identificação de vetores de infecção nosocomial por

IDENTIFICAÇÃO DE VETORES DE INFECÇÃO NOSOCOMIAL
POR MICROESPECTROSCOPIA FT-IR
M.C.C.Modestoa, I. Fontoura,a P. Rodrigues a, L. Raniero a, A.A.Martina
1
Universidade do Vale do Paraíba; Laboratório de Espectroscopia Vibracional Biomédica; Av. Shishima
Hifumi, 2911 – Urbanova - São José dos Campos – SP; [email protected]
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Resumo - A infecção nosocomial é um problema endêmico que emerge no contexto dos hospitais
brasileiros, sendo adquirido por pacientes hospitalizados e com o sistema imunológicos afetados. A grande
circulação de indivíduos, contato com os diversos ambientes hospitalares e uso de materiais contaminados,
favorecem a proliferação de microrganismos patogênicos, podendo causar um agravamento do quando
clínico do paciente. A identificação dos microrganismos atualmente é realizada pelo método de cultivo
padrão-ouro, que requer observação de suas características morfofisiológicas e realização de testes
bioquímicos, porém requer um tempo de crescimento microbiano de 24h a 5 dias, sendo administrados
empiricamente antibióticos de largo-espectro, causando efeitos secundários no paciente e provocando a
resistência destes microrganismos. A microespectroscopia FT-IR visa uma manipulação mínima da amostra
com um determinado tempo de cultura, sendo fornecidos espectros bioquímicos característicos e distintos
de cada microrganismo. O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão de literatura acerca da
identificação de vetores de infecções nosocomiais pela técnica de microespectroscopia FT-IR.
Palavras-chave: Bactéria, infecção nosocomial, Microespectroscopia FT-IR.
Área do Conhecimento: Biomedicina e Microbiologia
Introdução
A infecção nosocomial é considerada um
problema endêmico, sendo encontrada em
pacientes hospitalizados, com altas taxas de
mortalidade e incidência de até 20% do total das
infecções (MOHIUDDIN et al., 2010). As infecções
nosocomiais são frequentemente associadas com
a contaminação de equipamentos, ambiente
hospitalar e pelos profissionais da saúde (CHAU et
al., 2010). Os altos índices de infecções
hospitalares são observadas com maior frequência
em pacientes idosos, atendidos em serviços de
oncologia, ambientes cirúrgicos e de terapia
intensiva (TURRINI et al., 1996).
O risco de um paciente contrair uma infecção
hospitalar está diretamente associado com a
gravidade da doença e de suas condições
nutricionais, tempo de internação, procedimentos
terapeuticos e de diagnósticos realizados
(FIGUEROA, et al., 1999; GILIO, et al., 2000).
As bactérias dos grupos gram positivas e gram
negativas são encontradas com maior frequencia
em relatos de infecções nosocomiais (ASHRAF et
al.,1973),
sendo
elas:
Escherichia
coli,
Staphylococcus
aureus,
Staphylococcus
Epidermidis, Enterococcus faecalis, Pseudonomas
aeroginosa e Proteus mirabilis.
Diante dos aspectos citados, é possível observar
que os elevados casos de infecções nosocomiais
favorecem o aumento da morbimortalidade nos
centros de saúde (principalmente em UTI’s),
gerando custos devido ao tratamento dos
pacientes (IBRAHIM et al., 2000).
O método tradicional utilizado para a identificação
destes microrganismos é o de semeadura. Esta
técnica requer a observação das características
morfofisiológicas dos microrganismos e a
realização de testes bioquímicos. Este método tem
um baixo custo, é simples de ser realizado e tem
alta especificidade, porém requer um tempo de
crescimento microbiano de um à cinco dias para o
seu resultado final, sendo administrado um
tratamento empírico de amplo-espectro no
paciente, causando efeitos secundários, como a
toxicidade em seu organismo e a resistência do
microrganismo patógeno (SANDT et al., 2006;
STENDER et al., 2002, MAQUELIN et al., 2003).
