Bacilos entéricos Gram-negativos: Enterobacteriaceae

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1 Departamento de Microbiologia Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Minas Gerais Bacilos entéricos Gram-negativos: Enterobacteriaceae Introdução A família Enterobacteriaceae constitue um grande grupo heterogêneo de bastonetes Gram-negativos cujo habitat natural é o trato gastrointestinal dos seres humanos e animais, organismos muito disseminados podendo ser encontrados no ambiente (solo, água e mineral). São bactérias anaeróbias facultativas com grande atividade metabólica, fermentam glicose sendo a maioria oxidase negativa, possuem estrutura antigênica complexa, diferentes fatores de virulência e podem produzir toxinas. Resistentes à dessecação e a diversas substâncias como bile e corantes. Não esporulam e multiplicam-se rapidamente em meio simples. Podem possuir capacidade de ser móveis quando há flagelos peritríqueos. Estrutura Antigênica As Enterobacteriaceae possuem estrutura antigênica complexa. A sua classificação sorológica baseia-se em três grupos principais de antígenos: - Polissacarídeos O, somáticos ou de parede (LPS)- há mais de 150 antígenos termoestáveis diferentes; - Os antígenos K (termolábeis), capsulares (proteínas ou polissacarídeos)- há mais de 100 antígenos diferentes; - As proteínas H (flagelares)- há mais de 50 antígenos diferentes. Os grupos de maior relevância clínica são: Doenças infecciosas intestinais e extra-intestinais: Escherichia coli, Salmonella enterica e Yersinia. Doença infecciosa intestinal: Shigella. Doenças infecciosas extra-intestinais: Klebsiela, Enterobacter, Serratia, Proteus, Providencia, Morg anela,citrobacter,edwardsiella e Hafnia. 1

2 Endotoxina Cápsula Variação da fase antigênica Seqüestro de fatores de crescimento Resistência ao poder bactericida do soro Resistência a antibióticos Fator de virulência compartilhado por todas as bactérias Gram-negativas aeróbias e algumas anaeróbias. Envolvidas na ativação do complemento, liberação de citocinas, leucocitose, trombocitopenia, coagulação intravascular disseminada, febre, diminuição da circulação periférica, choque e morte. As Enterobacteriaceae encapsuladas são protegidas da fagocitose por antígenos capsulares hidrofílicos, que repelem a superfície celular hidrofóbica dos fagócitos. Estes antígenos interferem na ligação dos anticorpos às bactérias e são imunógenos ou ativadores fracos do complemento. Entretanto o papel protetor da cápsula diminui quando ocorre o desenvolvimento dos anticorpos anticapsulares específicos. A expressão dos antígenos K capsulares e H flagelares encontra-se sob o controle genético do microrganismo. Cada um desses antígenos pode ser alternadamente expresso ou não expresso (variação de fase), podendo proteger as bactérias da morte celular mediada por anticorpos. As bactérias produzem seus próprios compostos competitivos de quelação do ferro: os siderófilos, a enterobactina e a aerobactina. O ferro também pode ser liberado da célula hospedeira por hemolisinas produzidas pelas bactérias. A cápsula bacteriana pode proteger o microrganismo da destruição sérica e outros fatores pouco definidos impedem a ação de componentes do complemento sobre as bactérias e sua subseqüente eliminação mediada pelo complemento. Essa resistência pode ser codificada em plasmídios transferidos e trocados entre espécies, gêneros e até mesmo famílias de bactérias. Por mais rápido que se desenvolvam novos antibióticos, os organismos são capazes de desenvolver resistência contra eles. Identificação de enterobactérias O principal diagnóstico laboratorial é feito por meio da cultura. Os membros da família Enterobacteriaceae crescem rapidamente em meios de cultura. São empregados meios seletivos (por exemplo, ágar MacConkey, ágar eosina-azul-de-metileno) para a cultura de amostras normalmente contaminadas com outros microrganismos, para separar as Enterobacteriaceae fermentadoras de lactose das linhagens que não a fermentam, fornecendo assim, informações que podem ser utilizadas para orientar o tratamento antimicrobiano empírico. Meios altamente seletivos são úteis para o isolamento de microrganismos como Salmonella e Shigella. 2

