BACTÉRIASE FUNGOS

ACH5525 - Microbiologia, Imunologia e Parasitologia

Prof. Dr. Felipe Chambergo

Prof. Dr. Gabriel S. de Oliveira

OBJETIVOS DA AULA

• Conhecer as bactérias de importância médica e antimicrobianos;

• Conhecer a morfofisiologia dos fungos e a ecologia dos fungos;

• Conhecer os Fungos de importância para saúde humana, veterinária e vegetal.

Mudança do cronograma

02/12 Avaliação III

09/12 Seminário

16/12

Seminário/

Palestra: Produção de anticorpos monoclonais e soro

hiperimune: novas perspectivas no tratamento da Covid-19”,

8:30 às 9:30.

Mariana Lopes dos Santos Curcio, PhD.

BioProduction Division. Thermo Fisher Scientific

06/01/2022 PROVA SUBSTITUTIVA

Estratégia de Bactérias para evasão do sistema imune

Anthrax: Bacillus anthracis e bioterrorismo

A contaminação por anthrax doença conhecida comocarbúnculo e causada pela bactéria Bacillus anthracis, normalmente ocorre pela pele. Seuperíodo de incubação é de 01 a 06 dias.

Os sintomas são febre alta, lesões escuras na pele, fadiga e dores. Inicialmente ela é confundida com uma gripe, alguns dias depois a função pulmonarestá prejudicada havendo assim uma piora do estadogeral.

A morte por choque tóxico pode ocorrer dentro de 24 a 36 horas.

Toxina de Anthrax e Câncer

doi: 10.3390/toxins8070197

Anthrax toxin component protective antigen (PA) can be mutated to contain restriction sites for tumor-selective proteases (such

as matrix-metalloproteinases (MMPs) and urokinase plasminogen-activator (uPA)). In the tumor environment, MMPs or uPA

cleave the mutated PA and the activated 63-kDa PA fragment binds its target receptors (ANTXR1 or ANTXR2) and assembles to

oligomers. Anthrax toxin lethal factor (LF) or fusion proteins containing the N-terminus of LF and other protein toxins or

enzymes bind to the PA oligomer. The complex is endocytosed and the low pH in the endosome results in pore formation by the

PA oligomer. LF or LFn-toxin fusions unfold and translocate to the cytosol of the cancer cell. LF cleaves mitogen-activated

protein kinase kinases and interferes with cellular signaling. Protein toxins delivered to the cancer cell interfere with protein

synthesis, induce DNA damage and induce apoptosis. Alternatively to using mutated PA, PA can be retargeted to tumor-

selective receptors, such as epidermal growth factor receptor (EGFR) or human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) by

genetic fusion of PA to EGF or HER2 ligands.

coqueluche

Vacinas para doenças bacterianas

Antimicrobianos

É uma substância que mata (Bactericida) ou inibe o desenvolvimento

(bacteriostáticos) de microrganismos,

Propriedades desejáveis para um agente antimicrobiano

• Toxicidade seletiva: destruir o patógeno sem atacar o hospedeiro.

• Não induzir resistência bacteriana;

• Alcançar níveis bactericidas no organismo e por longos períodos;

• Não ser alergênico;

• Capaz de atingir o sítio de infecção;

• Espectro de ação satisfatório (G+, G- e anaeróbios)

Nas bacteriostaticas, as próprias defesas do hospedeiro, como a fagocitose e a produção de anticorpos, normalmente destroem o microrganismo.

Food and Drug Administration é uma agência federal do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos Estados Unidos.

• Os antibióticos devem ter toxicidade seletiva (devem ser tóxicos para o agente causador da doença, mas não para o ser humano).

• Desde Fleming e a Penicilina, muitas culturas microbianas foram analisadas, porém poucas geraram drogas utilizáveis.

Toxicidade seletiva

Ação das drogas antimicrobianas

Inibidores da síntese de parede celular

• Os agententes antibacterianos previnem a síntese de peptideoglicanos e, com isso, a parede celular fica enfraquecida, e a célula sofre lise;

• As células humanas não possuem parede celular constituída por peptideoglicano e, por isso, a Penicilina apresenta baixa toxicidade para as células do hospedeiro.

