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Bacteriologia Médica: Bacilos Gram Negativos - Enterobactérias

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Editora: Ana Gabriella T. Pereira

Colaboradora: Maria Eduarda Kostecki, Thais Yuri Miura e Laíssa Mara R. Teixeira

IntroduçãoEditar

     A família Enterobacteriaceae constitui o maior e mais heterogêneo conjunto de bastonetes gram-negativos clinicamente importantes. As enterobactérias são organismos ubiqüitários, encontrados no solo, na água e vegetação, e são parte da microbiota intestinal da maioria dos animais, incluindo humanos. Estas bactérias causam diversas doenças humanas, incluindo 30% a 35% de todas as sepses, mais de 70% das infecções do trato urinário (ITUs) e muitas infecções intestinais.

As infecções por enterobactérias podem se originar a partir de um reservatório animal (ex: muitas espécies de Salmonella e Yersinia), de um portador assintomático humano (ex: espécies de Shigella, S. typhi) ou da disseminação endógena de organismos em um paciente suscetível (ex: E.coli), e podem envolver praticamente todas as partes do corpo.

Fisiologia e estrutura

Os membros da família Enterobacteriaceae são bastonetes gram-negativos de tamanho moderado. Compartilham um antígeno comum (antígeno comum às enterobactérias), são imóveis ou se movimentam através de flagelos peritríquios e são não esporulados. Todas podem crescer rapidamente, de maneira aeróbia ou anaeróbia (anaeróbios facultativos), em diversos meios não-seletivos (ex: ágar sangue) e seletivos (ex: ágar MacConkey). As enterobactérias apresentam necessidades nutricionais simples, fermentam glicose, reduzem nitrato e são catalase-positivas e oxidase-negativas. A ausência de atividade de citocromo oxidase é uma característica importante, porque pode ser observada rapidamente com um teste simples e é utilizada para distinguir as enterobactérias de muitos outros bastonetes Gram-negativos fermentadoras e não-fermentadoras.

O lipopolissacarídeo (LPS) termoestável é o principal antígeno de parede celular e consiste em três componentes: 

-polissacarídeo somático O mais externo, 

-polissacarídeo central comum a todas as enterobactérias (antígeno comum às enterobactérias) 

-e o lipídio A. 

A classificação sorológica das enterobactérias se baseia em três grupos principais de antígenos: 

-polissacarídeos somáticos O, 

-antígenos capsulares K (polissacarídeos específicos para cada tipo) 

-proteínas flagelares H. 

Os antígenos são detectados por aglutinação com anticorpos específicos. Os antígenos K termolábeis podem interferir na detecção dos antígenos O. A fervura do organismo para remover o antígeno K termolábil e expor o antígeno O termoestável pode resolver este problema.

A maioria das enterobactérias é móvel, com exceção dos isolados comuns de Klebsiella, Shigella e Yersinia. As cepas móveis possuem flagelos peritríquios (distribuídos por toda a superfície da bactéria, diferentemente de flagelos polares, que se localizam em uma ou ambas as extremidades).         Muitas enterobactérias também possuem fímbrias (também chamadas de pili), que foram divididas em duas classes gerais: 

-fímbrias comuns mediadas cromossomicamente, onde capacitam a bactéria a aderir a receptores específicos na célula do hospedeiro.

-pili sexuais codificados em plasmídeos conjugativos permitem a transferência genética entre bactérias. 

Escherichia coliEditar

O gênero Escherichia consiste em cinco espécies, das quais E. coli é a mais comum e clinicamente mais importante. Este organismo está associado a diversas doenças, incluindo sepse, ITUs, meningite e gastroenterite. Muitos antígenos O, H, e K foram descritos e são usados para classificar os isolados por motivos epidemiológicos. 

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Cultura de Escherichia coli

O antígeno K de E. coli promovem a fixação da bactéria a células do trato gastrointestinal e do trato urinário. O antígeno H se localiza nos flagelos, são desnaturados ou removidos pelo calor ou álcool. Sorogrupos antigênicos específicos também estão associados a maior virulência. 