3 Identificação bioquímica Os sistemas de testes bioquímicos tornaram-se cada vez mais sofisticados e, na atualidade, praticamente todos os membros da família podem ser identificados com precisão em 4 à 24hs com um dos vários sistemas de identificação comercialmente disponíveis. Classificação sorológica Útil para determinar o significado clínico de um microrganismo isolado, bem como para classificar microrganismos isolados com propósitos epidemiológicos. Todavia, a utilidade deste procedimento é limitada devido a reações cruzadas com microrganismos antigenicamente relacionados da família Enterobacteriaceae e microrganismos de outras famílias. Doenças Infecção do Trato Urinário (ITU) As ITU acometem mais de 50% da população, e sua prevalência pode variar com relação à idade e sexo.mulheres entre 10 e 20 a 40 anos são mais propensas a ter essa doença e em homens a faixa etária é de menor de três anos e acima de 50 anos.as causas das infecções podem ser por higiene inadequada, fatores que interferem com o fluxo urinário e ação mecânica causando suscetibilidade, tendência á recorrência, reinfecção e cronificação. Na comunidade, quando ocorre infecção aguda do TU, 80% têm como causa a E.coli uropatogênica (UPEC), presente em mais de 20% da população; o restante pode ser por Klebsiella e Proteus e são de via ascendente, ou seja, a bactéria atinge a uretra, vai para a bexiga e depois para os rins. No ambiente hospitalar, a ITU pode ser causada por instrumentação (catéter) e alterações de microbiota. Exemplo de bactérias que podem causar infecções hospitalares: E.coli, Klebsiella, Proteus, Providencia, Serratia, Pseudomonas, Enterococus e Staphylococus coagulase negativa. O diagnóstico etiológico das infecções do TU se dá pela coleta do jato médio urinário (primeira urina da manhã). Pela técnica de Gram de gota de urina não centrifugada se obtém um diagnóstico presuntivo (maior ou igual a uma bactéria/campo). Também é possível fazer o teste de urocultura que cultiva as bactérias da urina em um meio não seletivo ou em mais de um meio de cultura. Enterite aguda Transmitida por água contaminada, de pessoa para pessoa e por objetos. Em países desenvolvidos as causas são mais por via alimentar, ou seja, falta de higiene na hora de fazer ou lavar seus alimentos. A transmissão via água ocorre em países com falta de tratamento de água. As condições precárias tanto pessoais como domiciliar, econômicas e de saneamento básico fazem com que a transmissão fecal-oral seja prevalente e cause uma diarréia infecciosa aguda que se não tratada leva à morbidade das pessoas. Diarreia Há dois tipos: a aguda que dura até 7 dias e a crônica que pode durar mais de 4 semanas. A diarreia aguda pode ser principalmente de natureza infecciosa causando desidratação e desnutrição protéico-calórica, pois, há um aumento da secreção e diminuição da absorção, perda de fluidos e eletrólitos. O tratamento consiste em reidratação oral e venosa e em casos específicos antibioticoterapia. 3

