Cronograma - Nelma PRÁTICA 9/out Métodos físicos e químicos de Nelma controle do crescimento. 16/out Patogenicidade: Fatores de Nelma virulência. 23/out Domínios Bacteria e Archaea Nelma (Teórica). 30/out Fungos e Protozoários (Teórica). Nelma 6/nov Fungos e Protozoários. Nelma 13/nov Vírus. Nelma 20/nov Isolamento de microrganismos do Nelma ambiente I. 27/nov Isolamento de microrganismos do Nelma ambiente II. 4/dez NÃO HAVERÁ AULA. 5/out Nelma TEÓRICA Controle do crescimento de microrganismos, ação de agentes antimicrobianos e resistência. 12/out NÃO HAVERÁ AULA FERIADO. 19/out Mecanismos microbianos de Nelma patogenicidade. 26/out PROVA 2. Nelma 2/nov NÃO HAVERÁ AULA FERIADO. 9/nov Vírus. Nelma 16/nov NÃO HAVERÁ AULA FERIADO. 23/nov Microbiologia Ambiental. Nelma 30/nov PROVA 3. Nelma 7/dez RECUPERAÇÃO PROVA.
Controle do crescimento microbiano Microbiologia FFI 0751 Profa. Nelma 05/10/2018
Use-os como guias de estudo!! Objetivos de aprendizagem 1. Definir os termos relacionados a controle microbiano: esterilização, desinfecção, sepsia, antissepsia, pasteurização, agentes cida, agentes státicos. 2. Indicar os efeitos dos agentes físicos e químicos de controle microbiano sobre as estruturas celulares. 3. Identificar o modo de ação de alguns compostos químicos de controle microbiano (aula prática). 4. Descrever os modos de ação dos compostos antibacterianos utilizados in vivo. 5. Explicar o que é toxicidade seletiva. 6. Comprender uso do teste de disco-difusão (ou de Kirby-Bauer) na orientação à quimioterapia (aula prática). 7. Listar os mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos. 8. Explicar como a resistência bacteriana a um antimicrobiano se dissemina.
Agentes antimicrobianos Definições Esterilização Processo definido, utilizado para deixar uma superfície ou produto livres de organismos vivos, esporos e vírus. Desinfetantes São agentes químicos que matam microrganismos, mas não necessariamente os endósporos, e são utilizados em objetos inanimados. Reduzem o número de microrganismos viáveis, ou a carga biológica em um produto ou superfície a um nível previamente especificado. Fonte: Brooks et al., 2014; Madigan et al., 2016
Agentes antimicrobianos Definições Séptico Caracteriza-se pela presença de microrganismos patogênicos em tecido vivo ou fluidos corpóreos. Asséptico Livre de, ou que emprega métodos para ficar livre de microrganismos. Antisséptico Biocida ou produto que destrói ou inibe o crescimento de microrganismos em tecido vivo (p.ex., pele) ou fluidos biológicos (p.ex., secreções de mucosa). Pasteurização Processo que reduz a carga microbiana, o número de microrganismos viáveis presentes em uma amostra (líquidos consumíveis). Consiste na elevação da temperatura do líquido por um tempo curto (por exemplo, 73 o C por 15 s), seguido de resfriamento. No caso do leite, elimina agentes causadores de da tuberculose, brucelose, febre Q e febre tifoide. Fonte: Brooks et al., 2014; Madigan et al., 2016
Agentes antimicrobianos - Definições Agente bacteriostático: que inibe o crescimento de bactérias. Ex.: alguns antibióticos. Agente bactericida: que inativa ou mata bactérias. Ex.: formaldeído. Agente bacteriolítico: que lisa as células, ocorrendo a liberação do conteúdo citoplasmático. Ex.: detergentes.
Modos de ação dos agentes antimicrobianos Agentes Físicos Agentes químicos Ruptura da membrana plasmática ou parede celular. Danos às proteínas e aos ácidos nucléicos.
