# Unidade 1 - Estrutura Bacteriana, Fisiologia e Coloracao de Gram
Modulo de Formacao Tecnica e Fundamentacao Cientifica - Acervo Integrativia.
Introducao Geral a Unidade
O estudo de Estrutura Bacteriana, Fisiologia e Coloracao de Gram na disciplina de Microbiologia Clinica e Bacteriologia Medica estabelece as bases conceituais, metodologicas e praticas indispensaveis para a formacao e atuacao tecnica do profissional biomedico e de saude, integrando a fundamentacao cientifica aos protocolos laboratoriais, interpretacao analitica e conduta clinica integrada.
1 INTRODUÇÃO.....................................................................................................................................3
2 AFINAL, OS MICRORGANISMOS SÃO BONS OU MAUS?...................................................3
2.1 CLASSIFICAÇÃO...........................................................................................................................6
RESUMO DO TÓPICO 1.....................................................................................................................12
TÓPICO 2 — RELAÇÃO BACTÉRIA X HOSPEDEIRO...............................................................15
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................15
2 MICROBIOMA...................................................................................................................................16
3 DOENÇAS INFECCIOSAS: COMO SURGIRAM?....................................................................17
3.1 PREDISPOSIÇÃO E SEUS FATORES.........................................................................................20
RESUMO DO TÓPICO 2.....................................................................................................................22
TÓPICO 3 — MECANISMOS DE PATOGENICIDADE..............................................................25
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................25
2 AFINAL, COMO UM MICRORGANISMO INFECTA UM HOSPEDEIRO?........................25
2.1 PELE E VIA PARENTERAL.........................................................................................................26
2.2 QUANTIDADE DE MICRORGANISMOS................................................................................27
2.3 ADERÊNCIA..................................................................................................................................27
2.4 CÁPSULAS.....................................................................................................................................29
2.5 ENZIMAS BACTERIANAS.........................................................................................................30
2.6 PLASMÍDEOS................................................................................................................................31
RESUMO DO TÓPICO 3.....................................................................................................................33
TÓPICO 4 — PATOGÊNESE BACTERIANA..................................................................................37
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................37
2 INVASÃO E PATOGÊNESE ............................................................................................................37
2.1 UTILIZANDO OS NUTRIENTES DO HOSPEDEIRO.............................................................38
2.2 DANOS NO LOCAL DA INVASÃO..........................................................................................39
2.3 TOXINAS BACTERIANAS..........................................................................................................40
2.4 INDUZINDO REAÇÕES DE HIPERSENSIBILIDADE...........................................................41
RESUMO DO TÓPICO 4.....................................................................................................................43
TÓPICO 5 — RESPOSTA IMUNE CONTRA BACTÉRIAS.........................................................47
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................47
2 MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA DA BACTÉRIA NO HOSPEDEIRO......................47
2.1 RESPOSTA IMUNOLÓGICA DO HOSPEDEIRO....................................................................49
RESUMO DO TÓPICO 5.....................................................................................................................51 REFERÊNCIAS.......................................................................................................................................55
UNIDADE 2 — LABORATÓRIO DE MICROBIOLOGIA CLÍNICA.........................................57
TÓPICO 1 — ESTRUTURA E BIOSSEGURANÇA NO LABORATÓRIO
DE MICROBIOLOGIA CLÍNICA............................................................................59
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................59
2 ESTRUTURA BÁSICA E CLASSIFICAÇÃO DE RISCO NA MICROBIOLOGIA
CLÍNICA..............................................................................................................................................59
2.1 CABINES DE SEGURANÇA BIOLÓGICA...............................................................................65
RESUMO DO TÓPICO 1.....................................................................................................................69
TÓPICO 2 — COLETA, TRANSPORTE E CONSERVAÇÃO DE AMOSTRAS
EM MICROBIOLOGIA CLÍNICA............................................................................73
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................73
2 COLETA E TRANSPORTE DE MATERIAIS BIOLÓGICOS....................................................73
3 INSTRUÇÕES PARA COLETA: LESÕES, ABSCESSOS E EXSUDATOS..............................76
4 INSTRUÇÕES PARA COLETA: MATERIAL GENITAL............................................................77
5 INSTRUÇÕES PARA COLETA: FEZES.........................................................................................78
6 INSTRUÇÕES PARA COLETA: URINA.......................................................................................78
7 INSTRUÇÕES PARA COLETA: ESCARRO.................................................................................80
8 INSTRUÇÕES PARA COLETA: HEMOCULTURAS..................................................................81
RESUMO DO TÓPICO 2.....................................................................................................................83
TÓPICO 3 — PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS NA MICROBIOLOGIA
CLÍNICA........................................................................................................................87
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................................87
2 IDENTIFICAÇÃO E PROCESSAMENTO DAS AMOSTRAS ................................................88
RESUMO DO TÓPICO 3...................................................................................................................100
TÓPICO 4 — PRINCIPAIS BACTÉRIAS GRAM-POSITIVAS E GRAM-NEGATIVAS
DE IMPORTÂNCIA MÉDICA: ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO...........103
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................103
2 COCOS GRAM-POSITIVOS ........................................................................................................103
2.1 IMPORTÂNCIA CLÍNICA........................................................................................................105
2.2 ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO........................................................................................111
LEITURA COMPLEMENTAR..........................................................................................................114
3 BACILOS GRAM-NEGATIVOS FERMENTADORES - ENTEROBACTERIACEAE..........117
3.1 CARACTERÍSTICAS DA FAMÍLIA ENTEROBACTERIACEAE..........................................117
3.2 IMPORTÂNCIA CLÍNICA........................................................................................................119
3.2.1 Escherichia coli......................................................................................................................119
3.2.2 Klebisiella pneumoniae..........................................................................................................122
3.2.3 Proteusmirabilis....................................................................................................................123
3.2.4 Salmonella spp. ....................................................................................................................124
3.2.5 Shigella spp...........................................................................................................................126
3.3 ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO........................................................................................127
4 BACILOS GRAM-NEGATIVOS NÃO FERMENTADORES..................................................131
4.1 IMPORTÂNCIA CLÍNICA........................................................................................................131
4.1.1 Pseudomonas aeruginosa......................................................................................................131
4.1.2 Burkholderiacepacia..............................................................................................................133
4.1.3 Stenotrophomonas maltophilia..............................................................................................134
4.2 ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO........................................................................................135
RESUMO DO TÓPICO 4...................................................................................................................137 REFERÊNCIAS.....................................................................................................................................141
SUSCETIBILIDADE A ANTIMICROBIANOS...............................................143
TÓPICO 1 — MICOBACTÉRIAS....................................................................................................145
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................145
2 IMPORTÂNCIA CLÍNICA DAS MICOBACTÉRIAS..............................................................145
3 IDENTIFICAÇÃO E ISOLAMENTO DAS MICOBACTÉRIAS.............................................146
3.1 BACILOSCOPIA DE ESCARRO...............................................................................................147
3.2 CULTURA PARA MICOBACTÉRIAS......................................................................................148
3.3 TESTE MOLECULAR RÁPIDO PARA TUBERCULOSE......................................................149
RESUMO DO TÓPICO 1...................................................................................................................151
TÓPICO 2 — TESTES DE SENSIBILIDADE A ANTIMICROBIANOS (TSA)
E ANTIBIÓTICOS.....................................................................................................155
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................155
2 PRINCÍPIOS PARA A REALIZAÇÃO DO TSA........................................................................155
2.1 AMOSTRA ...................................................................................................................................157
2.2 MÉTODOS ...................................................................................................................................157
3 TESTE POR DIFUSÃO EM ÁGAR: MÉTODO DE KIRBY-BAUER......................................158
3.1 PROCEDIMENTO.......................................................................................................................158
3.2 INTERPRETAÇÕES DOS RESULTADOS ...............................................................................159
4 DILUIÇÃO OU CONCENTRAÇÃO INIBITÓRIA MÍNIMA (CIM):
MÉTODO QUANTITATIVO ........................................................................................................160
5 TESTE DE GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO (E-TESTE®)..............................................161
6 MICRODILUIÇÃO EM ÁGAR ....................................................................................................162
7 MICRODILUIÇÃO EM CALDO ..................................................................................................163
8 DETERMINAÇÃO DA CIM (AUTOMATIZADO)...................................................................164
RESUMO DO TÓPICO 2...................................................................................................................166
TÓPICO 3 — NOÇÕES GERAIS SOBRE A AÇÃO DOS ANTIMICROBIANOS.................169
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................169
2 PRINCIPAIS ANTIMICROBIANOS DE USO CLÍNICO........................................................170
2.1 PENICILINAS..............................................................................................................................171
2.2 AMINOGLICOSÍDEOS..............................................................................................................175
2.3 MACROLÍDEOS..........................................................................................................................175
2.4 QUILONONAS............................................................................................................................177
2.5 SULFONAMIDAS ......................................................................................................................178
2.6 GLICOPEPTÍDIOS......................................................................................................................178
2.7 LICOSAMIDAS............................................................................................................................179
2.8 CLORANFENICOL.....................................................................................................................180
2.9 TETRACICLINAS........................................................................................................................180
2.10 IMIDAZÓLICOS .......................................................................................................................181
2.11 POLIMIXINAS...........................................................................................................................182
2.12 OXAZOLIDINONAS................................................................................................................182
2.13 ESTREPTOGRAMINAS...........................................................................................................182
2.14 GLICILCICLINAS.....................................................................................................................182
2.15 LIPOPEPTÍDEOS TRICÍCLICOS............................................................................................183
RESUMO DO TÓPICO 3...................................................................................................................184 REFERÊNCIAS.....................................................................................................................................187
TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA CLÍNICA
TÓPICO 2 – RELAÇÃO BACTÉRIA X HOSPEDEIRO
TÓPICO 3 – MECANISMOS DE PATOGENICIDADE
TÓPICO 4 – PATOGÊNESE BACTERIANA
TÓPICO 5 – RESPOSTA IMUNE CONTRA AS BACTÉRIAS
em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações.
