Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Microbiologia

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto
Microbiologia 2005 / 2006
Aula Desgravada Interacção Parasita-Hospedeiro (I e II)
Nesta primeira parte, abordaremos o tópico das populações microbianas autóctones (PMA) do corpo
humano e os mecanismos de patogenicidade e virulência dos microorganismos, sendo que na segunda
metade, vamos incidir sobre os processos de escape imunológico dos microorganismos.
Há 50 anos atrás acreditava-se que para controlar uma infecção era necessário um bom controlo na
aplicação dos antimicrobianos. Porém, nesse mesmo período, um ilustre professor da nossa Casa,
proferiu estas palavras : “Antes de conhecer e utilizar os antibióticos, devemos primeiro conhecer os
bióticos”. Trata-se de uma problemática muito ampla, que ocupa capas de jornais, e que se deve muitas
vezes à má utilização dos antimicrobianos e ao desenvolvimento de resistência por parte dos
microorganismos. Não obstante, revejam-se os conceitos. O que é uma antibiótico? Trata-se de uma
substância activa contra seres vivos, que é produzida por seres vivos (sendo uma designação criada em
1948 por Watson, já que os primeiros antibióticos eram produzidos por fungos). O que nós tomamos na
realidade devem ser designados de antimicrobianos. Cuba será um dos poucos países que, devido ao
embargo económico, recorre aos antibióticos. Outro aspecto importante em relação aos bióticos, centrase na sua designação de flora, para referir todos os microorganismos do tracto gastrointestinal, muito
embora possa aparecer em vários sistemas. Há muitos anos que existem recomendações internacionais
para substituir o termo flora por bactéria, ou ainda melhor, população microbiana autóctone (PMA).
Se existe uma PMA de um certo local, pele, intestino, cavidade natural, significa que somos portadores e
que carregamos connosco um certo tipo de microorganismos. Estes podem proliferar e formar colónias,
que podem ser transitórias ou permanentes. Possuímos nas nossas PMA, bactérias, leveduras, fungos,
parasitas, sendo que muitas vezes, indivíduos perfeitamente saudáveis, são portadores de um conjunto de
microorganismos que são autóctones e com grande potencial patogénico (portador saudável). Se dermos
uma vista de olhos à tabela de anaeróbios que fazem parte da nossa PMA (aula anaeróbios I), podemos
verificar que existe uma variância local, uma variação do número de colónias a partir da qual há
infecção.
Local
Colónias - infecção
Intestino delgado
105
Cólon
107-9
Olho
101-3
Estômago
103-6
Desde há muito tempo se acredita que os anaeróbios das PMA têm uma função protectora no
desenvolvimento de patologia por infecção de outros tipos de agente, p.e. fungos ou bactérias aeróbias
facultativas. Não se sabe bem porquê, tratando-se de conhecimento relativamente empírico. Vough (?)
que introduziu a teoria da descontaminação selectiva, onde se tentava erradicar muitos bacilos de Gram-,
muitos cocos de Gram +, fungos, mas pretendia preservar a PMA anaeróbia, apesar da intervenção
causar muitas vezes desregularão do ecossistema normal destas bactérias. O importante era que estas
bactérias não fossem eliminadas, ficando presentes para proliferar e promover defesa contra infecção,
p.e. na superfície de uma mucosa, do intestino, o que é que acontece? Se tivermos bactéria patogénica e
bactérias anaeróbias da PMA, só o facto destes anaeróbios se encontrarem na superfície da mucosa
promove uma estimulação imunológica, mas também a síntese de produtos metabólicos, pelos PMA,
produzindo o chamado biofilme sobre as mucosas. Os anaeróbios produzem muitas aminas biogénicas,
muita putrescina e cadaverina, proteínas que dão o cheiro aos cadáveres, estão presentes em quantidades
fisiológicas, p.e. no aparelho genital feminino, e que muito embora não sejam capazes de matar os
fungos como a Candida albicans, podem impedir a fermentação. Caso a grande quantidade de
anaeróbios da nossa PMA fosse removida (por radiação, quimioterapia, queimadura com atingimento das
mucosas, supressão imunológica, antimicrobianos de largo espectro, ou em contacto com grandes
inócuos de bactérias patogénicas, sendo a penúltima situação a mais frequente), o que é que sucederia?
Recordando o Clostridium difficile e a colite pseudomembranosa, quadro clínico associado com
desequilíbrio do ecossistema intestinal após antibioterapia.