Uma outra técnica utilizada na identificação de
microrganismos são os métodos de biologia
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molecular, onde são analisadas as sequências de
DNA específicas de cada patógeno. Esta é uma
técnica sensível no que se refere ao diagnóstico
preciso, porém apresenta um alto custo e não se
adequaria nas rotinas laboratoriais, por se ter a
necessidade de uma rápida identificação e
tratamento da infecção (ERUKHIMOVITCH et al.,
2005).
Uma nova técnica para a identificação rápida de
microrganismos
é
baseada
na
microespectroscopia no infravermelho. Esta
técnica baseia-se em vibrações dos átomos
presentes nas moléculas do microrganismo e no
monitoramento da transição dos níveis de energia
vibracionais (FREIFELDER et al., 1982).
A microespectroscopia no infravermelho é
caracterizada pela mínima manipulação da
amostra microbiana (obtida em um tempo de
incubação mínima de 6 horas). (MAQUELIN et al.,
2002).
Os dados resultantes da análise espectroscópica é
disponibilizada em um prazo de um dia útil em um
um ambiente clínico, devido ao isolamento, cultivo
e identificação do microrganismo à ser identificado
(NAUMANN et al., 2000).
Desta forma, a técnica de microespectroscopia
FT-IR possibilita a identificação rápida das
bactérias patogênicas de infecção nosocomial
causada por vetores e aprimora os meios para
investigações epidemiológicas internas e externas
nos hospitais com altos índices de infecções
causadas por vetores (NAUMANN et al., 2000).
Diante das vantagens que a microespectroscopia
FT-IR oferece na identificação rápida de
microrganismos presentes em meios vetoriais de
infecções nosocomiais, o estudo será realizado.
Metodologia
Foi realizada uma revisão de literatura baseada
em artigos nacionais e internacionais, entre o
período de 1982 a 2010 focando os aspectos
gerais sobre infecções nosocomiais e o uso da
técnica de microespectroscopia FT-IR como um
método
de
identificação
rápida
destes
microrganismos.
Os bancos de dados para a seleção dos artigos
foram Pubmed e Web of Science, e nas bases de
dados Medline e Scielo.
Palavras-Chaves:
Infecção
nosocomial,
microespectroscopia FT-IR, bactéria.
Resultados
Várias técnicas com base na espectroscopia tem
sido utilizadas nos últimos anos para a
identificação microbiana, como a espectroscopia
de fluorescência (GIANA et al., 2003) e a
espectroscopia Raman (HARZ et al., 2005).
A espectroscopia no infravermelho (FT-IR) é uma
técnica promissora e adequada para a rápida
identificação de microrganismos nas rotinas
laboratoriais (MAQUELIN et al., 2003). Esta
técnica de espectroscopia vibracional requer
manipulação mínima da amostra, sem qualquer
envolvimento de produtos reagentes, podendo o
equipamento ser manipulado por pessoas não
especializadas. O tempo gasto para a identificação
do microrganismo é reduzido, em relação as
métodologias atualmente aplicadas. Com um
período mínimo de incubação de seis horas, já é
possivel observar o crescimento de microcolônias,
que poderão ser analizadas em um inóculo
pequeno, gerando espectros caracteristicos de
cada microrganismo (MAQUELIN et al., 2002;
MAQUELIN et al., 2003)
Cada bactéria analizada por este método de
identificação apresenta características espectrais
particulares,
como materiais
intracelulares,
características da superfície celular, compostos de
reserva de energia, formação de esporos como
forma de resistência nos ambientes em que se
encontram, entre outros (NAUMANN et al., 2000).
A espectroscopia no infravermelho visa o estudo
sobre a interação da luz que é incidida na região
do infravermelho na matéria a ser analisada,
baseando-se nas vibrações dos átomos de uma
molécula (FREIFELDER, D.; 1982).
Os espectros formados durante o procedimento de
análise é simples e de fácil interpretação, pois as
bandas demonstradas são atribuídas em regiões
distintas da molécula, como base nos grupos
funcionais, demonstrados na tabela 1.
Através da espectroscopia no infravermelho é
possível distinguir o microrganismo que se
encontra em análise, através do grupo
pertencente, sendo ele Gram positivo, Gram
negativo ou levedura (figura 1) e pela atribuição de
bandas.
