Docente: Prof. Dr. Felipe S. Chambergo – fscha@usp.br Data: Quinta-feira 14 – 18 h / EaD.

USP – 2020

Biotecnologia

ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia

1o semestre 2020

Bactérias Estrutura, classificação, morfologia (estruturas e funções),

reprodução, fisiologia, metabolismo e genética. Infecção e patogenicidade (fatores de virulência) Transmissão e disseminação de microrganismos;

antimicrobianos Bactérias de importância em saúde humana e veterinária:

Gram-positivos Gram-negativos

Biotecnologia

ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia

1o semestre 2020

Vacinas

https://doi.org/10.1016/j.coi.2012.03.013

https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2015.05.010

Antimicrobianos É uma substância que mata (Bactericida) ou inibe o desenvolvimento (bacteriostáticos) de microrganismos, Resistência Bacteriana A resistência antimicrobiana refere-se à "Resistência de um micro-organismo a um antimicrobiano que era originalmente eficaz para o tratamento de infecções causado por este“ Mecanismos de resistência: -Intrínseca (Resistência natural) -Adquirida -Mutações -Processos de recombinação genética (conjugação,transformação e transdução) - Transposição (Transposons)

Antibióticos

doi.org/10.1126/science.1176667

Mecanismos de ação de drogas antibacterianas 1.Inibição da síntese da parede celular 2.Inibição da síntese proteica 3.Inibição da síntese de ácidos nucleicos 4.Destruição da membrana plasmática 5.Inibição da síntese de metabólitos essenciais

Antibióticos de origem sintética

Antibióticos de origem natural

1. Inibição da síntese da parede celular: β-lactâmicos

2. Inibição da síntese proteica

3.Inibição da síntese de ácidos nucleicos

4. Destruição da membrana plasmática: Peptídeos antimicrobianos, polimixinas

5.Inibição da síntese de metabólitos essenciais

A resistência aos antibióticos ocorre como parte de um processo de evolução natural, ela pode ser significativamente mais lenta, mas não interrompida. Assim, estratégias de prevenção, novos testes de diagnóstico e antibióticos, podem oferecer suporte de tratamento mais eficazes que podem diminuir a resistência a antibióticos.

Resistência aos antibióticos

doi: 10.1056/NEJMra0904124

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Mechanisms of Resistance in Gram-Negative Bacteria, and the Antibiotics Affected

Mecanismos para aquisição de genes de resistência

Antibióticos e meio ambiente

Andersson and Hughe., 2014. Microbiological effects of sublethal evels of antibiotics. Nat Rev Microbiol. 2014 Jul;12(7):465-78.

Jjemba., 2002. The potential impact of veterinary and human therapeutic agents in manure and biosolids on plants grown on arable land: a review. Agriculture, Ecosystems and Environment 93 (2002) 267–278

Excreção e biodegradação

Efeitos dos antibióticos em toda a comunidade microbiana da flora intestinal humana

Modei et al., 2014. . J Clin Invest. 2014 Oct;124(10):4212-8.

Dwyer et al.,2014. Unraveling the Physiological Complexities of Antibiotic LethalityAnnu Rev Pharmacol Toxicol. Sep 10. [Epub ahead of print

Dwyer et al 2014 Antibiotics induce redox-related physiological alterations as part of their lethality

Antimicrobianos produzem ROS (espécies reativas de oxigênio)?

Sistema de resgate (SOS) em E. coli

Pol IV Pol V

Uso de sabonete antibacteriano ?

Yueh and Tukey. 2016, Triclosan: A Widespread Environmental Toxicant with Many Biological Effects. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2016. 56:251–72

Estratégias

-Derivados de Novos antibióticos (A modificação da estrutura básica do conhecido agente ou desenvolvimento de inibidores de mecanismo de resistência específica conhecidos (β-lactamases ou inibidores de bomba de efluxo). -Descoberta de novos agentes antimicrobianos -Drogas antivirulentas (Anticorpos ou compostos para bloquear ou inibir fatores de virulência, exemplos: Adesinas, fímbrias etc) - Uso de Bacteriófagos - Uso de Nanopartículas -Ecologia/provas biologicas evolucionarias (alvos da ecologia e resistência bacteriana, incluindo inibidores de transferência de plasmídeo, e oligos antisensse para o silenciamento do gene.)

