Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas
INDICADORES DE QUALIDADE MICROBIOLÓGICA DA ÁGUA DE CONSUMO, FATORES DE VIRULÊNCIA E CONDIÇÕES SANITÁRIAS DOS POVOS INDÍGENAS
MAXAKALI, PATAXÓ E XAKRIABÁ, ALDEADOS EM MINAS GERAIS.
Gabriela Lanna de Carvalho Siqueira
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Gabriela Lanna de Carvalho Siqueira
INDICADORES DE QUALIDADE MICROBIOLÓGICA DA ÁGUA DE CONSUMO, FATORES DE VIRULÊNCIA E CONDIÇÕES SANITÁRIAS DOS POVOS INDÍGENAS
MAXAKALI, PATAXÓ E XAKRIABÁ, ALDEADOS EM MINAS GERAIS.
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas da Universidade Federal de Ouro Preto, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Ciências Biológicas. Área de concentração: Imunobiologia de Protozoários Linha de pesquisa: Epidemiologia de Doenças Parasitárias
Orientador: Professor Dr. George Luiz Lins Machado Coelho.
Co-orientação: Professora Dra. Silvana de Queiroz Silva.
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“Quero, um dia, poder dizer às pessoas que
nada foi em vão... que o amor existe, que vale a
pena se doar às amizades a às pessoas, que a vida é bela sim, e que eu sempre dei o melhor de mim...
e que valeu a pena!”
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AGRADECIMENTOS
Ao Professor Dr. George Luiz Lins Machado Coelho (UFOP) pelos valiosos ensinamentos que nortearam minha caminhada ao longo da graduação, iniciação científica e do curso de Mestrado, desde 2004. É uma longa caminhada! Como orientador, sua conduta através de palavras de incentivo cativaram uma admiração pessoal e profissional. Sou grata por me apresentar ao universo complexo, porém fascinante que é o da pesquisa, em especial o estudo sobre epidemiologia das doenças parasitárias dos povos indígenas no Brasil.
À Secretaria de Vigilância em Saúde, que propiciou todo o apoio logístico para o desenvolvimento dos trabalhos de campo, com disponibilização de equipe qualificada e veículos. Sem tal auxílio tudo seria muito mais difícil.
Ao “Corpo Docente” do “Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas da Universidade
Federal de Ouro Preto”, pelo apoio e esclarecimentos, em especial aos professores de parasitologia.
À Professora Silvana Queiroz, professora do NUPEB, e que auxiliou nas análises moleculares. Obrigada pela contribuição, interesse e amizade. Sempre transmitindo o conhecimento de forma clara e humana. Profissional exemplar.
Ao Professor Luiz Fernando pela antiga amizade e auxílio na parte microbiológica das análises.
Ao Engenheiro João Luiz Pena pelo apoio durante a execução do trabalho na Terra Indígena Xakriabá.
Ao CNPq, FAPEMIG e CAPES pelo financiamento desta pesquisa. todos fincaram?
À Professora Paula Prazeres da UFMG, que cedeu gentilmente os controles positivos de Escherichia coli.
Aos amigos do Laboratório de Epidemiologia, bolsistas de iniciação, em especial cada um de vocês e os bolsistas que me acompanharam diretamente.
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Aos meus maravilhosos pais (Regina e Geraldo), que sempre acreditaram em mim, tornando os momentos de dificuldade mais amenos, os momentos de dúvida mais equilibrados e os momentos felizes mais felizes ainda... Sou grata por tudo e pelo exemplo grandioso de vida e dedicação!
Ao meu querido irmão e amigo – Guilherme -, agradeço pelos conselhos grandiosos. Sua inteligência e autoconfiança sempre me influenciaram de forma significativa.
Agradeço meu marido Juliano pelo incentivo constante, pelo amor verdadeiro, que se expressa num olhar, na confiança e nos detalhes.
Ao meu Tio Ricardo, Raquel e grande amiga Tetê, pela compreensão, amizade e apoio, que foram meu abrigo em Ouro Preto.
8 RESUMO
Em Minas Gerais residem sete etnias indígenas. Na região norte, os Xakriabá; na nordeste,
os Maxakali, Pankararu e Aranã; na leste, os Krenak; na central, os Pataxó; na
centro-oeste, os Caxixó; e na sul, os Xuluru-Kariri. A população é estimada em aproximadamente
10 mil indivíduos, vivendo em mais de 2 mil domicílios distribuídos em aproximadamente
70 aldeias. Crianças indígenas com até cinco anos, naturalmente mais sujeitas a agravos,
apresentam risco elevado para doenças diarréicas devido à maior exposição ambiental. Os
coliformes fecais, cujo principal representante é a Escherichia coli, são utilizados no
monitoramento da qualidade da água Objetivo: Este trabalho teve como objetivo
determinar a qualidade microbiológica da água de consumo domiciliar de três etnias
indígenas residentes em Minas Gerais, avaliar a susceptibilidade a antibióticos dessas
linhagens de Escherichia coli, assim como identificar fatores de virulência desses isolados.
Metodologia: O desenho do estudo foi do tipo descritivo, respaldado com exames
laboratoriais e análise molecular. Análise da qualidade microbiológica da água de beber foi
realizada no universo dos domicílios (N=132) das terras indígenas Maxakali, Pataxó e
numa amostra (n=249) dos 1334 domicílios da Terra Indígena Xakriabá, utilizando como
critério ter ou não crianças infectadas por Giardia duodenalis e/ou Entamoeba histolytica.
Para realização das análises microbiológicas, a água de beber foi coletada em sacos
coletores estéreis de 100 ml, e em seguida realizada a filtração em sistema à vácuo em
membrana Millipore®. Tais membranas eram transferidas para placas de petri em meio
específico Coliblue®, com a finalidade de detectar coliformes totais e Escherichia coli.
Nas amostras positivas pelo Coliblue®, ágar McConkey foi utilizado como triagem de
isolados lactose positivo para posterior identificação da Escherichia coli. A identificação
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dos meios EPM-MILi. Análise dos fatores de virulência foi realizada nos isolados (n=57)
identificados como E. coli. As amostras positivas para E. coli em meio Coli blue®, e após
confirmação através da série bioquímica, foram cultivadas em meio BHI a 37 ͦC /24 horas.
A caracterização genotípica foi realizada pela técnica da PCR para detecção dos seguintes
genes relacionados a fatores de virulência em E. coli: astA, steA, steB, eae, bfp, stx1, stx2,
INV, aggA. A frequência absoluta e relativa de condições sanitárias segundo positividade
por E.coli e coliformes totais também foi avaliada. As análises estatísticas descritivas
(média, desvio padrão, mediana e percentis) e de associação (qui-quadrado) foram
realizadas no programa SPSS. A frequência global de domicílios com água contaminada
com coliformes totais e E. coli foi respectivamente igual a 80,0% (357/446) e 42,5%
(189/445). Dessas, 147 amostras foram positivas pelo Coli blue, 47 amostras foram
positivas pelo ágar McConkey, sendo 25 confirmadas pela série bioquímica como E. coli.
Dessas, os seguintes fatores de virulência foram positivos: eae (35,29%), astA (52,9%), bfp
(67,6%), INV(85,3%), stx1 (16,7%), stx2 (20,6%), steB (8,8%), aggA (17,6%). Conclusão:
O estudo demonstrou a presença de genes circulantes que codificam para fatores de
virulência de E. coli, nas terras indígenas Maxakali, Xakriabá e Pataxó. Esses resultados
demonstram a necessidade de ampliação do sistema de saneamento básico na nessas terras
indígenas.
