UPCII M Microbiologia Teórica 19-20 2º Ano 2015/2016.
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UPCII M MicrobiologiaTeórica 19-20
2º Ano2015/2016
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Sumário
T19 20 MJC
D. O Ecossistema Oral Capítulo XVI. Formação do biofilme oral
Características gerais do crescimento em biofilme Formação e particularidades do biofilme oral Capítulo XVIII. Biofilme Oral - Colonização por
bactérias orais Mecanismos de adesão
Restrições impostas pelo hospedeiro à adesão microbiana Adesão e Metabolismo bacteriano Aderência Aderência “long-range” Adesão específica Adesinas e receptores das baterias orais
22-11-2015
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O que são Biofilmes? Microrganismos que crescem associados a
uma superfície. Podem ser estudados relativamente a:
Condições ambientais que favorecem a sua formação.
Os produtos genéticos que é necessário estarem presentes para a sua formação.
Os genes que são activados e necessários para a manutenção do biofilme. (São diferentes dos anteriores?)
A arquitectura do biofilme. Os tipos de matriz extracelular existente no
biofilme.22-11-2015T19 20 MJC
HÁ QUASE TANTOS BIOFILMES DIFERENTES COMO BACTÉRIAS!
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BiofilmeOrganismo multicelular Metabolismo energético Alterações do fenótipo
Quorum sensing Formação do biofilme
Existência Arquitetura
Expressão de bacteriocinas Expressão de fatores de virulência
O próprio biofilme é fator de virulência
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Estudo dos biofilmes Confocal Scanning Laser Microscopy
Técnicas Moleculares: Clonagem Sequenciação em massa Sondas moleculares
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Estudos independentes de cultivo
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Biofilmes são estudados em muitos contextos Laboratorial:
interação entre as bactérias e as superfícies Interação entre as bactérias de biofilmes
multicamadas. Aplicações práticas:
Indústria Biofilmes indesejáveis Biofilmes desenhados para aplicações industriais
Medicina Corrosão associada a biofilmes microbianos que se
desenvolvem nas próteses. Modificação de superfícies de materiais para implantes Biofilmes saudáveis.
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Arquitectura do biofilme Monocamada
Interacção exclusiva com as superfícies Comuns nos estudos laboratoriais mas também
associados a situações in vivo. Podem também ser a fase inicial dos
multicamada. Multicamada
Adesão intercelular Pode acontecer sem superfícies abióticas Sinalização ambiental “comunicação entre as
bactérias”
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Biofilme monocamada Estruturas adesivas do biofilme monocamada
depende de: Adesinas pré-formadas:
Flagela Motilidade pode ser importante na associação à
superfície. Pili
Retrácteis também ajudam a puxar contra forças repulsivas
Adesinas sintetizadas em circunstâncias específicas As circunstâncias são essencialmente moléculas
sinalizadoras que quando presentes levam à alteração da expressão génica que condiciona o fenótipo. Por exemplo Pseudomonas fluorescens produz LapA (proteína de superfície que leva à adesão)
Adesinas específicas Usadas para aderir e invadir células de mamíferos com
a utilização de receptores específicos que são moléculas da MEC
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Biofilme monocamada Alteração da transcrição
Dificuldade no estudo por não conseguir muita quantidade de mRNA.
Genes que deixam de ser transcritos: Flagelos Repressão da expressão da toxina da colera (influencia
a capacidade de adesão e retenção? Ou depende da superfície de adesão?)
Genes que passam a ser transcritos quimiotaxia
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Biofilmes multicamada Pode localizar-se na superfície interna ou
externa de outro organismo. As bactérias gram (-) têm o polissacárido O
que lhes dá uma carga negativa. Não adesão.
No entanto podem ocorrer mutações no polissacárido ou a alteração das moléculas de superfície (cápsulas ou camadas externas) para promover a adesão.
