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BACTÉRIAS ANAERÓBIAS BACTÉRIAS ANAERÓBIAS FISIOLOGIA E PATOGENICIDADEFISIOLOGIA E PATOGENICIDADE
Prof. Vânia Lúcia da Silva
BACTÉRIAS ANAERÓBIAS BACTÉRIAS ANAERÓBIAS FISIOLOGIA E PATOGENICIDADEFISIOLOGIA E PATOGENICIDADE
Prof. Vânia Lúcia da Silva
O PLANETA MICROBIANO
• Os microrganismos são onipresentes e sãocapazes de se adaptar a, virtualmente, qualquerambiente físico-químico.
• O potencial metabólico dos microrganismos é,praticamente, ilimitado.
Crescimento em condições de baixo potencial redox, relacionado com reduzida
concentração de O2
SÉCULO XIX PASTEUR MUNDO ANAERÓBIO
Primeiros relatos não cientificamente documentados – Leewenhoek (séc. XVI)
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Epidemiologia
� Ecossistemas como solo, pântanos, sedimentos de lagos e rios, esgotos.
� Quase todos os sítios habitados do corpo:
- trato gastrintestinal (especialmente no cólon)
- trato geniturinário
- pele
- cavidade oral (mucosa e superfície dentária)
� Grupo ecologicamente significativo da microbiota residente
� Em alguns sítios - 1000:1
MICROBIOTA RESIDENTE MICROBIOTA RESIDENTE
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MICROBIOTA TRANSITÓRIA MICROBIOTA TRANSITÓRIA
MICROBIOTA RESIDENTE
• Microrganismos relativamente fixos
• Regulares em determinada área
• Diversificada habilidade metabólica:
- Colonização em sítios específicos e coexistência
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MICROBIOTA TRANSITÓRIA
• Microrganismos não patogênicos ou potencialmente patogênicos
• Temporariamente em externas ou internas
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
Classificação dos Anaeróbios
LOESCHE, 1969
Estrito
Moderado
Microaerófilo
TALLY et al., 1977
Extremamente Sensíveis
Intermediários
Aerotolerantes
ROLFE et al., 1978
Intolerantes
Moderadamente Tolerantes
Tolerantes
Divisão atual dos microrganismos quanto à sua necessidade de oxigênio
� Obrigatórios
� Microaerófilos
� Anaeróbios Facultativos
OXIBIÔNTICOS
Aeróbios
ANOXIBIÔNTICOS
Anaeróbios obrigatórios
�Só crescem em ausência deoxigênio atmosférico. Podemapresentar diferentes graus detolerância ao oxigênio, o quetorna o grupo heterogêneo.
Aerotolerantes Extremamente sensíveis
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Fisiologia dos Microrganismos Anaeróbios
FERMENTAÇÃO X RESPIRAÇÃO
FERMENTAÇÃO: constitui a classe de reações biológicas de oxidação-reduçãoprodutoras de energia, nas quais compostos orgânicos servem como os aceptoresfinais de elétrons. Não envolve cadeia respiratória - Processo de menor rendimentoenergético.
RESPIRAÇÃO: processo de produção de energia em que os elétrons de um substratooxidável são transferidos por uma série de reações de óxido-redução para um receptorde elétrons exógeno. Processo mais eficiente de produção de energia.
Oxidação parcial do substrato
Oxidação completa do substrato
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA: constitui a classe de oxidações biológicas em que um composto inorgânico diferente do oxigênio (sulfato, nitrato, carbonato) ou mesmo um composto orgânico (fumarato) é o aceptor final de elétrons.
Enorme diversidade de substratos que podem ser utilizados
Bactérias anaeróbias associadas ao homem são predominantemente microrganismos FERMENTADORES
MICRORGANISMO ANAERÓBIO: RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA
OU FERMENTAÇÃO????
CONDICONDIÇÇÕES DO MEIOÕES DO MEIO
Porque o oxigênio é letal para os anaeróbios?