Palavras-chave: Fatores de virulência; População indígena; Epidemiologia; Qualidade da
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Abstract
In Minas Gerais reside seven indigenous ethnic groups. In the northern region, Xakriabá;
in the northeast, the Maxakali, Pankararu and Aranã; on the east, the Krenak; in the center,
the Pataxó; in the Midwest, the Caxixó; and in the south, the Xukuru-Kariri. The
population is estimated at about 10.000 individuals living in more than 2.000 households
distributed in approximately 70 villages. The largest populations are Xakriabá with 8000
individuals and Maxakali with 1500 individuals. More than in the general population,
indigenous children under five years, naturally more subject to various diseases, are at
increased risk for diarrhea due to increased environmental exposure. Fecal coliform
bacteria, whose main representative is Escherichia coli, are part of the intestinal tract of
man, and used to monitor water quality, which is an important factor for establishing the
health benefits related to reducing the incidence and prevalence of waterborne diseases.
Objective: This study aimed to determine the microbiological quality of household water
consumption three indigenous ethnic groups living in Minas Gerais, assess the antibiotic
susceptibility of these strains of Escherichia coli, and to identify virulence factors of these
isolates. Methodology: The study design was descriptive, supported with laboratory tests
and molecular biology analyzes. Analysis of the microbiological quality of drinking water
was carried out in the universe of households (N = 196) of indigenous lands Maxakali,
Pataxó and a sample (n = 249) of 1334 households of Indigenous Xakriabá, using as
criteria for this Indigenous Land whether or not children infected with Giardia duodenalis
and / or Entamoeba histolytica. To perform the microbiological analysis, drinking water
was collected in sterile bags collectors of 100 ml, and then held the filtration vacuum
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in a specific medium in order to detect total coliforms and Escherichia coli. In the positive
samples the Coliblue®, McConkey agar was used as the screening of isolated positive
lactose for identification of Escherichia coli. The identification of species of
micro-organisms was performed by biochemical tests with the use of the milli-EPM means. These
were maintained on nutrient agar at room temperature. Analysis of virulence factors was
performed on the isolates (n = 57) identified as E. coli. Positive samples for E. coli amid
Coli Blue® and after confirmation by biochemical tests, were grown in BHI at 37 Cº / 24
hours to give sequence to the DNA extraction process by thermal lysis. Genotypic
characterization was performed by PCR for detection of the following genes related to
virulence factors in E. coli: astA, Stea, STEB, eae, bfp, stx1, stx2, INV, Agga. The
absolute frequency and relative sanitary conditions (electricity, kitchen, ground floor, roof,
wattle-and-daub wall, missing coating, another source besides the well, untreated water,
boiled drinking water, uncovered drinking water, lack water tank, toilet, bathroom Funasa,
have spread garbage) under positive for E. coli and total coliforms was also evaluated.
Descriptive statistical analysis (mean, standard deviation, median and percentiles) and
association (chi-square) were performed using SPSS. The overall frequency of households
with water contaminated with total coliforms and E. coli were respectively 80.0%
(357/446) and 42.5% (189/445). Of these, only 47 samples were positive by agar
McConkey, 25 confirmed by biochemical tests as E. coli. Of these, the following virulence
factors were positive: eae (35.29%), astA (52.9%), bfp (67.6%), INV (85.3%), stx1
(16.7%), stx2 (20.6%), STEB (8.8%), agga (17.6%). Conclusion: The study demonstrated
the presence of circulating genes encoding virulence factors of E. coli, on indigenous lands
Maxakali, Xakriabá and Pataxó. These results demonstrate the need to expand the
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Keywords: virulence factors; Indigenous peoples; Epidemiology; Water quality. Sumário
1 INTRODUÇÃO ... 20
2 REVISÃO DA LITERATURA ... 23
2.1 SAÚDE INDÍGENA NO BRASIL ... 23
2.2 SANEAMENTO E SAÚDE ... 26
2.3 ESCHERICHIA COLI E QUALIDADE DA ÁGUA ... 31
2.4 ESCHERICHIA COLI E AS CATEGORIAS DIARREIOGÊNICAS ... 32
2.4.1 Escherichia coli enteropatogênicas (EPEC) ... 36
2.4.2 Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC) ... 38
2.4.3 Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) ... 40
2.4.4 Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) ... 42
2.4.5 Escherichia coli enteroinvasiva (EIEC) ... 43
2.4.6 Escherichia coli produtora de Shiga toxina stx (STEC) ... 45
2.4.7 E. coli que Adere Difusamente (DAEC) ... 45
2.5 INTERESSE DO ESTUDO DAS RESISTÊNCIAS AOS ANTIMICROBIANOS EM E. COLI ... 46
3 JUSTIFICATIVA ... 50
4 OBJETIVOS ... 50
4.1 OBJETIVO GERAL ... 50
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 50
5 METODOLOGIA ... 52
5.1 COMITÊ DE ÉTICA E BIOSSEGURANÇA ... 52
5.2 DELINEAMENTO DO ESTUDO ... 53
5.3 ÁREA E POPULAÇÃO DO ESTUDO ... 54
5.4 OBTENÇÃO DAS AMOSTRAS DE ÁGUA ... 55
5.5 ANÁLISE MICROBIOLÓGICA ... 56
5.5.1 Processamento das amostras de água ... 56
5.5.2 Crescimento bacteriano em meio ColiBlue® ... 57
5.5.3 Identificação das bactérias isoladas... 57
5.6 ANTIBIOGRAMA ... 59
5.6.1 Preparo das placas com meio de cultura ... 59
5.6.2 Preparo do inóculo ... 59
13
5.6.4 Escolha dos antibióticos ... 60
5.6.5 Aplicação dos discos/ Incubação ... 60
5.6.6 Leitura ... 61
5.7 CARACTERIZAÇÃO GENOTÍPICA DAS AMOSTRAS DE E. COLI ... 62
5.7.1 Obtenção do DNA para a reação em cadeia da polimerase (PCR) ... 62
5.7.2 Reação em cadeia da polimerase ... 63
5.7.3 Eletroforese em gel de agarose ... 65
5.7.4 Características socioeconômicas ... 66
5.8 PROCESSAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS ... 67
6 RESULTADOS ... 68
6.1 QUALIDADE MICROBIOLÓGICA DA ÁGUA -COLIBLUE® ... 68
6.1.1 Resultados da série bioquímica - confirmação dos isolados positivos pelo coliBlue®... 69
6.1.2 Terra Indígena Maxakali ... 72
6.1.3 Terra Indígena Pataxó ... 73
6.1.4 Terra Indígena Xakriabá ... 75
6.2 FATORES DE VIRULÊNCIA ... 77
6.3 CARACTERIZAÇÃO DESCRITIVA DOS DOMICÍLIOS INCLUÍDOS NO ESTUDO – ÁGUA DE CONSUMO X CONDIÇÕES SANITÁRIAS ... 81
6.4 ANTIBIOGRAMA ... 85
7 DISCUSSÃO ... 88
7.1.1 Parâmetro microbiológico... 88
7.1.2 Virulência ... 92
7.1.3 Água de consumo x condições sanitárias ... 94
7.1.4 Antibiograma ... 97
8 CONCLUSÃO ... 100
9 RECOMENDAÇÕES ... 101
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 102
11 ANEXOS ... 124
11.1 AUTORIZAÇÃO DA FUNAI ... 124
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LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
AA - Aderência agregativa
AAF- Aggregative adherence fimbriae (fatores de aderência agregativa)
aap- Anti-aggregation protein (proteína antiagregrativa)
AD - Aderência difusa
A/E - Attaching and effacing (aderência e achatamento)
aggR- Aggregative regulator (regulador de aderência agregativa)
AIS –Agente Indígena de Saúde
AISAN– Agente Indígena de Saneamento
AL- Aderência localizada
DAEC- E. coli de aderência difusa
