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Graduação em BiotecnologiaDisciplina de Biotecnologia Microbiana I
18 de outubro de 2011
Interaçãomicro-organismo hospedeiro
CLÁUDIA PINHO [email protected]
Os microrganismos que Infectam humanos e animais pertencem a
um dos três grupos:
• A microbiota normal
• Os patógenos oportunistas (doença em
imunocomprometidos)
• Os patógenos agressivos (doença em hospedeiros
com defesas normais)
Qual a diferença?
• Contaminação: presença passageira demicrorganismos, patogênicos ou não - ambiente
• Colonização: presença contínua dessesmicrorganismos, por semanas, meses ou anos –hospedeiro
• Infecção: invasão e lesão dos tecidos
• Doença: manifestação dos sintomas e sinais clínicos
Para a infecção, a maioria dos patógenos deve:
• Obter acesso ao hospedeiro
• Aderir aos tecidos do mesmo
• Penetrar nos tecidos
• Evadir as defesas do hospedeiro
• Lesar os tecidos
QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?
COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?
QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?
COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?
7
HOSPEDEIRO
Resistência
INESPECÍFICA ESPECÍFICA
Suscetibilidade
“Indivíduo capaz deabrigar um agentecausal de doença e comele estabelecer variadasinterações”
9
OU
IMUNIDADE
INATA
RESISTÊNCIA
INESPECÍFICA
BARREIRAS
NATURAIS
PELE
PELO
PENAS
ESCAMAS
MUCOSAS
DIGESTIVA
RESPIRATÓRIA
UROGENITAL10
OU
IMUNIDADE
INATA
RESISTÊNCIA
INESPECÍFICA
MECANISMOS
PREVENTIVOS
REFLEXOS
MOVIMENTO PÁLPEBRA
ABANAR CAUDA e ORELHAS
TOSSE / ESPIRRO
PROCESSOS FISIOLÓGICOS
SALIVA / LÁGRIMA
SUCO GÁSTRICO/ BILE
AC GRAXOS PELE / URINA
11
OU
IMUNIDADE
INATA
RESISTÊNCIA
INESPECÍFICA
SEGUNDA
LINHA DE
DEFESA
MACRÓFAGOS FIXOS OU HISTIÓCITOSMACRÓFAGOS CIRCULANTES
-Células de Kupfer;
-Macrófagos Alveolares;
-Células da Micróglia;
-Bronquios;
-Baço;
-Linfonodos;
-Medula óssea;
-Cavidade peritonial;
-Circundando os órgãos abdominais 12
INATAIMUNIDADERESISTÊNCIA
INESPECÍFICA
FATORES
HUMORAIS
BACTERIOLISINAS
TRANSFERRINAS
COMPLEMENTO
LECTINAS
FATORES
HORMONAIS
ESTROGÊNIOS
SOMATOTROFINAS
CORTICOSTERÓIDES
13
IMUNIDADE ADAPTATIVA
RESISTÊNCIA
ESPECÍFICA
IMUNIDADE
HUMORAL
ADQUIRIDA
INDUZIDA
PASSIVA
ATIVA
CELULARADQUIRIDA
INDUZIDA
14
AMBIENTE
FATORES
BIOLÓGICOS
ANIMAIS VEGETAIS
FATORES
SOCIO
ECONÔMICO
CULTURAIS
SANEAMENTO
MANEJO ANIMAIS
15
Infectividade
Patogenicidade PersistênciaVirulência
Capacidade
ImunogênicaResistênciaVariabilidade
AGENTE
17
COAGULASES / QUINASES/ COLAGENASES /
HIALURONIDASES/PROTEASES IgA/ADESINAS
USO DE NUTRIENTES DO HOSPEDEIRO, ENTEROTOXINAS,
NEUROTOXINAS, LEUCOTOXINAS, HEMOLISINAS,
CÁPSULA, PILI, PLASMÍDIO GENES RESISTÊNCIAANTIBIÓTICOS
MUTAÇÃO RÁPIDA18
FUSÃO IMPEDIDA DO FAGOLISOSSOMA
EVASÃO PARA O CITOPLASMA
RESISTÊNCIA A MORTE DENTRO
MACRÓFAGO
IMPEDINDO A OPSONIZAÇÃO
PROTEÍNAS DE PAREDE - M
FORMAÇÃO DE ESPOROS
ENVELOPE VIRAL
VARÍOLA / SARAMPO- TODA A VIDA
FEBRE AFTOSA- CURTO PERÍODO
19
Cadeia Epidemiológica
Das
Enfermidades
Transmissíveis
FONTE
DE
INFECÇÃO
VIAS DE
TRANSMISSÃO
HOSPEDEIRO
SUSCETÍVEL
20
Fonte de Infecção
Vias de
eliminação
Vias de Transmissão
Vias de
penetração
Hospedeiro Suscetível
1º ELO 3º ELO
2º ELO
21
QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?
