INTERAÇÕES MICRORGANISMO- HOSPEDEIRO Prof. Vânia Lúcia Teoria do Germe da Doença: os microrganismos podiam causar doenças. 1860 - Joseph Lister e Semmelweis => aplicaram a teoria do germe para procedimentos médicos. 1876 - Robert Koch => primeira prova que um microrganismo realmente causava doenças => Bacillus antracis Postuladosde Koch. Em 1877, Koch formulou um conjunto de postulados os quais afirmava deveriam ser adotados para que se aceitasse uma relação entre um microrganismo em particular e uma doença. Postulados de Koch: 1. O mesmo patógeno deve estar presente em todos os casos da doença; 2. O patógeno deve ser isolado do hospedeiro doente e crescer em cultura pura; 3. O patógeno deve causar a doença quando inoculado em animal saudável; 4. O patógeno deve ser isolado do animal inoculado e deve ser o organismo original. 1
O PLANETA MICROBIANO Os microrganismos são ubíquos e são capazes de se adaptar a qualquer ambiente físico-químico. Nascidos em um ambiente repleto de micróbios, todos os animais tornam-se infectados desde o momento do nascimento e, por toda a vida, tanto o homem como outros seres vivos albergam uma variedade de espécies bacterianas COLONIZAÇÃO x DOENÇA Colonização(ou infecção): utilizado para indicar a presença e multiplicação de um microrganismo em um hospedeiro, que não apresenta sinais e sintomasclínicosdedoença. Doença: ocorre quando se verifica uma alteração do estado normal do organismo=> alteraçãoda homeostase. Infecção pode existir sem doença detectável Tanto a colonização quanto a doença resultam das inter-relações entre os microrganismos e seus hospedeiros MICROBIOTA RESIDENTE OU INDÍGENA Microrganismos relativamente fixos, regulares em determinados sítios Quase sempre presentes em altos números (maiores do que 1%) São compatíveis com o hospedeiro, não comprometendo a sua sobrevivência Diversificada habilidade metabólica: - Colonização em sítios específicos e coexistência Funções dos microrganismos residentes quando em equilíbrio em relação ao seu hospedeiro Barreira contra instalação de microrganismos patogênicos Modulação do sistema imunológico Produção de substâncias utilizáveis pelo hospedeiro Degradação de substâncias tóxicas 2
MICROBIOTA TRANSIENTE OU TRANSITÓRIA Microrganismos não patogênicos ou potencialmente patogênicos Passam temporariamente pelo hospedeiro Alguns microrganismos transitórios têm pouca importância, desde que a microbiota residente esteja em equilíbrio: Havendo alteração nesse equilíbrio, os microrganismos transitórios podem proliferar-se e causar doença INTER-RELAÇÕES BACTÉRIA-HOSPEDEIRO Simbiose Quando tanto o hospedeiro quanto a bactéria se beneficiam de sua inter-relação, ela é denominada simbiótica. Esta relação é extremamente estável, visto que a sobrevivência de ambos os membros depende dela. Antibiose Quando bactérias e hospedeiro são antagonistas, se estabelece uma relação antibiótica. Essa relação é bastante instável tanto para hospedeiro quanto para as bactérias, pois caso haja a morte do hospedeiro, este também morre, a menos que seja transmitido para outro hospedeiro. Anfibiose (Caréter Anfibiôntico) Estado intermediário no qual o hospedeiro e a microbiota coexistem sob a forma de equilíbrio estável. Se o equilíbrio é modificado, causa assim a patologia. INTER-RELAÇÕES BACTÉRIA-HOSPEDEIRO Um microrganismo é um patógeno se for capaz de causar doença Patogenicidade propriedade de um microrganismo provocar alterações fisiológicas no hospedeiro, ou seja, capacidade de produzir doença. Virulência Grau de patogenicidade, determinada pelos => FATORES DE VIRULÊNCIA => habilidades dos microrganismos. AS INTERAÇÕES MICRORGANISMO-HOSPEDEIRO PODEM OU NÃO RESULTAR EM DANO AO HOSPEDEIRO 3