Devemos ter em conta que a nossa PMA sofre evolução constante, em função da dieta, de químicos, do
nosso estado imunológico, do nosso estado hormonal; o recém-nascido logo quando nasce é rapidamente
colonizado, primeiro a pele, depois a orofaringe, o tracto digestivo, mas tudo isto em poucos dias.
Falando em particular do recém nascido do sexo feminino, o bebé é rapidamente colonizado, no tracto
vaginal, pelo facto de existirem muitos Lactobacillus, que estão sob a influência dos estrogéneos da mãe,
que desaparecem muito rapidamente, influenciando também o desaparecimento dos Lactobacillus, sendo
que as mucosas passam a estar colonizadas pela população microbiana que têm no intestino,
principalmente E.coli. Posteriormente, na menarca, com as alterações hormonais vão surgir de novo
nivéis elevados de estrogéneo e novamente Lactobacillus. O Lactobacillus acidophillus (bacilo láctico)
produz para além do pH ácido (pela produção de lactato ou ácido láctico), também proteínas capazes de
impedir o crescimento de uma levedura, e de cocos Gram + e -.
Porque não se trata de um influência factorial única sobre as PMA, há também que ter em conta o pH, o
teor osmótico, ou o potencial de oxidação-redução. Um conceito clássico sobre o pH, e isto voltando ao
tracto digestivo, centra-se na consideração que um aumento de pH conduz a um aumento das colónias de
bactéria. Este conceito não é verdadeiro, já que p.e., do cólon possui pH ligeiramente mais ácido que o
íleon, mas acaba por ter mais bactérias pois o potencial de oxidação redução é mais baixo no cólon e
favorece o crescimento de anaeróbios.
A colonização prende-se com uma propriedade importante, a adesão. Se somos portadores e estamos
colonizados podemos vir a desenvolver infecção. Os termos colonização e infecção são muitas vezes
utilizados erroneamente. Colonizar significa ter presente um organismo que se divide, reproduz, estando
presente em maior ou menor quantidade, de forma transitória ou permanente. A infecção é quando
microorganismo já causa lesão dos tecidos, porém esta infecção não implica doença aparente, já que
temos casos de infecção assintomática, relembrando as ISTs e as DSTs, e o caso especifico da
Chlamydia, em particular no sexo feminino. Portanto, neste percurso da colonização até ao aparecimento
de infecção, o microorganismo patogénico tem de seguir alguns processos. Em primeiro lugar, aderir,
“colar” à superfície, o que explica porque não se consegue colonizar alguns locais com Lactobacillus,
seguindo-se invasão, disseminação, e obviamente que nada disto se passa sem a concomitante e
adequada resposta por parte do hospedeiro. No entanto, como sabemos, há doentes que apresentam níveis
de resposta imunológica muito baixos, quase inexistentes.
Consideremos os doentes internados na Unidade de Cuidados Intensivos (UCI), que representam cerca
de 5 a 10 % dos internamentos hospitalares, sendo que são alvo preferencial de 25 % das infecções dita
nosocomias (termo que é actualmente substituído por infecção relacionado com a prestação de cuidados
de saúde, HCRI, health care realted infection). Reparem que há uma discrepância brutal entre o número
de doentes e a quantidade de. Estes pacientes são os mais doentes do Hospital, os mais novos
(neonatologia) ou os mais idosos (fase terminal), encontrando-se intensamente monitorizados e
invadidos, têm algálias, cateteres, drenos abdominais, encontram-se entubados, vivem em local muito
povoado (UCI são open spaces, não há divisórias nem quartos, é um mesmo espaço, amplo para vários
doentes), e entram na UCI já a tomar antimicrobianos e a fazer profilaxia contra tudo e contra todos,
permanecendo de um modo geral, muito mais tempo internados. Muitos destes fármacos alteram a
virulência dos microorganismos, porque lhes altera e promove resistência. É o doente tipo no qual se
cumpre esta “cadeia de infecção”.
Quanto às infecções, podemos considerar 3 tipos:
As infecções exógenas, relacionadas com a falta de higiene (lavar as mãos), causadas por agentes
patogénicos externos ao doente;
As infecções endógenas, causadas por membros das PMA, sendo que podemos diferenciar entre :
infecção endógena primária, causada por um agente da PMA do indivíduo, que já fazia parte
dessa mesma PMA antes de entrar na UCI;
infecção endógena secundária, em que um individuo que entra na UCI, passado alguns dias,
apresenta novas PMA no tracto respiratório e nas mucosas mais externas, por remodelação
através da população microbiana existente no ambiente hospitalar, agentes esses que já
infectaram outros doente, inclusive mataram, e de alguma maneira podem ter desenvolvido
alguma resistência a antimicrobianos.