TÓPICO 1 —
INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA CLÍNICA
1 INTRODUÇÃO
Caro acadêmico, vamos dar início a mais uma etapa do curso de Biome clínica é uma área incrível que nos auxilia nos mais amplos aspectos patológicos. O entendimento neste âmbito é de extrema relevância quando se trata de diag nósticos robustos e interpretações corretas. Na rotina laboratorial, é comum enfrentarmos dificuldades ao establecer quais testes serão utilizados para uma determinada situação. No que diz à bacte riologia, essa complexidade também é habitual, entretanto, consegue-se contor nar tal circunstância através de uma compreensão plena da disciplina. Você já deve ter se perguntado: Quando eu estiver trabalhando e receber uma amostra, como devo semear? Qual meio utilizar? Como devo realizar a interpretação dos meus resultados? Essas são perguntas que serão respondidas ao longo das uni dades deste livro, que foi escrito pensando em como podemos ajudá-lo a enfrentar tais situações em sua rotina laboratorial. Então vamos começar nossos estudos!
2 AFINAL, OS MICRORGANISMOS SÃO BONS OU MAUS?
Os microrganismos estão presentes em nosso cotidiano. Estão em todos os ambientes, inclusive no nosso corpo. Por isso, a frase: “não estamos sozinhos” faz tanto sentido, pois estes seres microscópicos estão em todos os lugares. Estimase que existam cerca de 10 milhões de bactérias e, destas, apenas uma ou duas centenas são patogênicas, sendo que mais de 50% das patogênicas não foram cultivadas em laboratório ainda (TORTORA et al., 2017; MURRAY, 2018).
Acadêmico, lembra-se da diferença de tamanho dos microrganismos visto na disciplina de microbiologia? A imagem abaixo nos mostra que as bactérias têm o tamanho que a célula humana visto que é capaz de infectá-la. DICAS FONTE: https://bit.ly/3vEcQHj. Acesso em: 18 jan. 2021. Estes seres microscópicos são divididos em quatro grandes grupos: bacté rias, fungos, vírus e parasitos. O intuito deste livro é aprofundar o conhecimento sobre as bactérias. Certamente você já deve ter ouvido falar sobre as bactérias multirresis tentes e que em um futuro próximo poderemos não ter medicamentos eficientes para combatê-las. Apesar disso, também temos um lado positivo desse grande grupo de microrganismos. Muitas bactérias são utilizadas em grande escala em processos biotecnológicos, como na produção de alimentos (queijos, pães, iogur tes), bebidas (cervejas e vinhos), também são utilizadas como ingredientes para a indústria alimentícia (fermento biológico), solventes orgânicos (etanol, acetona), antibióticos (penicilina, cefalosporina), vacinas, enzimas bioinseticidas, entre ou tros. Portanto, ao analisarmos os exemplos, é evidente os benefícios da sua utili zação no nosso dia a dia (TORTORA, 2017; MURRAY, 2018). Além disso, tais seres estão presentes no microbioma do nosso corpo e são essenciais para nossa saúde. O fato é que a superfície da nossa pele, nariz, boca e trato gastrointestinal são altamente colonizados por diferentes microrga nismos, inclusive por bactérias (Figura 1). Elas fazem parte do nosso microbioma,
TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA CLÍNICA
ou microbiota normal. Componentes da nossa microbiota são fundamentais para a maturação do nosso sistema imunológico por realizarem importantes funções metabólicas, como a digestão dos alimentos, por exemplo; e se não um dos mais importantes, pela manutenção do equilíbrio desses ambientes, impedindo a inva são de seres patogênicos (TORTORA, 2017; MURRAY, 2018). FIGURA 1 – BACTÉRIAS BOAS E RUINS FONTE: https://shutr.bz/3xJRUAK. Acesso em: 15 jan. 2021. Ambientes colonizados devem estar em perfeita harmonia, como exem plo, na região urogenital feminina, onde a quantidade de bactérias e leveduras devem estar em equilibrio. Os Bacilos de Doderlein são bacilos normais da vagina, eles são protetores e se alimentam de glicogênio, que é produzido pelas células vaginais, estimuladas pelos hormônios femininos. Esses bacilos produzem ácido lático, que mantém o pH da vagina ácido, evitando assima proliferação de bacté rias causadoras de doença. Caso ocorra um desequilíbrio na quantidadede de algum deles, o hospe deiro estará suscetível a infecções causadas por bactérias patogênicas e também por leveduras, como as do gênero Candida, que fazem parte do microbioma, mas que em situações de desarmonia, podem desencadear um processo patológico denominado candidíase (TORTORA, 2017; MURRAY, 2018).
O desequilíbrio do microbioma pode ocorrer por diversas formas, desde lesões de pele até o uso contínuo de antibióticos. As bactérias que fazem parte do microbioma também podem se tornar patogênicas caso surjam em ambientes que em condições normais são estéreis, como na cavidade abdominal, em tecidos, nos pulmões e no trato urinário. Nestas situações, as doenças são denominadas como infecções endógenas, ou seja, o microrganismo presente no hospedeiro foi responsável pelo surgimento da doença. Eles também podem causar infecções exógenas, ou seja, introduzidos pelo meio externo. Para finalizar, temos também as infecções nosocomiais, que são aquelas adquiridas em ambientes hospitala res. Sabe-se que uma pequena parcela das bactérias presentes no ambiente são patogênicas, porém, algumas infecções mais graves são causadas por bactérias exógenas (TORTORA, 2017; MURRAY, 2018).
2.1 CLASSIFICAÇÃO
Antes de falarmos sobre a classificação, é muito importante ressaltar as características gerais das bactérias (Figura 2). Estes microrganismos são seres procariontes, ou seja, são unicelulares simples, não possuem membrana nuclear, mitocôndrias, complexo de Golgi e nem retículo endoplasmático. Sua reprodução ocorre de forma assexuada por divisão binária. Suas principais formas são cocos que podem se agrupar em arranjos como em pares diplococos, em forma de cachos de uva, como os estafilococos, ou em cadeia, como os estreptococos. Já os bacilos podem se agrupar aos pares, formando os diplobacilos. Outras formas conhecidas são as bactérias flageladas, os vibrios e espiroquetas (TORTORA, 2017). FIGURA 2 – MORFOLOGIA BACTERIANA FONTE: https://bit.ly/3vG1W41. Acesso em: 17 jan. 2021.
TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA CLÍNICA
Para a caracterização e classificação deste grupo, faz-se necessária a utilização de técnicas de coloração, na qual duas técnicas são as mais utilizadas: a Coloração de Gram e a Coloração de Ziehl-Neelsen. A técnica de Gram foi desenvolvida pelo patologista Hans Christian Joachim Gram, em 1884, e é utilizada até os dias atuais pelos laboratórios clínicos e de pesquisa. Através dela é possível diferenciar dois principais grupos de bactérias, as Gram positivas e as Gram negativas. Essa diferenciação e coloração é possível a partir da diferença existente entre as paredes celulares das bactérias, sendo seu componente estrutural o diferencial (TORTORA, 2017). A técnica é baseada em 3 passos (Figura 3): • Coloração com violeta de cristal (um corante solúvel em água, roxo). • A fixação com Lugol (reter o cristal violeta). • A descoloração (utilizando etanol/acetona). • A contra-coloração (utilizando corante Safranina ou fucsina, vermelho). A primeira etapa é a fixação da bactéria na lâmina, para isso, é adicionado uma gota de solução fisiológica a 0,85% em uma lâmina, em seguida, com um auxilio de uma alça bacteriológica (alça de platina), é retirado um pouco de bac téria da placa em cultivo e misturado à solução. Em seguida, a lâmina deve ser passada na chama várias vezes até a solução estar seca, pronta para a etapa de coloração (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2001). O primeiro corante utilizado é o cristal violeta, a lâmina deve ser coberta pelo corante por 1 minuto, após o tempo, a lâmina deve ser lavada com agua cor rente. O cristal violeta tem afinidade pelos peptidioglicanos que estão presentes na parede celular das bactérias e é por este motivo que as bactérias Gram positi vas ficam fortemente coradas de roxo, pois estas possuem uma espessa camada de peptidioglicanos em sua parede. O segundo corante utilizado é o lugol, que também deve ser mantido por um minuto. A função do lugol é reter o cristal violeta, que já está aderido à parede bacteria na, ou seja, ele é um fixador. Em seguida, a lâmina deve ser lavada em água corrente. O próximo passo é a descoloração realizada com alcool etilico (99,5º GL), nesta etapa, o álcool deve ser colocado na lâmina várias vezes até que o corante não se desprenda mais do esfregaço. Algo muito interessante é que tanto as Gram positivas quanto as Gram negativas ficarão roxas, no entanto, como as Gram ne gativas possuem menor quantidade de peptidioglicano nesta etapa da descolo ração, elas perdem a coloração roxa e ficam novamente descoradas até a última etapa, na qual utiliza a Safranina, ou fucsina. Este último corante (Safranina ou fucsina) deve ser adicionado à lâmina e deixa do agir por 30 segundos apenas. Após esta etapa, a lâmina deve ser lavada novamente em àgua corrente e deixada secar naturalmente para posterior observação no microscópio. Lembrando que as lâminas devem ser observadas na objetiva de 100x e adicionada uma gota de óleo de imersão para clarificar as amostras (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2001).
TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA CLÍNICA
TÓPICO 1 — INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA CLÍNICA
Acadêmico, para aprimorar seu conhecimento, realize a leitura dos textos: Bactérias - Conheça a importância e as várias utilidades das bactérias Link: https://bit.ly/2PM4hem Vírus e bactérias: os verdadeiros donos do mundo Link: https://super.abril.com.br/ciencia/donos-do-mundo/ DICAS
Neste tópico, você aprendeu que: RESUMO DO TÓPICO 1 • A maioria dos microrganismos é benéfica e apenas uma pequena parcela é considerada patogênica. • Os microrganismos endógenos podem causar doenças quando inseridos em ambientes estéreis do nosso corpo, no entanto, a maioria deste grupo não pos sui características de virulência necessárias para causar doenças. • A maioria dos microrganismos exógenos com os quais temos contato não provo ca nenhum dano, mas alguns podem provocar doenças de importância clínica. • O que determina se um microrganismo pode ou não provocar uma doença são algumas características, como fatores de virulência. • Nem todas as bactérias se enquadram na classificação de Gram ou BAAR. • As bactérias são observadas por microscopia óptica e também são classifi cadas de acordo com o seu formato, podendo ser cocos, bacilos, espirilos, vibrios e espiroquetas.
1 (UFRJ, 2012) Durante a coloração de Gram, um técnico laboratorial em mi crobiologia inverteu a ordem das etapas e submeteu a amostra à solução de álcool a 95% antes de tratar a amostra com lugol. Com base na morfologia de procariotos e a finalidade desse método de coloração, a opção que con tém a consequência da distração do profissional é: a) ( ) o álcool pode ser adicionado em qualquer etapa da coloração de Gram; b) ( ) o lugol funciona como descorante, retirando o excesso de cristal violeta; c) ( ) as bactérias Gram-negativas não serão coradas pelo lugol; d) ( ) o lugol não faz nenhuma diferença na coloração de Gram; e) ( ) as bactérias Gram-positivas serão descoradas pela ação do álcool. 2 (NUCEPE, 2017, FMS - Bioquímico Plantonista) Sobre a Coloração de Ziehl -Neelsen marque a alternativa INCORRETA. a) ( ) Através desta coloração, podemos visualizar as micobactérias, que pos suem na sua parede celularuma grande concentração de lipídios, devi do à presença de ceras e ácidos graxos (ácidos micólicos), o que dificulta a sua visualização através das colorações tradicionais. b) ( ) Bactérias álcool ácido resistentes (BAAR): coram-se em vermelho e as bactérias não álcool ácido resistentes (BNAAR): coram-se em azul. c) ( ) A função da Fucsina de Ziehl é corar tanto as BAAR quanto as BNAAR em vermelho. d) ( ) Quando se utiliza Álcool-ácido clorídrico a fucsina se fixa nos lipídeos complexos das BNAAR e não abandona a célula, que permanece ver melha. Já as BAAR a fucsina não se fixa nos componentes da parede celular após utilização do álcool-ácido clorídrico e abandona a célula, que permanece sem corante em seu interior. e) ( ) Quando se utiliza por fim o azul-de-metileno, as BAAR não são afetadas e permanecem vermelhas, e as BNAAR adquirem o corante, tornando-se azuis. 3 (UFRN, 2015) As bactérias possuem uma espessa parede celular que mantém a integridade da célula e determina sua forma característica. Em relação às dife renças entre as bactérias gram-positivas e as gram-negativas, é correto afirmar: a) ( ) A parede celular de ambas bactérias gram-positivas e gram-negativas possui uma camada interna constituída por lipopolissacarídeos. b) ( ) A parede celular das bactérias gram-positivas não possui peptidoglica no na sua constituição, somente as bactérias gram-negativas a possuem. c) ( ) A parede celular das bactérias gram-positivas possui uma camada in terna constituída por lipopolissacarídeos. d) ( ) A parede celular das bactérias gram-positivas possui uma quantidade muito maior de peptidoglicano do que as gram-negativas.
TÓPICO 2 —
RELAÇÃO BACTÉRIA X HOSPEDEIRO
1 INTRODUÇÃO
Agora, acadêmico, como você já tem o conhecimento a respeito das características básicas das bactérias, podemos começar a discorrer da parte que envolve a interação entrebactéria e hospedeiro, ou seja, como ela é capaz de ultrapassar nossas barreiras imunológicas e causar uma doença. Como mencionado anteriormente, nosso corpo deve manter-se em equilíbrio, no entanto, quando este equilíbrio é afetado por fatores intrínsecos ou extrínsecos, ocorre o surgimento do processo patológico. Por isso, discutiremos aqui alguns termos importantes para que você obtenha conhecimento a respeito destas interações. Para iniciarmos, é importante dar significado a alguns termos: • Patologia: é o estudo das doenças. • Patogênese: é maneira pela qual a doença se desenvolve. • Infecção: invasão e colonização de microrganismos patogênicos. • Doença: processo que altera o estado de saúde. Sabendo diferenciar os termos acima, fica mais fácil compreender algu mas situações. Tomemos como exemplo: uma infecção pode existir na ausência de uma doença detectável e isso pode ser observada com o vírus HIV. Um indi víduo pode estar infectado por ele sem necessariamente desenvolver os sintomas clínicos, ou seja, a doença (AIDS). Um determinado grupo de bactérias pode estar presente em grandes quantidades em um órgão específicos, causando dano, no entanto, quando seu habitat muda, pode resultar em uma infecção, como é o caso da bactéria Escherichia coli. No nosso intestino, temos grandes quantidades desta bactéria, mas se ela entre em contato com outro sistema do corpo humano, como no trato urogenital, pode ocasionar uma infecção urinária. Em vista disso, para compreendermos melhor tais interações, faz-se neces sário estudar o papel dos microrganismos em nosso corpo, desde a composição do nosso microbioma até os processos patológicos que podem ser desencandeados.
