Universidade Federal de Juiz de Fora Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia Bactérias de importância no TGI Família Enterobacteriaceae Bacilos Gram negativos 40 gêneros e centenas de espécies Colonizam o intestino delgado ou o grosso: microrganismos entéricos; Poucas espécies infecções em humanos; 30-35% de todos casos de septicemia; Mais 70% das ITU; Muitas infecções intestinais; Morfologia e fisiologia Ubiquitários e não formam esporos Aeróbios ou Anaeróbios facultativos Fermentadores da glicose Reduzem os nitratos NO 3 a NO 2 ou diretamente a N 2 Oxidase negativos e catalase positivos Flagelos perítriquios Exceto: gêneros Yersinia, Shigella e Klebsiella Podem apresentar cápsula, fimbrias comuns e pili sexuais (fímbrias conjugativas) 1
Morfologia e fisiologia Estruturas antigênicas: importantes para classificação e estudos epidemiológicos de várias espécies: Antígeno K: polissacarídeo capsular Antígeno H: proteínas flagelares de gêneros e espécies móveis, usadas para tipagem (ausentes em m.o imóveis) Antígenos O: LPS cadeia polissacarídica, usado para tipagem Principais enterobactérias de importância médica Escherichia Salmonella Shigella Proteus Citrobacter Morganella Klebsiella Enterobacter Serratia Yersínia A maior parte dos representantes da família são patógenos oportunistas ou estão associados com infecções secundárias em lesões no trato urinário, respiratório e sistema circulatório. Fatores de Virulência Endotoxina: Lipídio A - importante fator de virulência com amplo espectro de efeitos no hospedeiro; Cápsula: proteção antifagocitária; Variação antigênica: estas bactérias podem ou não expressar antígenos K ou H e portanto evitar o SI do hospedeiro; Sequestro de fatores nutricionais, principalmente ferro, pela produção de sideróforos que são quelantes de ferro extracelulares; Fatores de virulência específicos: como adesinas (responsáveis pelas ITU s) e exotoxinas (enterotoxinas, tais como a toxina Shiga e as toxinas ST e LT); Presença de elementos genéticos extracromossomais, que conferem resistência aos antimicrobianos. 2
Manifestações clínicas Alguns representantes das enterobactérias são patógenos obrigatórios: Salmonella spp. Shigella spp. Yersinia spp. Algumas linhagens de Escherichia coli: ETEC = enterotoxigênica EIEC = enteroinvasiva EPEC = enteropatogênica EHEC = enterohemorágica EAEC = enteroagregativa UPEC = uropatogênica DAEC =difusamente agregativa Manifestações clínicas Sepse por Gram negativos: Apresenta alto risco de vida para o hospedeiro; Usualmente relacionado com infecção hospitalar; Comumente causado por E.coli. Infecções do trato urinário: Maior incidência em indivíduos jovens e mulheres adultas, a incidência aumenta com a idade nos homens; Mais comumente causada por E. coli; Capacidade de produzir adesinas que se ligam a células de revestimento da bexiga e trato urinário superior (impedindo a eliminação das bactérias durante a micção). Manifestações clínicas Pneumonia: Associado a infecção hospitalar,disseminada por pessoal e artigos médico-hospitalares; Frequentemente causada por Klebsiella pneumoniae; Grupo de risco: homens de meia idade com histórico de alcoolismo; Endocardite: Principalmente cocos Gram +, mas 1-3% causadas por bastonetes Gram - entéricos; 3
Manifestações clínicas Meningite neonatal: Associada a infecção hospitalar; Frequentemente causada por E. coli e estreptococos do grupo B. Peritonite bacteriana espontânea: Comumente causada por E. coli, mas também pode ser causada por anaeróbios e CGP (Streptococcus pneumoniae). Infecções abdominais e do trato gastrointestinal: Causada por microrganismos da microbiota gastrointestinal; gastrenterites, disenterias, diarréias. Infecção usualmente polimicrobiana com envolvimento de anaeróbios. Escherichia Escherichia coli: habitante normal do intestino humano Bacilo G- mais comum isolado em pacientes com sepse. Responsável por mais de 80% de todas as ITU s tanto comunitárias quanto hospitalares. Causa relevante de gastroenterite. Maioria das infecções é