Microbiota Normal
DETERMINANTES DA PATOGÊNESE BACTERIANA
II. Doenças não diarreicas Bacilos gram-positivos
Bacillus cereus Arroz reaquecido Solo Diarreia
Clostridium perfringens Carne cozida, ensopado e molho de carne
Solo, animais ou humanos Diarreia
Listeria monocytogenes Produtos lácteos não pasteurizados Solo, animais ou plantas Diarreia
Bacilos gram-negativos
Escherichia coli Diversos alimentos e água Humanos Diarreia
E. coli linhagem O157:H7 Carne malcozida Gado bovino Colite hemorrágica
Salmonella enteritidis Aves, carnes, e ovos Animais domésticos, especialmente aves
Diarreia
Salmonella typhi Vários alimentos Humanos Febre tifoide Espécies de Shigella Vários alimentos e água Humanos Diarreia (disenteria)
Vibrio cholerae Vários alimentos, p. ex., alimentos marinhos e água
Humanos Diarreia
Vibrio parahaemolyticus Alimentos marinhos Água salgada quente Diarreia
Campylobacter jejuni Vários alimentos Animais domésticos Diarreia
Yersinia enterocolitica Vários alimentos Animais domésticos Diarreia
II. Doenças não diarreicas Bacilos gram-positivos
Clostridium botulinum Legumes e peixe defumado envasados inadequadamente
Solo Botulismo
Listeria monocytogenes Produtos lácteos não pasteurizados Vacas Sépsis no neonato ou mãe
Bacilos gram-negativos
Vibrio vulnificus Frutos do mar Água salgada quente Sépsis Espécies de Brucella Carne e leite Animais domésticos Brucelose
Francisella tularensis Carne Coelhos Tularemia
Micobactérias
Tabela 7-6 Doenças bacterianas transmitidas por insetos
Bactéria Inseto Reservatório Doença
Bacilos gram-negativos
Yersinia pestis Pulgas de rato Roedores, p. ex., ratos e cães selvagens Peste
Francisella tularensis Carrapatos (Dermacentor) Diversos animais, p. ex., coelhos Tularemia
Espiroquetas
Borrelia burgdorferi Carrapatos (Ixodes) Camundongos Doença de Lyme
Borrelia recurrentis Piolhos Humanos Febre recorrente
Riquétsias
Rickettsia rickettsii Carrapatos (Dermacentor) Cães, roedores e carrapatos (Dermacentor) Febre maculosa das Montanhas Rochosas
Rickettsia prowazekii Piolhos Humanos Tifo epidêmico
Ehrlichia chafeensis Carrapatos (Dermacentor) Cães Ehrlichiose
Tabela 7-7 Doenças zoonóticas causadas por bactérias
Bactéria Principal reservatório Mecanismo de transmissão Doença
Bacilos gram-positivos
Bacillus antracis Animais domésticos Contato direto Antraz
Listeria monocytogenes Animais domésticos Ingestão de produtos lácteos não pasteu- rizados
Sépsis no neonato ou mãe
Erysipelothrix rhusiopathiae Peixe Contato direto Erisipeloide
Bacilos gram-negativos
Bartonella henselae Gatos Arranhadura na pele Doença da arranhadura do gato Espécies de Brucella Animais domésticos Ingestão de produtos lácteos não pasteu-
rizados; contato com tecidos animais
Brucelose
Campylobacter jejuni Animais domésticos Ingestão de carne contaminada Diarreia
Escherichia coli O157:H7 Gado bovino Fecal-oral Colite hemorrágica
Francisella tularensis Vários animais, especialmente coelhos
Picada de carrapato e contato direto Tularemia
Pasteurella multocida Gatos Mordedura por gato Celulite
Salmonella enteritidis Aves domésticas, ovos e gado bovino
Fecal-oral Diarreia
Yersinia enterocolitica Animais domésticos Fecal-oral Diarreia
Yersinia pestis Roedores, especialmente ratos e cães selvagens
Picada por pulga de rato Sépsis
Micobactérias
Mycobacterium bovis Vacas Ingestão de produtos lácteos não pasteu- rizados
Tuberculose intestinal
Espiroquetas
Borrelia burgdorferi Camundongos Picada de carrapato (Ixodes) Doença de Lyme
Leptospira interrogans Ratos e cães Urina Leptospirose
Clamídias
Chlamydia psittaci Aves psitacídeas Inalação de aerossóis Psitacose
Riquétsias
Rickettsia rickettsii Ratos e cães Picada de carrapato (Dermacentor) Febre maculosa das Montanhas Rochosas
Coxiella brunetii Ovelhas Inalação de aerossóis de líquido amniótico Febre Q
encontram-se adjacentes um ao outro nessas ilhas. Variantes não patogênicos dessas bactérias não apresentam tais ilhas de patogenicidade. Aparentemente, essas grandes regiões do genoma bacteriano foram transferidas como uma unidade por meio da conjugação ou transdução. Diferentemente dos plasmídeos e bacteriófagos, as ilhas de patogenicidade não possuem a capacidade de replicar-se independentemente do cromossomo bacteriano. As ilhas de patogenicidade são en- contradas em vários bacilos gram-negativos, como E. coli, Salmonella, Shigella, Pseudomonas e Vibrio cholerae, assim como em cocos gram-positivos, como S. pneumoniae. Infor- mações adicionais sobre as ilhas de patogenicidade são apre- sentadas na página 58.