2 MICROBIOMA
Nosso microbioma é formado a partir do nosso nascimento. No momento do parto ocorre o primeiro contato do bebê com o mundo externo e por isso os tipos de parto influenciam nesta colonização. No parto cesariano, como o bebê é retirado via abdomen, o primeiro contato será com a pele da mãe, portanto, a população bacteria na será composta pelos gêneros Staphylococcus, Corynebacterium e Propoonibacterium. Já no parto normal, o contato acontece via vaginal, que é composto por uma micro biota própria, por isso, a população bacteriana neste bebê será a maior parte com posta por Lactobacillus. Com a respiração, introdução alimentar, o fato de gatinhar e andar, vamos adquirindo o nosso microbioma ao longo da vida (Figura 7). Estes microrganismos irão permanecer em nosso corpo durante nossa existência, alguns irão desempenhar o seu papel protetor, já outros em situações desfavoráveis, podem levar ao início de um processo patológico. Um corpo hu mano possui aproximadamente 1x1013 células e ainda abriga aproximadamen te 1x1014 células bacterianas. Portanto, nosso corpo possui 10 vezes mais células bacterianas do que células humanas. Muitos são os fatores que determinam a população de microrganismos, sendo eles: nutrientes, fatores químicos e físicos, as defesas do hospedeiro e fatores mecânicos (MADIGAN et al., 2016). FIGURA 7 – DISTRIBUIÇÃO DE BACTÉRIAS NO CORPO FONTE: https://glo.bo/3vCRY3i. Acesso em: 18 jan. 2021. Uma vez formada a população da microbiota, o hospedeiro pode se bene ficiar, pois esta população pode impedir o crescimento de microrganismos com potencial patogênico, impedindo, assim, o surgimento de uma infecção; a esse fenômeno dá-se o nome de antagonismo microbiano. Já a interação entre o mi crobioma normal e o hospedeiro é denominada simbiose, na qual pelo menos um deles é dependente do outro. Na relação simbiótica do tipo comensalismo,
TÓPICO 2 — RELAÇÃO BACTÉRIA X HOSPEDEIRO
3 DOENÇAS INFECCIOSAS: COMO SURGIRAM?
Algumas doenças como tuberculose e pólio possuem suas etiologias conheci das, conquanto, isso não ocorre com todas as doenças, como é o caso de muitos tipos de câncer. Vale ressaltar que nem toda doença é provocada por microrganismos, como ocorre com a Anemia Falciforme, que é uma doença genética (TORTORA et al., 2017). Todavia, para determinar a etiologia de uma doença não podemos deixar de citar o postulado de Koch, que é utilizado em pesquisas até os dias atuais. Koch foi um médico alemão que, em 1877 (Figura 8), publicou um artigo descrevendo como o antraz, agente causal de uma doença em bovinos, poderia também acometer humanos. Através de seu postulado, Koch determinou que a bactéria Bacillus anthra cis estava presente no sangue de bovinos doentes e que ela não era encontrada em animais saudáveis. Entretanto, somente tendo esta informaçãonão era o su ficiente para determinar o agente etiológico da doença. Por isso ele coletou uma amostra de sangue de um animal doente e injetou em um animal saudável, que veio a óbito. Ele repetiu o experimento várias vezes, obtendo sempre os mesmos
TÓPICO 2 — RELAÇÃO BACTÉRIA X HOSPEDEIRO
Para que uma doença se instale em um indivíduo, é necessário que ocorra um passo a passo do processo. Primeiro, deve-se ter um reservatório, ou seja, uma fonte da infecção. Em seguida, o patógeno entrará em contato com um hos pedeiro suscetível, seja ele por contato direto, indireto ou por meio de vetores. Após a transmissão, o microrganismo deve se instalar em uma determinada re gião e iniciar o seu processo de multiplicação. Posteriormente, os danos irão se iniciar nas células do hospedeiro, este processo é denominado patogênese. O grau destes danos dependerá da virulência do microrganismo e também da resposta imune do hospedeiro frente à doença e é por este motivo que se faz necessário compreender a interação entre ambos, para que possamos ter a noção de como nosso cor po responderá frente a uma invasão. Caso ele não consiga responder de forma efetiva os mecanismos utilizados pelo patógeno para driblar o sistema imunológico e desencadear a doença propriamente dita, precisam ser entendidos (MADIGAN et al., 2016).
3.1 PREDISPOSIÇÃO E SEUS FATORES
Para que a doença possa acontecer em um hospedeiro, é necessário que ele apresente fatores predisponentes, ou seja, estes fatores fazem com que o corpo se torne mais suscetível ou não a uma doença. O sexo, por exemplo, pode ser um fator predisponente: as mulheres tendem a ter mais casos recorrentes de infecção uriná ria do que os homens, justamente por conta da anatomia do sistema geniturinário feminino, que possui uma proximidade entre o ânus e a vagina, facilitando, assim, a invasão dos microrganismos, o que pode gerar uma infecção (MADIGAN et al.,2016). Os aspectos genéticos do hospedeiro também são importantes fatores de terminantes na instalação e evolução de uma doença. A Talassemia é caracteriza da por ser um distúrbio sanguíneo em que ocorre a redução das proteínas que carregam oxigênio. Em casos leves, o paciente não precisa de tratamento, já nos casos graves, estes devem realizar transfusões constantes ou de transplante de células-tronco (MADIGAN et al.,2016). As condições climáticas também possuem um significativo efeito sobre determinadas doenças. Nos períodos de inverno, doenças respiratórias têm alta incidência, isso se deve a alguns fatores, como o aumento da umidade relativa do ar, a diminuição da temperatura, aumento da incidência da poluição ambiental, além de que durante esses períodos, as pessoas têm o hábito de permanecer em ambientes muito fechados e com pouca ventilação. Tudo isso possívelmente favorece a circulação de microrganismos cau sadores de doenças respiratórias. Fatores como nutrição, idade, meio ambiente, estilo de vida, ocupação laboral, doenças preexistentes e longos tratamentos (qui mioterapia) também são condições que possuem uma grande atuação na evolu ção e desfecho de muitas patologias (MADIGAN et al., 2016).
TÓPICO 2 — RELAÇÃO BACTÉRIA X HOSPEDEIRO
Entenda a relação entre a microbiota intestinal e a obesidade em: Link 1: https://bit.ly/3nSIluH Link 2: https://bit.ly/3nSIluH INTERESSANTE Acadêmico, leia o artigo abaixo sobre alterações da microbiota em paciente no pós-operatório que fizeram uso de probióticos, em: https://bit.ly/3vHidWs DICAS
RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • As bactérias estão presentes em todos os lugares, inclusive no nosso corpo e que estas têm um papel fundamental de proteção, mas que em um momento de desequilíbrio da microbiota, podem desencadear processos infecciosos. • Também discutimos sobre as relações simbióticas; entre elas temos o comen salismo, o mutualismo, o parasitismo e o amensalismo. Além disso, ainda co mentamos a respeito dos microrganismos oportunistas que são aqueles que podem fazer parte do microbioma, mas também podem provocar doenças devido aos desequilíbrios nos sítios de colonização. • Destacamos também a importância de saber o agente causal da doença e do Postulado de Koch e seus quatro passos: O O mesmo patógeno deve estar presente em todos os casos da doença. O O patógeno deve ser isolado do hospedeiro doente e cultivado em cultura pura. O O patógeno obtido da cultura pura deve causar a doença quando inocula do em um animal de laboratório suscetível e saudável. O O patógeno deve ser isolado do animal inoculado e deve ser, necessaria mente, o organismo original. • O postulado é utilizado até o dias de hoje, auxiliando na determinação do agente etiológico da doença. Todavia, nem todos os microrganismos são cultiváveis em meios de cultura e, portanto, deve-se analisar sinais e sintomas do hospedeiro, além da utilização de outras técnicas que possam auxiliar na elucidação da afecção. Por este motivo, as doenças seguem uma classificação. Para que uma doença se instale em um indivíduo é necessário que ocorra um passo a passo do processo: 1º deve-se ter um reservatório, ou seja, uma fonte da infecção; 2º o patógeno entrará em contato com um hospedeiro suscetível; 3º após a transmissão, o microrganismo deve se instalar em uma determina da região e iniciar o seu processo de multiplicação; 4º os danos irão iniciar no hospedeiro e a este processo denomina-se patogênese. • A importância dos fatores de predisposição para que uma determinada doen ça ocorra, como sexo, idade, nutrição do hospedeiro, ambiente, clima, enfim, enquadrando os fatores intrínsecos e extrinsecos que também podem estar envolvidos no processo.
1 Leia o texto
c) ( ) Associação constante patógeno-hospedeiro; isolamento do patógeno; inocu lação do patógeno e reprodução dos sintomas; e reisolamento do patógeno. d) ( ) Isolamento do patógeno; inoculação do patógeno e reprodução dos sintomas; associação constante patógeno-hospedeiro; e reisolamento do patógeno.
3 Alexander Fleming foi um médico inglês que se destacou por um feito muito
importante: a descoberta da penicilina. Essa substância, que foi descoberta ao acaso, é produzida por um fungo e é capaz de matar bactérias. Surgiu aí o pri meiro antibiótico da história da humanidade, o qual até hoje é utilizado para o tratamento de algumas doenças bacterianas, tais como a sífilis. A relação esta belecida entre o fungo produtor da penicilina e a bactéria é um caso de: a) ( ) canibalismo. b) ( ) comensalismo. c) ( ) amensalismo. d) ( ) parasitismo. e) ( ) colônia.