Penicilina (beta-lactâmico)

• Anel β-lactâmico

• Mais de 50 antibióticos quimicamente relacionados, o que diferencia as penicilinas são as cadeias laterais

• Elas impedem a ligação cruzada entre peptideoglicanos, o que interfere nos estágios finais da construção das paredes celulares, principalmente de bactérias gram-positivas

Antibióticos inibidores da síntese proteica

• Aminoglicosídeos - Amplo espectro de ação

• Problema de toxicidade seletiva

• Processo de síntese proteica é similar em eucariotos e procariotos

• A diferença na estrutura ribossômica é a razão da toxicidade seletiva dos antibióticosque afetam a síntese de proteínas

• No entanto, as mitocôndrias possuem ribossomoss semelhante a das bactérias, sendo esse fenômeno responsável pelos efeitos adversos nas células humanas.

• Ex: Cloranfenicol (supressor de medulaóssea) é usado no tratamento de meningite bacteriana.

Eucariótico – Ribossomo 80S

Danos a membrana plasmática

• Polimixinas (Colistina e Polimixina B)- Bacillus polymyxa

• Espectro de ação restrito: Gram negativos

• Atuam como detergente catiônicos rompendo a estrutura dos fosfolipídios de membrana e interferindo no equilíbrio osmótico celular

• Uso restrito - neurotoxicidade e nefrotoxicidade.

Inibidores competitivos da síntese demetabólitos essenciais

• Amplo espectro de ação: Gram negativos e Gram positivos

• Atuam como Inibidores competitivos na síntese de ácido tetrahidrofólico (FH4)

• toxicidade seletiva: células de mamíferos não sintetizam FH4

• - Sulfonamida (sulfametoxazol): similar ao PABA -inibe a reação da dihidropteroato sintetase. Impede a fromação do ácido diidrofólico.

• - Trimetropim: similar ao ác. dihidrofólico – inibidor da enzima dihidrofolato reductase. Impede Impedea formação do ácido tetrahidrofólico.

ácido diidrofólico ácido tetrahidrofólico

Metabolismo de DNA e RNA

Inibidores da síntese de ácidos nucleico

• Baixa toxicidade seletiva: também interferem no metabolismo de DNA e RNA de mamíferos.

• Agem interferindo nos processos de replicação e transcrição do DNA em microrganismos.

• Rifamicinas - inibem a síntese de mRNAs

• Quinolonas e fluoroquinolonas – Inibem a DNA girasse

• Levam rapidamente a resistência

Mecanismos de resistência a antibióticos

doi: 10.1056/NEJMra0904124

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Mechanisms of Resistance in Gram-Negative Bacteria, and

the Antibiotics Affected

Destruição ou inativação enzimática da droga (Penicila - β-lactamases)

(β-lactamases)

• O clavulanato de potássio não tem qualquer açãoantimicrobiana própria, mas é um inibidor nãocompetitivo da β-lactamases (a combinação é melhorconhecida por seu nome comercial: Clavulin).

FUNGOS

ACH5525 - Microbiologia, Imunologia e Parasitologia

Prof. Dr. Felipe Chambergo

Prof. Dr. Gabriel S. de Oliveira

1.5 - 5.1 milhões de espécies de fungos

(Hawksworth et al., 2001; O’Brien et al., 2005).

120 mil espécies de fungos catalogadas (Hibbett et al., 2011).(Woese, 2000; Mora et al., 2011)

Árvore filogenética

ESTRUTURA DOS FUNGOS• Fungos são:

• Eucariontes

• Heterótrofos;

• Imoveis (fixos) – não se locomovem.• Não possuem estruturas de locomoção.

• Fungos podem ser:

• Unicelulares: Leveduras;

• Pluricelulares: cogumelos, mofos e bolores.

✓ Formado por longos filamentos(hifas -células cilíndricas com vários núcleos).

