Cronograma - Nelma. 5/out. microrganismos, ação de agentes antimicrobianos e resistência. Nelma controle do crescimento.

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Cronograma - Nelma

PRÁTICA

TEÓRICA

5/out Nelma

Controle do crescimento de

microrganismos, ação de agentes antimicrobianos e resistência. 9/out

Nelma

Métodos físicos e químicos de controle do crescimento.

12/out NÃO HAVERÁ AULA –FERIADO.

16/out Nelma Patogenicidade: Fatores de virulência. 19/out Nelma Mecanismos microbianos de patogenicidade. 23/out Nelma

Domínios Bacteria e Archaea

(Teórica). 26/out Nelma PROVA 2. 30/out Nelma

Fungos e Protozoários (Teórica). 2/nov NÃO HAVERÁ AULA – FERIADO.

6/nov Nelma

Fungos e Protozoários. 9/nov Nelma

Vírus. 13/nov

Nelma

Vírus. 16/nov NÃO HAVERÁ AULA – FERIADO.

20/nov Nelma Isolamento de microrganismos do ambiente I. 23/nov Nelma Microbiologia Ambiental. 27/nov Nelma Isolamento de microrganismos do ambiente II. 30/nov Nelma PROVA 3.

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Controle do crescimento

microbiano

Microbiologia FFI 0751

Profa. Nelma

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Objetivos de aprendizagem

1. Definir os termos relacionados a controle microbiano: esterilização, desinfecção, sepsia, antissepsia, pasteurização, agentes –cida, agentes –státicos.

2. Indicar os efeitos dos agentes físicos e químicos de controle microbiano sobre as estruturas celulares.

3. Identificar o modo de ação de alguns compostos químicos de controle microbiano (aula prática).

4. Descrever os modos de ação dos compostos antibacterianos utilizados in vivo. 5. Explicar o que é toxicidade seletiva.

6. Comprender uso do teste de disco-difusão (ou de Kirby-Bauer) na orientação à quimioterapia (aula prática).

7. Listar os mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos.

8. Explicar como a resistência bacteriana a um antimicrobiano se dissemina.

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Agentes antimicrobianos – Definições

Fonte: Brooks et al., 2014; Madigan et al. , 2016

Processo definido, utilizado para deixar

uma superfície ou produto livres de

organismos vivos, esporos e vírus.

Esterilização

São agentes químicos que matam microrganismos, mas não necessariamente os endósporos, e são utilizados em objetos inanimados.

Reduzem o número de microrganismos viáveis, ou a carga

biológica em um produto ou superfície a um nível previamente especificado.

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Agentes antimicrobianos – Definições

Processo que reduz a carga microbiana, o número de microrganismos viáveis presentes em uma amostra (líquidos consumíveis). Consiste na elevação da temperatura do líquido por um tempo curto (por exemplo, 73 o_{C por 15 s), seguido de resfriamento. No caso do leite, elimina}

agentes causadores de da tuberculose, brucelose, febre Q e febre tifoide.

Pasteurização

Caracteriza-se pela presença de microrganismos patogênicos em tecido vivo ou fluidos corpóreos.

Séptico

_Asséptico

Livre de, ou que emprega métodos para ficar livre de microrganismos.

Antisséptico

Biocida ou produto que destrói ou inibe o crescimento _{de microrganismos em tecido vivo (p.ex., pele) ou fluidos} biológicos (p.ex., secreções de mucosa).

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• Agente bacterio

stático

:

que

inibe o crescimento

de bactérias. Ex.: alguns antibióticos.

• Agente bacter

icida:

que

inativa ou mata

bactérias. Ex.: formaldeído.

• Agente bacterio

lítico

: que

lisa

as células, ocorrendo

a liberação do conteúdo citoplasmático. Ex.:

detergentes.

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Modos de ação dos agentes antimicrobianos

• Ruptura da membrana

plasmática ou parede celular.

• Danos às proteínas e aos ácidos

nucléicos.

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Métodos físicos de controle microbiano

Calor

Filtração

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Método preferencial para esterilização a menos que o material seja danificado pelo calor ou umidade. Vapor de fluxo livre  100°C pressão atmosférica ao

nível do mar 1 ATM acima (15 psi)  121°C  15 minutos

Mata todos os microrganismos e seus endósporos

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Filtração

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Filtros de partículas de ar de alta eficiência (high efficiency particulate air)

Removem quase todos os microrganismos maiores que cerca de 0,3 m de diâmetro

(Tortora, Funke e Case)

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Ionização da água produzindo íons hidroxila altamente reativos que agem no DNA e componentes orgânicos celulares

Ionizante - < 1nm

UV = 1nm a 380nm > 1nm = não ionizante

Radiação esterilizante: não ionizante e ionizante

Métodos físicos de controle microbiano - Radiação

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Luz Ultra-violeta  danifica o DNA das células expostas produzindo ligações entre timinas adjacentes na cadeia de DNA