DOI: 10.1126/science.1176667

Desenvolvimento de nanopartículas

Singh et al 2014. The role of nanotechnology in combating multi-drug resistant bacteria. J Nanosci Nanotechnol. 2014 Jul;14(7):4745-56

Iron oxide (Fe3O4), Titanium di-oxide (TiO2), Zinc oxide (ZnO) and gold

Peng et al., 2015, Cell Metabolism 21, 249–261

Pró-Antibiótico

DOI: 10.1038/nrd940

PLANO DE AÇÃO NACIONAL PARA COMBATER AS BACTÉRIAS RESISTENTES AOS ANTIBIÓTICOS

As metas do Plano de Acão Nacional incluem: 1. Reduzir o surgimento de bactérias resistentes e evitar a propagação de

infecções . 2. Fortalecer os esforços nacionais Vigilância na Saúde para combater a resistência. 3. Promover o desenvolvimento e uso de testes rápidos inovadores de diagnóstico para a identificação e caracterização de bactérias resistentes. 4. Acelerar pesquisa básica e aplicada no desenvolvimento de novos antibióticos, Assim como outros produtos terapêuticos e vacinas. 5. Melhorar a colaboração internacional e capacidade para a prevenção de resistência aos antibióticos, assim como vigilância, Controle, Investigação e Desenvolvimento de antibióticos.

• Inibir propagação de bactérias patogênicas: • humanos • animais

• Conservação de alimentos; • Contaminação da Água e ambiente; • Aumento da validade de produtos alimentícios;

Esterilização - significa a destruição total da população microbiana e este termo deve ser empregado sempre em caráter absoluto, não sendo jamais empregado quando não houver a destruição total dessa população. Desinfetante - deve ser usado para os agentes capazes de matar as formas vegetativas dos microrganismos, não impedindo a sobrevivência de determinados estruturas de resistência, como os endósporos por exemplo. Antisséptico - termo utilizado para indicar um produto capaz de causar morte microbiana.

GRUPO EXEMPLO MODO DE AÇÃO

USOS E CONCENTRAÇÃO

RCOMENDADA INDICAÇÕES

Agentes alquilantes

Formaldeído

Substituem átomos livres de hidrogênio por radicais alquila,

alterando a estrutura de

proteínas e DNA.

Desinfetante de laboratórios, instrumentos cirúrgicos e

equipamentos contaminados. Solução a 37%.

Esporicida, utilizado na forma gasosa por tempo prolongado.

Óxido de etileno Idem

Utilizado para esterilizar material plástico, papel, lã,

couro.

Gás altamente tóxico e explosivo. Utilizado misturado a CO2. Necessita uma autoclave especial, com 8 – 12h de exposição.

Detergentes

Aniônicos Catiônicos

Compostos de amônio

quaternário. Cloreto de

benzalcônio. Cetritane.

Rompem a membrana

celular, aumentam

permeabilidade e diminuem a

tensão superficial.

Idem

Desinfetam pele e mucosas. 10 – 30 min.

Idem

Não possuem ação sobre esporos e BAAR. Idem

Corantes básicos Cristal violeta, verde-brilhante

Interferem com os ácidos nucléicos.

Antisséptico da pele e membranas.

DESINFETANTES E ANTISSÉPTICOS MAIS UTILIZADOS E SUAS CARACTERÍSTICAS

GRUPO EXEMPLO MODO DE AÇÃO USOS E CONCENTRAÇÃO RECOMENDADA

INDICAÇÕES

Álcoois Etílico Isopropílico

Desnatura proteínas, dissolve lipídios da membrana,

tensoativo.

Desinfetante e antisséptico da pele. 70%.

Não atua sobre esporos. Efeito: 10-15’. Atua sobre células vegetativas

Gram(+) e (-), vírus, fungos, mas não esporos.

Fenol Fenol, cresol, lisol. Desnatura proteínas. Diminui tensão superficial.

Desinfetante para equipos, instrumentos, lixeiras,etc. 5%.

Muito tóxico e corrosivo, de odor desagradável, efeito imediato. Atua

sobre Gram (+),(-) e BAAR.