AGENTES FÍSICOS
Métodos físicos de controle microbiano Calor Filtração Frio Radiação
Autoclave Método preferencial para esterilização a menos que o material seja danificado pelo calor ou umidade. Vapor de fluxo livre 100 C pressão atmosférica ao nível do mar 1 ATM acima (15 psi) 121 C 15 minutos Mata todos os microrganismos e seus endósporos
Métodos físicos de controle microbiano - Filtração Filtração
Filtração: Filtros HEPA Filtros de partículas de ar de alta eficiência (high efficiency particulate air) Removem quase todos os microrganismos maiores que cerca de 0,3 m de diâmetro (Tortora, Funke e Case)
Métodos físicos de controle microbiano - Radiação Radiação esterilizante: não ionizante e ionizante Ionização da água produzindo íons hidroxila altamente reativos que agem no DNA e componentes orgânicos celulares Ionizante - < 1nm UV = 1nm a 380nm > 1nm = não ionizante (Tortora, Funke e Case)
Radiação não ionizante: Luz Ultra-violeta Luz Ultra-violeta danifica o DNA das células expostas produzindo ligações entre timinas adjacentes na cadeia de DNA Inibem a replicação correta do DNA durante a reprodução da célula comprimento de onda mais efetivo: 260 nm Desvantagem Luz não muito penetrante microrganismos devem estar expostos, se estiverem protegidos por uma superfície não serão atingidos Pode lesar os olhos humanos e a exposição prolongada pode causar queimaduras e câncer de pele em seres humanos (Tortora, Funke e Case)
Câmara de Biossegurança -Ligue o fluxo laminar (filtração do ar) -Limpe a superfície interna com álcool 70% -Ligue a luz UV por 15 minutos antes de usar Filtros HEPA + Luz Ultra-violeta (Tortora, Funke e Case)
Radiação ionizante: uso prático Produtos médicos e laboratoriais esterilizados por radiação. Tecidos para enxerto Cartilagem Tendão Pele Válvula cardíaca Fármacos Cloranfenicol Ampicilina Tetraciclina Atropina Vacinas Pomadas Suprimentos médicos e laboratoriais Materiais descartáveis de laboratório Meios de cultura Seringas Equipamentos cirúrgicos Suturas
AGENTE QUÍMICOS
Métodos químicos de controle microbiano Objetos inanimados Tecidos vivos Poucos atingem a esterilidade, a maioria reduz a população para níveis seguros ou removem as formas vegetativas
Agentes químicos utilizados no controle de crescimento microbiano FENOL E COMPOSTOS FENÓLICOS Fenol Compostos fenólicos Bifenóis Alcoóis Desnaturação das proteínas requer água!! 70% é a concentração mais usada Halogênios Compostos iodados Compostos clorados
Agentes químicos utilizados no controle de crescimento microbiano Compostos de amônio quaternário -CAQ (detergentes catiônicos) Biguanidas (clorexidina) Peroxigênios
Avaliando um desinfetante Teste de diluição de uso (ou usodiluição) padrão na américa, pela AOAC (American Official Analytical Chemist). Bactérias-teste: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica. 1) Cilindros de aço inox ou vidro são mergulhados em cultivos bacterianos líquidos com concentração conhecida. 2) Cilindros secos são colocados em solução do desinfetante (10 min, 20 o C). 3) Cilindros são colocados em meios de cultura líquidos e observado o crescimento. Fonte: http://www.antimicrobialtestlaboratories.com/aoac_use_dilution_test_for_disinfectants.htm
AGENTES ANTIMICROBIANOS UTILIZADOS IN VIVO
Esta bacteria está sofrendo lise em sua parede, ocasionada por um antibiótico. Por quê o antibiótico não lisa as células humanas?
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo Agente antimicrobiano ideal é o que tem toxicidade seletiva: capacidade do composto de inibir bactérias ou outros agentes patogênicos sem provocar efeitos adversos no hospedeiro. Podem ser sintéticos ou naturais (antibióticos). A maior parte dos antibióticos produzidos é obtida dos fungos Penicillium e Cephalosporium e de espécies de Streptomyces bactéria filamentosa do solo.
Quais os modos de ação dos agentes antimicrobianos?