endogena, exceção: meningite e gastroenterite. Presença de E. coli nos alimentos e água Indica contaminação microbiana de origem fecal Condições higiênicas insatisfatórias Grupos principais: E. coli enterotoxigênica (ETEC): diarréia viajante e crianças países em desenvolvimento (após 1-2 dias de incubação); enterotoxinas (LT termolábil e ST termoestáveis) aumentam AMPc e GMPc. Raramente náuseas e vômitos Adquirida pelo consumo de água e alimentos contaminados com fezes. Aumenta secreção de cloro e diminui absorção de sódio e potássio. Toxina também estimula citocinas inflamatórias. ETEC Diarréia aquosa 4
E. coli enteropatogênica (EPEC): diarréia do recém-nascido. Aderem à membrana citoplasmática do enterócito (intestino delgado) com destruição das microvilosidades. Pode ocorrer transmissão de pessoa a pessoa. E. coli enteroagregativa (EAEC): Diarréia crônica (14 dias). Aderência de EAEC à superfície do intestino, leva a secreção de muco e formação de um biofilme espesso. Liberação de toxinas que induz a secreção de fluidos. EPEC EAEC E. coli entero-hemorrágica (EHEC): Dose infecciosa: < 100 bactérias. Diarréia leve a colite hemorrágica, com dor abdominal forte, sangue, pouca ou sem febre. Pode ocorrer transmissão de pessoa a pessoa, maioria das infecções ocorre pelo consumo de carne mal cozida. 5-10% crianças > 10 anos síndrome hemolítica-urémica: falha renal, anemia hemolítica, trombocitopenia Stx-1 - idêntica a Shiga toxina; Stx-2-60% de homologia Destruição de epitélio e microvilosidades E. coli O157:H7 EHEC E. coli enteroinvasiva (EIEC): Rara nos países desenvolvidos. Linhagens patogênicas associadas a alguns sorotipos. Invadem e destroem o epitélio do cólon. Alguns pacientes desenvolvem diarréia aquosa, com sangue e leucócitos nas fezes (disenteria), similar à causada por espécies de Shigella. Os mecanismos patogênicos incluem: invasão da mucosa do cólon, proliferação no interior das células epiteliais, resultando na morte celular. EIEC 5
Microrganismo Local de ação Doença Patogênese ETEC Gastroenterite causada por E. coli Intestino delgado Diarréia do viajante; diarréia aquosa, vômitos, cólicas, náuseas Enterotoxinas termoestáveis ou termolábeis (plasmídio) EPEC EAEC EIEC EHEC Intestino delgado Intestino delgado Intestino grosso Intestino grosso Diarréia aquosa infantil em países subdesenvolvidos Lesão A/E mediada por plasmídeo; ruptura da estrutura da microvilosidade, resultando em má absorção. Diarréia aquosa infantil em Adesão agregativa de bastonetes países subdesenvolvidos, (pilha de tijolos), com vômito, desidratação e febre encurtamento das baixa microvilosidades (plasmídios) Doença em países Invasão e destruição das células subdesenvolvidos; febre, epiteliais de revestimento do cólicas, diarréia aquosa, pode cólon (plasmídeos) evoluir p/ disenteria. Diarréia aquosa seguida de fezes sanguinolentas Toxina Shiga (prejudicam a síntese de proteínas); lesãoa/e. Salmonella Classificação taxonômica complexa : única espécie Salmonella enterica (mais de 2500 sorotipos) Alguns reconhecidos anteriormente como espécies: S. typhi, S. enteritidis Na prática Salmonella typhi e Salmonella não- typhi Possuem antígenos (O) e antígenos (H) S. thypi antígeno capsular ou antígeno de virulência. Atualmente é o microrganismo mais envolvido em surtos de origem alimentar. A dose infectante 10 6-10 8 bactérias (maioria). Sintomas variam com a virulência da linhagem e número de bactérias ingeridas Podem se multiplicar até altas quantidades, se produtos de alimentos contaminados são inadequadamente estocados. 6
