilinas, cefalosporinas) e vancomicina – Ligação a receptores celulares • PBPs – penicillin binding proteins – Lise celular • Interferência na transpeptidação - atividade das autolisinas – β-lactamases (clivagem do anel β lactâmicos) • Plasmídeos (Estafilococos) • Cromossomos (Gram negativas) – Gram positivas • Alguns não atravessam a membrana externa das Gram negativas.

Agentes antimicrobianos

: • Inibição da função da membrana celular – Integridade violada • lesão celular e morte – Bactericidas • Polipeptídeos, polimixina e colistina – Baixa resistência e elevada toxicidade (nefrotóxicos e neurotóxicos) • Uso tópico • Inibição da síntese protéica – Ligação nos receptores das subunidades ribossomais 30S e 50S – Bactericida • Aminoglicosídeos – Bacteriostático • Nitrofuranos, Tetraciclinas, Florfenicol, Macrolídeos – Resistência mediada por plasmídeos • Enzimas • Inibição da síntese de ácidos nucléicos – Ação na DNA-girase • Separação das fitas de DNA durante a replicação bacteriana • Bactericidas Quinolonas (Ácido nalidíxico e Enrofloxacina) • Bactericida ou bacteriostáticos – Novabiocina – Ação na RNA-polimerase DNA-dependente • Previne a síntese de RNA • Ativo em Gram positivas, micobactérias • Rápido desenvolvimento de resistência – associado a outros agentes – Interferência na formação dos ácidos fólicos • Síntese de ácidos nucléicos • Sulfonamidas e Trimetoprim

Terapia antimicrobiana combinada

• Efeitos – Aditivo • soma das ações de cada fármaco – Sinergico • Amplificação da ação dos fármacos – Antagonismo • Redução na eficiência da terapia antimicrobiana – In vitro ou in vivo – Bactericida + bacteriostático • Antagonismo (atividade bactericida anulada) • Ex: Tetraciclina (TET) e Penicilina (PEN) – Sinergismo • Sulfonamidas e trimetoprim (sítios distintos da rota do ácido fólico) • Ácido clavulânico e penicilina (inibe a ação da β-lactamase)

Fatores que influenciam a atividade antimicrobiana

• In vivo – Sítio de ligação – Taxa de absorção – Sítio de excreção – Distribuição tecidual – Metabolismo de um agente específico. Patógeno Fármaco Hospedeiro. Resistência a antimicrobianos. Sensibilidade in vitro x Sensibilidade in vivo. Teste de sensibilidade a antimicrobianos – Análise fenotípica: Disco-difusão

- Diluição • Determinação da concentração inibitória mínima (CIM). Qualitativo Semi-quantitativo. Determinação da sensibilidade antimicrobiana

Teste de suscetibilidade a agentes antimicrobianos

• Seleção do agente antimicrobiano para testes e relatórios rotineiros decisão do laboratório em conjunto com o veterinário, uso de agentes listados entre os mais eficazes no tratamento de determinada infecção em um grupo animal, documento CLSI limita a listagem aos antimicrobianos atualmente aprovados para o tratamento ou controle de doenças. guias para seleção dos antimicrobianos - limitar o número da agentes a um representante de cada grupo de drogas relacionadas (classes) com atividade e resultados interpretativos semelhantes.

Determinação da sensibilidade antimicrobiana

: Método de disco-difusão • inoculação da bactéria em estudo em uma camada uniforme em uma placa contendo ágar Mueller-Hinton, • colocação de discos de papel, cada qual impregnado com concentrações conhecidas de antimicrobianos, na superfície do ágar antes do período de incubação, • após o período de incubação, observação de halos de inibição ao redor dos discos de antimicrobianos, • Medir o diâmetro dos halos de inibição e consultar tabelas para definir seu uso na terapêutica ou não.