4 A respeito das doenças, relacione as colunas e assinale a sequência CORRETA:
1 Doença comunicável
2 Doenças contagiosas
3 Doença não comunicável
4 Doença esporádica
5 Doença endêmica
6 Doença epidêmica
7 Doença pandêmico
( ) Gripe ( ) Tétano ( ) Catapora ( ) Coronavírus ( ) Dengue ( ) Febre tifóide ( ) Ebola a) ( ) 1, 2, 3, 4, 5, 6,e 7. b) ( ) 1, 3, 2, 7, 5, 4 e 6. c) ( ) 2, 3, 7, 5, 4, 1 e 6. d) ( ) 2, 1, 3, 5, 4, 7 e 6. e) ( ) 2, 5, 1, 3, 7, 4 e 6.
TÓPICO 3 —
MECANISMOS DE PATOGENICIDADE
1 INTRODUÇÃO
Após discutirmos a respeito da doença e como ela ocorre, vamos abordar agora os mecanismos que os microrganismos possuem e que os auxiliam no pro cesso da instalação da mazela. É importante ressaltar que a intenção de um parasito não é matar seu hospedeiro, mas sabemos que os sintomas que estes podem desen cadear em um corpo podem ser graves e podem sim evoluir para tal desfecho. Lembrando que muitos dos fatores de patogenicidade e virulência ainda não estão totalmente elucidados e esclarecer como estes mecanismos são ativados pode nos ajudar na produção de novos fármacos e também no aprimoramento de técnicas de diagnóstico. Neste tópico, iremos abordar os mecanismos presentes nos microrganis mos e como eles são capazes de ultrapassar nossas barreiras para efetivamente causarem a doença.
2 AFINAL, COMO UM MICRORGANISMO INFECTA UM
HOSPEDEIRO? Antes de discutirmos a respeito de como nossas barreiras são invadidas, é importante descrever a diferença entre patogenicidade x virulência. Patogeni cidade é a capacidade de um organismo causar doença, ou seja, é a forma que ele consegue ultrapassar as barreiras de defesas para causar um dano. Já a virulência seria o grau da patogenicidade, isto é, o quanto este microrganismo pode causar dano ao hospedeiro (TORTORA et al., 2017). É muito importante sabermos como estes patógenos podem invadir nosso corpo. Sabe-se que entre as primeiras etapas do decurso está a quebra de barrei ras ou portas de entrada, que incluem a pele e as mucosas. É importante ressaltar que quando uma bactéria consegue ultrapassar a barreira inicial com sucesso, é denominada de infecção e que esta pode ou não progredir para uma doença. Certos tipos de microrganismos têm acesso ao hospedeiro por meio das mucosas, seja ela do trato respiratório, ou gastrointestinal, ou urogenital, ou con juntiva. Mas como isso seria possível?
Suponhamos que um jovem rapaz esteja parado em uma avenida, espe rando para atravessar a faixa de pedestres. Durante esse tempo, um carro em alta velocidade passa bem próximo e, no mesmo intante, ele sente que algo entrou em seu olho. Ao chegar em casa, lava várias vezes o olho, mas sem sucesso. O objeto continua no mesmo lugar. No decorrer dos dias, seu olho fica inchado e com uma secreção que saí constantemente (conjuntivite). Ele resolve ir até o hospital e, ao ser examinado pelo médico, é detectado que o grão de areia tinha se instalado atrás da sua ocular, provocando uma leve lesão na córnea. Passado alguns dias, tal situação é resolvida. Através do relato, fica fácil compreender como é fácil ul trapassar uma barreira do corpo humano: provavelmente o grão de areia, acom panhado de bactérias, entrou no olho e provocou a doença. Dessa forma, tal situação também pode ocorrer em nosso sistema gas mos em contato com alimentos contaminados, estes terão a capacidade de causar desequilíbrio no microbioma, provocando danos intestinais. Nos próximos itens,
2.1 PELE E VIA PARENTERAL
A pele é o maior órgão do corpo humano. Com sua integridade mantida, é muito difícil que ocorra algum tipo de invasão. Todavia, existem alguns pa tógenos que conseguem penetrar na pele mesmo ela estando íntegra, como é o caso das larvas do ancilóstomo, que é o causador de uma doença conhecida como Ancilostomose, ou Ancilostomíase (MADIGAN et al., 2016). No geral, infecções causadas por bactérias ou fungos precisam ter uma aber tura da pele para se instalar e, muitas vezes, estes microrganismos estão presentes de forma concomitante em uma lesão. No caso dos fungos, temos algumas doenças que denominamos de doenças de implantação, como é o caso da Cromoblastomi cose, uma doença fúngica que ocorre apenas quando o indivíduo sofre uma lesão inicial, estando associadas a espinhos de plantas e lascas de madeira. Já em relação às doenças bacterianas, dois gêneros destacam-se por sua im portância médica no rol das infecções humanas: os Staphylococcus e os Streptococcus. Algumas espécies de tais bactérias fazem parte da microbiota da pele, mas em situ ações de quebra de barreiras, sejam elas causadas por cortes ou danos gerais, como arranhões ou queimaduras, podem provocar infecções (MADIGAN et al., 2016). Quando os microrganismos se depositam diretamente em tecidos ou em membranas mucosas, é denominado via parenteral; perfurações, cirurgias e ede mas podem desencadear nesta via. Bactérias que causam tétano e gangrena podem ser transmitidas por esta via. No caso do tétano, por exemplo, as bactérias podem ser introduzidos nos ferimentos através de perfurantes (como pregos) (FIOCRUZ, 2018). Ao entrarem no ferimento, as bactérias se multiplicam e produzem duas to
TÓPICO 3 — MECANISMOS DE PATOGENICIDADE
xinas: a tetanolisina e a tetanopasmina, esta última é uma neurotoxina que quando disseminada pelo sistema circulatório causa as manifestações clínicas da doença, induzindo a contraturas musculares intensas (MARTINS, 2006). Vale ressaltar que o fato de um microrganismo entrar em nosso corpo não é um veridito para que a doença se desenvolva. A ocorrência da doença depende de muitos fatores, a porta de entrada é apenas um deles.
2.2 QUANTIDADE DE MICRORGANISMOS
Ao iniciarem uma invasão em um hospedeiro suscetível, a quantidade de microrganismos agressores também é um elemento decisivo para a instalação da doença. Seguidamente, o sistema imunológico é ativado e uma resposta efeciente e adequada é produzida, eliminando alguns destes que entraram. No entanto, se o número de patógenos for elevado e obteverem sucesso em sua entrada, será então possível driblar o sistema imunológico e, com isso, maiores serão as chances da doença se alojar (MADIGAN et al., 2016).
2.3 ADERÊNCIA
Além das portas de entrada, os microrganismos possuem algumas es truturas que facilitam a sua invasão. Praticamente, todos os microrganismos possuem um mecanismo de adesão aos tecidos dos hospedeiro e para a maioria dos patógenos, esta capacidade é denominada aderência ou adesão. Este recurso ocorre porque o microrganismo tem a capacidade de se ligar a moléculas presen tes nas superfícies celulares de seus hospedeiros. Os estudos até o momento têm demonstrado que estas adesinas são cons tituídas de glicoproteínas e lipoproteínas. As adesinas podem ter variações em suas estruturas, como também diferentes receptores, podendo ser encontradas em diferentes células do hospedeiro. As adesinas podem estar localizadas no gli cocálice ou em outras estruturas de superfície dos microrganismos, como pili, fímbrias e flagelos (TORTORA et al., 2017). As bactérias têm a capacidade de se ligarem em massa, produzindo deno minada biofilmes (Figura 11). Os biofilmes são considerados uma comunidade bacteriana envoltas por substâncias, principalmente açucares, produzidos pelas próprias bacterias envolvidas que conferem proteção contra a falta de nutrientes, uso de antibióticos e agentes químicos (HIGA, 2018). A formação de um biofilme é composta por 5 passos (Figura 11); no pri meiro passo as bactérias precisam aderir a uma superfície; no segundo passam a secretar substâncias que serão responsáveis pela manutenção do biofilme; no ter ceiro e quarto passo ocorre a formação de microcolônias que serão responsáveis
por criar a forma do biofilme; e o quinto e último passo, é quando o ambiente se torna desfavorável e o biofilme se desloca em forma de agrefados celulares para a formação de um novo biofilme (HIGA, 2018). Um exemplo de produção de adesão e de biofilmes é a ação Streptococcus mutans nos dentes, levando ao aparecimento de cáries. Após a adesão em uma superfície, as bactérias conseguem se multiplicar e secretar o glicocálice, que au xilia ainda mais na ligação de outras bactérias à superfície, ou a ligação de umas as outras, formando, assim, o biofilme. Por isso, o processo mecânico de escovar os dentes é tão importante (GRANER, 2005). FIGURA 11 – FORMAÇÃO DO BIOFILME FONTE: https://bit.ly/3h28A0m Acesso em: 16 fev. 2021. Vale ressaltar que quando um biofilme é formado, não necessariamente teremos nesta biomassa apenas um tipo de microrganismo, o que pode levar à resistência a antibióticos e a desinfetantes. Estima-se que em cerca de 65% das infecções bacterianas em humanos, os biofilmes estejam presentes. Outro exemplo do processo de adesão e formação de biofilmes ocorre no intestino através da Escherichia coli enteropatogênica. Esta bactéria é o agente causal da diarreia, que acomente principalmente crianças menores de dois anos. Esta doença pode ser de moderada a grave e tem sido associada a uma alta taxa de mortalidade (cerca de 10% a 40% dos casos), principalmente em países em desenvolvimento. O quadro diarreico é acompanhado principalmente de febre e vômito (FARFÁN-GARCIA et al., 2016). Sua patogênese (Figura 12) ocorre devido à adesão mediada por flagelos e por pili tipo IV, como demonstrado na figura abaixo. Isso possibilita que as bactérias se liguem umas as outras, formando microcolônias. Após a adesão, ocorre o processo de translocação de sinais intracelulares, através dos quais várias proteínas entram no enterócito (células intestinais), causando danos, o que desencadeia uma alteração da
TÓPICO 3 — MECANISMOS DE PATOGENICIDADE
2.4 CÁPSULAS
Algumas bactérias possuem a capacidade de produzir substâncias deno minadas cápsula, ou glicocálice (Figura 13). Esta estrutura fica envolta da parede celular cuja principal função é impedir que a bactéria seja fagocitada pelas células de defesa do hospedeiro. As estruturas químicas que compõem a cápsula parecem impedir que a célula fagocítica consiga se ligar à bactéria. Entretanto, o hospedei ro pode produzir anticorpos contra a cápsula e, se estes estiverem presentes no momento que a bactéria encapsulada entrar, ela então poderá ser facilmente fago citada. Exemplos de bactérias que possuem cápsula em sua estrutura são o Strepto coccus pneumoniae e a Klebsiella pneumoniae, ambas agentes causais da pneumonia.
