CONTROLO DOS MICRORGANISMOS

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1 CONTROLO DOS MICRORGANISMOS evitar ou minimizar a contaminação de materiais inertes ou tecidos vivos por microrganismos que possam levar à sua deterioração ou causar doenças. - Medicamentos (industria farmacêutica) - Materiais (tecidos, calçado, construção civil, etc.) - Ambiente (em hospitais, em laboratórios, em cozinhas industriais, em casa, etc.) - Corpo (na prática clínica e cirurgica, etc.) - Água (de consumo, para uso industrial, etc.) - Alimentos (industria alimentar; qualidade e conservação de alimentos)

2 Esterilização - Destruição ou remoção de todas as formas de vida (Algumas são resistentes!) - Agentes físicos (ex. calor, radiação ionizante, radiação UV) - Esterilizantes químicos (ex. óxido de etileno, glutaraldeído, ácido peroxiacético, etc.) Desinfecção Sanitização Antisépsia - Morte, inibição ou remoção de microrganismos patogénicos - Desinfectantes - agentes químicos - usados em objectos inanimados ou superfícies - Redução da população microbiana a níveis seguros - Desinfecção - baseado em padrões de Saúde Pública - Prevenção da infecção de tecidos vivos - Agentes antisépticos (químicos) - Aplicados em tecidos vivos soluções não-tóxicas e não-corrosivas; uso clínico. Quimioterapia antimicrobiana - Controlo e tratamento in vivo de infecções microbianas - Usa agentes quimioterapêuticos (ex. antibióticos); toxicidade selectiva; uso clínico.

3 AGENTES ANTIMICROBIANOS FÍSICOS FILTRAÇÃO (aula sobre técnicas da Microbiologia) - Esterilização por remoção FRIO (refrigeração) - inibição do crescimento microbiano (4-8ºC) CALOR morte térmica dos microrganismos Radiação (UV ou ionizante)

4 Agentes antimicrobianos químicos Agentes químicos, naturais ou sintéticos, que matam ou inibem o crescimento de microrganismos - sufixo cida agente que mata (ex. Bactericida, fungicida, algicida) - sufixo stático agente que inibe o crescimento (ex. Bacteristático, fungistático, algistático)

5 Agentes bacteriostáticos ou fungistáticos* ( inibição do crescimento) *Exemplo. Compostos químicos que inibem a síntese de proteinas por ligação a ribossomas

6 Germicida - inclui bactericidas, fungicidas, e algicidas - não mata necessáriamente endósporos Nº total de células Nº de células viáveis Alguns, também causam lise celular Ex. agentes que causam inactivação de proteínas e/ou a ruptura da membrana plasmática. Ex. agentes que inibem síntese da parede celular (p.ex. antibiótico penicilina).

7 MEDIÇÃO DA ACTIVIDADE DE AGENTES ANTI-MICROBIANOS Método das diluições sucessivas Método da difusão em agar

8 MÉTODO DAS DILUIÇÕES SUCESSIVAS Valor MIC MIC - minimum inhibitory concentration (Concentração mínima inibitória) do composto antimicrobiano - concentração mais baixa que não permite o crescimento de um microrganismo-teste. MIC O valor MIC de um dado agente antimicrobiano é influenciado por: - natureza do microrganismo teste; - quantidade de inóculo; TESTES DE SUSCEPTIBILIDADE - tempo de incubação; REALIZADOS - composição do meio de cultura; EM CONDIÇÕES - condições ambientais (ex. temperatura, ph, arejamento). PADRONIZADAS

9 MÉTODO DA DIFUSÃO EM AGAR Diâmetro dos halos de inibição Aplicado, p.ex., na determinação da susceptibilidade de estirpes bacterianas a antibióticos - Procedimentos padronizados - Valores do diâmetro de halos de inibição tabelados (em - difusão do agente antimicrobiano no meio sólido; - o valor MIC é atingido a uma certa distância do disco; Halo de inibição Permitem: - determinar qual o agente mais efectivo contra um certo microrganismo; - comparar a susceptibilidade de diferentes microrganismos a um agente antimicrobiano.