DAF- Decay acceleretor factor (fator de aceleração de decaimento)
DEC- Escherichia coli diarreiogênica
DESAI –Departamento de Saúde Indígena
DIP– Doenças infecciosas e parasitárias
DSEI– Distrito Sanitário Especial Indígena
eae - EPEC attaching and effacing (EPEC-aderência e achatamento)
EAEC - E. coli enteroagregativa
EAF - EPEC adherence factor (fator de aderência de EPEC)
15 EHEC- E. coli enterohemorrágica
EIEC- E. coli enteroinvasora
EPEC- E. coli enteropatogênica
aEPEC- E. coli enteropatogênica atípica
tEPEC- E. coli enteropatogênica típica
EspA- EPEC secreted proteins (Proteína secretada pela EPEC)
EspF- EPEC secreted proteins (Proteína secretada pela EPEC)
ETEC- E. coli enterotoxigênica
g- Grama
Lac+ - Fermentadora de lactose
Lac- - Não fermentadora de lactose
LEE- Locus of enterocyte effacement
LT- Enteroxina termolábil
MILi- Motilidade, indol, Lisina descarboxilase
mL- Mililitros
pAA- Plasmid-aggregative adherence (plasmídio de aderência agregativa)
Pb- Pares de base
PBS- Phosphate-buffered saline (salina tampão fosfato)
PCR- Polymerase chain reaction (reação em cadeia pela polimerase)
16 pInv- Plasmídio de invasividade
PVC- Polyvinyl chloride (cloreto de polivinila)
SISAGUA –Sistema de Informação de Água para Consumo Humano
SISABI –Sistema de Informação de Saneamento em Áreas Indígenas
SIASI– Sistema de Informação da Atenção à Saúde Indígena
SLT- Shiga-like toxin (toxina semelhante à de Shiga)
SPI– Serviço de Proteção ao Índio
SPSS– Statistical Package for Social Science
ST- Enterotoxina termoestável
STEC- E. coli produtora de toxina de Shiga
Stx- Toxina de Shiga
SUS– Sistema Único de Saúde
TI– Terra Indígena
TSI- Triple sugar iron (tríplice açúcar com ferro)
UBS- Unidade Básica de Saúde
UFC- Unidade formadora de colônia
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LISTA DE TABELAS E QUADROS
Quadro 1: Características fenotípicas e genotípicas que definem as categorias de
Escherichia coli diarreiogênicas...35
Quadro 2: Antibióticos usados em E. coli e respectivo valor dos halos de inibição (CLSI, 2007)...61
Tabela 1: Frequência de domicílios e indivíduos nas terras indígenas Pataxó, Maxakali e
Xakriabá, Minas Gerais, 2012...53
Tabela 2: Sequência de iniciadores usados nos ensaios genotípicos de Escherichia coli com
respectivos genes e tamanhos de fragmentos obtidos...62
Tabela 3: Reagentes e concentrações utilizados nos ensaios de PCR...63
Tabela 4: Atributos das variáveis e características socioeconômicas...65
Tabela 5: Frequência de positividade para Escherichia coli em terras indígenas de Minas
Gerais, 2011...68
Tabela 6: Frequência de parâmetros bioquímicos dos isolados em terras indígenas de Minas Gerais, 2011...68
Tabela 7: Frequência de microorganismos identificados por terra indígena de Minas
Gerais, 2011...69
Tabela 8: Correlação entre a frequência de positividade entre E.coli pelo ColiBlue e Ágar
MacConkey...70
Tabela 9: Frequência de positividade para prova da lactose em ágar MacConkey por terra
18
Tabela 10: Frequência de positividade por E. coli e coliformes totais através do método de
ColiBlue® em domicílios indígenas segundo polo-base, TI Maxakali, Minas Gerais
2012...73
Tabela 11: Frequência de positividade por E.coli e coliformes totais através do método de
ColiBlue® em domicílios indígenas segundo polo-base, TI Xakriabá, Minas Gerais
2012...76
Tabela 12: Frequência de positividade para fatores de virulência de E. coli nos isolados,
por terra indígena, Minas Gerais, 2012. ...78
Tabela 13: Frequência absoluta e relativa (%) de condições sanitárias segundo positividade
para E.coli e coliformes totais, em 59 domicílios da Terra Indígena Maxakali, 2012...80
Tabela 14: Frequência absoluta e relativa (%) de condições sanitárias segundo positividade
para E. coli e coliformes totais em 24 domicílios, Terra Indígena Pataxó, 2012...82
Tabela 15: Frequência absoluta e relativa (%) de condições sanitárias segundo positividade
para E. coli e coliformes totais em 210 domicílios da Terra Indígena Xakriabá, 2012...83
Tabela 16: Frequência de resistência antimicrobiana por terra indígena, Minas Gerais,
19
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Mecanismo de ação dos principais grupos de antibióticos (adaptado de Saenz,
2004). ...47
Figura 2: Panorama para resistência à antibióticos ...48
Figura 3: Fluxograma do estudo simplificado...52
Figura 4: Sistema de filtração à vácuo...55
Figura 5: Antibiograma – aplicação dos discos de antibióticos...60
Figura 6: Leitura e interpretação dos resultados – antibiograma...60
Figura 7: Fluxograma ...69
Figura 8: Fluxograma dos resultados obtidos da caracterização da Escherichia coli por polo-base na Terra Indígena Maxakali, Minas Gerais, 2011...72
Figura 9: Fluxograma dos resultados obtidos da caracterização da Escherichia coli na Terra Indígena Pataxó, Minas Gerais, 2011. ...74
Figura 10: Frequência de positividade para fatores de virulência de Escherichia coli na terra indígena Maxakali, Minas Gerais, Brasil, 2012...79
Figura 11: Frequência de positividade para fatores de virulência de Escherichia coli na TI Pataxó, Minas Gerais, Brasil, 2012. ...79
20
1 INTRODUÇÃO
Em Minas Gerais residem sete etnias indígenas. Na região norte, os Xakriabá; na nordeste,
os Maxakali, Pankararu e Aranã; na leste, os Krenak; na central, os Pataxó; na
centro-oeste, os Caxixó; e na sul, os Xuluru-Kariri. A população é estimada em aproximadamente
10 mil indivíduos, vivendo em mais de 2 mil domicílios distribuídos em aproximadamente
70 aldeias. As maiores populações são a Xakriabá com 8 mil indivíduos e a Maxakali com
1,5 mil indivíduos (SCHETTINO et al., 1999).
As enteroparasitoses são importante componente do perfil epidemiológico dos povos
indígenas do Brasil. Estudos indicam moderada a elevada prevalência, o que se deve a falta
de infraestrutura, água potável e hábitos higiênicos dessas populações (ASSIS et al., 2013;
MOURA et al., 2010; ASA, 2009; BASSO et al., 2008).
A equipe do Laboratório de Epidemiologia das Doenças Parasitárias (LEPI) da UFOP
realizou um amplo inquérito parasitológico e nutricional nas aldeias das terras indígenas
das diferentes etnias residentes em Minas Gerais (ASSIS et al., 2013; CARVALHO, 2011;
SIMOES et al., 2015; DIAS Jr et al., 2013; ASSUNÇÃO, 2012). A prevalência global para
todas as etnias foi: Protozooses intestinais - Entamoeba histolytica (20,8%), Giardia
duodenalis (18%), Entamoeba coli (31,2%), Iodamoeba butschlii (1,7%), Endolimax nana
(4,2%), e Helmintoses - Taenia sp (0,3%), Hymenolepis nana (4,6%), Schistosoma
mansoni (4,0%), Ascaris lumbricoides (1,3%), ancilostomídeos (7,9%), Strongyloides
stercoralis (1,2%), Trichuris trichiura (0,4%) e Enterobius vermicularis (0,7%).
A elevada prevalência de infecção por protozoários intestinais é uma consequência da
21
especialmente entre as crianças que são o grupo mais vulnerável (TEIXEIRA et al., 2007;
ASSIS et al., 2013).
A água de consumo humano é o principal veículo de transmissão de patógenos capazes de
causar infecções gastrointestinais, sendo vital o seu controle microbiológico. A ingestão de
alimentos contaminados com microrganismos, proveniente de água de má qualidade,
também é capaz de veicular doenças causadas por protozoários patogênicos (ROCHA et
al., 2010; KNIGHT et al., 2012).