2.5 ENZIMAS BACTERIANAS
As bactérias podem possuir outros componentes que as tornam mais vi rulentas, como é o caso do pili, das fímbrias e das cápsulas, além de enzimas e toxinas que podem ser produzidas para auxiliar na invasão e instalação. Dentre as enzimas bacterianas, têm-se as coagulases, que posuem a ca pacidade de coagular o fibrinogênio do sangue. Algumas bactérias do gênero Staphylococcus produzem esta enzima. As cinases são enzimas que degradam a fibrina e digerem coágulos. Uma das cinases mais conhecida é a fibrinolisina, que é produzida por algumas bactérias do gênero Streptococcus. A dissolução do coágulo promovido pela fibrinolisina é um mecanismo de disseminação utilizado pelas bactérias que a possuem. Outra enzima também produzida pelo gênero Staphylococcus é a hialuronidase, que tem a capacidade de hidrolisar ácido hialurônico, um tipo de polissacarídeo que tem a função de unir as células do corpo. Sabe-se que esta enzima pode estar envolvida na necrose de ferimentos, auxiliando na dispersão das bactérias a partir do sítio inicial de infec ção (MADIGAN et al., 2016; TORTORA, et al., 2017). Outra enzima conhecida é a colagenase, produzida por diversas espécies do gênero Clostridium. Acredita-se que sua função é a disseminação da gangrena gasosa, quebrando proteínas de colágeno que formam os tecidos conectivos. As proteases IgA têm a capacidade de destruir anticorpos IgA, os responsáveis por não permitir a aderência das bactérias nas células do hospedeiro. Agentes causais da gonorréia e da meningite produzem este tipo de enzima (MADIGAN et al., 2016; TORTORA, et al., 2017).
TÓPICO 3 — MECANISMOS DE PATOGENICIDADE
2.6 PLASMÍDEOS
Assista o vídeo para entender melhor sobre a formação do biofilme, em: ht tps://bit.ly/3efujA4 INTERESSANTE Para aprimorar seu conhecimento sobre bactérias super-resistentes, leia: Link 1: https://escolakids.uol.com.br/ciencias/superbacterias.htm Link 2: http://bioemfoco.com.br/noticia/bacterias-mais-resistentes-mundo/ DICAS
RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você aprendeu que: • Patogenicidade é a capacidade de um organismo causar doença, a forma que ele consegue ultrapassar as barreiras de defesas para causar o dano. • Já a virulência seria o grau da patogenicidade, ou seja, o quanto este micror ganismo pode causar dano no hospedeiro. • A pele, por exemplo, é o maior órgão do corpo humano, isto é, nossa maior barreira. • As bactérias apenas causam um dano neste tecido caso ocorra uma quebra da sua integridade. • Dois gêneros bacterianos estão vinculados a este tipo de infecção, os Staphylo coccus e os Streptococcus. • Estas bactérias fazem parte da microbiota da pele, no entanto, em situações como cortes e queimaduras, podem provocar infecções. • Outra forma de quebra de barreira, é a deposição de microrganismos em per furações, cirurgias e edemas. Este tipo de infecção se dá pela via parenteral. • Bactérias que causam tétano e gangrena podem ser transmitidas através desta via. • Um microrganismo por si só não garante que um processo infeccioso possa ocorrer. • Além das portas de entrada, o número de microrganismos, mecanismos de ade são, a formação de biofilmes, produção de cápsulas, a produção de enzimas (co agulases, cinases, hialuronidase) e a presença de plasmídeos, contribuem para o aumento da patogenicidade e automaticamente da virulência destas bactérias. • Uma bactéria patogênica e altamente virulenta pode causar muitos proble mas, e o principal deles é a resistência a antibióticos. • O grande desafio da atualidade é elucidar os mecanismos envolvidos na pa togênese das principais infecções e assim criar novas e eficientes formas de tratamento e diagnóstico, reduzindo assim, a mortalidade e o número de pes soas que são acometidas por infecções bacterianas.
2 (CONSULPLAN, 2016, Prefeitura de Cascavel-PR - Bioquímico) Algumas bactérias produzem glicocálice que formam cápsulas em torno de suas pa redes celulares. Isso leva a um aumento de sua virulência, porque: a) ( ) É, a cápsula, uma endotoxina. b) ( ) Destrói os tecidos do hospedeiro. c) ( ) Aumenta a resistência à fagocitose. d) ( ) Reduz o reconhecimento pelos anticorpos. e) ( ) Reduz a aderência da bactéria à célula hospedeira.
3 A formação do biofilme dental ocorre sobre a superfície dentária por meio de
TÓPICO 4 —
PATOGÊNESE BACTERIANA
1 INTRODUÇÃO
Nosso corpo sempre irá responder a um ataque de um microrganismo. Du rante a invasão, tanto a imunidade inata quanto a adaptativa atuarão em conjunto na defesa do nosso corpo. É através da imunidade adaptativa que teremos a produção de anticorpos, que irão se ligar aos antígenos de superfície destes organismos, des truindo-os. Porém, alguns patógenos têm a habilidade de modificar suas estruturas de superfície, capacidade esta denominada de variação antigênica. Logo, mesmo não será reconhecido pelo sistema imune (TIBA et al., 2009; TORTORA et al., 2017).
2 INVASÃO E PATOGÊNESE
O que se sabe até o presente, é que a partir do momento que ocorre a adesão da bactéria na célula hospedeira, sucede-se uma cascata de sinalizações (como mencionado acima a respeito da Echerichia coli enteropatogênica) e também interações entre estruturas, que acabam permitindo a bactéria penetrar na célula hospedeira. Sabe-se que a proteína actina presente no citoesqueleto das células eucarióticas são utilizadas por alguns microrganismos para movimentarem-se entre diferentes células humanas (AGOSTINHO et al., 2020). Quando o sistema imune não consegue ser eficaz em destruir os invasores, estes iniciarão o processo de dano celular, que está resumido na figura abaixo. Na primeira etapa ocorre a transmissão do microrganismo ao invadir o local da lesão; este passará pelo processo de colonização e multiplicação. Após este processo, as bactérias já em maior número iniciam o processo de dano celular que consequentemente dão início aos sinais e sintomas no hospedeiro (UNESP, 2019).
2.1 UTILIZANDO OS NUTRIENTES DO HOSPEDEIRO
Os resultados comprovam que reduzindo a disponibilidade de nutrientes que são importantes para as bactérias, o número de patógenos presentes também sofrerá uma queda. Tal assertiva poderá ser utilizada em estudos futuros que irão comprovar e elucidar o papel de vários nutrientes na patogênese das infecções bacterianas e, com isso, auxiliar em novas abordagens de tratamento para os in divíduos acometidos por determinada doença.
