TOXINAS BACTERIANAS

As toxinas são entendidas como produtos não replicantes e com origem biológica. Elas apresentam como características a não infecciosidade, não contagiosidade e a não cura por antibióticos ou quimioterápicos (LAHIRI, 2000). Atualmente, existem centenas de toxinas bacterianas conhecidas (DOXEY; MANSFIELD; MONTECUCCO, 2018). Essas tsubstâncias são subclassificadas como

enterotoxinas, neurotoxinas, citotoxinas, lisinas, toxinas produtoras de gangrena entre outros (LAHIRI, 2000). Nas bactérias, as características das toxinas (Tabela 1) são muito variadas, onde sua classificação é realizada de acordo com o tipo de excreção, sendo endotoxinas ou exotoxinas.

As toxinas bacterianas além de diversas, também apresentam ampla distribuição. Elas apresentam como características únicas a dobragem estrutural, sequência e combinação funcional de domínios, visando um processo celular para executar sua função e sua flexibilidade e dinâmica (KUMAR et al., 2019). O fator de virulência que as toxinas apresentam está intimamente relacionados ao tipo de ação que as mesmas podem apresentar, onde pode-se encontrar exemplos de genotoxinas, cujo alvo molecular é o DNA. Nesse caso, podem causar sérios agravos como a indução de quebras de DNA que, se não forem adequadamente reparadas, resultam em parada irreversível do ciclo celular (senescência) ou morte das células-alvo (GRASSO; FRISAN, 2015).

Tabela 1. Principais características das Endotoxinas e Exotoxinas.

EXOTOXINAS ENDOTOXINAS

Excretada pelos organismos, célula viva Parte integral da parede celular Encontrado em bactérias Gram-positivas e

Gram-Negativas

Encontrado principalmente em bactérias Gram- negativas É polipeptídeo É um complexo lipopolissacarídeo. Relativamente instável, instável ao calor (60 ° C) Relativamente estável, tolerante ao calor

Altamente antigênico Fracamente imunogênico Os toxóides podem ser produzidos tratando-

se com formalina

Toxóides não podem ser produzidos Altamente tóxico, fatal em quantidades µg Moderadamente tóxico

Geralmente se liga a receptores específicos Receptores específicos não encontrados Geralmente não pirogênico, específico

para toxinas

Febre por indução da produção de interleucina 1 (IL-1), choque Localizado em genes extracromossômicos

(por exemplo, plasmídeos)

Localizado em genes cromossômicos

Filtrável Não tão filtrável

Possui principalmente atividade enzimática Não possui atividade enzimática Seu peso molecular é 10KDa Seu peso molecular é 50-1000KDa

Detectado por muitos testes (neutralização, precipitação, etc)

Detectado pelo ensaio Limulus lisado Exemplos: Toxinas produzidas

por Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,

Streptococcus pyogenes, Bacillus anthrcis

(toxina alfa, também conhecida como alfa- hemolisina (Hla))

Exemplos: Toxinas produzidas por E.coli,

Salmonella Typhi, Shigella, Vibrio cholera (toxina da cólera - também

conhecida como coleragénio) Doenças: tétano, difteria, botulismo Doenças: Meningococcemia, sepse por

bastonetes gram-negativos

Fonte: (ARYAL, 2015)

4.5 ADERÊNCIA

A aderência bacteriana é um processo complexo e influenciado por diversos fatores como temperatura, concentração de microrganismos, tempo de exposição, condições teciduais, proteínas teciduais e plasmáticas, características das bactérias e dos materiais, pH e antimicrobianos (MORAES et al., 2013). O processo de aderência também é influenciado por fatores intrínsecos dos microrganismos e por propriedades da superfície celular, como flagelo, fímbrias, pili, proteínas adesinas, lipopolissacarídeos, ácido lipoteicoico e cápsula (OLIVEIRA; BRUGNETRA; PICCOLI, 2010), uma vez que conferem subsídio para o microrganismo se manter na superfície e iniciar seus mecanismos de adaptação. A figura 2 aborda duas fases de aderência microbiana em uma superfície, onde em A observa-se uma menor aderência e em B maior aderência de células microbianas.

A adesão microbiana aos tecidos hospedeiros é uma etapa essencial para desenvolvimento da infecção (TORTORA et al., 2017; STRUVE et al., 2009). Nesta etapa as adesinas fimbriais se unem especificamente à receptores moleculares na superfície das células, facilitando a aderência aos tecidos específicos do hospedeiro (KLEMM; SCHEMBRI, 2000; TORTORA et al., 2017). A aderência é um dos primeiros processos dentro dos fatores de virulência, uma vez que é o mecanismo pelo qual o microrganismo vai desenvolver todas as suas capacidades adaptativas e de sobrevivência para a colonização da superfície.

Figura 2. Aderência microbiana em dois momentos distintos.

A= Menor aderência microbiana na superfície; B= Maior aderência microbiana na superfície.

Fonte: Os autores.