Incidência e fontes de salmoneloses Os humanos são os únicos reservatórios conhecidos de S. typhi. Salmonelas não-tifóide ocorrem por ingestão de água, leite e derivados (crus ou pasteurização inadequada), ovos crus, maionese caseira e alimentos contaminados por fezes humanas ou de animais (aves domésticas, mamíferos e répteis) principais fontes de salmonelose em humanos. Patogenia da Salmonella: Ingestão de alimentos ou bebidas contaminadas Penetração da mucosa intestinal Disseminação via linfáticos e corrente sanguínea Gastroenterite Febre Entérica Septicemia Tipos clínicos de infecções por Salmonella: Gastroenterite : Forma mais comum de salmonelose. Sintomas aparecem de 6 a 48 horas após o consumo do alimento ou água contaminados. Náusea, vômitos e diarréia sem sangue. Resolução espontânea de 2 dias a 1 semana, não necessitando de tratamento com antibióticos. Todavia em crianças e idosos a perda de líquidos e eletrólitos provoca desidratação, acidose e até morte Bacteremia e septicemia sem sintomas gastrointestinais. Caracterizadas por picos de febre alta e hemocultivos positivos. 7
Tipos clínicos de infecções por Salmonella: Febre tifóide ou entérica Causada por Salmonella Typhi - se manifesta em geral, como febre crescente, dores de cabeça, mialgia, mal-estar, anorexia, sintomas de gastrenterite e diarréia. Colonização da vesícula biliar => reinfecção. As bactérias atravessam as células que revestem o intestino e são fagocitadas pelos macrófagos. Depois de transportadas para fígado, baço e medula óssea (14 dias), as bactérias se multiplicam. Colonização assintomática Estado de portador, no qual as pessoas com infecção prévia, em especial por Salmonella typhi, podem continuar excretando o microrganismo nas fezes até um ano após a remissão dos sintomas. Shigella S. sonnei S. flexneri S. dysenteriae infecções mais graves S. boydii rara A doença associada à Shigella é a Shigelose, que causa dores estomacais e diarréia. Transmissão: água contaminada, alimentos, pessoa a pessoa- via orofecal Inócuo para provocar doença- 10 2 : altamente infeccioso Os humanos servem como reservatório natural. Shigelose 8
Infecções por Shigella: Sintomas iniciais: febre, diarréia aquosa com câimbras abdominais e mialgia generalizada; perda de eletrólitos e líquidos, devido a ação das enterotoxinas sobre as células do epitélio intestinal. Após 2 ou 3 dias, os movimentos intestinais se tornam menos frequentes e a quantidade de matéria fecal decresce, mas a presença de sangue, muco nas fezes e o estabelecimento de tenesmo (pressão ao evacuar) indicam a fase disentérica da doença, sugerindo que ocorreu penetração bacteriana no intestino. Deve-se suspeitar de infecção por Shigella quando ocorrem surtos comunitários de enfermidade diarréica que afete de modo desproporcional as crianças pequenas. Os surtos podem ocorrer durante qualquer estação do ano (principalmente verão). Citrobacter Bastonetes G - encontrados no ambiente e nas fezes de seres humanos e outros animais. Patógenos oportunistas, podem causar doença em qualquer parte do corpo, especialmente infecções do trato urinário, meningite neonatal e abscessos cerebrais (Citrobacter koseri; Citrobacter diversus). Doenças entéricas associadas à produção de enterotoxinas - Citrobacter freundii. Klebsiella Grupo Klebsiella, Enterobacter e Serratia Apresenta cápsula proeminente que é responsável pela aparência mucóide das colônias isoladas e pelo aumento da virulência in vivo. Klebsiella pneumoniae e Klebsiella oxytoca K. pneumoniae é isolada com mais frequência de amostras clínicas e pode causar uma forma clássica de pneumonia primária. Portadores sadios: orofaringe 1% a 6% Pacientes hospitalizados 20% 9
Klebsiella Pacientes em condições debilitantes, como alcoolismo, diabetes e doença pulmonar obstrutiva crônica Infecções pulmonares A pneumonia causada por Klebsiella frequentemente envolve a destruição dos espaços alveolares, a formação de cavidades e a produção de escarro com sangue. Em casos graves, podem ser formados abscessos de pulmão e hemorragia interna. K. pneumoniae também pode causar uma variedade de infecções extrapulmonares, incluindo enterite e meningite (em lactentes), infecções urinárias (em crianças e adultos) e septicemia. Podem apresentar plasmídeos que conferem resistência múltipla a drogas bons produtores de ß-lactamases resistência a ß- lactâmicos Enterobacter Estudos recentes têm mostrado crescente número de infecções urinárias, septicemia e bacteremias associadas a esta bactéria. Principais