4 Enteropatógenos - Vírus: Rotavirus, Roravirus, Adenovirus e Astrovirus. - Bactérias: Escherichia coli, Shigella, Salmonella enterica, Yersinia, Plesiomonas, Campylobacter e Vibrio cholerae. - Parasitas: Giardia lamblia, Crytosporidium parvum, Isospora belli, Cyclospora cayetanesis e Entamoeba histolytica. Escherichia coli Introdução O gênero Escherichia pertence à família Enterobacteriaceae. A bactéria E.coli é parte da microbiota normal do cólon em seres humanos e outros animais, mas pode ser patogênica dentro ou fora do trato gastrintentinal. A bactéria E.coli (Fig. 1) possui em sua estrutura fímbrias ou píli que freqüentemente são importantes para a sua aderência na superfície das mucosas do hospedeiro. A maioria das linhagens é capaz de fermentar a lactose, o que constitui uma diferença dos patógenos intestinais mais importantes, que são Salmonella e Shigella, os quais não fermentam a lactose. Possui diversidade fenotípica e genotípica e apresenta mais de 150 tipos antigênicos O, além disso, é um dos microrganismos mais comumente isolados em laboratórios de microbiologia clinica. Estrutura e Fisiologia A E. coli tem propriedades semelhantes às de outras Enterobacteriaceae. São todas anaeróbicas facultativas, oxidase-negativas, fermentam a glicose e podem gerar energia por redução de nitratos e nitritos. É o microrganismo mais presente nas fezes, sendo a causa mais freqüente de infecção do trato urinário, causa importante de diarreia aguda e meningite neonatal. A tipagem das linhagens é realizada com base nas diferenças em três antígenos estruturais: O, H e K. Há dois grupos de E.coli: as patogênicas, responsáveis por infecções do trato urinário (infecção via ascendente) e que pertencem a microbiota indígena, e as diarreiogênicas, que não fazem parte da microbiota indígena e causam infecção intestinal. Doença intestinal A transmissão da doença intestinal ocorre comumente pela rota fecal/oral. Há seis grupos diarreiogênicos que causam diarreia de formas diferentes, a saber: 4

5 E. coli enterotoxigênica (ETEC) E. coli enteropatogênica (EPEC) E. coli enterohemorrágica (EHEC) E.coli enteroagregativa (EAEC) E. coli enteroinvasiva (EIEC) E. coli difusamente aderente (DAEC) É a causa mais comum de diarreia em viajantes. Por um processo mediado por enterotoxinas (termoestável, termolábil ou ambas), as ETECs causam uma hipersecreção prolongada de íons cloreto e água pelas células da mucosa do intestino e inibem a reabsorção de sódio. Elas atacam as células das mucosas do intestino delgado, causando a destruição das microvilosidades e o desenvolvimento de lesões características (causam a degeneração focal de microvilosidades, aderência íntima e rearranjo de actina pedestal). Ocorre diarreia líquida, não inflamatória, que raramente se torna crônica. As EHECs ligam-se às células no intestino grosso, onde produzem uma exotoxina (toxina Shiga), que causa uma forma de diarreia abundante e com sangue (colite hemorrágica) na ausência tanto de invasão da mucosa como de inflamação. O reservatório primário da EHEC é o gado. Portanto, a possibilidade de infecção pode ser bastante diminuída pelo cozimento apropriado da carne de gado e por pasteurização do leite. As bactérias se aderem de forma agregativa à mucosa intestinal, liberam toxina termoestável, hemolisinas e citotoxinas, aumentando a produção de muco, resultando numa diarreia mucóide que, se persistente, pode resultar em atraso no desenvolvimento, quando em crianças. Caracteriza-se por aderência, invasão, multiplicação intracelular e disseminação célula-célula. O processo ocorre no intestino grosso e a invasão ocorre apicalmente pela célula M e, a partir dela, as bactérias invadem os enterócitos pela membrana baso-lateral. Caracteriza-se por aderência difusa às células do intestino. O mecanismo de patogenicidade e o órgão alvo (intestino grosso ou intestino delgado) não são bem conhecidos. Doença extra-intestinal A fonte de infecção para a doença extra-intestinal é, freqüentemente, a microbiota do próprio paciente, em que a E.coli do indivíduo não é patogênica no intestino, mas causa doença quando encontrada, por exemplo, na bexiga ou na corrente circulatória. São exemplos de doença extra-intestinal causada por E. coli as infecções do trato urinário (ITU) e a meningite neonatal. 5