4.6 FÍMBRIAS

As fímbrias (Figura 3) são estruturas similares aos flagelos, sendo consideravelmente mais numerosas, curtas, retas e finas, medindo de 3 a 25 nm de diâmetro e de 10 a 20 µm de comprimento. Assim como os flagelos, as fímbrias são constituídas de proteínas, como a pilina (KONEMAN et al., 2002). Diversos estudos evidenciam que as fímbrias estão envolvidas com a capacidade de adesão microbiana às superfícies, sendo importantes na persistência ambiental, colonização celular e formação de biofilmes (GIBSON et al., 2007).

Diferentes tipos de fímbrias vêm sendo relacionadas com infecções de várias espécies bacterianas. Dentre as principais pode-se citar: Fímbria tipo I, Fímbria tipo III e Fímbria tipo IV. As fímbrias tipo I, também conhecidas como organelas manose- sensíveis, são filamentos helicoidais compostos de repetidas subunidades da proteína estrutural FimA aderidas a estruturas contendo a adesina FimH (STRUVE et al., 2008; STAHLHUT et al., 2009; JONES et al., 1995). São encontradas em várias espécies da família Enterobacteriaceae, desempenhando um papel importante na patogênese bacteriana (BABY et al., 2016).

Figura 3. Diferença entre Flagelos e Fímbrias.

Fonte: Adaptado de Free pic.

Bactérias que apresentam as fímbrias tipo I são caracterizadas pela habilidade de mediar a aglutinação de eritrócitos de diferentes espécies de animais na ausência de D-manose (BABY et al., 2016). A adesina fimH reconhece manose contendo glicoproteínas que estão presentes em muitos tecidos do hospedeiro, como a superfície do aparelho urinário. Isto permite que as bactérias se fixem e eventualmente colonizem o uroepitélio (CONNELL et al., 1996; MULVEY, 1998; MARTINEZ et al., 2000). Dessa forma, as fímbrias do tipo 1 desempenham um papel importante na infecção do trato urinário (ITU) causadas por bactérias como Escherichia coli e

Klebsiella pneumoniae (SAHLY et al., 2008).

As fímbrias tipo III também estão envolvidas com o processo de colonização bacteriana de tecidos epiteliais, uroepitéliais e proteínas externas como o colágeno, além de facilitar formação de biofilme (CHAHALES; THANASSE, 2015). Essas organelas são fibras adesivas comuns entre bactérias Gram-negativas causadoras de infecções do trato urinário associada à cateter (CAUTIs), sendo comumente encontradas em E. coli uropatogênicas (UPEC) (BEHZADI, 2018b; CHERYL-LYNN et

al., 2010).

As fímbrias tipo III são codificadas por um operon mrkABCDF/mrkABCDEF o qual inclui o gene MrkA que codifica a subunidade principal fimbrial e o MrkD codifica a adesina fimbrial responsável pela aglutinação de eritrócitos pelo mecanismo manose resistente (STRUVE et al., 2009). O operon mrk pode estar situado nos cromossomos bacterianos, plasmídios ou transposons. Estudos evolutivos relatam que este operon originou-se em isolados de K. pneumoniae e foi transferido horizontalmente para E.

coli uropatogênicas (UPEC) (CHERYL-LYNN et al., 2010; KLEMM et al., 2010).

As fímbrias tipo IV são longos apêndices fibrilares que atuam como fatores de virulência amplamente distribuídos entre bactérias Gram-negativas como

Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis, Myxococcus xanthus, sendo também encontrados em Gram-positivas como os gêneros Clostridia

e Ruminococcus, em Cyanobacteria e em arqueas (IMAM et al., 2011; PROFT; BAKER, 2009; SZABÓ et al., 2007).

Em bactérias Gram-negativas, a família de fímbrias tipo IV é dividida em dois grupos (IVa e IVb), que se diferem pela sequência e quantidade de aminoácidos. O grupo A é caracterizado por apresentar uma pequena sequência de inicial de 5 a 6 aminoácidos, a qual apresenta a fenilalanina como aminoácido metilado na porção N- terminal. Já o grupo B possui uma sequência inicial maior (15 – 30 aminoácidos), com a pilina apresentando metionina, leucina ou valina na porção N-terminal (CRAIG; PIQUE; TAINER, 2004; GILTNER et al., 2012).

A arquitetura básica da fímbria tipo IV é utilizada para uma variedade de funções, sendo a fímbria do tipo IVa frequentemente relacionada com adesão em células eucarióticas (FARINHA et al., 1994; PARKER et al., 2006) e transferência horizontal de genes (AAS et al., 2007) e menos frequentemente na formação de biofilme (JURCISEK et al., 2007; KLAUSEN et al., 2003), enquanto as do tipo IVb promovem a autoassociação bacteriana, ou seja, formação de microcolônia ou auto- agregação (ANANTHA et al., 2000; HERRINGTON et al., 1988).

A função das fímbrias está relacionada a adesão bacteriana em superfícies e em bactérias patogênicas, as fímbrias, frequentemente, são fatores de adesão cruciais, que medeiam a ligação às células alvo, evasão do sistema imune do hospedeiro e formação do biofilme (MUNHOZ, 2015). Diante disso, estudos vêm sendo realizados buscando compreender a estrutura e a biossíntese dos diferentes tipos de fímbrias com o objetivo de estabelecer eficazes na prevenção e tratamento dessas infecções (MCCALLUM et al., 2019; QUAN et al., 2019).