fatores de virulência adesinas e fimbrias Resistência antimicrobianos de amplo espectro β-lactâmicos. Serratia S. marcescens Geralmente associada infecções oportunistas, em particular pneumonia e septicemia em pacientes com câncer. Usado como marcador poluição ambiental, a princípio devido à característica pigmentação vermelha de algumas linhagens, de fácil detecção em meios de cultura. Grupo Proteus, Providencia e Morganella Associado a infecções do trato urinário, sobretudo em pacientes hospitalizados e adquiridas na comunidade. Estão presentes no cólon humano, uretra (principalmente nas mulheres), no solo e na água. Providencia stuartii patógenos oportunistas em humanos e podem causa infecção do trato urinário, principalmente em pacientes com sondas ou queimaduras extensas. Morganella morganii infecção oportunistas no trato respiratório, trato urinário e pode infectar feridas em humanos. 10
Proteus Apresenta motilidade característica, em forma de ondas, ao longo de toda a superfície de meio de cultura. Produz mais de seis diferentes tipos de fímbrias associada com a capacidade de disseminação e aderência no trato urinário. P. mirabilis é a espécie isolada: infecções urinárias e feridas. Produz grande quantidade de urease aumento do ph da urina, o que pode resultar em cálculos nos rins pela precipitação de cristais de Mg e Ca. Y. enterocolitica Yersinia Causa comum de infecção associada à alimentação, sobretudo em lactentes, particularmente nas partes mais frias do mundo. Sobrevive em temperatura de geladeira e está associada a surtos de infecção por leite contaminado. Encontrada amplamente distribuída em lagos e reservatórios de água e hospedeiros animais como coelho, porco, cavalo, carneiro e cachorro. Yersinia Y. pestis Agente etiológico da peste: bubônica e pneumônica Possui cápsula protéica proteção contra a fagocitose. Reservatório: roedores (ratos, esquilos, camundongos) Transmissão: o microrganismo é transferido de roedor para roedor ou de roedor para o homem pela pulga do rato. Vetor: Xenopsylla cheopsis Quadro Triunfo da morte (1562) 11
Diagnóstico laboratorial 1- Cultura A identificação das enterobactérias está baseada em: Propriedades bioquímico-fisiológicas; Propriedades antigênicas e de patogenicidade. Material Clínico: fezes, urina, alimentos são inoculadas em meio de cultura seletivo-diferencial ou não seletivos. EMB Ágar MacConkey Ágar Sangue Ágar SS: Salmonella-Shigella As colônias de salmonela são incolores com centro negro. Ágar SMAC: Sorbitol MacConkey usado para diferenciação da E. coli O157:H7 (Sorbitol negativo: colônias beges) Diagnóstico laboratorial Diagnóstico presuntivo Triagem Identificação presuntiva: TSI ou em IAL (Rugai modificado); Testes bioquímicos identificação definitiva: citrato, motilidade, indol, fermentação de carboidratos, produção de H2S, descarboxilação da lisina, etc. Amostras suspeitas de Yersinia, deve-se fazer o enriquecimento da amostra pelo frio, misturando-a com salina e armazenando na geladeira por 2 semanas. 12
2) Sorologia Diagnóstico laboratorial Testes sorológicos são úteis na determinação dos isolados por motivos epidemiológicos (E.coli O157 ou Y. enterocolitica) Entretanto, a sua utilidade é limitada, devido a reações cruzadas entre as enterobactérias. 3) Biologia molecular Primers (oligoiniciadores) específicos estão sendo utilizados na pesquisa para identificação específica de enterobactérias, por técnica de PCR, baseados em genes de virulência Tratamento, Prevenção e Controle Terapia deve ser orientada por testes de susceptibilidade in vitro, devido ao alto índice de resistência aos antimicrobianos. Prevenção é difícil pois os microrganismos são parte da microbiota endógena. Evitar os fatores de risco: uso irrestrito de antibióticos, procedimentos que traumatizam as barreiras mucosas sem antibioticoprofilaxia e uso de cateteres urinários. Cuidados na preparação e refrigeração dos alimentos (Salmonella), lavagem das mãos e descarte adequado de fraldas e tecidos sujos com fezes (Shigella). 13