FATORES DE VIRULÊNCIA BACTERIANOS Como as bactérias causam doenças? Bactérias podem causar doença por 2 mecanismos principais: Produção de toxinas e/ou enzimas: - exotoxinas: polipeptídeos secretados pelas células; - endotoxinas: LPS presentes na parede celular de Gram negativas. Tanto as endo quanto as exotoxinas podem causar sintomas independentemente da presença da bactéria no hospedeiro. Invasãoe inflamação: Bactérias podem aderir às células do hospedeiro, penetrare se multiplicar no local nos tecidos sãos, induzindo a resposta inflamatória, que consisteem eritema, edema, calor e dor. Produção de Enzimas e/ou Toxinas A virulência de algumas bactérias é intensificada pela produção de enzimas extracelulares. ProduçãodeEnzimas: Hemolisinas: secretadas pelosestreptococos - capazesdelisar hemácias. Coagulases: enzimas secretadas por alguns membros do gênero estafilococos transformação do fibrinogênioem fibrina; responsável pelaformação deumcoágulo aoredorda bactéria. Hialuronidases: tipo de enzima produzida por estafilococos e estreptococos que hidrolisa o ácido hialurônico presente notecido conjuntivo. Colagenases: produzida porváriasespéciesdeclostridium - digestãodo colágenopresenteno tecido conjuntivo. 4
Produção de toxinas: - Exotoxinas: produzidas no interior de algumas bactérias e liberadas para o meio externo, onde atuam destruindo determinadas células e inibindo certas funções metabólicas. São agrupadas em três tipos: citotoxinas, neurotoxinas e enterotoxinas. Citotoxinas Toxina diftérica: Corynebacterium diphteriae produz a toxina diftérica que tem uma constituição polipeptídica, formada por dois peptídeos. Esta toxina é uma citotoxina que inibe a síntese de proteínas celulares. Toxinas eritrogênicas: os Streptococcus pyogenes podem produzir toxinas conhecidas como eritrogênicas, que lesam os capilares sanguíneos sob a pele e produzem um exantemade cor vermelha(escarlatina). Neurotoxinas Toxina tetânica: Clostridium tetani. Esta toxina atinge o sistema nervoso central e se liga as células nervosas que controlam a contração de vários músculos esqueléticos. A contração muscular vai se tornar incontrolável, produzindo os sintomas convulsivos. Toxina botulínica: é produzida por Clostridium botulinum e é uma neurotoxina que age na junção neuromuscular, e impede a transmissão dos impulsos das células nervosas ao músculo. Esta toxina causa paralisia muscularou paralisia flácida. Enterotoxinas Enterotoxina colérica: Vibrio cholerae produz uma enterotoxina denominada toxina colérica. As células epiteliais são afetadas por esta toxina aumentando a secreção de grandes quantidades de líquidos e eletrólitos, causando uma intensa diarréiaacompanhadade vômitos. Enterotoxina estafilocócica: esta toxina é produzida por Staphylococcus aureus e afeta as células entéricas da mesma forma que a toxina colérica, produzindo sintomas semelhantes. 5
Endotoxinas: parte da porção externa da parede celular das bactérias Gram-negativas. As endotoxinas exercem seus efeitos quando a bactéria Gram-negativa morre e sua paredecelularsofre lise, liberando assim, a endotoxina. As endotoxinas possuem a capacidade de ativar as proteínas da coagulação levando a formaçãode pequenos coágulos Coagulação IntravascularDisseminada. São consideradas substâncias pirogênicas devidoa sua capacidadede induzirfebre. A capacidade das endotoxinas em causar choque endotóxico está relacionado à produção de substâncias pelas células fagocitárias (TNF) que aumentam a permeabilidadedos capilaressangüíneos perda de grandes quantidades de líquidos e consequentemente uma queda da pressão arterial, que levaao choque. Propriedades Exotoxina Endotoxina Relação com o microrganismo Constituição química Efeito biológico Produto metabólico das células em crescimento Proteína ou peptídeo curto Altera funções celulares, nervos e TGI Toxicidade Elevada Baixa Produtor de febre Não Sim Presente na outermembrane. Liberado com a lise da célula Porção lipídica (lipídeo A) do LPS Afeta a circulação sanguínea e a integridade do capilar Invasão e inflamação Bactérias aderem, colonizam e se multiplicam no local da infecção, causando uma lesão direta que induz uma resposta inflamatória. Adesinas: A maioria dos microrganismos causa doença pela capacidade de aderência aos tecidos do hospedeiro, penetraçãoe escape do sistema imunológico. Aadesão entre o patógeno e o hospedeiro é obtida por meio de moléculas de superfície no patógeno denominadasde adesinas ou ligantes. => Localizadas em estruturas de superfície, tais como: as fímbrias e as cápsulas. Fímbria comum 6