Um dos aspectos mais estudados é a regulação da formação do biofilme multicamada
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Regulação da formação de biofilmes multicamada Sinais
Mecânicos Presença ou ausência de flagelo Espressão ou ausência de expressão de genes associados à
síntese e função do flagelo síntese de matrix extracelular Vibrio cholerae Bacillus subtilis
Nutritivos e Metabólicos Glucose e repressão catabólica
Glicose Indole (resulta da decomposição do triptofano em indole e
ac.pirúvico) Poliaminas
Moléculas inorgânicas Ferro Fosfato 22-11-2015T19 20 MJC
FACTORES SIGMA
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Regulação da formação de biofilmes multicamada Sinais
Osmolaridade Sinais do Hospedeiro
Bilis e V.cholerae H2O2 e Pseudomonas aeruginosa
Agentes antimicrobianos Triclorosano e trombacina em doses sub-
inibitórias Sinais de Quorum
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Composição da matriz de biofilmes multicamada Exopolisacarídeos Proteínas
Algumas que facilitam a adesão às superfícies DNA
eDNA parece essencial na formação de biofilmes de P.aeruginosa
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Biofilmes como alvos terapêuticos difíceis Difusão de antimicrobianos Tolerância a [antimicrobianos] Eh e pH alterados e inibidores Metabolismo baixo das bactérias Inativação do antimicrobiano por EPS Ação dificultada do SI do hospedeiro
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Biofilmes medicamente importantes Oral Tubagens e equipamentos em clinicas e
hospitais Associados a próteses Associados a cateters Associados a válvulas naturais “defeituosas”
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O Biofilme Oral – Placa dentária Muita matriz extracelular e algumas
células Composição muito diferente:
entre indivíduos entre dentes do mesmo indivíduo entre zonas do mesmo dente
Que fatores determinam essas diferenças? Quais as fases de formação do biofilme
oral? Formação da película aderida Transporte até ao local (movimentos
estocásticos ou determinados pelo fluxo salivar)
Interações estereoquímicas entre adesinas e recetores
Co agregação e co adesão Comunidade clímax 22-11-2015T19 20 MJC
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Bibliografia
T19 20 MJC 22-11-2015
Capítulo 14, 15
Capítulo 31-Secção Dental Plaque Biofilm
Sumário
T19 20 MJC 19
Capítulo XVIII. Biofilme Oral - Colonização por bactérias orais Mecanismos de adesão
Restrições impostas pelo hospedeiro à adesão microbiana
Adesão e Metabolismo bacteriano Aderência Aderência “long-range” Adesão específica Adesinas e receptores das baterias orais
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Colonização da cavidade oral
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Morte e expulsão
Colonização
Célula Bacteria
na
Compostos antimicrobianosExfoliaçãoAcção mecânica da língua
Propriedades de aderênciaBactérias sinergisticasNutrientespH
FLUXO
ADESÃO
Aquisição das bactérias oraisNascimen
to
• Colonização por contacto com objectos• Streptococcus (mitis e oralis), Haemophilus e Neisseria• Veículo é a saliva
Erupção dos
decíduos
• Colonização que se torna reconhecível• Essencialmente Streptococcus (1ºsanguis e depois mutans)e Actinomycetes
Adolescência
• Alterações hormonais• Anaeróbios G(-)
Adulto• Exercício físico, stress, função imunitária ou fluxo salivar• Tabagismo, consumo de hidratos de carbono e gravidez
3ª Idade• Alterações no fluxo salivar• Colonização por Candida
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Adesão bacteriana a superfícies A que aderem? Como aderem?
Estratégias para evitar a adesão.
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Adesão de curta e longa acção
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≠ NAS ≠ SUPERFÍCIES
É mais fácil colonizar HA ou mucosa? Mucosa expressa:
Fibronectina Laminina Proteínas proteoglicanos
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Capacidade de resposta de estímulos
Pode ser
nocivo
para o
hospe-
deiro
Como é que a bactéria se “aproxima” ?