Com este método rápido e eficaz, a
microespectroscopia FTIR possibilita a redução da
resposta de uma análise microbiana, garantindo
um tratamento mais fidedigno ao paciente sem
causar ao mesmo efeitos secundários, como a
toxicidade, possibilitando a criação de medidas
mais eficazes para o controle e o combate destes
microrganismos patógenos.
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Tabela 1 – Grupos funcionais e suas energias
vibracionais em microespectroscopia FTIR. Fonte:
COATES, 2000.
Grupo Funcional
Grupo de
frequência cm-1
Hidroxilia (estiramento O-H)
3570-3200
Carbonila, Aldeídos e
cetonas
Carboxila, Ácidos
carboxílicos
Amino (estiramento N-H)
1740-1725 / 28002700ª/ 1725-1705
1725-1700
Amida (estiramento C=O)
1680-1630
Sulfidril (estiramento S-H)
2600-2550
Fosfato (estiramento P=O)
1350-1250
3400-3380b
Figura
1
–
Espectro
característico
de
microrganismos patogênicos: Staphylococcus
aureus, Pseudonomas aeruginosa e Candida
albicans. Fonte: NAUMANN, 2000.
Discussão
De acordo com Naumann e colaboradores (2000)
através da espectroscopia FT-IR, vários trabalhos
foram desenvolvidos com o objetivo de identificar
de maneira rápida, eficaz e não destrutiva das
células microbianas os possíveis agentes
patógenos de determinada infecção. Com os
espectros fornecidos por este método analítico, as
impressões digitais de cada microrganismo
permite a identificação da espécie e sub-espécie á
qual pertencem. Isto é possível pois existe uma
diversidade estrutural e bioquímica de cada
bactéria.
Segundo Maquelin et al. (2002), através de um
microscópio que se encontra acoplado no
espectrofotômetro de FTIR é possível fazer uma
microanálise do material biológico, sendo estes
obtidos em um tempo de incubação mínimo de 6h,
cultivadas em meios de cultura próprios para cada
microrganismo.
Em um experimento com diversas cepas de
Staphylococcus, Lamprell (2006) conseguiu
distinguir através da técnica de espectroscopia
FTIR 39 espécies e sub-espécies deste patógeno,
em diferentes isolados de queijo e leite. Com isso,
ele confirmou a eficácia da técnica para
identificação de cepas isoladas na area alimentar
em geral.
Bosch et al. (2008), conseguiram identificar
bactérias gram-neganivas em isolados de
secreçoes de pacientes com fibrose cistica, por
meio da espectroscopia FTIR. Através da técnica
foi possível identificar corretamente nas 15 cepas
de referência em 150 pacientes, 98,1% de eficácia
da técnica, demonstrando a confiabilidade do
método.
A espectroscopia FTIR também possibilita a
identificação de fungos patogênicos, que
encontram-se também nos índices de infecções
nosocomiais. Maquelin et al. (2003) identificou
bactérias e fungos de hemoculturas de pacientes
hospitalizados. Através de 138 hemoculturas de
121 pacientes e a utilização de 89 bactérias e 32
fungos, a técnica de FTIR demonstrou eficácia de
98,3% nas amostras analizadas.
Sandt et al. (2006) realizou um estudo com 1570
espectros obtidos por espectroscopia no
infravermelho. Destes, 164 cepas de isolados
clínicos do grupo de bactérias Gram-positivas
foram identificadas com 100% de exatidão e
Gram-negativas com 80%. Com estes dados, foi
possível concluir que a microespectroscopia,
juntamente com a análise estatística podem se
complementar em um diagnóstico mais fidedigno
para o tratamento destes agentes patológicos.
Com base nos altos índices de infecções
nosocomiais, métodos atuais de diagnósticos de
microrganismos patógenos (que exigem um tempo
espera para o seu resultado final) e pela busca de
novas técnicas para identificação dos mesmos, a
microespectroscopia FTIR se mostra uma técnica
efetiva na identificação de bactérias patogênicas.
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Conclusão
A partir desta revisão de literatura, pode-se
concluir que a técnica de microespectroscopia FTIR é método eficaz na identificação de
microrganismos através do fornecimento de
espectros bioquímicos de cada bactéria, reduzindo
principalmente o tempo e os custos para o
tratamento dos pacientes que adquiriram infecção
nosocomial durante o seu período de internação.
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