Através da análise microbiológica da água é possível a identificação de alguns
microrganismos nocivos à saúde humana, como os coliformes termotolerantes e
Escherichia coli. Essas bactérias são comumente encontradas no trato intestinal de animais
de sangue quente sendo bioindicadores de contaminação fecal. Uma vez encontradas na
água de consumo, demonstram que a higiene desse reservatório pode estar comprometida
(ROCHA et al., 2010)
Na literatura, estudos evidenciam a qualidade e/ou quantidade de água como fator
determinante, ou mesmo como fator de risco, para a doença diarreica aguda (QUEIROZ et
al., 2009). Diversos estudos mostram, também, a importância e os benefícios que as
intervenções ambientais proporcionam para a minimização das doenças diarreicas, e como
os investimentos em saneamento têm consequências positivas na saúde pública
(CATAPRETA et al., 1999)
Mais do que na população geral, crianças indígenas com até cinco anos, naturalmente mais
sujeitas a diversos agravos, apresentam risco elevado para doenças diarreicas devido à
22
Os coliformes fecais, cujo principal representante é a Escherichia coli, fazem parte da
microbiota intestinal do homem, e são utilizados no monitoramento da qualidade da água
(CABRAL, 2010). Como as linhagens patogênicas de E. coli possuem numerosos fatores
de virulência, localizados em cromossomos, plasmídeos e DNAs de bacteriófagos, esse
estudo justifica-se pela necessidade de avaliar indicadores da qualidade da água e de um
23
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Saúde Indígena no Brasil
Segundo Coimbra (2001), no presente pode-se dizer que o desafio com relação à saúde dos
povos indígenas incluem doenças crônicas não-transmissíveis, contaminação ambiental e
dificuldades de sustentabilidade alimentar, ao contrário das dificuldades do passado que
relacionavam-se a introdução de novos patógenos, epidemias, perseguição e morte até
mesmo de comunidades como um todo.
Em documento do Mapa da Fome, realizado com a cobertura de 128 terras indígenas
(19,75% em relação ao número oficial de terras indígenas em 1994), Coimbra & Santos
(2000) concluíram que pelo menos 28,27% da população indígena brasileira estava com
dificuldades para garantir com segurança adequado padrão alimentar e de saúde. Situações
críticas foram observadas entre os povos indígenas do Nordeste e Centro-Sul (MT, MS,
PR, SC e RS).
Os principais problemas de saúde de populações indígenas segundo estudos recentes são
elevadas taxas de morbidade e mortalidade em mulheres e crianças, desnutrição e doenças
infecciosas, tais como diarreia, infecção respiratória aguda, tuberculose e malária (SAN
SEBASTIÁN & HURTIG, 2007). Os danos causados por infecções parasitárias em
indivíduos e comunidades dependem de diversos fatores, e dentre os principais pode-se
citar: (a) espécie do parasita; (b) intensidade e o curso da infecção; (c) estado nutricional e
24
Coimbra Jr & Santos (2001) em um texto que compõe documento de trabalho preparado
para o Livro “Perfil Epidemiológico da População Brasileira” afirma que nas comunidades
indígenas, uma característica marcante é a precariedade das condições de saneamento. O
mais comum é a ausência de infraestrutura adequada para a coleta dos dejetos e a
inexistência de água potável, inclusive nos postos indígenas. Sendo assim, não é de
surpreender a abrangência e disseminação das parasitoses intestinais nessas localidades.
A frequência de infecções por enteroparasitoses é um importante indicador das condições
de saneamento em que vive uma determinada população (FERREIRA & LALA, 2008;
ASSIS et al., 2013). As parasitoses intestinais estão amplamente disseminadas entre os
povos indígenas brasileiros, em função de fatores como condições culturais a que estão
expostos.
Em geral, as espécies mais prevalentes são o A. lumbricoides, Trichuris trichiura,
Strongyloides stercoralis e ancilostomídeos, que são classificados como helmintos
transmitidos pelo solo (STH) e estão incluídas na lista de doenças tropicais negligenciadas
(KIRWAN et al., 2009). Um quadro comum é o de mais de 50% da população indígena
acometida por mais de uma espécie – poliparasitismo (COIMBRA JR & SANTOS, 2001;
ASSIS et al., 2013; DIAS JUNIOR et al., 2013).
Em Minas Gerais, a precariedade das condições de saneamento, associada ao sedentarismo,
a hábitos alimentares e à higiene pessoal, é responsável pela elevada prevalência das
parasitoses intestinais nas comunidades indígenas (MOREIRA, 2008; CARVALHO, 2011;
25
Moura et al. (2010) apontam o enteroparasitismo como um componente epidemiológico
importante nas populações indígenas do Brasil, e apesar de limitado a poucos grupos
étnicos, estudos que abordam este assunto indicam prevalências moderadas a elevadas o
que reflete a carência em infraestrutura, ausência de água potável, juntamente com hábitos
higiênicos inadequados dessas populações. Por exemplo, a ingestão de ovos através da
água e alimentos contaminados ou o hábito de levar as mãos e objetos sujos à boca são os
principais mecanismos de transmissão de parasitos, tais como, A. lumbricoides, T.
trichiura, Enterobius vermicularis (FERREIRA & LALA, 2008).
As condições sanitárias insatisfatórias, assim como hábitos inadequados de higiene, fazem
parte de uma realidade que prevalece entre os indígenas da Amazônia. Com isso,
observa-se situação propícia à propagação de enteropatógenos bacterianos, viróticos e/ou
parasitários, cujo mecanismo de transmissão acontece pela via fecal-oral (LINHARES,
1992; BÓIA et al., 2009).
A doença diarreica é uma importante causa de morbidade e mortalidade em todas as
regiões do mundo e entre indivíduos de todas as faixas etárias, com especial destaque para
crianças e países em desenvolvimento (WHO, 2008, 2010). Segundo a Organização
Mundial de Saúde (OMS) o total de mortes de crianças menores de cinco anos em 2008
chegou a 8,8 milhões, especialmente em regiões com baixo nível socioeconômico (WHO,
2010).
No Brasil , a mortalidade por diarréia sofreu uma redução significativa durante as últimas
três décadas , principalmente devido à expansão da rede de cuidados de saúde primários , o
uso difundido da terapia de reidratação oral , redução da desnutrição infantil , e melhoria
26
crianças menores de um ano , a taxa de mortalidade caiu cerca de 90 %, passando de 11,7
mortes por 1.000 nascimentos vidas em 1980 para 1,5 em 2005 (Escobar et al., 2015)
Em 2006 , a prevalência de diarréia entre crianças indígenas brasileiras menores de cinco
anos de acordo com relato dos cuidadores para um período recordatório de 15 dias foi de
9,4%. De acordo com resultados da Primeira Pesquisa de Saúde e Nutrição de Populações
Indígenas, quase um quarto das crianças indígenas do país apresentam diarreia nas
primeiras semanas de vida (Escobar et al., 2015)
Como agentes etiológicos de gastroenterites infecciosas, vírus e bactérias apresentam
destaque nas morbidades. Embora a prevalência dos agentes infecciosos virais nas
gastroenterites seja similar entre países desenvolvidos e em desenvolvimento, no que diz
respeito aos agentes infecciosos bacterianos, a prevalência e o tipo variam de acordo com o
tipo de saneamento básico, higiene da população e a área geográfica (BÓIA et al., 2006).
Dentre os principais agentes etiológicos bacterianos, os patotipos de Escherichia coli
diarreiogênica (DEC) figuram como problemas de saúde significativos quando se fala em
gastroenterite infantil em países em desenvolvimento (NATARO& KAPER, 1998;
SOUZA et al., 2007).
2.2 Saneamento e saúde
O saneamento é uma condição primordial para a promoção da saúde de uma população e
da qualidade ambiental (WHO-UNEP, 2005). Sabe-se que a qualidade da água consumida
27
sustentabilidade de uma comunidade, sendo estes, elementos chave na proposta de
desenvolvimento (KAICK, 2007).