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 1. Inibição da síntese da parede celular: Antibióticos b-lactâmicos inibem síntese completa do peptideoglicano impedem a ligação peptídica cruzada, ligando-se às transpeptidases (tb chamadas de Penicillin binding protein Pbp). Transpeptidase NAG = N-acetilglicosamina NAMA = ácido N-acetilmurâmico Penicilina Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/penicillin#/media/file:penicillin_inhibition.svg
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 1. Inibição da síntese da parede celular: Vancomicina: ligam-se aos resíduos de alanina das cadeias polipeptídicas da parece celular, interrompendo a ação da transpeptidase. Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/vancomycin
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 2. Inibição da síntese protéica:
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 3. Danos à membrana plasmática polimixina (produzido por Paenibacillus polymyxa) ligase à membrana externa e MP de gram-negativas, rompendo-a (uso tópico). Antibacterial mechanisms of polymyxin: (a) classic mechanism of membrane lysis [9]; (b) alternative mechanism of vesicle-vesicle contact [39, 40]. The polymyxin is colored as magenta. LPS: lipopolysaccharide. Fonte: http://dx.doi.org/10.1155/2015/679109
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 4. Inibição da síntese de ácidos nucléicos interferência nos processos de replicação e transcrição do DNA dos MO. Quinolona (inibe DNA girase bacteriana) Rifampicina (inibe RNA polimerase bacteriana).
Modos de ação dos agentes antimicrobianos 5. Inibição da síntese de metabólitos essenciais por análogos de fatores de crescimento Um tipo de sulfa, p.e., compete com o PABA (ácido paraminobenzóico), um substrato para a síntese do ácido fólico (vitamina precursora de ácidos nucléicos). Isoniazida eficaz contra Mycobacterium pois interfere na síntese do ácido micólico. análogo da nicotinamida, que compõe o ác. micólico.
Espectro de ação do antibiótico amplo espectro: que atua tanto em gram + como em gram - pequeno espectro (ou espectro estreito): atua em um único grupo. Espectro de ação antimicrobiano de uma seleção de agentes quimioterápicos.
Antimicrobianos Sintéticos Naturais Análogos de fatores de crescimento (sulfa, isoniazida) b-lactâmicos: penicilinas e cefalosporinas. Origem: Fungos Quinolonas Aminoglicosídeos Macrolídeos Origem: Procariotos Tetraciclinas
Antimicrobianos Sintéticos Análogos de fatores de crescimento: sulfa, isoniazida. análogo ao ácido p- aminobenzóico, um componente do ácido fólico. Análogo da nicotinamida, eficaz contra Mycobacterium tuberculosis, interferindo na síntese do ácido micólico (parede das micobactérias). Quinolonas Interagem com a DNA girase bacteriana, impedindo o superenovelamento do DNA bacteriano. Amplo espectro. Ex. Norfloxacina e ciprofloxacina.
Antimicrobianos naturais de fungos b-lactâmicos: penicilinas e cefalosporinas. Penicilina (Penicillium chrysogenum) e cefalosporina (Cephalosporium sp) correspondem a mais da metade de todos os antibióticos produzidos no mundo. Comparação das estruturas nucleares da cefalosporina e da penicilina. Penicillium sp Acromonium sp (Cephalosporium )
Estrutura das penicilinas Seta vermelha: sítio de ação da maioria das b-lactamases.
Antimicrobianos naturais de fungos b-lactamase (ou penicilinase) enzima produzida por algumas bactérias resistentes à penicilina. Algumas penicilinas semi-sintéticas são resistentes à b-lactamase.
Antimicrobianos naturais de bactérias Inibidores da síntese proteica aminoglicosídeos Atuam sobre unidade ribossomal 30S tetraciclinas Atuam sobre unidade ribossomal 50S macrolídeos Streptomyces griseus Estreptomicina, kanamicina, gentamicina, neomicina contra as gramnegativas, hoje são antibióticosreserva (apresentam efeitos colaterais). Streptomyces spp Amplo espectro em alguns países é empregada como suplemento nutricional para aves domésticas e suínos. Streptomyces erythreus Eritromicina, claritromicina, azitromicina e telitromicina. útil no tratamento de legionelose (Legionella pneumophila).