Incapacidade de eliminação ou capacidade limitada de eliminar produtos do metabolismo do oxigênio molecular.
Espécies Reativas do Oxigênio (EROs)
Redução do Oxigênio
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Fluxo de EROs em procariotos anaeróbios
MORTE CELULAR
Oxidação e lipídios, proteínas e DNA
Fluxo de EROs em eucariotos e procariotos
aeróbiosEstratégia de defesa (macrófagos)
Estratégias de defesa: mecanismos antioxidantes
Mn - SOD
Fe - SOD
Archeae
Bactéria*
CuZn - SOD Eucariotos
Superóxido Dismutase (SOD)
Gram positivas: Mn-SOD / Gram negativas: ambas
1- Mitocondrial - Manganês*2- Citoplasmatica - Zinco e Cobre.
sodA, sodB e sodC
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Membrana interna
Membrana externa
Espaço Periplasmático
Citoplasma
Em bactérias Gram negativas, a SOD pode ser encontrada tanto no citoplasma quanto no espaço
periplasmático
SOD
SOD
Catalases e Peroxidases
Classe de enzimas - hemeproteínas - apresentam grupo prostéticoFERRO como cofator.
Categorias de Catalases
TIPO I - Catalases Monofuncionais (atividade menor)
TIPO II - Catalases-Peroxidases (mais comum)
TIPO III - Não-heme catalases (pseudo-catalases)
Enzima presente em bactérias, fungos, plantas,animais superiores, cuja principal função éproteger as células dos efeitos tóxicos do H2O2
Catalisa, de uma forma muito eficaz, a reação do peróxido dehidrogênio em oxigênio e água.
H2O2_Catalase_» H2O + 1/2O2
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ÂNION SUPERÓXIDO, PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO
AGENTES DA TOXICIDADE DO OXIGÊNIO
SUPERÓXIDO DISMUTASES, CATALASES
DEFESAS CONTRA ESSAS AMEAÇAS
É de se esperar que seres anaeróbios não produzam nenhum tipo de defesa contra as espécies reativas do
oxigênio.
Aeróbios estritos:
- atividade de catalase/peroxidase
- atividade de SOD
Anaeróbios aerotolerantes:
- pouca atividade de SOD
- pouca atividade de catalase/peroxidase
Anaeróbios extremamente sensíveis:
- baixos, indetectáveis ou nenhuma atividade de catalase/peroxidase ou SOD
Capacidade do anaeróbio tolerar pequenas concentrações de oxigênio podeser um pré requisito para sua patogenicidade;
SODs, catalases e peroxidases => fatores de virulência
- Proteção dos anaeróbios contra os danos causados pelo oxigênio;
• Colonização de novos nichos ecológicos:
- Transmissão de um hospedeiro para outro,
- Sítios diferentes do mesmo hospedeiro.
- Mecanismo de escape do sistema imunológico – imunidade inata
•• Resitência aos eventos oxidativos da resposta imunológica natural dos hospedeiros
imunocompetentes
Implicações da tolerância ao oxigênio para os anaeróbios
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SOD e catalases
• Consideradas importante na proteção dos anaeróbios contra os
danos causados pelo oxigênio, e a indução destas enzimas estaria
relacionada ao aumento da tolerância ao stress oxidativo;
• Habilidade do microrganismo para colonizar e invadir os tecidos do
hospedeiro depende da resistência do microrganismo à produção de
espécies reativas do oxigênio pelo hospedeiro.
ESTRESSE OXIDATIVO
Distúrbio no balanço entre as substâncias oxidantes (SO) e as substâncias protetoras antioxidantes (AO), em favor das
substâncias oxidantes.
DANOS CELULARES
AOAO SOSOSOSO
AOAO
Condições letais que levem a um aumento na quantidade de espécies
reativas do oxigênio ou à diminuição de enzimas ou moléculas protetoras
e reparadoras antioxidantes constituem um estresse oxidativo.