Cápsula: A cápsula também vai auxiliar a adesão do microrganismoao tecido Contribui para resistência bacteriana à fagocitose, pois bloqueia a fagocitose Peptidioglicano: Ácidos teicóicos da parede das bactérias Gram positivas contribuem para adesão dos microrganismos às mucosas do hospedeiro. Proteínas de superfície: Proteína M de Streptococcus pyogenes Outer Membrane Protein(OMP): BGN A carga infecciosa ou dose infecciosa necessária para um organismo causar doença, varia entre as bactérias patogênicas. Ex.: Salmonella e Shigella causam infecções do trato gastrointestinal. AdoseinfecciosadeShigellaédemenosde100células; A dose infecciosade Salmonella é de mais de 100.000 células. AdoseinfecciosadoVibriocholeraeé10 8 células Fatores como a diminuição da acidez do estômago podem diminuir a DI de maneirasignificativa. Por outro lado, a acidez estomacal pode ativar a expressão de componentes de virulência microbiana. Microbiota indígena Monomicrobiana ORIGEM ETIOLOGIA Microbiota exógena Polimicrobiana Infecciosa NATUREZA Não-infecciosa 7
OCORRÊNCIA DAS DOENÇAS INFECCIOSAS O conhecimento da incidência e da prevalência de uma determinada doença permite aos epidemiologistas estimar a periodicidade da doença e a tendência de ser mais comum em determinados grupos da população Endemia: constantes em baixos níveis numa população específica, em determinada região. Epidemia: ocorrem mais frequentemente do que o usual. Pandemia: que têm uma distribuição mundial. Doenças Infecciosas Emergentes - DIE São aquelas que são novas ou estão se alterando, mostrando um aumento na incidência em um passado recente ou um potencial aumento em um futuro próximo. Como identificar? Doença local torna-se disseminada; Doença rara torna-se comum; Doença leve torna-se mais grave; FATORES QUE CONTRIBUEM PARA A EMERGÊNCIA DE NOVAS DOENÇAS INFECCIOSAS: 1. Uso disseminado, e algumas vezes inadequado, de antibióticos e pesticidas => estimulam o crescimento de uma população mais resistente de microrganismos; 2. Aquecimento global => pode aumentar a distribuição e a sobrevivência dos reservatórios e dos vetores; 3. Globalização - Transportes modernos => disseminação de doenças conhecidas para novas áreas geográficas; 4. Regiões que sofrem com desastres ecológicos naturais, guerras, construções e expansão imobiliária (desmatamento); 5. Medidas de controle animal => morte de determinados predadores 6. Falhas nas medidas públicas de saúde (falta de vacinação,p.ex.). 8
DISSEMINAÇÃO DA INFECÇÃO Reservatórios de infecção Para uma doença se perpetuar, deve haver uma fonte contínua de organismos da doença. Esta fonte pode ser o microrganismo vivo ou um objeto inanimado que fornece ao microrganismo condições adequadas para sobreviver e se multiplicar. Resevatórioshumanos O principal reservatório vivo de doença humana é o corpo humano em si. Muitas pessoas abrigam patógenos e os transmitem direta ou indiretamente para outras pessoas. Portadores sãos => algumas pessoas podem abrigar os patógenos e transmiti-los a outras, sem exibir quaisquer sinais de doença. Os portadores humanos desempenham um importante papel na disseminação de doenças como AIDS, hepatite, gonorréia, sífilis, etc. Resevatóriosanimais Tanto os animais selvagens como os domésticos são reservatórios de doenças => zoonoses. Doença Agente causal Reservatório Transmissão Tifo endêmico Rickettsia tiphy roedor Picadade pulga Febre maculosa Rickettsia rickettsii roedor Picada de carrapato Psitacose Chlamydia psittaci aves Contato direto Doença de Lyme Borrelia burgdorferi roedor Picada de carrapato Resevatóriosinanimados Os principais reservatórios inanimados de doenças infecciosas são o solo, a água e os alimentos (tétano, hepatites, cólera, salmonelose, brucelose, etc). TRANSMISSÃO DAS DOENÇAS TransmissãoVertical: Transmissão da mãe para o embrião/feto. TransmissãoHorizontal: Contato:direto(pessoa-pessoa) ou indireto(fômites/vetores) Veículo: água, alimentos, ar, sangue e líquidos corporais, drogas e líquidos intravenosos Vetores: insetos e artrópodes, que podem transmitir doenças mecanicamente (transporte passivo dos patógenos) ou biologicamente (transporte ativo, onde o vetor pica uma pessoa ou animal infectado com os patógenos e estes se multiplicam novetor, que vai transmiti-los mais tarde para um hospedeiro em potencial. 9
