Gênero Staphylococcus

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1 Departamento de Microbiologia Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Minas Gerais Introdução Os estafilococos são bactérias esféricas Gram-positivas que habitualmente se dispõem em cachos irregulares devido à sua divisão celular, que ocorre em três planos perpendiculares (Figura 1) (Staphylococcus vem do grego Staphyle e significa cachos de uva ), mas também podem aparecer como células isoladas, aos pares ou em cadeias curtas. São bactérias pertencentes à família Microccacea, juntamente como os gêneros Planococcus, Micrococcus e Stomatococcus. Atualmente, o gênero Staphylococcus possui pelo menos 35 espécies, sendo que em torno de 17 delas podem ser isoladas de amostras biológicas humanas. Possuem diâmetro entre 0,5 e 1μm, são imóveis, aeróbias ou anaeróbias facultativas, catalase-positivas, geralmente, não-encapsuladas, crescem em meio contendo 10% de NaCl e em temperaturas que variam de 18 a 40 C. São metabolicamente ativas, fermentam carboidratos e produzem pigmentos que variam do branco ao amarelo intenso. São as bactérias não esporuladas que mais resistem no meio ambiente e podem crescer em muitas situações não fisiológicas, são resistentes à dissecação e ao calor. Bactérias do gênero Staphylococcus podem ser encontradas na pele e em mucosas dos seres humanos e de outros mamíferos e de aves, fazendo parte da microbiota normal. Mas há espécies que podem ocasionar infecções, e estão envolvidas em um amplo espectro de doenças, sendo esses microrganismos considerados um dos patógenos de maior importância médica para o homem. As principais espécies de importância clínica são: S. aureus, S. epidermalis e S. saprophyticus. A S. aureus se diferencia das outras espécies por ser coagulase-positiva e é o membro mais virulento e mais bem conhecido do gênero. Quase todos os indivíduos já sofreram durante a vida alguma infecção causada por essa bactéria, cuja gravidade pode variar entre uma intoxicação alimentar.ou uma infec- Figura 1- Microscopia eletrônica de células típicas de Staphylococcus aureus 1

2 Culturas Os estafilococos crescem bem na maioria dos meios bacteriológicos, com temperatura ótima de 37 C, embora formem melhor o pigmento em temperatura ambiente de 20 a 25 C. Suas colônias em meio sólido são arredondadas, lisas, elevadas e brilhantes. As colônias de S. aureus são acinzentadas a amarelo-dourado intensas, as de S. epidermalis costumam ser de cor cinza a branco e as de S. saprophytcus são brancas. Em condições anaeróbicas e em caldo não formam pigmento. Infeccções relacionadas ao gênero staphylococcus Os estafilococos patógenos, frequentemente, hemolisam o sangue e produzem uma variedade de enzima e toxinas extracelulares (o tipo mais comum de intoxicação alimentar é causado por uma enterotoxina estafilocócica termoestável). Esses microrganismos desenvolvem rapidamente resistência a numerosos antimicrobianos, fazendo-se necessária a identificação rápida e eficaz. O grupo de indivíduos mais propensos às infecções estafilocócicas são os recém-nascidos, as mulheres em período de lactação, as pessoas com doenças crónicas (especialmente afecções pulmonares, diabetes e cancro), as que apresentam afecções cutâneas e incisões cirúrgicas e aquelas cujos sistemas imunológicos estão inibidos pelo uso de corticosteróides, radioterapia, fármacos imunossupressores e medicações anticancerosas. Podendo infectar qualquer parte do corpo, os sintomas das infecções estafilocócicas dependem da localização do patógeno. Geralmente, tendem a infectar a pele, causando abcessos e furúnculos, que são saliências avermelhadas, quentes e cheias de pus, localizadas por baixo da superfície cutânea. Duas outras infecções cutâneas estafilocócicas particularmente graves são a necrólise epidérmica tóxica e a síndrome da pele escaldada. Os estafilococos também podem circular no sangue formando abcessos em órgãos internos, como os pulmões, bem como infecções nos ossos (osteomielite) e no revestimento interno do coração e das suas válvulas (endocardite). Segue abaixo a relação das principais infecções causadas por Staphylococcus aureus: - Infecções cutâneas estafilocócicas: impedigo, impetigo bolhoso do recém-nascido ( pênfigo epidêmico do recém-nascido), foliculite, furúnculo e antraz; - Infecções profundas: bacteremias, pericardite e endocardite, pneumonia e empiema, osteomielite, artrites, sepse e abcessos renais e cerebrais; - Toxi-infecções: intoxicação alimentar estafilocócica, síndrome do choque tóxico, síndrome da pele escaldada. Os sítios de infecção e as doenças causadas por S. aureus podem ser vista na Figura 2. Esquema 1: Sítios de infecção e doenças causadas por S. aureus. 2