O saneamento ambiental constitui-se de um conjunto de ações que visam proporcionar
níveis crescentes de salubridade ambiental em determinado espaço geográfico, em
beneficio da população que o habita. Tais ações podem produzir efeitos positivos sobre o
bem-estar e a saúde das populações. O termo “condição sanitária” expressa o nível de
salubridade ambiental, envolvendo desde as instalações hidráulicas sanitárias domiciliares
aos sistemas públicos de saneamento. Além disso, o saneamento ambiental adequado é
considerado parte constituinte do modo moderno de viver e um dos direitos fundamentais
dos cidadãos das sociedades contemporâneas (MS, 2004).
A quantidade de água necessária para o desenvolvimento das atividades humanas, tanto no
processo de produção de vários tipos de produtos quanto no abastecimento para o consumo
humano, vem aumentando significativamente no Brasil. No entanto, a quantidade de água
potável não aumentou (LEONETI et al., 2011). Pelo impacto na qualidade de vida, na
saúde, na educação, no trabalho e no ambiente, o saneamento básico envolve a atuação de
diversos agentes. O Brasil está marcado por uma grande desigualdade e por um déficit ao
acesso, principalmente em relação à coleta e tratamento de esgoto (LEONETI et al., 2011).
Cada comunidade ou país adota um padrão microbiológico para potabilidade da água. O
padrão microbiológico adotado pela legislação brasileira para água de consumo humano,
incluindo poços, minas, nascentes, é a ausência de coliformes termotolerantes ou
Escherichia coli em 100 mL de água (BRASIL, 2004). O regulamento de características
28
de água de coliformes totais, E. coli, Enterococcus spp, Pseudomonas aeruginosa e
Clostridium perfringens (BRASIL, 2005).
Heller (1998) relata que 32% da população brasileira não são conectadas à rede coletiva de
água e 68% não são atendidos por sistema coletivo de esgotos. Além disso, parte
considerável da população abastecida por água recebe água intermitentemente e de
questionável qualidade. Sabe-se que quase a totalidade do esgoto coletado é lançada nos
cursos d’água sem tratamento prévio (BALTAZAR et al., 1993).
A ausência de planejamento em saúde pública constitui importante lacuna em programas
governamentais no campo do saneamento no Brasil. Sabe-se que a informação representa a
exigência para o posterior avanço dos setores de saneamento e de saúde, rumo à sua
integração (HELLER, 1997; FUNASA, 2002)
A articulação entre a vigilância epidemiológica, sanitária e da saúde ambiental deveria
interagir com as políticas e ações dos órgãos ambientais, de saneamento e gestores de
recursos hídricos, visando à proteção de mananciais de abastecimento e sua bacia
contribuinte, além de estar articulado com as políticas dos órgãos de defesa do consumidor
(MS, 2006).
No âmbito do Ministério da Saúde, a política de governo recém-definida para a aplicação
dos recursos destinados ao saneamento está voltada para a redução de doenças infecciosas
e parasitárias, e compreende ações de Abastecimento de Água como a implementação,
ampliação e estruturação de sistemas públicos de abastecimento de água); melhorias
Sanitárias Domiciliares que visa controlar doenças evitáveis mediante medidas de
29
lavatórios, reservatórios de água e filtros; esgotamento Sanitário que visa contribuir para o
controle de doenças parasitárias transmissíveis pelos dejetos humanos e melhoria da
qualidade de vida das populações, mediante a construção, a ampliação e a estruturação de
serviços de coleta e tratamento de esgotos sanitários (MS, 2004).
Os indicadores de saneamento deveriam permitir avaliar de forma quantitativa e qualitativa
os resultados relacionados às ações instituídas, para direcionar adequadamente as políticas
de desenvolvimento local. Atualmente, os indicadores de saneamento estão voltados para
avaliar o aspecto quantitativo, ou seja, a amplitude da ação, mas não conseguem indicar o
efeito qualitativo, conforme indicado pelo Plano Nacional de Saúde e Ambiente no
Desenvolvimento Sustentável (VAN KAICK; MACEDO e PRESZNHUK, 2005).
A água tem influência direta sobre a saúde e qualidade de vida humana. Para a
Organização Mundial da Saúde (OMS, 2001) e seus países membros, “todas as pessoas,
em quaisquer estágios de desenvolvimento e condições sócio-econômicas têm o direito de
ter acesso a um suprimento adequado de água potável e segura”. “Água segura” refere-se à
oferta de água que não represente riscos à saúde, tenha custo acessível, seja em quantidade
suficiente para atender as necessidades domésticas e esteja disponível de forma contínua
(OPAS,2001).
A qualidade microbiológica da água tem grande influência sobre a saúde. Se não for
adequada, pode ocasionar surtos ou epidemias. O perigo de transmissão de doença
infecciosa pelas águas refere-se a doenças infecciosas intestinais (BARROS DE MELO et
30
A qualidade microbiológica da água tem grande influência sobre a saúde. Se não for
adequada, pode ocasionar surtos ou epidemias. O perigo de transmissão de doença
infecciosa pelas águas refere-se a doenças infecciosas intestinais (BARROS DE MELO et
al.,2004; APHA, 1998).
Sabe-se que as doenças infecciosas têm se associado com menor nível socioeconômico,
aferido através da renda, tipo de habitação, qualidade da água encanada, sendo essas
condições socioeconômicas deficientes facilitadoras de alguns determinantes (FUCHS et
al., 1996). Nas comunidades indígenas, é comum o baixo nível socioeconômico, assim
como as condições inadequadas de higiene, favorecendo a transmissão de parasitoses
intestinais (BÓIA et al., 2006)
Vários autores demonstraram o impacto de medidas de saneamento, inclusive tratamento
da água na redução da mortalidade infantil. Pode-se citar como exemplos, trabalhos de
Deepthi et al. (2013) que avaliaram surto de cólera em aldeias no sul da India e seus
determinante. Neste estudo, os casos foram mais comumente observados em casas que não
se praticava qualquer método de purificação de água. Entretanto, nos países em
desenvolvimento, doenças relacionadas ao saneamento são questões relevantes de saúde
pública, apresentando-se como importantes causas de morbidade e mortalidade,
principalmente entre crianças, em razão da inexistência ou precariedade do esgotamento
sanitário, e a não disponibilidade de água em quantidade suficiente e qualidade adequada
para consumo humano (HUTTLY, 1990; ESREY & HABICHT, 1986). Tudo isto, por sua
vez, contribui para a deposição das excretas nas mãos, na água, alimentos e equipamentos
31
2.3 Escherichia coli e qualidade da água
E. coli é uma enterobacteria, anaeróbica facultativa que predomina no sistema
gastrintestinal do homem e diversos animais. Em 1885, foi identificada pela primeira vez
pelo pediatra alemão Theodor Escherich (RAMOS, 2002)
A bactéria identifica-se pela forma de bacilos coliformes móveis com flagelos periféricos e
por métodos bioquímicos, sendo oxidase negativa, catalase positiva, além de fermentar a
glucose e a lactose. Coloniza o intestino humano após o nascimento, e encontra-se em
concentrações de 106 a 109 UFC/grama de fezes (CLASEN, 2009).
São constituintes do grupo coliforme os bacilos gram negativos, aeróbios ou anaeróbios
facultativos, não esporulados, oxidase negativos, e capazes de se multiplicar na presença
de sais biliares. Pertencem a esse grupo os gêneros Escherichia, Klebsiella, Enterobacter e
Citrobacter, sendo estes capazes de se desenvolver no trato gastrointestinal dos seres
humanos e animais de sangue quente (EDBERG et al., 2000).