Após a colonização e multiplicação das bactérias na porta de entrada, elas podem invadir a corrente sanguínea, disseminando-se a outras regiões do corpo. Os receptores das bactérias na superfícies das células determinam, em grande parte, os órgãos afetados. Por exemplo, certas bactérias ou ví- rus infectam o cérebro porque os receptores para esses micró- bios estão localizados na superfície dos neurônios cerebrais. Acredita-se que a “barreira hematoencefálica”, a qual limi- ta a capacidade de certos fármacos penetrarem no cérebro, não corresponda a um determinante da infecção microbiana do cérebro. O conceito de uma “barreira hematoencefálica” refere-se principalmente à incapacidade de fármacos hidro- fílicos (carregados, ionizados) penetrarem no parênquima cerebral rico em líquidos, contrariamente aos fármacos lipo- fílicos (solúveis em lipídeos).
Duas importantes doenças, difteria e colite pseudo- membranosa, caracterizam-se por lesões inflamatórias de- nominadas pseudomembranas. As pseudomembranas são
exsudatos espessos, aderentes, acinzentados ou amarelados, presentes nas superfícies mucosas da garganta, no caso da
difteria, e no cólon, na colite pseudomembranosa. O termo “pseudo” refere-se à natureza anormal dessas membranas, contrariamente às membranas anatômicas normais do cor- po, como a membrana do tímpano e as membranas placen- tárias.
4. Produção de toxinas
O segundo principal mecanismo pelo qual as bactérias cau- sam doenças consiste na produção de toxinas. Uma com- paração entre as principais características de exotoxinas e endotoxinas é apresentada na Tabela 7-9.
Exotoxinas
As exotoxinas são produzidas por várias bactérias gram-po- sitivas e gram-negativas, ao contrário das endotoxinas, pre- sentes apenas em bactérias gram-negativas. A característica essencial das exotoxinas é serem secretadas pelas bactérias,
enquanto a endotoxina é um componente da parede celular. As exotoxinas são polipeptídeos cujos genes frequentemente estão localizados em plasmídeos ou vírus bacterianos lisogê- nicos (bacteriófagos). Algumas importantes exotoxinas codi- ficadas pelo DNA de bacteriófagos correspondem às toxinas diftérica, colérica e botulínica.
As exotoxinas estão entre as substâncias mais tóxicas co-
nhecidas. Por exemplo, estima-se que para um ser humano a dose fatal da toxina tetânica seja inferior a 1 μg. Uma vez que algumas exotoxinas purificadas podem reproduzir todos os aspectos da doença, podemos concluir que determina- das bactérias não desempenham outro papel na patogênese, além da síntese de exotoxina. Os polipeptídeos de exotoxinas correspondem a bons antígenos e induzem a síntese de anti- corpos denominados antitoxinas, alguns dos quais são úteis na prevenção ou no tratamento de doenças como botulismo Tabela 7-8 Fatores de virulência superficiais importantes na patogênese bacteriana
Organismo Fator de virulência Utilizado em vacina Comentários
Cocos gram-positivos
Streptococcus pneumoniae Cápsula polissacarídica Sim Determina o sorotipo
Streptococcus pyogenes Proteína M Não Determina o sorotipo1
Staphylococcus aureus Proteína A Não Liga-se à região Fc da IgG, impedindo a ativação do complemento
Cocos gram-negativos
Neisseria meningitidis Cápsula polissacarídica Sim Determina o sorotipo
Bacilos gram-positivos
Bacillus anthracis Cápsula polissacarídica Não
Bacilos gram-negativos
Haemophilus influenzae Cápsula polissacarídica Sim Determina o sorotipo
Klebsiella pneumoniae Cápsula polissacarídica Não
Escherichia coli Pili proteicos Não Responsável pela adesão
Salmonella typhi Cápsula polissacarídica Não Sem importância para outras salmonelas
Yersinia pestis Proteínas V e W Não
1
e tétano. Quando tratados com formaldeído (ou por ácido, ou por calor), os polipeptídeos das endotoxinas são conver- tidos em toxoides, que são utilizados em vacinas protetoras,
uma vez que retêm sua antigenicidade, porém perdendo sua toxicidade.