3 As infecções causadas por estafilococos coagulase-negativos se devem principalmente ao S. epidermalis, estando relacionados a infecções associadas a dispositivos e aparelhos implantados, sobretudo em pacientes muito jovens, idosos e imunocomprometidos. O S. saprophyticus representa uma causa relativamente comum de infecções do trato urinário em mulheres jovens. Outras espécies estão relacionadas à medicina veterinária. Sensibilidade a antimicrobianos Os estafilococos apresentam variada sensibilidade a antimicrobianos e sua resistência pode ser dividida em várias classes: - Resistência a muitas penicilinas (penicilina G, ampicilina, ticarcilina, pereracilina e similares): produção de betalactamase sob controle dos plamídeos; - Resistência à nafcilina, à meticilina e oxacilina: gene meca localizado no cromossomo codifica um proteína de ligação à penicilina (PBP) de baixa afinidade; - S. aureus e S. lugdunesis sensíveis à vancomicina: mecanismo de resistência associado a uma síntese aumentada de parede celular e alterações na mesma; - S. aureus resistentes à vancomicina: presença do gene de resistência à vancomicina vana dos enterococos e resistência à oxacilina pelo gene meca; - Resistência mediada pelos plasmídios às tetraciclinas, eritromicinas, aminoglicosídios e outros fármacos: freqüente aos estafilococos; - Tolerância a certos fármacos: os estafilcocos podem ser inibidos por alguns fármacos, mas não destruídos, essa tolerância pode ser atribuída à ausência de ativação das enzimas na parede celular. Fatores de virulência 1. Fatores superficiais 1.1. Cápsula: Presença da camada limosa; inibe a quimiotaxia, a fagocitose e a proliferação de mononucleares após a exposição à mitógenos. Facilita a aderência das bactérias a cateteres e a outros materiais sintéticos. É possível classificar as amostras em sorotipos, baseando-se na variabilidade antigênica dos polissacarídeos capsulares (CP). Os mais freqüentes são os sorotipos 5 (CP5) e 8 (CP8) Peptidioglicano: Característica comum do grupo Gram-positivo. Torna a parede celular mais rígida, estimula a produção de pirógenos endógenos, com a Interleucina 1 (IL1), ativa o complemento, apresenta atividade semelhante a uma endotoxina e produz anticorpos opsômicos pelos monócitos. O peptidioglicano também pode atuar com quimioatraente para os leucócitos polimorfonucleares (processo responsável pela formação de abscessos) Ácidos Teitóicos: Medeiam a fixação dos estafilococos às superfícies mucosas através de uma ligação específica à fibronectina. Estimulam resposta humoral específica quando estão ligados ao peptidioglicano. 3