• Radiações ionizantes
• Xenobióticos
• Temperaturas extremas
• Poluentes
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GENES REGULADORES DA RESPOSTA AO ESTRESSE OXIDATIVO
oxy R soxR / soxS
Expressão de uma série de
proteínas protetoras contra os
efeitos biológicos do H2O2
(catalases e peroxidases).
Expressão de uma série de
proteínas protetoras contra os
efeitos biológicos do O2-
(superóxido dismutases).
RESPOSTA ADAPTATIVA À EXPOSIÇÃO A ESPÉCIES REATIVAS DO OXIGÊNIO
Patogenicidade dos microrganismos anaeróbios
Fatores de Virulência dos anaeróbios
• Fatores relacionados à colonização bacteriana (fímbrias, adesinas)
• Polissacarídeos capsulares
• Lipopolissacarídeos (LPS)
• Enzimas hidrolíticas (hialuronidases, colagenases, lipases, hemolisinas)
• Exotoxinas (toxina botulínica, toxina tetânica);
• Componentes que degradam proteínas do complemento - (podem inibir tanto aquimiotaxia, como a opsonização)
• Ácidos graxos de cadeia curta – poderiam inibir a proliferação de células T e induzirapoptose em macrófagos, por diferentes estímulos.
• Mecanismos protetores contra alterações ambientais, relacionados à sensibilidade aooxigênio (SODs, catalases, peroxidases).
A maioria dos microrganismos encontrados em infecções anaeróbicas são de origem endógena => fazem parte da nossa microbiota residente =>
caráter anfibiôntico
(exceção Clostridium botulinum e Clostridium tetani => exógenos)
A perda do suprimento sanguíneo em qualquer tecido pode induzir uma hipóxia localestabelecendo assim um potencial de oxido-redução mais baixo, permitindo oestabelecimento dos anaeróbios.
Rompimento da barreira anatômica por trauma.
Corpos estranhos, queimaduras.
Baixa na imunidade.
Algumas vezes, microrganismos anaeróbios facultativos podem auxiliar oestabelecimentos dos anaeróbios, pelo consumo de pequenas concentrações de oxigêniopresente naquele sítio.
Condições favoráveis para o estabelecimento de infecções anaeróbicas
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As infecções anaeróbicas podem apresentar-se de 2 maneiras:
- Coleção de anaeróbios facultativos e anaeróbios obrigatórios;
- Coleção de uma ou mais espécies de anaeróbios obrigatórios.
Infecções produzidas por anaeróbios caracterizam-se por:
• Supuração;
• Formação de gás com odor fétido;
• Formação de abscessos;
• Destruição tecidual;
• Geralmente polimicrobiana
PROCESSOS CLÍNICOS MAIS COMUNS NOS QUAIS OS ANAERÓBIOS ESTÃO ENVOLVIDOS
• Infecções periodontais;
• Infecções pleuropulmonares;
• Infecções intra-abdominais;
• Infecções do trato geniturinário.
Infecções de vários tipos e em qualquer parte do corpo podem envolver estes microrganismos
Abscessos cerebrais
• Anaeróbios- Mais freqüentes: Bacteroides, Fusobacterium, Peptostreptococcus
- Menos freqüentes: Clostridium, Actinomyces
• Não – anaeróbios- Streptococcus, Staphylococcus, Haemophilus, Actinobacillus
• Fatores de risco: sinusite, otite, infecções orais, infecções pulmonares,endocardite, bacteremia.
Empiema subdural
• Anaeróbios- Bacteroides, Fusobacterium, Clostridium, Actinomyces...
• Não – anaeróbios- Streptococcus, Staphylococcus, Haemophilus
• Fatores de risco: sinusite, otite, meningite, neurocirurgias, infecçõesorais, infecções pulmonares, infecções faringotonsilares, bacteremia.
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Infecções orofaciais e odontogênicas
• Anaeróbios-Bacteroides, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Prevotella, Porphyromonas,
Actinomyces...
