Interação micro-organismo hospedeiro

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1 18 de outubro de 2011 Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia Microbiana I Interação micro-organismo hospedeiro CLÁUDIA PINHO HARTLEBEN claudia.hartleben@pq.cnpq.br clauhart@terra.com.br

2 Os microrganismos que Infectam humanos e animais pertencem a um dos três grupos: A microbiota normal Os patógenos oportunistas (doença em imunocomprometidos) Os patógenos agressivos (doença em hospedeiros com defesas normais)

3 Qual a diferença? Contaminação: presença passageira de microrganismos, patogênicos ou não - ambiente Colonização: presença contínua desses microrganismos, por semanas, meses ou anos hospedeiro Infecção: invasão e lesão dos tecidos Doença: manifestação dos sintomas e sinais clínicos

4 Para a infecção, a maioria dos patógenos deve: Obter acesso ao hospedeiro Aderir aos tecidos do mesmo Penetrar nos tecidos Evadir as defesas do hospedeiro Lesar os tecidos

5 ESTABELECIMENTO DA DOENÇA

6 CADEIA TRANSMISSÍVEIS EPIDEMIOLÓGICA ENFERMIDADES 6

7 QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE? COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO? QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR O NOVO HOSPEDEIRO? COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO? 7

8 TRÍADE ECOLÓGICA ou EPIDEMIOLÓGICA HOSPEDEIRO AGENTE AMBIENTE 8

9 Indivíduo capaz de abrigar um agente causal de doença e com ele estabelecer variadas interações HOSPEDEIRO Resistência Suscetibilidade INESPECÍFICA ESPECÍFICA 9

10 RESISTÊNCIA INESPECÍFICA OU IMUNIDADE INATA PELO PELE PENAS BARREIRAS NATURAIS ESCAMAS DIGESTIVA MUCOSAS RESPIRATÓRIA UROGENITAL 10

11 RESISTÊNCIA INESPECÍFICA OU IMUNIDADE INATA MOVIMENTO PÁLPEBRA REFLEXOS ABANAR CAUDA e ORELHAS TOSSE / ESPIRRO MECANISMOS PREVENTIVOS PROCESSOS FISIOLÓGICOS SALIVA / LÁGRIMA SUCO GÁSTRICO/ BILE AC GRAXOS PELE / URINA 11

12 RESISTÊNCIA INESPECÍFICA OU IMUNIDADE INATA MACRÓFAGOS FIXOS OU HISTIÓCITOS MACRÓFAGOS CIRCULANTES -Células de Kupfer; -Macrófagos Alveolares; SEGUNDA LINHA DE DEFESA -Células da Micróglia; -Bronquios; -Baço; -Linfonodos; -Medula óssea; -Cavidade peritonial; -Circundando os órgãos abdominais 12

13 RESISTÊNCIA INESPECÍFICA IMUNIDADE INATA BACTERIOLISINAS TRANSFERRINAS FATORES HUMORAIS COMPLEMENTO LECTINAS FATORES HORMONAIS ESTROGÊNIOS SOMATOTROFINAS CORTICOSTERÓIDES 13

14 RESISTÊNCIA ESPECÍFICA IMUNIDADE ADAPTATIVA ADQUIRIDA INDUZIDA IMUNIDADE HUMORAL PASSIVA ATIVA CELULAR ADQUIRIDA INDUZIDA 14

15 AMBIENTE FATORES BIOLÓGICOS FATORES SOCIO ECONÔMICO CULTURAIS ANIMAIS VEGETAIS SANEAMENTO MANEJO ANIMAIS 15

16 AMBIENTE 16

17 AGENTE Infectividade Virulência Patogenicidade Persistência Variabilidade Capacidade Imunogênica Resistência 17

18 COAGULASES / QUINASES/ COLAGENASES / HIALURONIDASES/PROTEASES IgA/ADESINAS USO DE NUTRIENTES DO HOSPEDEIRO, ENTEROTOXINAS, NEUROTOXINAS, LEUCOTOXINAS, HEMOLISINAS, CÁPSULA, PILI, PLASMÍDIO GENES RESISTÊNCIA ANTIBIÓTICOS MUTAÇÃO RÁPIDA 18