Nós somos portadores de PMA, o que te relevância em três níveis.
Importância clínica, já que a maior parte das sépsis, tem origem em microorganismos dos quais nós
somos portadores;
Importância microbiológica, porque o microorganismo que causa infecção no doente na UCI não é
exactamente o mesmo que o doente possuía antes de entrar na UCI, e que sofreu microevolução;
Importância epidemiológica, em termos de epidemiologia de infecção hospitalar, pelo facto de
alguém ser portador de um determinado microorganismo e desenvolver uma infecção endógena
primária, sendo epidemiologicamente diferente, em termos de relevância, ser portador e depois vir
a desenvolver um quadro de infecção hospitalar, por infecção cruzada, tratando-se de uma situação
mais grave.
Depois de tudo isto, consideremos agora a diferenciação entre virulência e patogenicidade. O que é
efectivamente a virulência? A virulência é multifactorial, e expressa por factores. Os atributos de
virulência são aquilo que tornam os microorganismos, independentemente do hospedeiro, capazes de
desenvolver infecção. Estes factores de virulência, por um lado ajudam a bactéria a invadir o hospedeiro,
por outro lado a causar doença (o que não é a mesma coisa que invasão, uma bactéria pode não infectar
uma pessoa e causar doença, e pode também invadir o hospedeiro e não causar doença), ajudando
também a bactéria a escapar às defesas do hospedeiro. Os factores de virulência clássicos são:
factores de adesão (adesinas);
factores de invasão (invasinas, permitem endocitose e impedem a formação do fagolisossoma);
cápsula;
endotoxinas (LPS), permitem a produção de vacina, sendo parte integrante das bactéria Gram -,
tendo efeitos marcados, exuberantes, muito perigosos, causando febre, leucopenia, leucocitose,
diminuição da pressão arterial por activação da cascata do complemento e das cininas, hipotermia,
mas por outro lado, a indução de resistência não específica à infecção, indução de tolerância à
endotoxina, actividade mitogénica para linfócitos, activação de macrófagos, indução de síntese de
IFN, seriam potencialmente benéficos para estimular doentes em risco de infecção. Nesta vertente,
há duas grandes correntes em relação as endotoxinas, uma tentando erradicar a endotoxina com
anticorpo monoclonal que bloqueia a sua acção, e a outra, visando a administração preventiva da
endotoxina em baixas doses, para fortalecer a resposta imunológica;
exotoxinas (são tipicamente proteínas, como tal extremamente antigénicas, estimulando a formação
de uma elevada quantidade de anticorpo, podendo ser convertida em toxóide não tóxico, por vários
processos, e utilizado para imunização.);
sideróforos (a maior parte são proteínas que possibilitam a captação de ferro, permitindo privar o
hospedeiro, e em particular, do sistema imunológico, desta molécula).
Há outros factores de virulência, como a variação antigénica, como sucede com o vírus da gripe todos os
anos, com uma vacina diferente. Muitos destes factores de virulência estão na dependência de genes
cromossómicos, que foram transmitidos por fago, por transdução, ou por contacto, captação e
transformação do material genético de outros microorganismos.
O conceito de patogenicidade clássica vem do Koch. De certeza que já ouviram falar dos 4 postulados de
Koch. Porém, das bactérias modernas, poucas cumprem estes critérios. Koch dizia que um
microorganismo para ser patogénico tem de:
causar uma lesão e no exame directo podemos observar essa mesma lesão;
esse microorganismo tem de ser cultivado, em cultura pura;
tem de ser possível criar um modelo animal onde possamos reproduzir a doença;
a partir do modelo animal, deve ser possível fazer culturas e observar o microorganismo a causar
doença.
Simplesmente, o conceito de patogenicidade actual é diferente. Por um lado existe a patogenicidade
mediada pela bactéria, p.e. porque segrega uma toxina e provoca uma lesão somática, mas por outro lado
também existe uma patogenicidade que está ligada à resposta do hospedeiro, sendo a própria resposta
responsável pela lesão, como acontece na tuberculose. A patogenicidade actual tem a ver com esta
abordagem; mesmo microorganismos que classicamente não são virulentos, não expressam factores de
virulência, podem ser patogénicos, o que se relaciona com as defesas do hospedeiro. P.e. no caso de
infecção por Pneumocystis carinii num indivíduo com SIDA, trata-se um agente não virulento, habitante
normal das vias aéreas superiores e mesmo do pulmão, mas que não causa doença, porque em indivíduos
saudáveis, os macrófagos são capazes de controlar a proliferação do fungo. No indivíduo com franca
depressão imunológica, este fungo é extremamente patogénico, desenvolvendo um revestimento
completo do pulmão por este agente. Classicamente, considera-se que um Streptococcus pneumoniae é
avirulento se não tiver cápsula, mas se o hospedeiro se encontrar imunodeprimido, há patologia.