Hexaclorofeno Clorexidina

Tensoativo, desnatura proteínas. Tensoativo, desnatura proteínas.

Antisséptico incorporado a sabonetes, desodorantes, creme

dental. Assepsia pré-cirúrgica de feridas.

Absorvido pela pele, menos tóxico. Não é absorvido pela pele.

GRUPO EXEMPLO MODO DE AÇÃO USOS E CONCENTRAÇÃO RECOMENDADA INDICAÇÕES

Cloreto de mercúrio

Inativa enzima, une-se a – SH livres de enzimas ou coenzimas.

Desinfetante de laboratório. 0,1%. Muito tóxico, corrosivo, é inativado em presença de matéria orgânica.

Metais pesados Mercuriais orgânicos: Mertiolate, mercúrio

cromo. Idem

Antisséptico da pele e mucosas. 1 – 2,5%.

Menos tóxico, não sendo inativado em presença de matéria orgânica. Não atua

sobre esporos e BAAR.

Nitrato de prata. Idem Antisséptico da pele e mucosas. 1%.

Sulfato de cobre. Idem Desinfecção de depósitos de água.

DESINFETANTES E ANTISSÉPTICOS MAIS UTILIZADOS E SUAS CARACTERÍSTICAS

GRUPO EXEMPLO MODO DE AÇÃO USOS E CONCENTRAÇÀO RECOMENDADA INDICAÇÕES

Cloro, hipoclorito de sódio ou cálcio. Oxidam grupos –SH e – NH2.

Purificação de água, desinfecção deartefatos empregados em indústria láctea. 5%.

Efeito imediato, irritante, tóxico, pouco ativo sobre esporos.Ativo sobre Gram (+),(-) e BAAR. São inativados em presença de

matéria orgânica. Agentes oxidantes

Iodo Idem Utiliza-se na forma de tintura (solução em álcool). Desinfecção cutânea. 2%.

Efeito imediato, ativo contra Gram (+),(-) e BAAR. Não age sobreesporos. Não irritante,

não mancha, efeito imediato. Compostos orgânicos de iodo.

Desinfetante, antisséptico da pele e feridas.

Pouco poder de penetração. É inativado em presença de matéria orgânica.

H2O2 Diminui tesão superficial.

Oxida grupos –SH. Antisséptico da pele, limpeza de

feridas. 3 – 20%.

DESINFETANTES E ANTISSÉPTICOS MAIS UTILIZADOS E SUAS CARACTERÍSTICAS

São desinfetantes muito eficientes, principalmente pela sua ação mecânica, eliminando células de microrganismos da superfície lavada. Como na sua constituição entram sempre sais de sódio e potássio, tem uma ligeira ação bactericida, muito seletiva, sendo eficiente apenas com respeito a alguns microrganismos.

SABÕES E DETERGENTES

Lipídios de membrana

Surfactante

Anti-sépticos orais

Jatos de plasma frio em pressão atmosférica

Journal of Applied Microbiology101(2006) 1323–1330

E. coli antes do tratamento

E. coli após 2 min de tratamento

Jatos de plasma frio são gerados por aplicação de um campo elétrico a um gás neutro ou a uma mistura de gases (ar, hélio (He), argônio (Ar), nitrogênio (N2), oxigênio (O2), Heliox (mistura dos gases He e O2), a pressão atmosférica.

Não Tratada Tratada

Obrigado fscha@usp.br

USP – 1º Semestre 2020

Referências ABBAS, Abul K.; LICHTMAN, Andrew H.; PILLAI, Shiv.. Imunologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015. BROOKS, Geo. F. et al. Microbiologia médica de Jawetz, Melnick e Adelberg. 26. ed. Porto Alegre: AMGH, 2014. BURMESTER & Antonio Pezzutto, Color Atlas of Immunology 2003. HALL, John Edward; GUYTON, Arthur C. Guyton & Hall tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. LEVINSON, Warren. Microbiologia médica e imunologia. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2010. SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. TORTORA, Gerard J.; FUNKE, Berdell R.; CASE, Christine L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. Apostila de Parasitologia: https://www.fernandosantiago.com.br/fic_papo.pdf