• FONTE DE INFECÇÃO
COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?
QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?
COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?
22
FONTE DE INFECÇÃO – 10 ELO
QTO AGRAVO SOFRIDO
DOENTES
Típicos/Atípicos/Prodrômicos
PORTADORES
Sadios/ em incubação convalescente
COMUNICANTES
QTO A NATUREZA DO HOSPEDEIRO
HUMANO
DOMICILIAR
DOMÉSTICO
DE LABORATÓRIO
PERIDOMICILIAR
ANIMAL SILVESTRE
23
RESERVATÓRIOS
Levine, 1968: “Uma vez queestamos preocupados com asdoenças do homem e dos animaisdomésticos, nós consideramos osoutros animais, nos quais estasdoenças também ocorrem, comoreservatórios”
FONTE DE INFECÇÃO – 1 ELO
QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?
• FONTE DE INFECÇÃO
COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?
QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?
COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?
• VIA DE ELIMINAÇÃO
27
VIAS DE ELIMINAÇÃO
SECREÇÕES ORONASAIS E EXPECTORAÇÕES
SECREÇÕES UROGENITAIS
SECREÇÃO LÁCTEA
EXCREÇÕES
TECIDOS ANIMAIS
DESCAMAÇÕES CUTÂNEAS
SANGUE
PRODUTOS ANIMAIS PARA REPRODUÇÃO28
QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?
• FONTE DE INFECÇÃO
COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?
QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?
COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?
• VIA DE ELIMINAÇÃO
• VIA DE TRANSMISSÃO
29
VIAS DE TRANSMISSÃO - 20 ELO HOSPEDEIRO INVERTEBRADO INTERCALADO
Moluscos Uni ou Bi valves
Hepatite A
Esquistossomose
Anelídeos
Vírus gripe leitões
37
PORTAS DE ENTRADA
• TRATO
• GASTRO
• INTESTINAL
• TRATO
• RESPIRATÓRIOPELE E
ANEXOS
• GENITO
• URINÁRIO
39
QUEM HOSPEDA E TRANSMITE O AGENTE?
• FONTE DE INFECÇÃO
COMO O AGENTE ABANDONA O HOSPEDEIRO?
QUE RECURSO O AGENTE UTILIZA PARA ALCANÇAR ONOVO HOSPEDEIRO?
COMO SE HOSPEDA O AGENTE NO NOVO HOSPEDEIRO?
• VIA DE ELIMINAÇÃO
• VIA DE TRANSMISSÃO
• PORTA DE ENTRADA 40
Portas de entrada preferencial
• Salmonella typhi
- preferencial: trato gastrointestinal (Febre tifóide)
- não causa doença: pele
• Streptococcus pneumoniae
- preferencial: trato respiratório (pneumonias)- não causam doença: trato gastrointestinal
Número de Microrganismos Invasores
• Se apenas alguns microrganismos penetrarem no corpo, provavelmente serão vencidos pelas defesas do hospedeiro.