Inibem a replicação correta do DNA durante a reprodução da célula

 comprimento de onda mais efetivo: 260 nm

Luz não muito penetrante

 microrganismos devem estar expostos, se

estiverem protegidos por uma superfície não serão atingidos

 Pode lesar os olhos humanos e a exposição

prolongada pode causar queimaduras e câncer de pele em seres humanos

Desvantagem

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-Ligue o fluxo laminar (filtração do ar)

-Limpe a superfície interna com álcool 70%

-Ligue a luz UV por 15 minutos antes de usar

Filtros HEPA +

Luz Ultra-violeta

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Tecidos para enxerto

• Cartilagem

• Tendão

• Pele

• Válvula cardíaca

Fármacos

• Cloranfenicol

• Ampicilina

• Tetraciclina

• Atropina

• Vacinas

• Pomadas

Suprimentos médicos

e laboratoriais

• Materiais descartáveis de laboratório • Meios de cultura • Seringas • Equipamentos cirúrgicos • Suturas

Produtos médicos e laboratoriais

esterilizados por radiação.

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(19)

Poucos atingem a esterilidade, a maioria reduz

a população para níveis seguros ou removem

as formas vegetativas

Objetos

inanimados

Tecidos vivos

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Agentes químicos utilizados no controle de crescimento microbiano

FENOL E COMPOSTOS FENÓLICOS

Fenol

Compostos

_Bifenóis

fenólicos

Alcoóis

Desnaturação das proteínas requer água!!

70% é a concentração mais usada

Halogênios

Compostos

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Biguanidas (clorexidina)

Peroxigênios

Compostos de amônio quaternário -CAQ (detergentes catiônicos)

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Avaliando um desinfetante

– Teste de diluição de uso (ou

uso-diluição) – padrão na américa, pela AOAC (American Official

Analytical Chemist).

Fonte: http://www.antimicrobialtestlaboratories.com/AOAC_Use_Dilution_Test_for_Disinfectants.htm

Bactérias-teste: Staphylococcus

aureus, Pseudomonas aeruginosa,

Salmonella enterica.

1) Cilindros de aço inox ou vidro são

mergulhados em cultivos bacterianos

líquidos com concentração conhecida.

2) Cilindros secos são colocados em

solução do desinfetante (10 min, 20

o

_C).

3) Cilindros são colocados em meios

de cultura líquidos e observado o

crescimento.

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AGENTES ANTIMICROBIANOS

UTILIZADOS IN VIVO

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• Esta bacteria está

sofrendo lise em sua

parede, ocasionada

por um antibiótico.

Por quê o antibiótico

não lisa as células

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Agentes antimicrobianos utilizados in vivo

• _Agente

_{antimicrobiano ideal é o que tem}

_toxicidade

seletiva:

capacidade do composto de inibir bactérias ou outros agentes

patogênicos sem provocar efeitos adversos no hospedeiro.

• Podem ser

sintéticos

ou

naturais (antibióticos)

.

• A maior parte dos antibióticos

produzidos é obtida

dos fungos Penicillium e Cephalosporium e de espécies

de Streptomyces – bactéria filamentosa do solo.

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(27)

Modos de ação dos agentes antimicrobianos

1. Inibição da síntese da

parede celular:

 Antibióticos

b-lactâmicos

inibem síntese completa do

peptideoglicano – impedem

a ligação peptídica cruzada,

ligando-se às

transpeptidases (tb

chamadas de Penicillin

binding protein – Pbp).

NAG = N-acetilglicosamina NAMA = ácido N-acetilmurâmico

Penicilina Transpeptidase

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Modos de ação dos agentes antimicrobianos

1. Inibição da síntese da parede celular:

 Vancomicina: ligam-se aos resíduos de alanina das

cadeias polipeptídicas da parece celular, interrompendo a

ação da transpeptidase.

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2. Inibição da síntese protéica:

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3. Danos à membrana plasmática

 polimixina (produzido por Paenibacillus polymyxa)

liga-se à membrana externa e MP de gram-negativas,

rompendo-a (uso tópico).

Modos de ação dos agentes antimicrobianos

Antibacterial mechanisms of polymyxin: (a) classic mechanism of membrane lysis [9]; (b) alternative mechanism of vesicle-vesicle contact [39, 40]. The polymyxin is colored as magenta. LPS: lipopolysaccharide. Fonte: http://dx.doi.org/10.1155/2015/679109

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Modos de ação dos agentes antimicrobianos

4. Inibição da síntese de ácidos nucléicos

 interferência nos processos de replicação e

transcrição do DNA dos MO.

Quinolona (inibe

DNA girase bacteriana)

Rifampicina (inibe RNA

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5. Inibição da síntese de metabólitos essenciais por

análogos de fatores de crescimento

 Um tipo de sulfa, p.e., compete com o PABA (ácido

paraminobenzóico), um substrato para a síntese do ácido

fólico (vitamina precursora de ácidos nucléicos).

 Isoniazida – eficaz contra Mycobacterium pois interfere

na síntese do ácido micólico.

 análogo da nicotinamida, que compõe o ác.

micólico.

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Espectro de ação antimicrobiano de uma seleção de agentes quimioterápicos.