TÓPICO 4 — PATOGÊNESE BACTERIANA
2.2 DANOS NO LOCAL DA INVASÃO
Algumas bactérias, como Mycobacterium tuberculosis, Shigella, Salmonella e Neisseria gonorrhoeae (Figura 16), possuem a capacidade de causar danos diretos à célula e isso é possível porque tais bactérias conseguem induzir as células epi teliais a promoverem um processo parecido com a fagocitose, permitindo, assim, que a bactéria entre nas células hospedeiras. Posteriormente, o microrganismo inicia o processo de multiplicação, seguido do rompimento da célula, onde novas bactérias serão liberadas e estarão prontas para infectarem novas células e assim dar continuidade ao processo de patogênese. Outras bactérias também conse guem realizar este processo através da excreção de enzimas e também pela sua mobilidade, no qual o processo de penetração também acaba causando danos diretos às células (QUILIN; SEIFERT, 2018). FIGURA 16 – INFECÇÃO POR SALMONELLA SP FONTE: <https://bit.ly/33dyYw9 >. Acesso em: 29 mar. 2021.
2.3 TOXINAS BACTERIANAS
Algumas bactérias produzem toxinas que são substâncias consideradas ve nenosas. As toxinas são um fator de patogenicidade e podem ser letais quando trans portadas pelo sangue e linfa. Algumas toxinas podem desencadear febre, diarreia, distúrbios cardiovasculares, choque e podem inibir a síntese proteica, destruir vasos sanguíneos e provocar danos ao sistema nervoso central. Até o momento são conhe cidas aproximadamente 220 toxinas e 40% destas causam danos às células eucarion tes. É importante ressaltar que as intoxicações são causadas pela presença da toxina e não pela multiplicação bacteriana (MADIGAN et al., 2016; TORTORA et al., 2017). As toxinas são classificadas em exotoxinas e endotoxinas. As exotoxinas são produzidas dentro da célula bacteriana como parte do seu metabolismo. “Exo” significa fora, o que quer dizer que as exotoxinas são produzidas dentro da célula bacteriana e excretadas para o meio externo após sua lise, ou seja, a bacté ria morre e depois libera a exotoxina. Suas bactérias produtoras podem ser tanto gram positivas quanto gram negativas. Os genes responsáveis por codificar a maioria das exotoxinas estão nos plasmí deos ou fagos bacterianos. São toxinas altamente solúveis e por isso quando liberadas pela bactéria, podem fluir rapidamente pelo sangue. Em altas quantidades podem ser letais, apenas 1 miligrama da exotoxina botulínica é suficiente para matar. Como men cionado acima, as intoxicações alimentares não são consideradas infecções, e sim a ação da exotoxina no corpo do hospedeiro (MADIGAN et al., 2016; TORTORA, et al., 2017). As exotoxinas são classificadas em três tipos: toxinas A-B, toxinas danifi cadoras de membrana e superantígenos. A do tipo A-B são denominadas desta forma pois são divididas em duas partes, sendo a porção A o componente ativo e a B o componente de ligação. Um exemplo é a toxina diftérica. As danificadoras de membrana, como sugere o nome, causam lise da célula hospedeira, a toxina do Staphylococcus aureus é um exemplo deste grupo. Já os superantígenos são antígenos que provocam uma resposta imuno lógica exacerbada. Eles estimulam a produção de células T que liberam citocinas que são moléculas proteicas que medeiam e regulam reações imunológicas e in flamatórias. Em altas concentrações, as citocinas podem provocar febre, náusea, vômito, diarreia, às vezes choque e em situações mais graves, a morte. As endotoxinas diferentemente das exo, são produzidas apenas pelas bac térias gram-negativas e estão localizadas no interior da célula. Outra diferença é que as endotoxinas são lipopolissacarídeos e as exotoxinas são proteínas. As en dotoxinas estão presentes na porção externa da parede celular e são denominadas como porção LPS (lipídeo A + polissacarídeo O).
TÓPICO 4 — PATOGÊNESE BACTERIANA
O lipídeo A é a endotoxina e esta é liberada durante o processo de multipli cação bacteriana. Muitosantibióticos utilizados no tratamento de infecções causadas por bactérias gram negativas, fazem a lise das células bacterianas e, neste momento, o lipídeo A é liberado, podendo levar a uma piora no quadro dos sintomas. No en tanto, ao passo que a endotoxina é degradada, o paciente começa a ter uma melhora. As endotoxinas causam os mesmos sinais e sintomas, independentemen te da espécie envolvida no processo infeccioso. Dentro do quadro de sintomas, estão: calafrios, febre, fraqueza, dores e em algumas situações podem induzir ao aborto, choque e morte (MADIGAN et al., 2016; TORTORA, et al., 2017). Entre as bactérias que podem produzir endotoxinas, estão: a Salmonella typhi – agente causal da febre tifóide; algumas espécies de Proteus, que estão envolvidos em infecções urinárias, e a Neisseria meningitidis, agente etiológico da meningite (Figura 17). FIGURA 17 –TIPOS DE TOXINAS BACTERIANAS FONTE: https://bit.ly/3eeunjF. Acesso em: 18 jan. 2021.
2.4 INDUZINDO REAÇÕES DE HIPERSENSIBILIDADE
O sistema imunológico tem um papel muito importante no controle de disseminação dos microrganismos no nosso corpo. Em contrapartida, o sistema pode sofrer algumas deficiências, tanto na imunidade inata – com disfunções em células fagociticas, como no sistema imune adaptativo –, com deficiência na pro dução de anticorpos ou falha de função das células T. Isso está fortemente asso ciado com o aumento da susceptibilidade a infecções (MACHADO et al., 2004). Algumas evidências têm sido levantadas a respeito da resposta imune ao agente agressor; e o que se tem notado é que em muitas doenças, os principais as pectos patológicos não estão relacionados com uma ação direta do patógeno, e sim com uma resposta imune anormal. Neste contexto entram as reações de hipersensibi lidade, que nada mais é do que uma resposta exacerbada do sistema imune e, como consequência, acaba causando dano celular no hospedeiro (MACHADO et al., 2004).
Em algumas situações, os microrganismos têm a capacidade de produzir antígenos que induzem a proliferação de células autorreativas e aumentam a ex pressão de moléculas de MHC e moléculas com estimulações que podem desen cadear em doenças autoimunes (MACHADO et al., 2004). Pesquisadores do Instituto de Ciências Biomédicas descobrem nova família de toxina bacteriana Em: https://bit.ly/33ronhr Botox: toxina botulínica ameniza rugas e linhas de expressão Em: https://www.minhavida.com.br/beleza/tudo-sobre/16609-botox INTERESSANTE
RESUMO DO TÓPICO 4 Neste tópico, você aprendeu que: • A partir do momento que um microrganismo entra em nosso corpo, nosso sis tema imunológico será ativado e nossa imunidade inata e adaptativa iniciam uma resposta. • Algumas bactérias possuem variabilidade antigênica, que nada mais é do que modificações em suas estruturas de superfície, conseguindo assim, driblar o sistema imune. • A partir do momento que ocorre a adesão da bactéria na célula hospedeira, ocorre um processo de sinalização, e após a sinalização ocorre a colonização e multiplicação da bactéria. • Em maior número, inicia-se o processo de dano tecidual e a partir disso, o hospedeiro começa a manifestar sinais e sintomas da doença. • As bactéria utiliza dos nutrientes disponibilizados pelo hospedeiro, como o exemplo mencionado do ferro em casos de infecção urinária em camundongos. • Além de utilizar dos nutrientes, também podem causar danos diretos no local da infecção. • Algumas bactérias produzem toxinas que são transportadas pelo sangue e pela linfa, danificando sítios distantes do local inicial da invasão. • Algumas toxinas podem desencadear febre, diarreia, distúrbios cardiovascu lares, choque, podem inibir a síntese proteica, destruir vasos sanguíneos e provocar danos no sistema nervoso central. • As toxinas são classificadas em exotoxinas e as endotoxinas. • As exotoxinas são produzidas dentro da célula bacteriana como parte do seu metabolismo e excretadas para o meio externo após a lise da célula bacteriana. • As endotoxinas diferentemente das exo são produzidas apenas pelas bacté rias gram negativas e estão localizadas no interior da célula. • As reações de hipersensibilidade são uma resposta exacerbada do sistema imunológico, causando dano celular no hospedeiro.