19 FUSÃO IMPEDIDA DO FAGOLISOSSOMA EVASÃO PARA O CITOPLASMA RESISTÊNCIA A MORTE DENTRO MACRÓFAGO IMPEDINDO A OPSONIZAÇÃO PROTEÍNAS DE PAREDE - M FORMAÇÃO DE ESPOROS ENVELOPE VIRAL VARÍOLA / SARAMPO- TODA A VIDA FEBRE AFTOSA- CURTO PERÍODO 19

20 FONTE DE INFECÇÃO HOSPEDEIRO SUSCETÍVEL Cadeia Epidemiológica Das Enfermidades Transmissíveis VIAS DE TRANSMISSÃO 20

21 1º ELO 3º ELO Fonte de Infecção Hospedeiro Suscetível Vias de Transmissão Vias de eliminação 2º ELO Vias de penetração 21

22 QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE? FONTE DE INFECÇÃO COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO? QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR O NOVO HOSPEDEIRO? COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO? 22

23 FONTE DE INFECÇÃO 1 0 ELO QTO AGRAVO SOFRIDO QTO A NATUREZA DO HOSPEDEIRO DOENTES Típicos/Atípicos/ Prodrômicos PORTADORES Sadios/ em incubação convalescente COMUNICANTES HUMANO DOMICILIAR DOMÉSTICO DE LABORATÓRIO PERIDOMICILIAR ANIMAL SILVESTRE 23

24 FONTE DE INFECÇÃO 1 ELO RESERVATÓRIOS Levine, 1968: Uma vez que estamos preocupados com as doenças do homem e dos animais domésticos, nós consideramos os outros animais, nos quais estas doenças também ocorrem, como reservatórios

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26 RESERVATÓRIOS RESERVATÓRIO ECOLÓGICO RESERVATÓRIO EPIDEMIOLÓGICO 26

27 QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE? FONTE DE INFECÇÃO COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO? VIA DE ELIMINAÇÃO QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR O NOVO HOSPEDEIRO? COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO? 27

28 VIAS DE ELIMINAÇÃO SECREÇÕES ORONASAIS E EXPECTORAÇÕES SECREÇÕES UROGENITAIS SECREÇÃO LÁCTEA EXCREÇÕES SANGUE DESCAMAÇÕES CUTÂNEAS TECIDOS ANIMAIS PRODUTOS ANIMAIS PARA REPRODUÇÃO 28

29 QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE? FONTE DE INFECÇÃO COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO? VIA DE ELIMINAÇÃO QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR O NOVO HOSPEDEIRO? VIA DE TRANSMISSÃO COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO? 29

30 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO CONTATO DIRETO IMEDIATO CONTATO DIRETO IMEDIATO 30

31 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO CONTATO DIRETO MEDIATO CONTATO DIRETO MEDIATO 31

32 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO CONTATO INDIRETO 32

33 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO GOTÍCULAS PFLUGGE 0,1mm NÚCLEOS INFECCIOSOS WELLS 0,01 a 0,001 mm 33

34 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO CONTATO INDIRETO FÔMITES 34

35 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO ALIMENTOS 35

36 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO VETORES 36

37 VIAS DE TRANSMISSÃO ELO HOSPEDEIRO INVERTEBRADO INTERCALADO Moluscos Uni ou Bi valves Hepatite A Esquistossomose Anelídeos Vírus gripe leitões 37

38 HOSPEDEIRO SUSCETÍVEL 3 0 ELO 38

39 PORTAS DE ENTRADA TRATO GASTRO INTESTINAL TRATO RESPIRATÓRIO PELE E ANEXOS GENITO URINÁRIO 39

40 QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE? FONTE DE INFECÇÃO COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO? VIA DE ELIMINAÇÃO QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR O NOVO HOSPEDEIRO? VIA DE TRANSMISSÃO COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO? PORTA DE ENTRADA 40

41 Portas de entrada preferencial Salmonella typhi - preferencial: trato gastrointestinal (Febre tifóide) - não causa doença: pele Streptococcus pneumoniae - preferencial: trato respiratório (pneumonias) - não causam doença: trato gastrointestinal

42 Número de Microrganismos Invasores Se apenas alguns microrganismos penetrarem no corpo, provavelmente serão vencidos pelas defesas do hospedeiro. Se grandes números de microrganismos obtiverem acesso, provavelmente ocorrerá doença. DI50 e DL50