Segundo Brener et al. (1994) distinguem-se dois grupos de coliformes: coliformes totais e
fecais. Os coliformes totais possuem a capacidade de fermentar a lactose produzindo ácido
e gás quando incubados a 35/37°C por 24 a 48 horas (HITCHINS et al., 1992). O grupo
coliforme total, não identifica membros individualmente e tem menor valor interpretativo,
podendo conter bactérias não entéricas. Os coliformes fecais limitam-se a organismos que
crescem no trato gastrointestinal, que são capazes de fermentar a lactose produzindo ácido
32
E. coli juntamente com bactérias do grupo coliformes é considerada uma das principais
indicadoras da qualidade da água e de contaminação fecal (SWERDLOW et al., 1997;
WHO, 1997).
A espécie E. coli apresenta diversas resistências a fatores ambientais, contaminando água e
alimentos, tornando-se um indicador ideal de contaminação fecal. As estirpes patogênicas
dessa bactéria apresentam comumente uma série de fatores de virulência que, usualmente,
não são encontrados em bactérias comensais (SAENZ, 2004). Sobrevivem na água de
consumo por 4 a 12 semanas, a uma temperatura de 15 – 18 º C (EDBERG et al., 2000).
2.4 Escherichia coli e as categorias diarreiogênicas
As Escherichia coli diarreiogênicas representam importante causa de diarreia endêmica e
epidêmica no mundo (COSTA et al., 2010), sendo a diarreia a principal causa de morte em
crianças menores de 5 anos de idade. O impacto das doenças diarreicas é mais grave nos
primeiros períodos da vida, quando se leva em conta tanto o número de episódios por ano e
frequência de internações (FAGUNDES NETO & SCALETSKY, 2000)
Existem seis espécies descritas de Escherichia: E. coli, E. blattae, E. fergussonii, E.
vulneris, E. albertii e E. hermannii, sendo a E. coli a espécie mais comumente isolada. A
espécie E. coli é um dos principais componentes da família Enterobacteriaceae, presente
na microbiota intestinal de humanos e animais (KUHNERT et al., 2000; HUYS et al.,
2003).
Esta família é constituída por bactérias que não esporulam, são Gram-negativas,
33
de gás (BOPP et al, 1999). Na década de 1950, o micro-organismo Bacterium coli,
encontrado em altas densidades nas fezes humanas passou a ser denominado Escherichia
coli, e foi escolhida como modelo para estudos de processos biológicos tais como vias
metabólicas, regulação gênica, transdução de sinais, estrutura de parede celular
(KUHNERT et al., 2000).
Escherichia coli é um anaeróbio facultativos da flora humana, que coloniza trato
gastrointestinal, permanecendo inofensiva. No entanto, em hospedeiros imunossuprimidos,
ou quando barreiras gastrointestinais são violadas, E. coli não patogênica pode provocar
infecções que são limitadas a superfície das mucosas, ou podem se disseminar pelo corpo
(NATARO & KAPER, 1998). Tais patógenos têm sido classificados em duas categorias
principais: patógenos entéricos e extra-intestinais, sendo os agentes patogênicos entéricos
relacioandos a quadros de diarreia em humanos e animais (KUHNERT et al., 2000).
Usualmente, E. coli e o hospedeiro humano coexistem em boas condições, e cepas
comensais desta bactéria raramente causam doença, exceto em imunocomprometidos, ou
quando existe alguma anormalidade nas barreiras gastrointestinais, como ocorre por
exemplo em casos de peritonite (KAPER et al., 2004).
Ressalta-se, no entanto, que existem clones descritos de E. coli que adquiriram atributos de
virulência específicos, os quais conferem habilidade maior de adaptação a novos
ambientes, além de permitir que estas causem um espectro mais amplo de doenças
(KAPER et al., 2004), sendo assim, a identificação de E. coli diarreiogênica requer sua
34
Escherichia coli apresenta-se como um agente etiológico de destaque e representa um dos
maiores problemas de saúde pública em países em desenvolvimento, segundo Toma et al,
(2003). Este mesmo autor destaca que a identificação das cepas diarreiogênicas requer que
as mesmas sejam diferenciadas dos microorganismos não patogênicos da flora normal.
Necessita detectar fatores que determinam a virulência desses microorganismos. As DEC
estão entre os primeiros patógenos para os quais foram desenvolvidos métodos
diagnósticos moleculares (NATARO e KAPER, 1998), permitindo um diagnóstico mais
acurado através da identificação de genes de virulência.
Devido à similaridade com as E. coli não-patogênicas encontradas nas fezes, as E. coli
diarreiogênicas (DEC) não podem ser identificadas somente com base nas características
bioquímicas. A classificação sorológica, que utiliza anticorpos contra os antígenos da
superfície bacteriana, é o método geralmente utilizado nos laboratórios clínicos para
identificar algumas das estirpes de DEC (SILVA, 2006)
Os antígenos de superfície constituem a base para a classificação sorológica, o antígeno
‘O’ - somático que define o sorogrupo, e o antígeno ‘H’ - flagelar. Tais antígenos, O e H,
definem o sorotipo (NATARO e KAPER, 1998). Com o advento da PCR, é possível
detectar genes patogênicos em isolados bacterianos, permitindo o diagnóstico rápido de E.
coli diarreiogênicas (DEC).
Os mecanismos de patogenicidade de E. coli envolvem um grande número de fatores de
virulência, que variam em suas diferentes categorias. Muitos destes parecem ter sido
adquiridos de patógenos entéricos, como Vibrio cholerae e Shigella dysenteriae. Toxinas e
35
algumas toxinas são intimamente relacionadas com determinadas categorias desta bactéria
(KUHNERT et al., 2000; GILLIGAN, 1999).
As amostras de E. coli associadas à infecção intestinal e causadora de diarreia/disenteria,
são classificadas em seis categorias conforme Quadro 1 (NATARO & KAPER, 1998).
Ao menos seis tipos distintos de Escherichia coli estão relacionados a diarreia em todo o
mundo, e de acordo com seus mecanismos de patogenicidade as DEC podem ser
classificadas em: E. coli enteropatogênica (EPEC); E. coli enterotoxigênica (ETEC); E.
coli enteroinvasora (EIEC); E. coli produtora da toxina de Shiga (STEC); E. coli
enteroagregativa (EAEC) e E. coli difusamente aderente (DAEC). Tais categorias podem
ser identificadas por ensaios sorotípicos, fenotípicos e moleculares (PRESTERL et al.,
2003; COSTA et al., 2010). Destes, enterotoxigênica (ETEC), enterohemorrágica (EHEC)
e sorotipos enteroinvasora (EIEC) são de grande importância médica, e pode ser
transmitida através de água contaminada (CABRAL, 2010)
Quadro 1: Características fenotípicas e genotípicas que definem as categorias de
Escherichia coli diarreiogênicas:
t-EPEC Presença do gene eae e plasmídeo EAF
a- EPEC Presença do gene eae e ausência de genes stx.
EHEC Presença de gene eae e gene stx ou produção de toxinas Stx.
STEC Presença de genes stx ou produção de toxinas Stx.
36
EAEC Presença de EAEC genes ou expressão da via AA.
DAEC Presença do gene daaC ou expressão da via DA.
EIEC Presença do pINV ou positividade no Teste Serèny.
Adaptado NATARO e KAPER, 1998
2.4.1 Escherichia coli enteropatogênicas (EPEC)
A EPEC - Escherichia coli enteropatogênica foi o primeiro patótipo descrito e associado à
diarreia infantil (LOZER, 2011). As EPEC são uma das principais causadoras de diarreia
infantil nos países em desenvolvimento, e o mecanismo central de patogênese, conforme
citado acima, é a lesão “attaching and effacing” (A / E) em células HEp-2, HeLa e no
epitélio intestinal. A lesão é capaz de destruir as microvilosidades intestinais e rearranjo do
citoesqueleto celular, culminando na formação de uma estrutura onde a bactéria permanece
intimamente ligada (MOON et al., 1983, TRABULSI et al., 2002).