• Se grandes números de microrganismos obtiverem acesso, provavelmente ocorrerá doença.
DI50 e DL50
Aderência
• Obtida através de moléculas de superfície do patógenoque reconhecem receptores na superfície das células dostecidos do hospedeiro
• Adesinas (glicoproteínas e lipoproteínas)
- glicocálice
• Receptores no hospedeiro (açúcares)
Adesinas não fimbriais
Adesinas fimbriais
Adesão hidrofóbica
Desenvolvimento de um biofilme. (a) Colonização primária de um substrato; (b) crescimento, divisão
celular e produção do exopolissacarídeo (EPS), com o desenvolvimento de microcolônias; (c) coadesão de células individuais, de
células coagregadas e grupos de células idênticas, originando um biofilme jovem, de múltiplas espécies; (d) maturação e formação
de mosaicos clonais no biofilme maduro.
Porque formar biofilmes?
Melhores condições de sobrevivência nos ambientes
naturais
• Proteção contra
• Radiações UV
• Fagocitose
• Desidratação
• Predadores
• Antimicrobianos
• Aproveitamento de nutrientes
• Troca de material genético
52
Comunidades microbianas complexas, envoltas por uma matriz,
geralmente polissacarídica, que se formam e sofrem alterações ao longo
do tempo
BIOFILME
PLACA DENTAL
Cápsula Bacteriana
Animação que mostrando o modo que a
cápsula bacteriana age para evadir a
ação do complemento do hospedeiro
mamífero: O componente C3b do
complemento tende a fixar-se sobre a
superfície bacteriana, porém isso é mais
difícil se a bactéria possui cápsula, pois
a célula fagocítica não consegue
interagir adequadamente com a bactéria
para realizar a fagocitose e eliminação
desta.
• inibe fagocitose
• inibe a ligação da célula fagocítica a bactéria
• aumenta a virulência da bactéria
Bacillus anthracis
Streptococcus pneumoniae
Klebsiella pneumoniae
Streptococcus mutans
Componentes da Parede Celular
• Proteína M – Streptococcus pyogenes• Resistência ao calor e ao ácido
• Encontrada tanto na superfície celular como nas fímbrias
• Medeia a fixação da bactéria ao epitélio
• Resistência a fagocitose
Erisipela
Impetigo
Enzimas
• Coagulases (Staphylococcus)
• Quinases (Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes)
• Hialuronidases (Streptococcus e Leptospira)
• Colagenases (Clostridium)
• Proteases IgA (Neisseria gonorrhoeae)
Enzimas
• Coagulases (Staphylococcus)
• Quinases (Staphylococcus aureus e Streptococcus pyogenes)
• Hialuronidases (Streptococcus e Leptospira)
• Colagenases (Clostridium)
• Proteases IgA (Neisseria gonorrhoeae)
Variação Antigênica
• Capacidade de ativar ou desativar genes que codificam para os antígenos de superfície
• Actina
Penetração no citoesqueleto
Produzindo Toxinas
Toxinas são produtos bacterianos que provocamlesão tecidual direta ou disparam atividadesbiológicas destrutivas.
Atualmente existem mais de 240 diferentes toxinas bacterianas conhecidas.
• padrão de liberação (endotoxina, exotoxina);
• alvo celular/tecidual (ex.: enterotoxinas, neurotoxinas, leucotoxinas,
hemolisinas, etc.);
• mecanismo de ação (toxinas que atuam na membrana celular; toxinas
que causam danos à membrana; toxinas que atuam intracelularmente);
Padrão de liberação...
ENDOTOXINAS: lipopolissacarídeo
(LPS) das G – (apenas)
• a atividade destas toxinas é dada pelo
lipídeo A
EXOTOXINAS: proteínas
• produzidas por G + e G –
• enzimas citolíticas e proteínas ligantes de receptores
• alteram a função da célula ou a destróem
• são produzidas e liberadas...
* Enterotoxinas, neurotoxina, leucotoxina, citotoxina...