6 Tratamento e prevenção A melhor forma de prevenir a doença intestinal é o cuidado na seleção, no preparo e no consumo de alimentos e água. Salmonella Introdução Os membros do gênero Salmonella podem causar uma variedade de doenças, incluindo a gastroenterite e a febre entérica (tifóide). Não pertence à microbiota indígena humana, podendo, entretanto, ser mantida como reservatório, permanecendo por algum período no trato gastrintestinal humano. Todas as cepas são agrupadas em uma única espécie que é dividida em mais de 2000 sorotipos, com base nos antígenos da parede celular (O), flagelar (H) e capsular (Vi, análogo ao K). A maioria das cepas de Salmonella produz ácido e gás durante a fermentação da glicose. Dentre as espécies patogênicas, destacam-se: - S. typhimurium, S. enteritidis, S. newport: causadoras da enterite aguda. - S. Choleraesuis: responsáveis por infecção focal e bacteremia (diarreia em porcos). - S. typhi: Responsável pela febre tifóide (quadro de febre prolongada e bacteremia endêmica em países da America Latina e Ásia). Epidemiologia O sorotipo typhi é o único exclusivamente patógeno de seres humanos, enquanto outras cepas são associadas a animais e alimentos. Patogênese A bactéria Salmonella invade as células epiteliais do intestino delgado e grosso (íleo células M), multiplicação no interior dos vacúolos, secreção de água e eletrólitos e como conseqüência pode ocorrer a diarreia inflamatória (S. enterica). O desenvolvimento dos sintomas clínicos depende de fatores bacterianos, incluindo proteínas que induzem as células epiteliais a endocitar as bactérias e promoverem sua sobrevivência dentro de células fagocíticas. A infecção por Salmonella pode causar tanto doença intestinal quanto extra-intestinal 6

7 Gastroenterite É caracterizada por náusea, vômito e diarreia (normalmente sem sangue) que se desenvolve geralmente dentro de 48 horas após a ingestão de comida ou água contaminadas. Febre e contrações abdominais são sintomas comuns. Febre entérica (tifóide) É uma doença sistêmica grave com risco de morte. A sintomatologia específica pode incluir calafrios, sudorese, cefaléia, anorexia, fraqueza, dor de garganta, tosse e mialgia. Tratamento e Prevenção Para a gastroenterite, normalmente a terapia com antibióticos não é necessária. Para a febre entérica, os antibióticos apropriados incluem os beta-lactâmicos e as fluroquinolonas. A prevenção da infecção é obtida com a disposição adequada de esgotos, o manuseio correto de alimentos e a boa higiene pessoal. Shigella Introdução As espécies de Shigella causam a Shigelose (disenteria bacilar), que é uma doença intestinal humana que ocorre mais freqüentemente em crianças pequenas. O reservatório dessa bactéria encontra- -se em seres humanos e primatas superiores. Epidemiologia As bactérias do gênero são normalmente disseminadas de pessoa a pessoa, sendo os sanitários a maior fonte dos microrganismos. Moscas e alimentos ou água contaminados podem também transmitir a doença. 7

8 Patogênese e significado clínico A Shigella invade e destrói a mucosa do intestino grosso. Uma exotoxina pode ter um papel secundário no desenvolvimento das lesões no intestino. A Shigella causa a disenteria bacilar clássica, caracterizada por diarreia com sangue, muco e contrações abdominais dolorosas. Em populações não comprometidas, a disenteria não tratada normalmente é superada em uma semana, mas pode persistir. Identificação laboratorial No curso da doença aguda, as bactérias podem ser cultivadas a partir de fezes utilizando ágar Hektoen, que é diferencial e seletivo ou outros meios específicos para patógenos intestinais Tratamento e prevenção Os antibióticos podem reduzir a duração da doença e o período de transmissão da bactéria, mas seu uso é controverso devido à elevada resistência a eles. A proteção das fontes de água e alimentos e a higiene pessoal são cruciais na prevenção das infecções por Shigella. Yersinia Introdução Existem sorotipos múltiplos das principais espécies, os antígenos Y e W são fatores de virulência. Diferentemente da maioria das enterobactérias patogênicas, as espécies de Yersinia desenvolvem- -se bem em temperatura ambiente, assim como a 37 C. 8

