António Veríssimo
|CEF U. Coimbra
Legionella: Surtos ou epidemia?
IPQ| 03 Abril 2019
Legionella
Legionella
Legionella spp.
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 uma vez que a
legionella se replica em macrófagos alveolares, mas sem capacidade de
transmissão
• infetam e multiplicam-se em amebas e alguns protozoários
Legionelose
•
É uma pneumonia
•
É contraída por inalação de gotas de água contaminadas
com Legionella
•
Não se transmite de pessoa para pessoa
•
É provocada por estirpes de Legionella com capacidade
de infectar, residir multiplicar-se em células fagocíticas
do hospadeiro - monócitos e macrófagos
alveolares
Febre de Pontiac
•
Doença não pneumónica
•
Caracterizada por acesso súbito e agudo de febre, arrepios, dores de cabeça e
dores musculares
•
É uma doença autocontrolada e os sintomas desaparecem em 3 a 5 dias sem
tratamento especifico
sintomas
febre alta, calafrios e tosse seca dores musculares e dores de cabeça.
American Legion Convention Julho de 1976
182 adoeceram 29 morreram
The Bellevue Stratford hotel, Philadelphia.
en.wikipedia.org
•Período de incubação de 2 a 10 dias - os casos foram dispersos pela Pensilvânia
•Falta de registro de presenças na convenção
•Falta de métodos conhecidos para cultura, serologia, coloração de tecidos e toxicologia deram resultados negativos
História da doença
Cadeia de transmissão (Fraser, 1984)
Ambientes naturais
Fatores de amplificação
Disseminação Ambientes intervenção humana
Exposição por uma população suscetível Inoculação
LEGIONELOSE
Cadeia de transmissão (Fraser, 1984)
Água de profundidade Lagos
Natural spring
Rios
Nascentes quentes Biofilmes
Nascentes
Ambientes aquáticos naturais Ambientes aquáticos artificiais ou de intervenção humana
Fontes Piscinas Torres de arrefecimento Sistemas de distribuição Chuveiros Solo jardinagem
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 / aumenta a
probabilidade de multiplicação em amebas
Fatores de amplificação
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.
Protecção contra: • Radiações UV • Fagocitose • Desidratação • Predadores • Antimicrobianos
Os principais componentes estruturais de biofilmes são: • Microrganismos
• Matriz de exopolímeros
• Componentes de origem não-biológica
Fatores de amplificação - Biofilmes
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 humana, e permanecerem viáveis, suportando os vários tratamentos a que
a água é sujeita. stress térmico e osmótico. biocidas antibióticos
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
Concentração bacteriana como factor determinante para a ocorrência de doença
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 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.
Legionella – de organismo ambiental a agente
patogénico acidental
As legionelas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes
A infeção em humanos é um desvio ao ciclo de vida natural em protozoa
IPQ|2019|Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"
https://brage.bibsys.no/xmlui//bitstream/id/334578/Larsen%202015.pdf
Legionella – de organismo ambiental a agente
patogénico acidental
(Escoll, P. et al, 2013 )
Legionella é um patogénico acidental
As legionellas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes
Ambientes naturais
Fatores de amplificação
Dispersão
Ambientes intervenção humana
Cadeia de transmissão (Fraser, 1984) - Dispersão
v v
v v
aerossóis
Dispersão
Dispersão
Os grandes surtos estão relacionados com torres de arrefecimento que funcionam
simultaneamente como amplificadores e fontes de dispersão
Dispersão
Ambientes naturais
Factores de amplificação
Dispersão Ambientes intervenção humana
Exposição por uma população suscetível Estirpe patogénica
LEGIONELOSE
Cadeia de transmissão (Fraser, 1984)
Legionella – de organismo ambiental a agente
patogénico acidental
As legionellas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes
IPQ|2019|Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"
Yang et al., 2008 IJSEM
61 espécies de Legionella
A maioria é capaz de infectar protozoários
24 espécies foram associadas a casos de doença
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
Prevalência de Legionella sp. – doença vs ambiente
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
ambientais e a 84% dos isolados clínicos
Distribuição ambientalDistribuição clínica
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
Costa et al., 2005, 2010, 2012, 2014; Harrison et al., 2007,
Virulência de L. pneumophila – clinicas vs 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
Sousa, PS.,et al. (2018). Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97.
Larvae survival (%) after injection with 106 CFU per larvae
Larvae survival (%) after injection with 105 CFU per larvae
Larvae survival (%) after injection with 107 CFU per larvae
A infeção depende da dose
Virulência de L. pneumophila – clinicas vs ambientais
Sousa, PS.,et al. (2018). Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97.
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
Virulência de L. pneumophila – clinicas vs ambientais
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
Environmental Filtering
Sousa, PS.,et al. (2018). Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97.
Novo Paradigma
Sousa, PS., Silva, IN, Moreira, LM., Veríssimo, A., Costa, J. (2018). Differences in virulence between Legionella pneumophila isolates from human and non-human sources determined in Galleria mellonella infection model. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97. Costa, J., Teixeira, P. G., D’Avó, A. F., Júnior, C. S., and Veríssimo, A. (2014). Intragenic recombination has a critical role on the evolution of Legionella pneumophila virulence-related effector SidJ. PLoS One 9, e109840.
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