Virulência é intrínseca ao microorganismo. A patogenicidade reflecte o balanço entre o microorganismo
e o hospedeiro, a virulência de uma lado e as defesas do outro.
Falando sucintamente das defesas do hospedeiro, é de realçar o papel cada mais importante das defesas
inespecíficas, em particular, em situações de indivíduos muito imunodeprimidos, onde a resposta
imunológica celular está praticamente ausente e não pode ser restaurada. Trata-se de uma primeira linha
de defesa muito importante, e de extrema relevância clínica nos casos de insuficiência imunológica
especifica.
Abordemos de seguida a temática do escape imunológico.
O escape à vigilância imunologia , é uma arte do disfarce. Dentro dos vários processos de escape, temos:
Parasitismo intracelular. Todos aqueles microorganismo que são intracelulares obrigatórios, e
sobretudo naqueles que não são intracelulares obrigatórios mas têm ciclo de vida com fase
intracelular, têm no refugio intracelular um bom escape porque não permite a chegada de
anticorpos ou de qualquer tipo de substância a eles. De salientar que estes microorganismos tem se
ser capazes de promover Inibição da formação do fagolisossoma, impedindo a junção do vacúolo
onde se encontram com os lisossomas;
Escassez de antigénio. Grande parte da resposta imunológica especifica depende da capacidade de
processamento e apresentação antigénica. Se o microorganismo conseguir evitar que este processo
ocorra por diminuição dos antigénios presentes na sua superfície, ou do seu reconhecimento,
permite diminuir a sua antigenicidade e imunogenicidade;
Orientação do antigénio. O microorganismo é capaz de colocar na sua superfície, antigénios
pertencentes à célula hospedeira;
Infecção de locais privilegiados ou Santuários imunológicos. O SNC, a medula óssea das vértebras
lombares, são locais onde os microorganismo se podem manter quiescentes, onde a resposta
imunológica tem difícil acesso e onde pode esperar por um momento de stress imunológico para
proliferar;
Inibição do processamento e apresentação antigénica. Por interferência nas células apresentadoras
de antigénio (APC);
Produção de proteases. Estas proteases podem degradar imunoglobulinas (Ig), como a IgA nas
mucosas, para evitar a identificação do microorganismo e facilitar a sua entrada nas mucosas;
Expressão de receptores do MHC. Por captura de moléculas do MHC da célula hospedeira;
Derivação e Variação Antigénica. A variação antigénica é a capacidade de um microorganismo
fazer variar os seus antigénios, p.e. variar as propriedades moleculares da cápsula, a espessura ou a
composição dos elementos da base proteica. Esta propriedade é extremamente eficaz a confundir o
sistema imune, inviabilizando a efectividade do anticorpo produzido. P.e. no caso da Borrelia
recorrentis, que de semana a semana dá febre recorrente, a bactéria vai com o tempo, alterando os
elemento antigénicos que apresenta, e causado patologia por cada nova estrutura. No caso do vírus
da gripe, que apresenta as proteínas hemaglutinina e neuraminidase no envólucro, estas 2 proteínas
sofrem pequenas variações, e o vírus fica com antigénios ligeiramente diferentes, mas continuando
a ser o mesmo vírus. Isto é o que acontece todos os anos, e por isso as campanhas de vacinação
anual para a gripe. Mas quando estes vírus se cruzam com um vírus diferente, podem mudar
radicalmente as suas proteínas antigénicas e dar origem a uma vírus novo. O problema da gripe
aviária centra-se exactamente nesta problemática. O H5N1 já é conhecido desde 1997, e portanto o
perigo está no cruzamento e criação de um novo vírus;
Mimetismo molecular. P.e. os vírus, inicialmente livres, com cápside, um envólucro, sendo que
este envólucro vem geralmente da célula que infectou, e portanto, se imaginarmos que infectou um
hepatócito, neste envólucro estão antigénios do hepatócito, e o sistema imunológico não reage
contra esses antigénios, o que é bom escape para o vírus. Depois o vírus liga-se à célula hospedeira,
infecta-a e coloca-a a funcionar como maquina replicativa, a produzir as suas proteínas víricas,
novas cápsides, que podem depois ficar a superfície da célula hospedeira (processo de adesão,
invasão e uncoating). Quando o vírus sai, pode lisar a célula ou deixa-la intacta a exprimir as suas
proteínas víricas a superfície, processo denominado de mimetismo celular. Este processo faz com
sistema imune passe a matar células do próprio. O mimetismo molecular pode aplicar-se p.e à
esclerose múltipla, onde as células CD4+ respondem anomalamente, a antigénios deixados por uma
infecção previa por um determinado vírus, nesse caso, a destruir mielina;
Imunomodulação Th1 / Th2 e imunosupressão. Alguns microorganismos e vírus podem produzir
proteínas com franca capacidade imunosupressora;
Superantigénios. Molécula que funciona como um antigénio normal mas que desperta uma reacção
de hiperactividade de produção de anticorpo, distraindo o sistema imunológico.