9 Patogênese e significado clínico A infecção ocorre via ingestão de alimento contaminado, por contato com animais domésticos colonizados, abatedouros ou carne crua (principalmente carne de porco). Quando acompanhada por endurecimento do quadrante direito baixo e leucocitose, os sintomas são clinicamente indistinguíveis de apendicite. Identificação laboratorial CIN (meio seletivo para Yersinia) O BD Yersinia Selective Agar(CIN) é adequado para isolamanto de Yersinia enterocolítica proveniente de amostras de fezes humanas e outros materiais. O BD Yersinia Selective Agar foi descrito pela primeira vez por Schiemann como alternativa ao Ágar de MacConkey e outros meios vulgarmente utilizados para o isolamento de Yersinia enterocolitica, uma agente causador da gastroenterite. Descobriu-se que este meio é superior aos agares de MacConkey, SS, CAL ou Y. As colónias de Yersinia enterocolitica estarão dotadas de centros em vermelho escuro circundados por um rebordo transparente e pálido, fazendo lembrar um olho-de-boi no BD Yersinia Selective Agar e no BD Aeromonas Yersinia Agar após 24 horas de incubação. Após 42 a 48 horas de incubação, estes apresentam-se completamente cor-de-rosa. A Yersinia pseudotuberculosis geralmente não possui a zona transparente em torno das colónias. A Aeromonas produz colónias mais pálidas que também possuem um centro cor-de-rosa avermelho e são positivas para oxidase. É fácil diferenciar a Aeromonas da Yersinia e de outras Enterobacteriaceae realizando um teste padrão de oxidase (apenas as Aeromonas spp. apresentarão um resultado positivo). É necessário proceder à confirmação bioquímica e serológica para uma completa identificação dos isolados suspeitos. Tratamento e prevenção A redução das infecções e dos surtos depende das medidas que limitam o potencial de contaminação da carne e da garantia de manuseio e preparação apropriados. Outras Enterobactereiaceae Enterobacter Fermentam lactose. Raramente causam doenças primárias em seres humanos, mas com freqüência colonizam pacientes hospitalizados. Klebsiella Fermentam lactose. Causam uma pneumonia lombar necrotizante em indivíduos comprometidos pelo alcoolismo, diabetes ou doença pulmonar obstrutiva crônica. 9

10 Serratia Pode causar infecções extra-intestinais no trato respiratório inferior e no trato urinário, especialmente em pacientes hospitalizados. Proteus, Providencia e Morganella Proteus as espécies de Proteus provocam infecções nos seres humanos apeas quando deixam o trato intestinal. São encontrados em infecções das vias urinarias e causam bacteriemia, pneumonia e lesões em pacientes debilitados. O Proteus vulgaris e a Morganelas morganii são importantes patógenos hospitalares. Providencia as espécies de Providencia ( P. rettgeri, P. alcalifaciens e P. stuartii) estão presentes na flora intestinal normal. Todas causam infecções das vias urinarias e ocasionalmente outras infecções, e ás vezes são resistentes ao tratamento antimicrobiano. 10

11 Leitura Sugerida EDWARDS, P. R; EWING, W. H. Identification of enterobacteriaceae. 3. ed. Minneapolis: Burgess, p. MURRAY, P. R. et al. Microbiologia médica. 5ª ed. - Rio de Janeiro (RJ) Elsevier, LEAL, N. C.; CAVALCANTI, T. I. R.; COSTA, M. F.; RODRIGUES, D dos P.; HOFER, E. Avaliação de dois meios de transporte no isolamento de enterobactérias patogênicas / Comparison of some transport culture media for pathogenic enterobacteria. Rev. microbiologia; 19 (4): out-dez BD Yersinia Selective Agar (CIN) BD Aeromonas Yersinia Agar; NSTRUÇÕES DE UTILIZAÇÃO MEIOS EM PLACAS PRONTOS A USAR;PA Rev.: April 2013