4 1.4. Proteína A: Presente na superfície da maioria das cepas de S. aureus, possui afinidade pelo receptor Fc das moléculas IgG1, IgG2, IgG4, impedindo, assim, a eliminação imunológica do microrganismo Adesinas: São proteínas, que se ligam à fibronectina, ao colágeno e ao fibrinogênio. Estão ancoradas no peptideoglicano e promovem a colonização dos tecidos pelo S. aureus Membrana citoplamártica: Barreira osmótica; regula o transporte para dentro e para fora da célula; sítio de enzimas biossintéticas e respiratórias. 2. Fatores extracelulares 2.1. Enzimas - Coagulase: Presente na superfície externa das cepas de S. auerus. Liga-se ao fibrinogênio e o converte em fibrina insolúvel, provocando a aglutinação ou agregação dos estafilococos. Pode haver formação de uma camada de fibrina ao redor do abscesso estafilocócico, localizando assim a infecção e protegendo os microrganismos da fagocitose. - Catalase: Catalisa a conversão do peróxido de hidrogênio tóxico em água e oxigênio. - Hialuronidase: Catalisa ácidos hialurônicos presentes na matriz acelular do tecido conjuntivo, facilitando a disseminação de S.aureus. - Fibrinolisina: Também denominada estafiloquinase, pode dissolver os coágulos de fibrina. - Lipases: Hidrolisam lipídios, uma função essencial para garantir a sobrevivência dos estafilococos nas áreas sebáceas do corpo. - Nucleases: Hidrolisa DNA. - Penicilinase: Hidrolisa penicilinas Toxinas a) Exotoxinas - Toxina α: Produzida pela maioria das cepas de S.aureus, desorganiza o músculo liso dos vasos e é tóxica para eritrócitos, leucócitos, hepatócitos e plaquetas. - Toxina β: Também denominada esfingomielinase C, apresenta especificidade para esfingomielina e lisofosfatidilcolina e é tóxica para eritrócitos, leucócitos, macrófagos e fibroblastos. - Toxina δ: Amplo espectro de atividade citolítica, atua como um surfactante dissolvendo membranas celulares através de ação semelhante a um detergente. - Toxina γ e Leucocidina Panton-Valentine (P-V): Induz lise de neutrófilos e macrófagos. É um importante fator de virulência em infecções causadas por S.aureus resistente à meticilina. b) Toxinas Esfoliativas: T oxina epidermolítica de S.aureus, apresentando duas diferentes formas, ETA e ETB. A exposição a essas serinas proteases clivam as pontes intercelulares (desmossomos) na camada granulosa da epiderme. Essa toxina produz descamação generalizada na síndrome da pele escaldada pela dissolução da matriz mucopolissacarídica da epiderme. c) Enterotoxinas: Foram identificados oito tipos sorologicamente diferentes de toxinas pirogênicas (A-E, G-I, K-M). São superantígenos capazes de induzir ativação inespecífica das células T e liberação de citocinas. Estimulam a libertação de mediadores inflamatórios nos mastócitos, aumentam o peristaltismo intestinal e a perda de líquidos, bem como náusea e vomito. Sendo uma importante causa de intoxicação alimentar, as enterotoxinas são produzidas por S.aureus quanto estes crescem em alimentos contendo carboidratos e proteínas. 4

5 d) Toxina da Síndrome do Choque Tóxico 1 (TSST-1): É um superantígeno, capaz de induzir a liberação inespecífica de citocinas de macrófagos e linfócitos T e de aumentar a hipersensibilidade à endotoxina. Em baixas concentrações pode também produzir extravasamento de células endoteliais, e efeito citotóxico em altas concentrações. Essa toxina está associada a febre, choque e comprometimento multissistêmico, incluindo errupção cutânea descamativa Outros fatores de virulência menos definidos: Produção de muco por espécies coagulase negativas. O muco desses estafilococos cresce sobre a superfície de instrumentos intramamários, equipamento de ordenha e cateteres; tornam-se misturados com proteínas do hospedeiro, formando um biofilme amorfo. Fatores Extrínsecos 1. Amostras: Depende do local da infecção. Podem ser de swab superficial, de pus, de sangue, de aspirado traqueal ou de líquido cefalorraquidiano. 2. Esfregaço: Estafilococos típicos apresentam-se como cocos Gram-positivos. Esse método não permite não permite distingui os microrganismos saprofíticos dos patogênicos. As técnicas de coloração mais utilizadas nos laboratórios são a coloração simples (utiliza-se um único corante, o azul de metileno alcalino de Löffler) e a coloração dupla (os métodos mais conhecidos são o de Gram e o de Ziehl- -Nielsen). 3. Microscopia: Após a coloração, é feita a observação ao microscópio. É possível a verificação da presença de estafilococos típicos em esfregaços corados pelo método de Gram de amostras de abscessos, pois apresentam grande quantidade de microrganismos. As amostras de pus e de sangue apresentam quantidade de microrganismos pequena, não sendo reveladoras. 4. Cultura: As amostras clínicas devem ser inoculadas em meio de Ágar nutricionalmente enriquecido e suplementado com sangue de carneiro e incubadas a 5% de tensão de CO2 (método da vela ou estufa de CO2). O meio Agar-sangue produz colônias típicas em 18h a 37ºC e praticamente todas as cepas de S.aureus e algumas de estafilococos coagulase-negativos produzem hemólise, formando um halo claro ao redor do centro de crescimento. Nas amostras de contaminação mista, podem ser cultivadas em meio contendo 7,5% de NaCl, que inibe a maior parte da microbiota normal. Ágar suplementado com manitol hipertônico ou meio cromogênico disponível comercialmente pode ser usado na triagem dos portadores nasais do S.aureus e pacientes com fibrose cística. 5. Teste da Catalase: Esse teste detecta a presença da enzima citocromo oxidase. Essa enzima é capaz de degradar peróxido de hidrogênio e o transforma em água e oxigênio. A formação de bolhas (liberação de O2) indica um teste positivo. Para a família Microccocacea (estafilococos) a prova é geralmente positiva, enquanto que para a família Streptococcacea (estreptococos) é negativa. 5