10 AGENTES ANTIMICROBIANOS PARA USO TERAPÊUTICO

11 Medicina, Veterinária, Agricultura. Agentes quimioterapêuticos Naturais produzidos por microrganismos ou plantas; eficazes em doses baixas Semi-sintéticos derivados químicos de antibióticos naturais; podem ser mais eficazes que os naturais Sintéticos Toxicidade selectiva (capacidade de inibir ou matar micorganismos patogénicos sem causar efeitos adversos/tóxicos no organismo hospedeiro) Espectro de actividade antimicrobiana de alguns agentes quimioterapêuticos

12 PENICILLINS β-lactam antibiotics - Produced by Penicillium chrysogenum (fungi) - primarily active against Gram-positive Bacteria (gram-negative cells are impermeable to the antibiotic) - Effective against Gram-negative pathogenic Bacteria (structural differences in the N-acyl group inside gram-negative bacteria) Resistant strains synthesis of β-lactamases (plasmid encoded)

13 Isolamento e rastreio de microrganismos produtores de antibióticos antibacterianos a partir de amostra de solo (espécies do género Streptomyces)

14 Alvos biológicos de agentes quimioterapêuticos antibacterianos PABA ácido p-aminobenzóico faz parte da molécula do ácido fólico (percursor dos ácidos nucleicos); DHF dihidrofolato; THF - tetrahidrofolato Alvos biológicos tipicos de células do tipo procariota. Estes antibióticos actuam selectivamente sobre populações de bactérias através da inibição do seu crescimento ou estímulo da morte celular.

15 Alvos biológicos de agentes quimioterapêuticos antifungicos Fungos - células do tipo eucariota - Toxicidade selectiva mais difícil de conseguir; - Algumas drogas só podem ser usadas topicamente, devido ao grau de toxicidade para hospedeiros. - Outras drogas têm alvos biológicos específicos de fungos. (uso agrícola) (uso clínico) (uso clínico e agrícola) (uso clínico) (uso clínico, uso agrícola)

16 Resistência a drogas antimicrobianas Capacidade adquirida dum microrganismo para resistir aos efeitos de um agente quimioterapêutico ao qual era susceptível. Diminuição ou perda da eficiência do agente quimioterapêutico no tratamento da doença infecciosa causada pelo microrganismo Problema de Saúde Publica

17 Aparecimento de resistência a drogas em diversas bactérias patogénicas para os humanos. Alguns microrganismos desenvolveram resistência a multiplas drogas (fenómeno MDR MultiDrug Resistance ). *na figura ao lado Espécies que incluem estirpes bacterianas resistentes a multiplos antibióticos presentemente, muitas delas são intratáveis com antibióticos antibacterianos conhecidos. Uso indiscriminado de drogas antimicrobianas (p.ex. Uso clínico excessivo ou errado, drogas em rações para animais, etc.) + Produtos de limpeza doméstica ou pessoal antibacterianos (Disseminação do fenómeno de resistência a agentes desinfectantes e antisépticos).

18 (A) Relação entre a utilização de antibióticos antibacterianos no tratamento de doentes com diarreia e a percentagem de ocorrência de estirpes bacterianas fecais resistentes a antibióticos. (B) Evolução da percentagem de casos reportados de gonorreia causada por estirpes resistentes a penicilina da bactéria Neisseria gonorrhoeae. Desde 1990, a penicilina deixou de ser recomendada para o tratamento da gonorreia, devido à emergência de resistência a drogas.

19 Mecanismos de resistência a drogas em estirpes microbianas resistentes 5 categorias principais: - Redução da permeabilidade da membrana plasmática à droga; - Inactivação da droga (modificação química ou quebra enzimática) - Modificação química do alvo biológico - Desenvolvimento de via bioquímica alternativa - Expulsão da droga para fora da célula por sistema de transporte activo (efluxo) Resistência resulta da selecção e expressão de genes específicos, presentes em plasmídeos (Plasmídeos R) ou no genoma bacterianos.