As diarreias causadas por esse grupo caracterizam-se por múltiplos mecanismos, incluindo
secreção de íons, aumento da permeabilidade intestinal, inflamação intestinal e perda
superfície de absorção devido à lesão A/E (KAPER et al., 2004). Em 1987 a Organização
Mundial de Saúde classificou como EPEC amostras pertencentes aos seguintes sorogrupos
de E. coli: O26, O55, O86, O111, O114, O119, O125, O126, O127, O128, O142 e O158
(WHO, 1987).
Em 1995, durante o II Simpósio Internacional sobre EPEC em São Paulo, foi definido por
consenso que "EPEC são Escherichia coli diarreiogênicas que produzem uma característica
37
verotoxinas. EPEC típica de origem humana possui um plasmídeo de virulência conhecido
como o EAF (fator de aderência de EPEC) o plasmídeo que codifica a aderência localizada
em células epiteliais (TRABULSI et al., 2002). Esse plasmídeo contém um grupamento de
13 genes que são requeridos para a expressão tanto do BFP quanto da intimina (NATARO
e KAPER, 1998).
Em São Paulo, Brasil, EPEC está entre os principais patógenos encontrados em crianças
menores de 1 ano de idade, e a maior prevalência ocorre em menores de 6 meses de idade,
pertencentes a famílias de baixo nível socioeconômico. Este padrão de prevalência tem
sido descrito nos últimos 40 anos (FAGUNDES NETO & SCALETSKY, 2000). Kaper et
al., 2004 ressaltam que a diarréia causada por EPEC resulta de múltiplos mecanismos,
incluindo secreção de íons, aumento da permeabilidade intestinal, inflamação intestinal e
perda superfície de absorção devido à lesão A/E.
Os determinantes genéticos para a produção de lesões A / E localizam-se no locus de
enterócito effacement (LEE), uma ilha de patogenicidade que contém os genes que
codificam a intimina (TRABULSI et al., 2002). Como acontece com outras estirpes de
DEC, a transmissão de EPEC é fecal-oral, através de mãos, alimentos e fômites
contaminados (NATARO e KAPER, 1998).
Intimina é uma proteína de membrana externa necessária para a formação das lesões A/E.
É codificada pelo gene eae presente na LEE (JERSE et al., 1990), sendo responsável pela
adesão íntima da EPEC às células epiteliais através da ligação com o receptor Tir
(translocated intimin receptor) (DONNENBERG e WHITTAM, 2001). O plasmídeo EAF
não é essencial para que as lesões A/E se formem, no entanto, aumenta a eficiência de
38
As EPEC típicas correspondem aos sorotipos clássicos de EPEC e são causas importantes
de diarréia em países em desenvolvimento (TRABULSI, KELLER e TARDELLI GOMES,
2002; ROBINS-BROWNE et al., 2004). Ressalta-se que as EPEC típicas de origem
humana possuem o plasmídeo de virulência EAF que codifica o bundle-forming pilus
(BFP), necessário para a adesão localizada (LA) em células epiteliais, e um complexo
regulador de vários genes de virulência, enquanto as EPEC atípicas (aEPEC) não possuem
este plasmídeo”. A diferenciação entre aEPEC e tEPEC é realizada através da detecção do
gene bfp, uma vez que este gene está presente somente das estirpes de tEPEC (NATARO e
KAPER, 1998).
Recentemente, foi demonstrado declínio na frequência de EPEC típicas e aumento na
freqüência de atípicas no Brasil, achados estes que coincidem com a redução dos casos de
diarréia em algumas regiões. Esse quadro foi observado também na Europa e nos Estados
Unidos (TRABULSI et al., 2002).
2.4.2 Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC)
A doença causada por ETEC caracteriza-se por diarreia aquosa profusa durante alguns
dias, sendo a causa comum da chamada “diarreia dos viajantes”, que afeta indivíduos de
países industrializados que viajam para países em desenvolvimento (CABRAL, 2010). A
transmissão da ETEC ocorre através do consumo de água e alimentos contaminados
(NATARO e KAPER, 1998).
Os pacientes infectados não apresentam febre. A diarreia é autolimitada, e se a hidratação
39
mortalidade é menor que 1%. Entretanto, tais infecções são difíceis de diagnosticar, o que
favorece os sub-diagnósticos (QADRI et al., 2005).
Os sorotipos de E. coli enterotoxigênica (ETEC) são responsáveis por quadros de
gastroenterite infantil. Existem poucos relatos de sua ocorrência em países desenvolvidos,
no entanto, é uma causa importante de diarreia nos países em desenvolvimento, onde não
há água potável de boa qualidade e condições de saneamento adequadas (CABRAL, 2010).
Nesses países, esses patógenos são comumente isolados em crianças até 5 anos de idade. A
importância deste grupo como uma das causas de diarreia foi reconhecida na década de
1960 e, a partir aí, acumulou-se relevante número de dados sobre epidemiologia e
patogênese das ETEC (GUTH, 2000).
As ETEC são estirpes de E. coli que produzem toxina termolábil (LT) e/ou termoestável
(ST). Podem expressar LT, somente ST ou ambas. Foram descritas por De e colaboradores
em 1956 quando, ao infectar coelhos com estirpes de E. coli isoladas de crianças e adultos
com sintomas parecidos aos da cólera, observou-se acúmulo de fluidos no intestino dos
animais, efeito semelhante ao provocado pelo Vibrio cholerae (QADRI et al., 2005).
Segundo Wolf (1997), além das enterotoxinas citadas acima, três outros fatores de
virulência são investigados para caracterizar linhagens de ETEC: sorogrupo O, sorogrupo
H e o fator antigênico de colonização (CFAs). Esses são de considerável importância, uma
vez que estão expostos na superfície celular da bactéria, sendo antígenos promissores a
serem testados para síntese de vacinas contra ETEC.
Como fatores de virulência, a toxina LT apresenta-se em duas categorias: LT-I e LT-II.
40
similaridade com a toxina da cólera, com aproximadamente 80% de identidade na
sequência de aminoácidos da CT. LT-II é encontrada principalmente em E. coli isoladas de
animais e raramente em isolados de humanos (NATARO e KAPER, 1998).
Após a colonização do intestino delgado pela ETEC e a liberação da LT, a toxina liga-se
irreversivelmente aos receptores na superfície dos enterócitos, resultando na ativação
permanente da adenilciclase e no aumento de AMPc intracelular, estimulando secreção de
cloreto e inibição da captação de NaCl. O desequilíbrio iônico favorece a perda de água e
diarreia (SALYERS e WHITT, 2002).
Já as toxinas ST – STa e STb – são toxinas pequenas e diferem em estrutura e mecanismos
de ação (KAPER, NATARO e MOBLEY, 2004). Apenas as toxinas da classe STa estão
associadas com doença em humanos. STb causa dano tecidual no epitélio intestinal, como
perda das vilosidades (NATARO e KAPER, 1998), estimula a secreção de bicarbonato
pelas células intestinais, e não de cloreto como a Sta (SEARS e KAPER, 1996). As ETEC
podem ser detectadas por métodos imunológicos como ELISA (GRAY, 1995), e ensaios
moleculares que detectam genes que codificam LT e ST (LOPEZ-SAUCEDO et al., 2003).
2.4.3 Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC)
Sabe-se que em humanos, EHEC é capaz de colonizar o intestino delgado. Shiga toxina
liberada por EHEC se liga a célula endotelial, permitindo a absorção pela corrente
sanguínea e disseminação para outros órgãos (NGUYEN et al., 2012; PHILLIPS et al.,
41
Surtos notificados dessa categoria foram associados principalmente com o consumo de
alimentos contaminados, tais como carne crua ou mal passada e leite. E. coli sorotipo
O157: H7 provoca dor abdominal, diarreia sanguinolenta. O período de incubação varia de
3-4 dias, e os sintomas ocorrem durante 7-10 dias. (NGUYEN et al., 2012; CAPRIOLI et
al., 2005).
