António Veríssimo
|CEF U. Coimbra
Legionelose ou Doença
dos Legionários Febre de Pontiac
• Bactérias Gram-negativas
• Ubíquas em ambientes aquáticos
• 61 espécies, 3 subespécies
• Manifestações clinicas:
• A espécie Legionella pneumophila é responsável por mais de 90 % dos casos
de doença reportados
• Os humanos são considerados hospedeiros acidentais (e becos sem saída)
uma vez que a legionella se replica em macrófagos alveolares, mas sem
capacidade de transmissão
Água de profundidade/ aquíferos
Lagos Rios
Biofilmes Nascentes
Ambientes naturais
Fontes
Piscinas
Torres de arrefecimento Sistemas de distribuição
Chuveiros Solo jardinagem
Ambientes aquáticos artificiais ou
de intervenção humana
Ambientes naturais
Factores de amplificação Ambientes intervenção humana
temperaturas entre 6ºC e 63ºC – óptimo 37ºC
valores de pH entre 5.5 e 8.1
oxigénio dissolvido entre 0.3 e 9.6 mg/ml
presença de outros organismos
zonas de reduzida circulação de água
presença de sedimentos
formação de biofilmes
Os ambientes naturais são raramente associados a casos de legionelose.
As legionelas multiplicam-se muito lentamente a baixas temperaturas, o que resulta num equilíbrio natural entre a concentração das bactérias e dos seus hospedeiros. Concentração esta abaixo do limite mínimo necessário para causar infecção em humanos.
A maioria dos casos de doença está associada a ambientes sujeitos a intervenção humana onde temperatura da água é superior, alterando a concentração quer das bactérias quer dos seus hospedeiros naturais.
Assim, variações nos parâmetros abióticos da água podem alterar o equilíbrio entre as legionelas e protozoários, resultando num aumento rápido da concentração das bactérias, podendo causar doença.
Ambientes naturais Ambientes intervenção humana
102 a 106 CFU/L
<1% população
> 106 CFU/L
50% população
Ambientes naturais
Fatores de amplificação
Dispersão Ambientes intervenção humana
Cadeias de eventos para que ocorra doença (Fraser, 1984)
v v
v v
Os grandes surtos estão relacionados com torres de arrefecimento que funcionam
como amplificadores e fontes de dispersão
Ambientes naturais
Factores de amplificação
Dispersão Ambientes intervenção humana
Exposição por uma população suscetível
Cadeias de eventos para que ocorra doença (Fraser, 1984)
Homens com idades >50 anos com doença pulmonar ou
Ambientes naturais
Factores de amplificação Ambientes intervenção humana
Exposição por uma LEGIONELOSE
Legionella – de organismo ambiental a
agente patogénico acidental
A infecção humana é um beco sem saída (dead end evolutivo) para a replicação de legionella uma
vez que a transmissão de pessoa para pessoa nunca foi comprovada (a existir será rara…).
A evolução das características de virulência resultou em grande parte da necessidade do organismo
de se replicar num nicho intracelular e também evitar a predação por protozoários ambientais.
A capacidade de replicação em diferentes protozoa tornou as legionella igualmente capazes de se
replicarem em macrófagos alveolares humanos.
(Escoll, P. et al, 2013 )
As legionellas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes
Legionela – de organismo ambiental a
agente patogénico acidental
Os protozoários são ubíquos em ambientes naturais, como água doce e salgada, água salobra, solos húmidos e em areias secas.
As legionelas não são bactérias de vida livre, multiplicam-se intracelularmente em vários tipos
de protozoa sendo esta relação crucial para a ecologia do organismo.
A presença de protozoários é um factor determinante para a sobrevivência e aumento de
concentração de legionelas
http://www.q-net.net.au ciriscience.org
Amoeba aprisionando L. pneumophila
Macrófago preenchido com ~100 Legionella
Berk et al., 1998 Appl. Environ. Microbiol.
Acanthamoeba spp. produz vesículas
respiráveis contendo legionelas
Berk et al., 2008 Appl. Environ. Microbiol.
Ciliados expelem vesículas contendo legionelas
C. elegans é um hospedeiro
A maior parte da actividade bacteriana na natureza ocorre, não com as células individualizadas, mas com as bactérias organizadas em comunidades sob a forma de um biofilme. Esses biofilmes são constituídos por uma comunidade estruturada de células aderentes a uma superfície inerte (abiótica) ou viva (biótica), embebidas numa matriz de exopolissacárido.
A associação dos organismos em biofilmes constitui uma forma de protecção ao seu desenvolvimento, fomentando relações simbióticas e permitindo a sobrevivência em ambientes hostis.
Em ecossistemas aquáticos, mais de 99,9% das bactérias crescem em biofilmes associadas a uma grande variedade de superfícies.
Os biofilmes mais comuns na natureza são heterogéneos, compostos por várias espécies, podendo os produtos do metabolismo de uma espécie auxiliar o crescimento das outras e a adesão de uma dada espécie fornecer ligandos que promovem a ligação de outras.
Inversamente, a competição pelos nutrientes e a acumulação de metabolitos tóxicos produzidos pelas espécies colonizadoras poderão limitar a diversidade de espécies num biofilme.
São ambientes muito propícios ao intercâmbio genético – Transmissão horizontal de genes.
Biofilmes
Protecção contra: • Radiações UV • Fagocitose • Desidratação • Predadores • Antimicrobianos
A associação entre as legionelas, protozoa e biofilmes propicia uma forma de proteção capaz de
potenciar a capacidade de sobrevivência destas bactérias a ambientes hostis.
Esta proteção será a explicação mais plausível para o facto das legionelas conseguiram passar de ambientes naturais para ambientes de intervenção
stress térmico e osmótico. biocidas antibióticos
Biofilmes
61 espécies de Legionella
A maioria é capaz de infectar protozoários
Legionelose
L. pneumophila 90% dos casos de Legionelose
Há uma grande diferença entre a prevalência de L. pneumophila como principal
responsável por casos de doença e a sua distribuição ambiental
L. pneumophila sg.1; 84% L. pneumophila sg. 2-14; 6% Legionella bozemanae, L. micdadei, and L. longbeachae; 7% Other Legionella sp.; 3% L. pneumophila sg 1; 29,1% L. pneumophila sg 2-14; 46,5% Total non-pneumophila legionellae; 24,4%
L. pneumophila sg.1 corresponde a 30% dos isolados
Diversidade de L. pneumophila – doença vs ambiente
Ambientes naturais Ambientes de intervenção humana ClínicasParadigma - apenas um subgrupo das estirpes ambientais
teriam a capacidade para produzir doença (virulência)
Com base na diversidade genética estabeleceu-se que
estirpes clinicas de L. pneumophila eram distintas das
ambientais
Modelo animal com correlação com a virulência
em humanos.
Possui sistema imune inato, semelhante aos
macrófagos humanos
Virulência de L. pneumophila – clinicas vs ambientais
Relationships between 2,342 allelic profiles of 11,737 isolates (from the EWGLI SBT database)
Os clones (sequence-type) mais frequentemente relacionados com casos de doença
não têm relação direta com a virulência
A patogenicidade varia com a estirpe e
concentração, mas todas são virulentas
A partir de 10
6CFU todas as estirpes causam
doença
Não foi possível estabelecer qualquer relação
entre a virulência, a origem das estirpes e a sua
constituição genética (sequence-type)
a infeção por legionella está relacionada com a capacidade de algumas estirpes sobreviverem e
se replicarem em ambientes de intervenção humana, e não com a virulência
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