20 PREVENÇÃO DA RESISTÊNCIA A DROGAS Prevenção da infecção (higiene; imunização; prática clínica adequada) Diagnóstico e tratamento efectivo da infecção Uso cuidadoso e controlado de agentes antimicrobianos Prevenir a transmissão de microrganismos patogénicos (isolamento de áreas infectadas, quebrar a cadeia de contágio, etc.) PROCURA DE SOLUÇÕES Procura de novas drogas antimicrobianas - Derivados químicos de drogas já existentes - Design computorizado de drogas (modelos/relações estrutura-actividade) Aumento do conhecimento sobre os sobre os mecanismos de infecção dos hospedeiros e sobre os mecanismos de resistência a drogas nos microrganismos-alvo - era pós-genómica

21 Agentes antimicrobianos químicos (uso externo)

22 Phenolic compounds Aldehydes Gases Quaternary amonium compounds Halogenated compound

23 Antisépticos Agente Uso Modo de acção Álcool/soluções aquosas etanol ou isopropanol a 60-85% Pele Solvente de lipídos, desorganização das membranas, desnaturação de proteínas Compostos fenólicos (clorohexidina, hexaclorofeno) Sabões, sabonetes, loções, cosméticos, desodorizantes,... Ruptura da membrana celular Detergentes catiónicos (compostos de amónio quaternário, cloreto de benzalcónio) Sabões, loções Interacção com os fosfolipídos membranares Peróxido de hidrogénio (solução 3%) Pele Agente oxidante Soluções iodadas (ex: Betadine ) Pele Iodação de resíduos de tirosina, agentes oxidantes Nitrato de prata Olhos de recémnascidos, para evitar a cegueira por infecção por Neisseria gonorreia Precipitação de proteínas

24 Desinfectantes e esterilizantes Agente Uso Modo de acção Soluções alcoólicas (Etanol ou isopropanol a 60-85%) Detergentes catiónicos compostos de amónio quaternário Cloro gasoso Compostos clorados (cloraminas, lixívia, dióxido de cloro) Sulfato de cobre Óxido de etileno Formaldeído Glutaraldeído Peróxido de hidrogénio Compostos iodados Cloreto de mercúrio Ozono Ácido peracético Compostos fenólicos Instrumentos médicos, bancadas e superfícies Instrumentos médicos, equipamentos de industriais alimentares e de lacticíneos Desinfectante de águas de consumo Desinfectantes de águas de consumo e de equipamentos de industrias alimentares e de lacticínios Algicida em piscinas, águas de consumo Esterilizante de materiais de laboratório sensíveis ao calor (como os plásticos) Soluções de 3-8% usadas como desinfectante de superfícies; 37% (formalina) ou vapor usados como esterilizantes Soluções de 2% usadas como desinfectantes ou esterilizantes Vapor usado como esterilizante Desinfecção de instrumentos médicos, superfícies laboratoriais Desinfectante de superfícies laboratoriais Desinfectante de águas de consumo humano Soluções de 0,2% usadas como desinfectantes eficientes ou esterilizantes Desinfectantes de superfícies laboratoriais Solvente de lípidos e desnaturação de proteínas Interacção com os fosfolípidos das membrans celulares Oxidação de macromoléculas Oxidação de macromoléculas Agente oxidante Agente alquilante (Esterilizante) Agente alquilante (Esterilizante) Agente alquilante (Esterilizante) Agente oxidante Agente oxidante Reacção com grupos tiol (-SH) de proteínas Agente oxidante forte Agente oxidante forte (Esterilizante) Desnaturação de proteinas; desorganização das membranas

25 Alguns desinfectantes e antisépticos de uso comum e eficiência relativa Alcoois, peróxido de hidrogénio e compostos iodóforos (usualmente, em solução aquosa) podem actuar como antisépticos, desinfectantes ou esterilizantes, dependendo da concentração e tempo de exposição.