6 6. Teste da Coagulase: Usa-se plasma citratado de coelho ou de seres humanos dilupido 1:5 e o mistura com caldo de cultura ou crescimento de colônias em agar, sendo incubado a 37ºC. Esse teste baseia-se na presença de coagulase livre que reage com um fator plasmático formando um complexo que atua sobre o fibrinogênio formando a fibrina. A presença de coágulo indica um teste positivo. Os estafilococos coagulase-positivos são considerados patógenos. 7. Teste de sensibilidade: Teste de microdiluição em caldo ou por difusão em disco. A resistência à penicilina G é estabelecida por um teste positivo para betalactamase. A resistência à nafcilina (ou axacilina) é correlacionada pela presença do gene meca, que pode ser detectado fazendo-se uma Reação em Cadeia pela Polimerase (PCR) ou o cultivo em Agar Muller-Hilton contendo 4% de NaCl e 6 μg/ml de oxacilina. 8. Sorologia e Tipagem: Os testes sorológicos têm pouco valor prático na identificação de S. aureus. As técnicas de tipagem molecular geralmente são utilizadas para documentar a disseminação de clones de S. aureus produtores de doenças epidêmicas. Tratamento e controle Não é possível a remoção total dos estafilococos, devido a uma constante reinfecção por perdigotos. Como os microrganismos patógenos se disseminam geralmente de uma lesão para outras áreas da pele por meio de dedo e roupa, é necessária uma rigorosa assepsia local para controlar a recidiva. Os abscessos e outras lesões supurativas fechadas são tratados por drenagem e terapia com antimicrobianos. As osteomielites hematogênicas agudas respondem bem ao tratamento com antibióticos, na osteomielite crônica e recidivante, faz-se a drenagem cirúrgica e a remoção do osso morto. A bacteriemia, endocardite, pneumonia e outras infecções causadas por S. aureus têm tratamento intravenoso prolongado com penicilina resistente à belalactamase. Os antibióticos de escolha para tratamento hospitalar são a oxacilina ou a vancomicina, para cepas oxacilina-resistentes. As infecções causadas por S. epidermalis são difíceis de serem curadas, porque as bactérias circulantes na corrente sanguínea podem formar biofilmes em próteses colocadas em pacientes. Epidemiologia Os estafilococos possuem uma ampla distribuição no meio ambiente e são considerados parasitos humanos. Eles também podem ser encontrados em outros animais, em objetos inanimados e em alimentos. As principais fontes de infecção são as lesões humanas, fômites contaminados por essas lesões, vias respiratórias e pele humana. A propagação da infecção estafilocócica por contato é uma grande preocupação nos hospitais, onde grande quantidade de pacientes e da equipe médica alberga estafilococos resistentes a antibióticos no nariz e na pele. 6

7 Literatura sugerida ALABAN, N. et al. Auto inducer of virulence as a target for vaccine and therapy against S. aureus. Science, v. 280, p , ANVISA. Detecção e Identificação de Bactérias de Importância Médica. [Versão eletrônica]. CASSETTARI, V. C.; STRABELLI, T.; MEDEIROS, E. A. S. Staphylococcus aureus bacteremia: what is the impact of oxacillin resistance on mortality?. Braz J Infect Dis, v. 9, n. l, p. 70-6, CAVALCANTI, S.et. al. Prevalence of Staphylococcus aureus introduced into intensive care units of a university hospital. Braz J Infect Dis, v. 9, n. 1, p. 5663, JAWETZ, MELNICK & ADELBERG. Microbiologia Médica: Um livro médico lange/ Geo F. Brooks [et. al]. 24 ed. Rio de Janeiro. Editora McGraw-Hill Interamericana do Brasil Ltda KONEMAN, Elmer W. Diagnóstico microbiológico: texto e atlas colorido. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008.