Espectro de ação do antibiótico

amplo espectro: que atua tanto em gram + como em gram -

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Antimicrobianos

Sintéticos

Análogos de fatores de crescimento (sulfa, isoniazida)

Quinolonas

Naturais

b-lactâmicos: penicilinas e cefalosporinas.

Aminoglicosídeos

Macrolídeos

Tetraciclinas

Origem: Fungos Origem: Procariotos

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Antimicrobianos

Sintéticos

Análogos de fatores de

crescimento: sulfa,

isoniazida.

Quinolonas

análogo ao ácido

p-aminobenzóico, um

componente do ácido fólico.

Análogo da nicotinamida,

eficaz contra Mycobacterium

tuberculosis, interferindo na

síntese do ácido micólico

(parede das micobactérias).

Interagem com a DNA girase

bacteriana, impedindo o

superenovelamento do DNA

bacteriano. Amplo espectro.

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Antimicrobianos naturais de fungos

b

-lactâmicos:

penicilinas e cefalosporinas.

• Penicilina (Penicillium chrysogenum) e cefalosporina (Cephalosporium sp)

correspondem a mais da metade de todos os antibióticos produzidos no mundo.

Comparação das estruturas nucleares da cefalosporina e da

penicilina.

Acromonium sp (Cephalosporium ) Penicillium sp

(37)

Estrutura das penicilinas

Seta vermelha: sítio de ação da maioria das b-lactamases.

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Antimicrobianos naturais de fungos

• b

-lactamase – (ou penicilinase) enzima

produzida por algumas bactérias resistentes à

penicilina.

• Algumas penicilinas semi-sintéticas são

resistentes à

b

-lactamase.

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Antimicrobianos naturais de bactérias

Inibidores da síntese proteica

aminoglicosídeos

• Streptomyces

griseus

• Estreptomicina,

kanamicina,

gentamicina,

neomicina

• contra as

gram-negativas, hoje são

antibióticos-reserva

(apresentam

efeitos colaterais).

tetraciclinas

• Streptomyces spp

• Amplo espectro

• em alguns países é

empregada como

suplemento

nutricional para

aves domésticas e

suínos.

macrolídeos

• Streptomyces

erythreus

• Eritromicina,

claritromicina,

azitromicina e

telitromicina.

• útil no tratamento

de legionelose

(Legionella

pneumophila).

Atuam sobre unidade

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Teste de Disco-Difusão ou de Kirby-Bauer

Método qualitativo

Cada disco contém um agente quimioterápico diferente que se difunde no ágar que o circunda. As zonas claras indicam inibição do crescimento do microrganismo inoculado no meio.

(41)

Teste de Disco-Difusão - Categorias de sensibilidade frente ao antibiótico.

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Testes de sensibilidade a antimicrobianos

Placa de microdiluição (microtítulo) para teste

da CIM de antibiótico.

Teste de diluição em meio líquido

Permite a checagem se ação é bactericida ou bacteriostática. + [ ] - [ ]

(43)

MECANISMOS DE RESISTÊNCIA

BACTERIANA AOS ANTIMICROBIANOS

Ver também animação “Resistência bacteriana aos antibióticos” no link

(44)

• A resistência ao antibiótico pode ser codificada por

genes cromossomais ou do plasmídeo R.

Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos

Fonte: https://www.reactgroup.org/toolbox/understand/antibiotic-resistance/plasmids-and-co-selection/

(45)

Tortora et al., 2012

(46)

Figure 20.20

• MO pode ser desprovido da estrutura inibida. P.e., micoplasmas

são resistentes à penicilina pois não têm a parede celular, alvo do

antibiótico.

• MO pode ser impermeáveal ao antibiótico. P.e., maioria das

bactérias gram-negativas são impermeáveis à penicilina G.

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• Bactéria pode modificar o antibiótico, que passa a ser inativo.

• P.e., estafilococos que produzem

b-lactamases que clivam o anel b -lactâmicos das penicilinas.

• Resistência pode ser plasmidial ou cromossômica.

Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos

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• Bactéria pode modificar o sítio do ribossomo que é inativado pela

eritromicina e estreptomicina, por exemplo, anulando seu efeito.

• Base genética para essas alterações é cromossomal.

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Tortora et al., 2012

• Bombeamento ativo do antibiótico para fora da célula, por

meio de canais proteicos na membrana plasmática.

• Resistência pode ser plasmidial ou cromossômica

• Exemplo: tetraciclina em algumas bactérias gram-negativas

(plasmidial).

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• Bactéria pode desenvolver uma via bioquímica resistente.

Mecanismos de resistência bacteriana aos antimicrobianos

PABA – ácido p-aminobenzóico THF tetrahidrofolato DHF dihidrofolato Precursor do ácido fólico na célula THF THF Antimicrobianos As bactérias resistentes

modificam seu metabolismo, captando o ácido fólico pré-formado do ambiente.

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Como uma bactéria resistente se dissemina?

Transferência vertical

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(53)

O CDC (Centro americano para controle e prevenção de doenças) estima que pelo menos 2 milhões de americanos a cada ano são infectados por bactérias resistentes, levando a pelo menos 23.000 mortes. Cerca de 22% dessas infecções são devidas a agentes patogênicos de origem alimentar.