Secreçõesrespiratórias e saliva Os microrganismos que causam doença localizada do trato respiratório são excretados no muco ou saliva através de tosse, espirro e fala. Alguns microrganismos que causam infecção sistêmica também são excretados pelo trato respiratório. Ex.: vírus influenza, vírus do sarampo e vírus da caxumba, tuberculose, coqueluche. Leite materno Alguns microrganismos são excretados no leite materno, podendo servir como fontede transmissão. Ex. citomegalovírus, vírus da hepatite B Sangue O sangue é a fonte usual onde os artrópodes adquirem microrganismos; pode ser a rota de transferência de vírus ou bactérias para o feto e pode transmiti-los por transfusão sanguínea ou através de agulhas e seringas contaminadas. Trato genitourinário É uma importante fonte na disseminação de microrganismos transmitidos sexualmente. Alguns microrganismos são excretados na urina, como vírus da caxumba e citomegalovírus, poluindo o ambiente e permitindo a sua disseminação, embora esse não seja o principal modode transmissão(leptospirose) Fezes Os microrganismos entéricos são excretados nas fezes e podem contaminar o ambientecausando epidemias, sendo resistentes às condições do ambiente. Ex. E. coli patogênicas, vírus da hepatitee rotavírus. Pele A pele é uma importante fonte de microrganismos em doenças transmitidas por contato direto via abrasão. Ex. piodermites (estafilocócicas ou estreptocócicas), micoses, vírus do herpes simplex e vírus do papiloma. ENTRADA DO MICRORGANISMO NO HOSPEDEIRO Os patógenos podem entrar no hospedeiro através de várias vias denominadas de portas de entrada. As principais portas de entradas são: Pele pele membranas mucosas via parenteral placenta A pele íntegra é impermeável para a maioria dos microrganismos. Alguns microrganismos vão obter acesso ao corpo através de aberturas na pele comoos folículos pilosos e os ductos das glândulas sudoríparas. 10
Membranasmucosas Muitos microrganismos obtêm acesso ao corpo do hospedeiro penetrando pelas membranas mucosas que revestem o trato respiratório, gastrintestinal, geniturinárioe conjuntivo(adenovírus, estafilococos). O trato respiratório é a porta de entrada mais fácil e mais frequentemente utilizada pelos microrganismos infecciosos. As principais doenças que são contraídas comumente pelo trato respiratório incluem o resfriado comum, a pneumonia, a tuberculose, a influenza, o sarampo, micosessistêmicas etc. Os microrganismos também podem obter acesso ao trato gastrintestinal através dos alimentos e água contaminados. Rota de entrada para vários patógenos importantes que causam lesões locais ou sistêmicas, transmitidos por via sexual (sífilis, CMV) Via parenteral Os microrganismos obtêm acesso ao corpo do hospedeiro por meio da via parenteral, através da deposição direta nos tecidos por meio de punções, injeções, ferimentose cirurgias. Placenta Infecçõescongênitas atingem o feto via placenta. Ex. sífilis, vírus da rubéola, HIV ESTÁGIOS DA PATOGÊNESE 1 transmissão apartirdeuma fonteexterna paraaportadeentrada; 2 evasãodasdefesasprimárias do hospedeiro, comoapeleeaacidezdoestômago; 3 aderência às membranas mucosas do hospedeiro; 4 colonização e multiplicação no sítioda infecção; 5 Sintomas da doença causados pela produção de enzimas/toxinas ou pela invasão acompanhada por inflamação; 6 respostas do hospedeiro inespecíficas ou específicas (sistema imunológico) durante a invasão, multiplicação ou produção de toxinas; 7 Prosseguimento ou término da doença. 11