43 Aderência Obtida através de moléculas de superfície do patógeno que reconhecem receptores na superfície das células dos tecidos do hospedeiro Adesinas não fimbriais Adesinas (glicoproteínas e lipoproteínas) - glicocálice Adesinas fimbriais Adesão hidrofóbica Receptores no hospedeiro (açúcares)

44 E. coli sobre células da bexiga Bactérias sobre a pele humana

45 As bactérias podem possuir vários tipos de adesinas: adesinas fimbriais e não fimbriais

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47 Fig. 1: Adesão e invasão de uma bactéria enteropatogênica em células epiteliais humanas.

48 Formação de Biofilmes

49 Desenvolvimento de um biofilme. (a) Colonização primária de um substrato; (b) crescimento, divisão celular e produção do exopolissacarídeo (EPS), com o desenvolvimento de microcolônias; (c) coadesão de células individuais, de células coagregadas e grupos de células idênticas, originando um biofilme jovem, de múltiplas espécies; (d) maturação e forma ção de mosaicos clonais no biofilme maduro.

50 Porque formar biofilmes? Melhores condições de sobrevivência nos ambientes naturais Proteção contra Radiações UV Fagocitose Desidratação Predadores Antimicrobianos Aproveitamento de nutrientes Troca de material genético

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52 BIOFILME Comunidades microbianas complexas, envoltas por uma matriz, geralmente polissacarídica, que se formam e sofrem alterações ao longo do tempo PLACA DENTAL 52

53 Como os patógenos evadem as defesas do hospedeiro?

54 Mecanismos de Patogenicidade

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56 Cápsula Bacteriana inibe fagocitose inibe a ligação da célula fagocítica a bactéria aumenta a virulência da bactéria Bacillus anthracis Streptococcus pneumoniae Klebsiella pneumoniae Streptococcus mutans Animação que mostrando o modo que a cápsula bacteriana age para evadir a ação do complemento do hospedeiro mamífero: O componente C3b do complemento tende a fixar-se sobre a superfície bacteriana, porém isso é mais difícil se a bactéria possui cápsula, pois a célula fagocítica não consegue interagir adequadamente com a bactéria para realizar a fagocitose e eliminação desta.

57 Componentes da Parede Celular Proteína M Streptococcus pyogenes Resistência ao calor e ao ácido Encontrada tanto na superfície celular como nas fímbrias Medeia a fixação da bactéria ao epitélio Resistência a fagocitose Erisipela Impetigo

58 Enzimas Coagulases (Staphylococcus) Quinases (Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes) Hialuronidases (Streptococcus e Leptospira) Colagenases (Clostridium) Proteases IgA (Neisseria gonorrhoeae)

59 Enzimas Coagulases (Staphylococcus) Quinases (Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes) Hialuronidases (Streptococcus e Leptospira) Colagenases (Clostridium) Proteases IgA (Neisseria gonorrhoeae)

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61 Variação Antigênica Capacidade de ativar ou desativar genes que codificam para os antígenos de superfície Penetração no citoesqueleto Actina

62 Como os patógenos bacterianos lesam as células do hospedeiro?

63 Usando nutrientes do hospedeiro Sideróforos Lesão Direta as células

64 Produzindo Toxinas Toxinas são produtos bacterianos que provocam lesão tecidual direta ou disparam atividades biológicas destrutivas. Atualmente existem mais de 240 diferentes toxinas bacterianas conhecidas. padrão de liberação (endotoxina, exotoxina); alvo celular/tecidual (ex.: enterotoxinas, neurotoxinas, leucotoxinas, hemolisinas, etc.); mecanismo de ação (toxinas que atuam na membrana celular; toxinas que causam danos à membrana; toxinas que atuam intracelularmente);

65 ESTRUTURA DAS TOXINAS

66 Padrão de liberação... ENDOTOXINAS: lipopolissacarídeo (LPS) das G (apenas) a atividade destas toxinas é dada pelo lipídeo A EXOTOXINAS: proteínas produzidas por G + e G enzimas citolíticas e proteínas ligantes de receptores alteram a função da célula ou a destróem são produzidas e liberadas... * Enterotoxinas, neurotoxina, leucotoxina, citotoxina...

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