• Não – anaeróbios- Streptococcus do grupo viridans
• Fatores de risco: infecções de canal radicular, abscessos periapicais, cáries dentais,gengivite, periodontite, trauma ou cirurgia oral.
Otite média crônica
• Anaeróbios- Bacteroides, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Veilonella,
Clostridium
• Não – anaeróbios- Pseudomonas, Enterobacteriaceae, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae,
Haemophilus influenzae, Moxarella catarralis, Streptococcus pyogenes.
• Fatores de risco: Otite média aguda, obstrução da trompa de Eustáquio, mastoidite(infecção viral do mastoide – osso atrás do ouvido), colesteatoma (similar a um cistoinfectado no ouvido médio), abscessos peridurais cerebrais e meningites.
Sinusite crônica
• Anaeróbios- Peptostreptococcus, Bacteroides, Fusobacterium, Eubacterium, Actinomyces.
• Não – anaeróbios- Streptococcus, Staphylococcus aureus, Haemophilus, pneumococos e Enterobacteriaceae
• Fatores de risco: sinusite aguda, anormalidades anatômicas (desvio de septo, etc),introdução de corpos estranhos a cavidade nasal, tumores, infecções orais.
Angina de Vincent
Infecção que se manifesta-se como faringite em crianças e adultos jovens. Ocorre aformação de lesão com pseudomembrana, ulceração e necrose. A doença geralmenteevolui para embolia pulmonar séptica, abscessos pulmonares, abscessos de fígado, etc.
• Anaeróbios- Fusobacterium necrophorum é o patógeno chave, particularmente quando ascomplicações resultam em sepse.
• Não – anaeróbios- Espiroquetas e outras bactérias podem estar associadas
• Não são conhecidos fatores de risco.
Bacteremia
• Anaeróbios- Bacteroides, Clostridium e cocos anaeróbicos em 5 a 15% das hemoculturas positivas.
• Fatores de risco: traumas e infecções no trato gastrintestinal, infecções no trato genitalfeminino, doenças vasculares, manipulação dental, infecções do trato respiratório superior ecom menor freqüência infecções do trato respiratório inferior.
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Endocardites
• Anaeróbios- 1 a 15% dos casos: Bacteroides, Peptostreptococcus, Fusobacterium necrophorum,Clostridium e Propionibacterium.
• Fatores de risco: traumas e infecções no trato gastrintestinal, infecções no trato genitalfeminino, doenças vasculares, manipulação dental, infecções do trato respiratório superior ecom menor freqüência infecções do trato respiratório inferior.
Abscessos pulmonares
• Infecções comunitárias:- Anaeróbios: microbiota indígena (Bacteroides, Fusobacterium,
Peptostreptococcus, Clostridium, Eubacterium, Actinomyces...)- Não-anaeróbios: Streptococcus do grupo viridans
• Infecções hospitalares:- Anaeróbios: microbiota indígena (Bacteroides, Fusobacterium,
Peptostreptococcus, Clostridium, Eubacterium, Actinomyces)- Não-anaeróbios: Streptococcus viridans, Staphylococcus aureus,
Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa...
• Fatores de risco: gengivite, periodontite, neoplasias pulmonares,corpos estranhos introduzidos, embolia pulmonar, embolia séptica,sepse intra-abdominal...
Abscessos de fígado (envolvimento de anaeróbios – aproximadamente 50%)
• Anaeróbios- Peptostreptococcus, Bacteroides, Fusobacterium, Actinomyces.
• Não – anaeróbios- Streptococcus viridans, Enterococcus, bastonetes Gram negativos entéricos,
Streptococcus pyogenes e Staphylococcus aureus.
• Fatores de risco: infecções de trato biliar, bacteremia, peritonite, infecções intra-abdominais, abscessos periretais, traumas da cavidade intra-abdominal...