Inibição opsonização e activação do complemento. O complemento é muito importante em termos
de capacidade lítica, para destruir o agente patogénico, mas existem vários que são capazes de
inactivar as diferentes moléculas desta cascata, por degradação de moléculas do complemento, ou
impedindo a ligação do complemento a superfície do microorganismo;
Inibição da actividade do anticorpo.. Em termos funcionais, os anticorpos podem reconhecer
diferentes componentes antigénicos na superfície dos microorganismos, impedindo a adesão da
bactéria, promovendo a activação do complemente e inibindo mecanismos fisiológicos dos
microorganismos, promovendo também a opsonização e posterior fagocitose. Podem também
impedir a actividade lesiva dos microorganismos para com a célula hospedeira, quer por inibição
de toxinas, quer por minimização dos efeitos invasivos. Em todos estes processo, há um possível
nível de acção em que os microorganismo têm vindo a aperfeiçoar mecanismos para fugir a esta
vigilância e resposta. “Os microorganismo comem Ig aos pequeno-almoço”;
Fragmentos “decoy”. Microorganismo são capazes de lançar pequenos pedaços da sua membrana
com porções antigénicas, para iludir, baralhar e ocupar o sistema imunológico.
Cada vez mais, se verifica que os microorganismo começam a realizar um processo de coordenação, já
que não possuem apenas um mecanismo mas vários mecanismo de escape imunológico. P.e a Neisseria
gonorrhae, bactéria extremamente sensível as condições de cultura, com muitas exigências do meio
nutritivo, precisa de CO2, de muitos factores de crescimento, só habita as mucosas genitais, e reparem o
que é que ela é capaz de fazer. Pode realizar variação antigénica, recobrir antigénios da membrana, o
LPS com ácido siálico, produz proteases de IgA, produz fragmentos “decoy” e é capaz de produzir
proteínas que destroem ou inibibem a actividade de anticorpos dirigidos contra a bactéria.
De realçar, que os microorganismo não estão sozinho quando causam infecção, p.e num catéter central,
existem bactérias, fungos, aderidos, com neutrófilos a reagir, com activação de cascatas de complemento
e de coagulação. Este aglomerado, pode ajudar a diminuir a eficácia da vigilância imunológica.
É relativamente aceite e consensual, que os principais mecanismos de escape imunológico para as
bactérias são a inibição da fagocitose, inibição morte celular, inibição da formação do fagolisossoma, a
inactivação do complemento, clivagem de IgA, crescimento intracelular e a variação antigénica.
No caso particular dos vírus, e por se tratarem de entidades biológicas mais frágeis que as bactérias,
podem fugir ao sistema imunológico, evitando os mecanismos inibitórios de adesão, evitando a sua
detecção, prevenindo a activação da resposta imunológica e bloqueando a efectivação da resposta
imunológica.
Em relação aos parasitas, a variação antigénica é extremamente importante.
Para os fungos, acredita-se que parte do escape imunológico passe pela produção de substâncias com
capacidade imunosupressora e imunomoduladora sobre as células hospedeiras.
Peço imensas desculpas pelo atraso e por qualquer erro que possa surgir. Desde já agradeço a todos
aqueles que ajudaram a desgravar aulas de microbiologia neste primeiro semestre. A todos eles, muito
obrigado.
Bom estudo.
Ah, caso precisem de contactar alguém, falem com o Celo, ele certamente sabe do que se trata.
Com os melhores cumprimentos
…