Dentre os isolados de E. coli enterohemorrágica, aqueles pertencentes ao sorogrupo O157
são de destaque ao se considerar episódios de doença em humanos que se manifesta através
da colonização do cólon provocando desequilíbrio eletrolítico. Segundo o principal
componente de virulência desse grupo é a produção de uma toxina que tem atividade
citotóxica sobre as células Vero – verotoxina, que também é denominada de toxina Shiga
(Stx) ou toxina “Shiga-like” (SLT) (CLARCK et al., 1997; CAPRIOLI et al., 2005). No entanto, apenas aquelas que têm sido associadas clinicamente à colite hemorrágica são
designadas como E. coli enterohemorrágica (EHEC) (FENG e WEAGANT, 2002)
As cepas de EHEC são caracterizadas pela presença da região LEE, funcionalmente
idêntica à da EPEC, e pela produção de toxinas que fazem parte da família de toxinas Stx
(Shiga Toxin). Pode expressar Stx1 e/ou Stx2, sendo a Stx1 imunologicamente idêntica a
Stx produzida pela Shigella dysenteriae (NGUYEN, 2012).
Assim como EPEC, as EHEC podem aderir ao epitélio intestinal e produzir uma lesão
denominada A/E. Kaper & Jarvis (1996) demonstraram que estas produzem também
intimina que é codificada pelo gene eae. Acredita-se que os fatores de virulência adicionais
42 2.4.4 Escherichia coli enteroagregativa (EAEC)
EAEC é reconhecida como causa da diarreia persistente em crianças e adultos de países
desenvolvidos e em desenvolvimento. Até o presente momento, EAEC é definida como E.
coli que não secreta LT e ST, e que é capaz de aderir a células HEp-2 em uma via
conhecida como auto-agregativa (NATARO & KAPER, 2004).
Com o desenvolvimento do ensaio de aderência, in vitro, em células epiteliais humanas
(HEp-2 ou HeLa), observou-se que determinadas cepas E. coli não-EPEC apresentaram
padrão agregativo de adesão (como “pilha de tijolos”), e estas foram reconhecidas
posteriormente como uma categoria de E. coli diarreiogênica (CZECZULIN et al., 1999;
HUANG et al., 2004).
EAEC afeta tanto crianças quanto adultos, e sua importância vem aumentando na saúde
pública (HUANG et al., 2004; NATARO et al., 1998). A estratégia básica de infecção das
EAEC compreende a colonização da mucosa intestinal, mais especificamente do cólon,
com secreção de enterotoxinas e citotoxinas posteriormente, causando danos na mucosa,
estando associada à diarreia persistente (NATARO E KAPER, 1998).
A enfermidade ocasionada por este patógeno é de origem alimentar provavelmente, e tem
como fatores de risco para infecção: refrigeração inadequada, falta de higiene e
contaminação alimentar (ADACHI et al., 2002b; HUANG et al., 2004). Adicionalmente,
fatores como imunossupressão, tal como infecção pelo Vírus da Imunodeficiência Humana
também contribuem para risco à infecção (DURRER et al., 2000; HUANG et al., 2004;
43
Segundo Huang et al., 2004; Nataro et al., 1998, a diversidade e heterogeneidade das cepas
é o maior obstáculo na identificação do mecanismo de patogênese da EAEC. Estudos
sugerem três principais estágios: 1) aderência da EAEC à mucosa intestinal por meio de
fímbrias de aderência agregativa do tipo I e II (AAF I/II), codificadas pelos genes de
virulência aggA e aggfA, respectivamente; 2) aumento da produção de muco, provenientes
da bactéria e da célula hospedeira; 3) E no estágio final, ocorre uma resposta inflamatória
com liberação de citocina, gerando aumento na secreção de fluido intestinal (HUANG et
al., 2004).
2.4.5 Escherichia coli enteroinvasiva (EIEC)
EIEC foi descrita em 1944, quando foi denominada “paracolon bacillus”, mas foi
posteriormente identificada como E. coli O124. As EIEC têm relação bioquímica, genética
e patogênica com Shigella spp (BRENNER et al., 1973; KAPER, NATARO e MOBLEY,
2004). Diferente da E. coli típica, a EIEC é imóvel, não fermenta a lactose (ou fermenta
tardiamente) e não descarboxila a lisina (FENG e WEAGANT, 2002)
A maioria dos estudos epidemiológicos relata a presença de EIEC em surtos. Nos casos
esporádicos, muitas estirpes de EIEC são identificadas erroneamente como Shigella spp.
ou como E. coli não patogênicas. É usualmente transmitida por água e alimentos
(NATARO e KAPER, 1998).
O reservatório desta categoria de E. coli é o próprio ser humano, segundo Feng e Weagant,
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maior parte dos enteropatógenos ser mais importante naqueles em desenvolvimento, onde,
de um modo geral, as condições sanitárias e de higiene são precárias (CLARKE, 2001).
Este patótipo é capaz de invadir o epitélio intestinal e suas enterotoxinas são responsáveis
pelo desenvolvimento da doença, compreendendo etapas de (i) penetração nos enterócitos,
(ii) lise do endossomo, (iii) multiplicação intracelular, (iv) movimentação
intracitoplasmática direcionada e, (v) migração basolateral pelas células epiteliais
(NATARO & KAPER, 1998).
A invasão da mucosa por EIEC, como principal mecanismo de virulência da EIEC provoca
intensa reação inflamatória tecidual e disentérica e, embora EIEC seja invasiva, sua
disseminação através da submucosa é rara (KAPER et al., 2004). A expressão de seus
fatores de virulência depende de genes cromossomais e plasmidiais. Os genes necessários
para invasão estão contidos no pInv (BAUDRY et al., 1987).
Este patótipo, semelhante à Shigella, causa disenteria bacilar caracterizada por fezes com
sangue, muco e pus, sinais e sintomas como tenesmo e febre em crianças e adultos
(TAYLOR et al., 1988). No entanto, a maioria dos acometidos apresenta um quadro
caracterizado, com fezes aquosas. Relatos de surtos são comumente relacionados à
transmissão de água e/ou alimentos contaminados (SNYDER et al., 1984; GORDILLO et
al., 1992), embora a transmissão também possa ocorrer pelo contato pessoa a pessoa
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2.4.6 Escherichia coli produtora de Shiga toxina stx (STEC)
Doenças causadas por STEC tem se tornado um relevante problema de saúde pública.
Enquanto outras estirpes podem causar surtos, incluindo os que são à base de água. O
sorotipo virulento E. coli O157:H7 está associado a síndrome hemolítico-urêmica (SHU).
A maior incidência de SHU é na Argentina onde a enfermidade é endêmica (OMS, 1998;
SÃO PAULO, 2000; MCCARTHY et al., 2001).
No Brasil, a primeira cepa de E. coli O157:H7 foi isolada e identificada em Parelheiros, no
município de São Paulo, a partir de amostra de água de poço, não tendo sido identificada
em material humano (SÃO PAULO, 2000).
As STEC são caracterizadas pela produção de toxina Shiga e são causa de doença
gastrointestinal em humanos, não só pelos surtos provocados (KARCH et al., 1999; CDC,
2006; CDC, 2007), como por causar complicações como colite hemorrágica (CH),
síndrome hemolítica urêmica (SHU) e púrpura trombocitopênica trombótica (PATON e
PATON, 1998; TARR, GORDON e CHANDLER, 2005).
A maioria das cepas deste organismo produzir Stx2. Algumas produzem tanto Stx1 quanto
Stx2 , e algumas produzem apenas Stx1 (CHALMERS et al., 2000). Escherichia coli O157
: H7, pode ser transmitido por alimentos ou água tanto recreacional quanto de consumo
humano.
2.4.7 E. coli que Adere Difusamente (DAEC)
Apesar de incluída entre as E. coli diarreiogênicas, DAEC é ainda uma categoria