1 São características das exotoxinas:
4 (CETESB, VUNESP, 2013) Quanto aos fatores de virulência bacteriana, po de-se afirmar que: a) ( ) a febre e a leucopenia seguida de leucocitose observadas no hospedeiro na fase aguda de uma infecção estão diretamente relacionadas com a presença e ação do encapsulamento bacteriano. b) ( ) muitas toxinas são diméricas, compostas por subunidades A e B, tendo como exemplos as do Clostridium botulinum e Corynebacterium diphtheriae. c) ( ) as bactérias não possuem mecanismos para combater, evitar ou minimi zar as ações imunológicas de defesa pelo hospedeiro. d) ( ) as bactérias não têm capacidade de realizar crescimento no interior das células do hospedeiro. e) ( ) cada espécie possui um único mecanismo de virulência, sendo que a destruição de fagócitos é o fator mais importante. 5 (EBSERH, 2015, Biomédico) Em relação à Hipersensibilidade Imediata e seus mecanismos, assinale a alternativa correta. a) ( ) Mediada por células T efetoras específicas a antígenos exógenos inócu os, induzindo lesões no local onde o antígeno penetra. b) ( ) Decorrente do efeito citopático de anticorpos, dirigidos contra antíge nos presentes na superfície ou matiz celular. c) ( ) Liberação de leucotrienos, quimiocinas, citocinas e enzimas pelos mastó citos, havendo aumento na produção de muco e remodelagem tecidual. d) ( ) Causada pelo depósito de complexos antígeno anticorpo em determi nado tecido após a exposição ao alérgeno. e) ( ) Decorrente da atividade da histamina e prostaglandinas, havendo se creção de muco, aumento da permeabilidade vascular, edema, contra ção da musculatura lisa (broncoconstrição) e exantema.
TÓPICO 5 —
RESPOSTA IMUNE CONTRA BACTÉRIAS
1 INTRODUÇÃO
Dentre os microrganismos patogênicos, as bactérias são as que estão mais envolvidas em processos infecciosos no homem. Para tentar evitar que estas se instalem no hospedeiro, contamos com as barreiras naturais, a resposta inata e adaptativa que auxiliam no processo de defesa. Ao entrar em contato com nosso corpo, as barreiras são ativadas e, caso ocorra a passagem das barreiras, nosso sistema imunológico realizará o reconhe cimento para auxliar nas defesas. No entanto, nem todas as vezes as barreiras/si tema imunológicos são eficazes e aí neste momento temos a instalação da doença. Neste tópico, iremos abordar a respeito destas respostas e como o nosso corpo tenta se defender para que a doença não se instale.
2 MECANISMOS DE SOBREVIVÊNCIA DA BACTÉRIA NO
HOSPEDEIRO As bactérias intracelulares possuem um mecanismo de penetração em ma crófagos, que constitui uma estratégia de sobrevivência, pois conseguem escapar da ação do sistema imune. Dentre as bactérias que compõem este grupo, podemos citar a Mycobacterium tuberculosis, o Mycobacterium leprae e a Listeria monocitogenesis. Quando estão dentro dos macrófagos, estimulam a atuação da imunidade celular através da ação das células TCD4+, com expressão de antígeno associado ao MHC classe II, como também através das células TCD8+, com expressão de antígenos associados a moléculas do MHC classe I (MACHADO et al., 2004). As células TCD4+ ativadas secretam IFN-γ, que estimulam os macrófa gos, levando a um aumento na produção de óxido nítrico (NO), com consequente destruiçãoda bactéria. Já as células TCD8+ destroem os macrofágos infectados através do seu mecanismo de defesa, a citotoxicidade (MACHADO et al., 2004). As bactérias extracelulares é o grupo que mais frequentemente causa in fecções bacterianas. Com relação à formulação da resposta imunológica contra elas, estão envolvidas neste processo as barreiras naturais, a resposta imune inata e a resposta imune humoral (Quadro 1).
QUADRO 1 – MECANISMOS DE RESPOSTA IMUNE ÀS INFECÇÕES FONTE: https://www.scielo.br/pdf/abd/v79n6/a02v79n6.pdf. Acesso em: 18 fev. 2021. FIGURA 18 – DEFESAS INESPECÍFICAS DO HOSPEDEIRO FONTE: https://bit.ly/3tc0ipa. Acesso em: 18 fev. 2021. A atuação das barreiras naturais são de extrema importância, pois, como visto anteriormente, elas são as primeiras a serem ativadas, impedindo a entrada do patógeno e, consequentemente, a instalação da infecção. Podemos citar como parte desse tipo de proteção: a integridade da pele e das mucosas, que impedem a aderência e penetração de bactérias; o movimento mucociliar do trato respira tório; o pH ácido do estômago que destroem as bactérias que invadem o trato digestivo; e a presença de substâncias com atividade antimicrobiana na saliva e nas secreções prostáticas (Figura 18) (MACHADO et al., 2004).
TÓPICO 5 — RESPOSTA IMUNE CONTRA BACTÉRIAS
2.1 RESPOSTA IMUNOLÓGICA DO HOSPEDEIRO
A resposta imune inata conta com a participação de todas as suas células (MACHADO et al., 2004; MADIGAN et al., 2016) (Figura 19 ): Sistema complemento: ativa o complexo de ataque a membrana e facilita a opsonização das bactérias. Quimiocinas: atraem as células de defesa para o sítio da lesão. Citocinas: pró-inflamatórias (TNF-□, IL-1 e IL-6) são produzidas no início da infecção e são responsáveis pela febre e inibição da multiplicação bacteriana, além de estimularem neutrófilos e macrófagos a produzirem NO. Células fagocitárias: neutrófilos e monócitos/macrófagos. FIGURA 19 – ATIVIDADE CELULAR NA RESPOSTA IMUNE FONTE: https://medpri.me/upload/texto/texto-aula-809.html. Acesso em: 18 fev. 2021. Na imunidade adaptativa, a produção de anticorpos desempenha um importante papel na defesa contra bactérias extracelulares (MACHADO et al., 2004; MADIGAN et al., 2016). Suas principais ações são: 1) opsonização; 2) ativaçãodo sistema complemento; 3) promoção da neutralização de bactérias, ou de seus produtos. Os anticorpos podem destruir as bactérias a partir da ativação do comple mento através da via clássica. Os anticorpos, principalmente o IgA, ligam-se às bactérias e impedem a adesão delas às células do hospedeiro.
Além disso, os anticorpos podem se ligar a toxinas, neutralizando-as, im pedindo a sua ação no corpo do hospedeiro (MACHADO et al., 2004; MADIGAN et al., 2016). As principais características entre a resposta imune inata e adaptativa estão presentes na tabela 2. TABELA 2 – IMUNIDADE INATA x IMUNIDADE ADAPTATIVA FONTE: https://medpri.me/upload/texto/texto-aula-809.html. Acesso em: 18 fev. 2021. No entanto, em algumas situações, as infecções provocadas por bactérias gram negativas podem deixar seu sítio primário e acometer outros sítios, o que resultaria em uma septicemia e choque séptico, ambas são situações graves e es tão associadas a uma alta taxa de mortalidade. O choque é desencadeado pela LPS que está presente na parede celular bac teriana. Assim, um processo exacerbado de produção de citocinas (TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8) é iniciado através de neutrófilos, macrofágos e células endoteliais. Após isso, ocorre a diminuição do tônus muscular e débito cardíaco, que resulta na hipotensão e má perfusão tecidual, provocando morte celular. No entanto, experimentos reali zados em camundongos por Caille e colaboradores (2004) têm demonstrado que há como modular essa resposta exacerbada através da administração concomitante de IL-10 e LPS, o que mostrou uma proteção aos camundongos da morte por choque séptico, por inibir a produção de IL-12 e a síntese de IFN-γ e TNF-α. Mecanismos de resposta imune às infecções Leia em: https://bit.ly/2Sp6sWi DICAS
RESUMO DO TÓPICO 5 Neste tópico, você aprendeu que: • Para que uma infecção não ocorra, contamos com as barreiras naturais, a res posta inata e adaptativa. • As respostas ocorrem em diferentes situações,como em bactérias intracelula res que estimulam a produção TCD4+ e TCD8+. • A células TCD4+ secretam IFN-γ, que ativa os macrófagos que levam à pro dução aumentada de óxido nítrico (NO) e este por sua vez, tem a função de destruir a bactéria. • Já as células TCD8+ atuam na defesa através da citotoxicidade, destruindo os macrofagos infectados. • Já nas bactérias extracelulares temos a ação das barreiras primárias, da res posta imune inata e adaptativa. • Na resposta imune inata temos a participação de células fagocitárias, ativação do sistema complemento e produção de quimiocinas e citocinas. • Em contrapartida na imunidade adaptativa temos a produção de anticorpos que desempenham um papel importante na defesa. Os anticorpos têm como função: O opsonização; O ativando o sistema complemento; O promovendo a neutralização de bactérias ou de seus produtos. • Em casos de infecções graves como septicemia ou choque séptico provocadas por bactérias gram negativas, a resposta inicia através de neutrófilos, macró fagos e células endoteliais.
Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. • Após isso, ocorre a diminuição do tônus muscular e débito cardíaco, que re sulta na hipotensão e má perfusão tecidual, provocando morte celular. • No entanto, estudos realizados mostram bons resultados a partir da adminis tração de IL-10 e LPS.
1 Em relação à imunidade aos micro-organismos, NÃO é correto afirmar que:
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