26 Factores que influenciam a actividade de agentes antimicrobianos Dimensão da população microbiana alvo Composição da população microbiana alvo - Ter em atenção espécies e formas de vida resistentes Concentração do agente anti-microbiano Temperatura / ph / actividade de água do material a tratar Presença de matéria orgânica no material a tratar Biofilmes

27 Aplicações industriais de agentes anti-microbianos quimicos Metais pesados, compostos fenólicos e cloro podem ser usados para prevenir o crescimento microbiano em produtos de interesse comercial e equipamento industrial. Mas o seu uso pode produzir resíduos ou sub-produtos nocivos para o Ambiente; trata-se de compostos com acção antimicrobiana generalizada e com potencial de toxicidade para os ecossistemas naturais.

28 Conservantes químicos para preservação de alimentos Others: bacteriocins; acetic acid; lactic acid (natural; microbial origin)

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30 NOTAS SOBRE MODOS DE ACÇÃO DE AGENTES ANTIMICROBIANOS QUÍMICOS

31 Alcoóis Usados como desinfectantes e antisépticos Acção bactericida e fungicida, mas não esporicida; Inactivam alguns virus Desnaturam proteínas e desorganizam membranas celulares Soluções aquosas a 65-85% (v/v) mais eficientes do que soluções mais concentradas Compostos fenólicos Usados como desinfectantes em hospitais, laboratórios, limpeza de WCs, etc Mecanismo de acção: desnaturação de proteínas e ruptura de membranas Eficientes mesmo na presença de matéria orgânica e acção duradoura odor desagradável e podem causar irritação da pele

32 Halogéneos IODO E COMPOSTOS IODADOS Anti-séptico da pele Agente oxidante: oxida constituintes celulares e reage com proteínas causando a sua inactivação Concentrações altas podem inactivar esporos Desvantagem: pode causar coloração e irritação na pele, Compostos iodoforos Complexo entre iodo e composto orgânico; este liberta o iodo de forma gradual (ex. Betadine); mais suave (como antiséptico) CLORO E COMPOSTOS CLORADOS Agente oxidante, oxida constituintes celulares Destrói células vegetativas de bactérias e fungos, mas não esporos; actua sobre alguns virus Pode reagir com matéria orgânica e formar compostos carcinogénicos Formas mais usadas: cloro liquefeito (tratamento de água de consumo e de piscinas), hipoclorito de sódio ou de cálcio (=lixívia desinfectante doméstico, laboratorial e em unidades industriais), compostos orgânicos libertadores de cloro (ex. Halazone desinfecção de água) Formulações desinfectantes com compostos libertadores de cloro (ex. Cloramina-T, desinfecção de instrumentos e superfícies não metálicas)

33 Compostos quaternários de amónio Detergentes Moléculas orgânicas com extremidades hidrofilicas e hidrofóbicas Causam ruptura das membranas celulares Actuam como emulsionantes Detergentes catiónicos são desinfectantes eficientes Matam maior parte das bactérias, mas não Mycobacterium tuberculosis ou endosporos Fácil de usar e sem efeitos secundários, mas inactivada por água dura e sabão Antisépticos; desinfectantes de superfície e equipamento Metais pesados P.ex., sais de mercurio, prata, zinco, cobre Eficientes, mas usualmente são tóxicos Estabelecem ligações com grupos específicos de proteínas, inactivando-as ou levando à sua precipitação Podem ser usados como antisépticos ou desinfectantes

34 Aldeidos São moléculas altamente reactivas Acção bactericida, fungicida, virucida e esporocida; podem ser usados como esterilizantes químicos Agentes alquilantes; combinam-se com ácidos nucleicos e proteínas e causam a sua inactivação. Gases esterilizantes Usados para esterilização a frio de materiais sensíveis ao calor (ex. Placas de Petri descartáveis; material clínico de plástico, etc.) Acção microbicida e esporocida Agentes alquilantes; combinam-se com proteínas e ácidos nucleicos.