✓O conjunto de hifas é o micélio (parecido com a raiz de uma árvore).

FUNGOS PLURICELULARES

• Estrutura Celular:

• O micélio pode ter duas classificações:

• Micélio Vegetativo: é composto por hifas que retiram do meio o alimento necessário para a sobrevivência do fungo.

• Micélio Reprodutor (corpos de frutificação): é composto por hifas responsáveis pela formação de esporos.

• Em 1998, uma equipe do Serviço Florestal dos Estados Unidos decidiu investigar a causa da mortandade de árvores grandes na floresta nacional Malheur, no Oregon.

• Eles identificaram áreas afetadas em fotografias aéreas e coletaram amostras de raízes de 112 árvores mortas ou que estavam morrendo, a maioria pinheiros. Testes mostraram que todos, exceto quatro, haviam sido infectados pelo fungo Armillaria solidipes (que antes era conhecido como Armillaria ostoyae).

• As mais espaçadas estão a 3,8 km de distância uma da outra. O grupo calculou que o A. solidipes cobria uma área de 9,6 km² e tinha entre 1.900 e 8.650 anos de idade.

FUNGOS ALUCINÓGENOS

Claviceps purpurea

O LSD-25 (Dietilamida do Ácido Lisérgico) foi descoberto em1943 por um cientista suíço, Albert Hoffman, que estudavaalcalóides (substâncias encontradas nos vegetais) extraídosde fungos que atacam o centeio e cereais.

Esta substância foi ingerida acidentalmente pelo cientista, ao aspirar pequeníssima quantidade de pó, num descuidode laboratório, provocando estranhos efeitos comodistorções visuais, perceptuais e alucinações

Fungos brilham no escuro?

• Organismos bioluminescentes: acontece uma reação química, onde o composto luciferina (substrato), na presença do oxigênio, é catalisado por uma enzima chamada luciferase.

Se o esporo cair num local com ascondições adequadas, desenvolveráhifas e, assim, surgirão novosfungos.

A quantidade de esporosde fungos no ar é imensa. Cada vez que inspiramosestamos inalando algunsesporos.

FUNGOS DAS NOSSAS CASAS

Fungos crescendo em teto de banheiro(biodeterioração)

FUNGOS UNICELULARES

• Não formam hifas, nem micélios, geralmente possuem forma ovalada ou esférica.

• São chamados genericamente de leveduras, muitos realizam fermentação na ausência de oxigênio,

• Se reproduzem assexuadamente por brotamento.

• O principal representante é a espécie Saccharomyces cerevisiae.

• Colônias com aspectos úmidos ou cremoso.

NUTRIÇÃO DOS FUNGOS

• os fungos fazem um digestão extracorpórea, isto é, quebra do alimento é feita no meio e não no interior deles, sendo necessário haver umidade.

• Os fungos são diferentes dos vegetais por não realizarem fotossíntese, obtém a energia de várias formas (heterótrofos):

• Fungos Saprofíticos

• Fungos Simbiontes ou Mutualísticos

• Fungos Parasitas

NUTRIÇÃO DOS FUNGOS

• Fungos Saprofíticos: Os fungos decompositores obtêm seus alimentos pela decomposição da matéria orgânica de organismos mortos alimentando-se dela, participando da reciclagem dos nutrientes minerais na biosfera.

NUTRIÇÃO DOS FUNGOS

• Fungos Simbiontes ou Mutualísticos: alguns espécies de fungos estabelecem uma relação intimamente mutualística/simbiótica com outros seres vivos, neste tipo de associação ambos as espécies saem beneficiadas.

• Um exemplo são os liquens, que são associações simbióticas de fungos e algas, onde as algas (autotróficas) produzem glicose e cedem uma parte para os fungos. Já os fungos (heterotróficos), além de protegerem as algas com suas hifas, também absorvem água e sais minerais e os cedem às algas.

NUTRIÇÃO DOS FUNGOS

• Fungos Parasitas: são fungos que alimentam-se de substância retiradas dos organismos vivos, prejudicando-o. Esse fungos podem provocar doenças em plantas e no homem.