Testes de sensibilidade a antimicrobianos Teste de Disco-Difusão ou de Kirby-Bauer Método qualitativo Cada disco contém um agente quimioterápico diferente que se difunde no ágar que o circunda. As zonas claras indicam inibição do crescimento do microrganismo inoculado no meio.
Testes de sensibilidade a antimicrobianos Teste de Disco-Difusão - Categorias de sensibilidade frente ao antibiótico.
Testes de sensibilidade a antimicrobianos Teste de diluição em meio líquido Placa de microdiluição (microtítulo) para teste da CIM de antibiótico. + [ ] - [ ] Permite a checagem se ação é bactericida ou bacteriostática.
Ver também animação Resistência bacteriana aos antibióticos no link https://www.youtube.com/watch?v=b3ainfhthdg MECANISMOS DE RESISTÊNCIA BACTERIANA AOS ANTIMICROBIANOS
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos A resistência ao antibiótico pode ser codificada por genes cromossomais ou do plasmídeo R. Fonte: https://www.reactgroup.org/toolbox/understand/antibiotic-resistance/plasmids-and-co-selection/ Ver tabela 27.8 do livro Microbiologia de Brock (2016) para exemplos.
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos Tortora et al., 2012
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos MO pode ser desprovido da estrutura inibida. P.e., micoplasmas são resistentes à penicilina pois não têm a parede celular, alvo do antibiótico. MO pode ser impermeáveal ao antibiótico. P.e., maioria das bactérias gram-negativas são impermeáveis à penicilina G. Figure 20.20
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos Bactéria pode modificar o antibiótico, que passa a ser inativo. P.e., estafilococos que produzem b- lactamases que clivam o anel b- lactâmicos das penicilinas. Resistência pode ser plasmidial ou cromossômica. B-lactamase
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos Bactéria pode modificar o sítio do ribossomo que é inativado pela eritromicina e estreptomicina, por exemplo, anulando seu efeito. Base genética para essas alterações é cromossomal.
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos Bombeamento ativo do antibiótico para fora da célula, por meio de canais proteicos na membrana plasmática. Resistência pode ser plasmidial ou cromossômica Exemplo: tetraciclina em algumas bactérias gram-negativas (plasmidial). Tortora et al., 2012
Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos Bactéria pode desenvolver uma via bioquímica resistente. Antimicrobianos THF THF PABA ácido p-aminobenzóico THF tetrahidrofolato DHF dihidrofolato Precursor do ácido fólico na célula As bactérias resistentes modificam seu metabolismo, captando o ácido fólico préformado do ambiente.
Como uma bactéria resistente se dissemina? Transferência vertical Transferência horizontal
Fonte: http://www.foodandwaterwatch.org/ (2015).
O CDC (Centro americano para controle e prevenção de doenças) estima que pelo menos 2 milhões de americanos a cada ano são infectados por bactérias resistentes, levando a pelo menos 23.000 mortes. Cerca de 22% dessas infecções são devidas a agentes patogênicos de origem alimentar.
Capítulos com temas desta aula para estudar - Madigan et al. Microbiologia de Brock. Porto Alegre: Artmed, 14ª ed., 2016. Capítulo 5, itens 5.17 a 5.19. Capítulo 27, itens 27.11 a 27.14. OU - Tortora et al., Microbiologia. Porto Alegre: ArtMed, 10ª ed., 2012. Capítulos 7 e 20.
Bibliografia consultada para a aula - Brooks et al. Microbiologia Médica. Porto Alegre: AMGH, 26ª. Ed., 2014. Capítulos 5 e 28. -Kaiser et al. Medical Microbiology. New York: Thieme, 2005. - Madigan et al. Microbiologia de Brock. Porto Alegre: Artmed, 14ª ed., 2016. Capítulo 5, itens 5.17 a 5.19. Capítulo 27, itens 27.11 a 27.14. - Tortora et al., Microbiologia. Porto Alegre: ArtMed, 10ª ed., 2012. Capítulos 7 e 20.