Muitas exotoxinas possuem uma estrutura em subu- nidades A-B; a subunidade A (ou ativa) possui a atividade
tóxica, enquanto a subunidade B (ou de ligação; do inglês, binding) é responsável pela ligação da exotoxina a recepto- res específicos na membrana da célula humana. Importantes exotoxinas que possuem a estrutura em subunidades A-B in- cluem a toxina diftérica, toxina tetânica, toxina botulínica, toxina colérica e a enterotoxina de E. coli (Figura 7-1).
A subunidade A de diversas exotoxinas importantes atua por meio da ADP-ribosilação; isto é, a subunidade A
é uma enzima que catalisa a adição de adenosina difosfato ribose (ADP-ribose) à proteína-alvo da célula humana. A adição de ADP-ribose à proteína-alvo frequentemente pro- voca a inativação desta, porém pode também promover sua hiperativação, sendo qualquer dos processos capaz de cau- sar os sintomas da doença. Por exemplo, a toxina diftérica
e a exotoxina A de Pseudomonas realizam a ADP-ribosilação do fator de elongação 2 (EF-2; do inglês, elongation factor), promovendo, assim, sua inativação e consequente inibição da síntese proteica. Por outro lado, a toxina colérica e a to- xina de E. coli realizam a ADP-ribosilação da proteína Gs, promovendo, assim, sua ativação. Isso acarreta um aumento na atividade da adenilato ciclase, um consequente aumento na quantidade de adenosina monofosfato cíclico (AMP) e produção de diarreia aquosa. A toxina pertussis corresponde a uma interessante variação nesse tema. Ela ADP-ribosila a proteína Gi, inativando-a. A inativação de proteínas G ini- bitórias ativa a adenilato ciclase, causando um aumento na quantidade de AMP cíclico, que desempenha papel no de- sencadeamento dos sintomas da coqueluche.
As exoenzimas são liberadas pelas bactérias a partir es- truturas especializadas denominadas “sistemas de secre- ção”. Alguns sistemas de secreção transportam as exotoxinas
ao espaço extracelular, enquanto outros transportam as exo- toxinas diretamente para o interior da célula de mamíferos. Aqueles que transportam as exotoxinas diretamente ao inte- rior da célula de mamíferos são especialmente efetivos, uma Tabela 7-9 Principais características de exotoxinas e endotoxinas
Comparação de propriedades
Propriedade Exotoxina Endotoxina
Fonte Determinadas espécies de bactérias gram-positivas e gram-negativas
Parede celular de bactérias gram-negativas
Secreção pela célula Sim Não
Química Polipeptídeo Lipopolissacarídeo
Localização dos genes Plasmídeo ou bacteriófago Cromossomo bacteriano
Toxicidade Elevada (dose fatal na ordem de 1 μg) Baixa (dose fatal na ordem de centenas de microgramas) Efeitos clínicos Vários efeitos (ver texto) Febre, choque
Mecanismo de ação Vários mecanismos (ver texto) Inclui TNF e interleucina-1 Antigenicidade Induz altos títulos de anticorpos, denominados antitoxinas Fracamente antigênica
Vacinas Toxoides utilizados como vacinas Sem formação de toxoides e não há vacina disponível Termoestabilidade Destruída rapidamente a 60oC (exceto a enterotoxina esta-
filocóccica)
Estável a 100o C por 1 hora
Doenças típicas Tétano, botulismo, difteria Meningococcemia, sépsis por bacilos gram-negativos
TNF = fator de necrose tumoral; do inglês, tumor necrosis factor.
Subunidade ativa ADP-R