Infecções de trato biliar
• Anaeróbios:- Bacteroides, Clostridium, Peptostreptococcus, Clostridium...- Não-anaeróbios: Enterobacteriaceae (especialmente E. coli),Enterococcus, Streptococcus viridans, Staphylococcus aureus.
• Fatores de risco: cálculo biliar, inflamação aguda...
Abscessos intra-abdominais e peritonites
• Anaeróbios- Peptostreptococcus, Bacteroides, Fusobacterium, Clostridium.
• Não – anaeróbios- Streptococcus viridans, Enterococcus, bastonetes Gram negativos entéricos,
Streptococcus pyogenes e Staphylococcus aureus.
• Fatores de risco: cirurgia gastrintestinal, supuração de feridas, doença inflamatória deintestino, isquemia intestinal, pancreatite, traumas da cavidade intra-abdominal.
Outras manifestações clínicas envolvendo anaeróbios
• Apendicite, abscessos renais, endometrites, inflamações pélvicas, abscessos tubo-ovarianos, aborto séptico, infecções secundárias em feridas, infecções de pele e tecidosmoles, osteomielite, artrite purulenta, tétano, botulismo.
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Aborto séptico Vaginose
Infecção de ferida de mordidas
Abscesso periretal
Abscesso de folículo piloso
Úlcera em pés diabéticos
Fasciíte necrosanteGangrena gasosa
Necrose de feridas
Gangrena vascular
Abscesso peri-aureolar
TétanoBotulismo
Isolamento e identificação de
bactérias anaeróbias
Rotina laboratorial de
identificação preliminar
ETAPA LABORATORIAL
Ágar sangue-S
KLBBBE
TSBV
Ágar Sabouraud
Ágar Mac Conkey
Capela de fluxo laminar
Tioglicolato
Câmara Anaeróbica
Ágar sangue
Ringer-PRAS
Amostra-seringa
37ºC-48H
37ºC-48H
TA-30dias
Coloração de Gram
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Características morfo-coloniais
GRAM
Meios seletivos
(anaerobiose)
Teste respiratório
Microaerofilia AerobioseAnaerobiose
Cultura pura
Microaerofilia
O método da vela nospermite obter umaatmosfera de 6-7% deOxigênio no interiorda jarra quando avela se apaga.
Métodos físicos e químicos para
cultivo de bactérias anaeróbias
Jarra anaeróbica
X
Câmara anaeróbica
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Método físico
90% Nitrogênio, 10% CO2
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Método químico
Jarra Gas Pak®
O gerador Gas Pak® ativado pelo acréscimo deágua é colocado dentro da jarra hermeticamentefechada. Gera, por reação química, CO2 e H2 que écaptado por catalisadores para formação de H2O elivrar o sistema de O2
85% Nitrogênio,
10% Hidrogênio,
5% CO2
Método químico e físico
Câmara Anaeróbica
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Isolamento e identificação de
bactérias anaeróbias
Rotina laboratorial de
identificação específica
Métodos manuais e automatizados
- Catalase
- Indol
- Motilidade
- Produção de H2S
- Hidrólise da esculina
- Esporulação
- Resistência ao calor
- Fermentação de carboidratos
Identificação manual
Características bioquímicas e fisiológicas
Identificação semi-automatizadaRapid ID 32A
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Identificação semi-automatizada
Identificação molecularReação de polimerização em cadeia ou PCR => constitui hoje ométodo de rotina para isolar rapidamente sequências específicas apartir de uma mistura complexa de seqüências genômicas.
Permite a identificação de microrganismos utilizando oligonucleotídeosiniciadores (primers) específicos.
Identificação por PCR de Bacteroides fragilis (anaeróbio) usando primer específico que amplifica um fragmento de 294 pares de bases do genoma
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Controle de qualidade no laboratório de microbiologia de anaeróbios
- Colheita do espécime
- Meio de preservação
- Transporte
- Processamento das amostras
- Método de anaerobiose
- Contaminação microbiana
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