• Nas plantas, por exemplo causam necrose (pequenas manchas negras) e a ferrugem nas folhas do cafeeiro e do trigo.

PAPEIS DOS FUNGOS

Importância para a saúde - podem causar algumas doenças em ser humano e outros organismos.

Importância ecológica e ambiental - desempenham funções essenciais ao meio ambiente.

Importância econômica - diferentes fungos são utilizados na produção de alimentos e medicamentos.

MICOSES

• Essas micoses podem ser classificadas em:• Micoses Superficiais: localizam-se ao longo dos

fios de cabelos e células epidérmicas superficiais. • Micoses Cutâneas: infectam apenas a epiderme,

o cabelo e as unhas. • Micoses Subcutâneas: infecções fúngicas

localizadas abaixo da epiderme (derme, tecido subcutâneo ou osso).

• Micoses Sistêmicas ou Profundas: infecções fúngicas no interior do corpo. Ex: Criptococose (pombo).

• Micoses Oportunistas: surge em pessoas com o sistema imunológico comprometidos. Ex: Candidíase.

IMPORTÂNCIA PARA A SAÚDE

“pano branco” - Pitiríase versicolor

Essas manchas são brancas porque,naquele local, os fungos fazem com

que a pessoa deixe deproduzir melanina.

Candidíase ou sapinho

pode se manifestar na boca, axilas e órgãos genitais

A “ferrugem” em folhase caule do trigo.

Se não for tratada, essa doença pode matar a planta e se espalhar pela plantação.

Micoses sistêmicas

Normalmente, os seres humanosse tornam infectados por meio dainalação de esporos carreados peloar que mais tarde germinam ecrescem nos pulmões.

De lá o organismo migra para todoo corpo, causando infecçõesprofundas nos pulmões e emoutros órgãos, assim como napele.

Estrutura de uma epóxido hidrolase (EH) de Trichoderma reesei

Efeito do inibidor (1mM) no crescimento de T. reesei

Mais de 60% de inibição

do crescimento fúngico

IMPORTÂNCIA ECOLÓGICA (DECOMPOSIÇÃO)

RECILAGEM DA MATÉRIA ORGÂNICA

(DECOMPOSIÇÃO)

Ao decompor a matériaorgânica, os fungos enriquecem

o solo com minerais, importantíssimos para o

desenvolvimento das plantas.

IMPORTÂNCIA ECONÔMICA

Fungos recobrem-os numa capa externa Fungos formam veios internos azul-esverdeados

Trazem um gosto característico ao queijo.

IMPORTÂNCIA ECONÔMICA

FERMENTAÇÃO DO PÃO

leveduras (“fermento biológico”) trazem aspecto esponjoso dos pães.

Elas realizam o processo de fermentação e produzem álcool e gás carbônico.

FERMENTAÇÃO DO VINHO

fermentação do suco de uva

FERMENTAÇÃO DA CERVEJA

fermentação da cevada.

IMPORTÂNCIA ECONÔMICA

ANTIBIOTICO - PENICILINA

• Alexander Fleming 1929 => Penicillium notatum => Penicilina

• Com essa descoberta, ele abriu caminho para a descoberta do primeiro antibiótico.

Antifúngicos

doi.org/10.1016/j.biopha.2018.10.075

Vacinas contra Fungos

Photograph: Stephanie Mounaud, J. Craig Venter Institute (http://blogs.jcvi.org/author/smounaud/)

Star: Talaromyces stipitatus; Tree: Aspergillus nidulans

Ornaments: Penicillium marneffei; Trunk: Aspergillus

terreus.

Hat, Eyes, Mouth, Buttons: Aspergillus niger; Arms: Aspergillus

nidulans; Nose: Aspergillus terreus with Penicillium marneffei;

Body: Neosartorya fischeri.

Fungos e Arte

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. http://www.downloads.imune.net/medicalbooks/atlas_immunology.pdf

OBRIGADO E BOA SEMANA!