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Bactéria
-----
-
--
-
-
-
Fimbria/fibrilhas
Fimbria/fibrilhas
+
+
++
+
aa apola
r
-+van der Waals
Atração hidrofóbica
Atração electroestáticaSuperfície
do hospedeir
o
Depois da atração inicial
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Bactéria
---
-
-
Fimbria/fibrilhas
Fimbria/fibrilhas
Ponte catiónica bivalente
Pontes de hidrogénio
Superfície do
hospedeiro+Ca+
Adesão de curta e longa acção
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Adesinas e RecetoresAdesinas RecetoresProteínas Galactose
Ácido SiálicoCadeias de hidratos de cabonoOligossacáridosProteínas: amilase
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Lectin-LikeProteína-açúcar
Têm sido identificadas muitas adesinas bacterianas e os seus receptores
específicos
Que outros recetores proteicos ligam
proteínas bacterianas?
Streptococci S. parasanguis – Fimbriae têm FbpA
fibronectina S. gordonii- Fibrilhas têm CshA/B
fibronectina S. cristatus fibrilhas Fusobacterium nucleatum S. mutans (AgI/II)
Película salivarAglutininas (gp340) Colagénio (dentina) Outras bactérias
AbpA e AbpB amilase
GBPs Glucanos
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Actinomyces naeslundii
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Fimbrias tipo 1 PRPs
Fimbrias tipo 2 Receptores
glicosídicos em células epiteliais
Outras bactérias orais Porphyromonas gingivalis FimA
PRPs Histatinas salivares Integrinas das células epiteliais
Aggregatibacter Flp pili e Ema Adesão a superfícies Proteína não fibrilar que liga colagénio
Fusobacterium nucleatum FadA Células epiteliais
Treponema denticola MSP Proteínas da Matriz
Tanerella forsythia BSPA Células humanas e proteínas da matriz
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Depois de estabelecerem esta adesão inicial o que acontece?
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Colonização
Infeção à superfíci
e
Invasão dos
tecidos
Invasão intra
celular
Mas as bactérias não aderem só à superfície…..
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Colonizadores 1ºs
Colonizadores 2ºs
EsmalteCS EPS
CS EPS
1 2
3 45
As bactérias orais recorrem a vários “substratos”
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Adesão promovida por outras bactérias Actinomyces (Fimbrias tipo 2)
Streptococci (polissacarídeos) Fusobacterium tem RaD e
galactose que ligam arginina e lectinas específicas para galactose e nacetilneuramic acid (peptidoglicano).
P. gingivalis adere a: colonizadores primários
(Streptococci) FimA gliceraldehído 3 fosfato
desidrogenase Mfa Antigénio I/II
Colonizadores tardios (Tanerella e Treponema) 22-11-2015T19 20 MJC 35
Adesão e Metabolismo Não são considerados juntos mas deviam Adesão duradoura pressupõem metabolismo Adesão é forma de garantir consórcio
metabólico
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Streptococci na cavidade nasofaringica Oligosacarídeos das glicoproteínas Mucinas
Hidrolases de glicano Sialidases Galactosidases Fucosidase
S.mutans e S.salivarus são eficientes a fermentar açucares levando à produção de ácido lático consumido por
Veillonella
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Co-dependência
Outros exemplo de co-colonização
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Interacção Benefícios
S.gordonii-P.gingivalis Adesão, potencial redox
S.gordonii-F.nucleatum
Adesão, potencial redox, ácidos gordos
F.nucleatum-T.forsythia
Factores de crescimento (Acido acetil murâmico)
P.pingivalis-T.forsythia
Peptideos e hemina
A coexistência das bactérias orais nem sempre é pacífica Competição indireta por
nutrientes espaço de adesão.
Competição direta por Bacteriocinas
Lantibióticos Contacto de FimA com a arginina deiminase da
superfície de Streptococcus cristatus reduz a expressão de FimA.
Peróxido de hidrogénio
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Bibliografia
T19 20 MJC 40 22-11-2015
Capítulo 13, 14