Um grande número de E. coli está presente no trato gastrointestinal, e estas bactérias são comumente causadoras de sepse, meningite neonatal, infecções do trato urinário e gastroenterite. Por exemplo, E. coli é o bastonete Gram-negativo mais comumente isolado em pacientes com sepse, responsável por causar mais de 80% de todas as ITUs comunitárias, bem como muitas infecções hospitalares. A maioria das infecções (exceto meningite neonatal e gastroenterite) é endógena, ou seja, organismos que fazem parte da microbiota normal são capazes de estabelecer uma infecção quando as defesas do paciente estão comprometidas.

Patogênese e imunidade

     E. coli possui uma ampla quantidade de fatores de virulência. Além dos fatores gerais apresentados por todos os membros da família Enterobacteriaceae, cepas de Escherichia responsável por doenças como ITUs e gastroenterite possuem fatores de virulência específicos. Se classifica em duas categorias:

- ADESINAS:

E. coli é capaz de permanecer no trato urinário ou gastrointestinal porque os organismos conseguem aderir às células nestes locais e evitar a eliminação pela ação de descarga da micção ou da motilidade intestinal. Cepas de E. coli possuem diversas adesinas altamente especializadas. 

- EXOTOXINAS:

E. coli também produz um amplo espectro de exotoxinas. Estas incluem as toxinas Shiga, toxinas termoestáveis e toxinas termolábeis. Alem disso, hemolisinas são consideradas importantes na patogênese da doença causada por E. coli uropatogênica.


Doenças clínicasEditar

- SEPSE

Causada por bastonetes Gram-negativos como E.coli, se origina tipicamente em infecções do trato urinário ou gastrointestinal (ex: perfuração intestinal levando á infecção intra-abdominal). A mortalidade associada á sepse por E. coli é alta em pacientes cuja imunidade está comprometida ou cuja infecção primaria ocorre no abdome ou sistema nervoso central.

- INFECÇÃO DO TRATO URINARIO

A maioria dos bastonetes gram-negativos que causam ITUs se origina no cólon, contamina a uretra, ascende para a bexiga e pode migrar para o rim ou a próstata. Embora a maioria das cepas de E. coli possa causar ITUs alguns sorotipos são mais comuns. Estas bactérias são particularmente virulentas devido a sua capacidade de produzir adesinas, que se ligam a células de revestimento da bexiga e trato urinário superior (impedindo eliminação das bactérias durante a micção) e hemosilina HlyA, que lisa eritrócitos e outros tipos celulares (levando à liberação de citocinas e ao estimulo de uma resposta inflamatória)

- MENINGITE NEONATAL

     E. coli e estreptococos do grupo B causam a maior parte das infecções do SNC em bebês com menos de 1 mês de vida. Aproximadamente 75% das cepas de E. coli possuem o antígeno capsular K1. Este sorogrupo também esta comumente presente no trato gastrointestinal de mulheres gravidas e neonatos. 

- GASTROENTERITE

As cepas de E. coli que causam gastroenterite estão subdivididas em cinco principais: 

E. coli enteropatogênica (EPEC)

E. coli enterotoxigênica (ETEC)

E. coli enteroemorrágica (EHEC) 

E. coli enteroinvasiva (EIEC) 

E. coli enteroagregativa (EAEC).


EPEC - E. coli enteropatogênicaEditar

Foi a primeira E. coli associada a doença diarreica. A doença é rara em crianças mais velhas e adultos, provavelmente porque apresenta imunidade protetora. Embora sorogrupos O específicos tenham sido associados
401px-E. coli enteropatogenica.png

E. coli enteropatogênica - EPEC

a surtos de diarreia por EPEC em creches, não se recomenda a sorotipagem de e. coli isolada aleatoriamente ou em regiões endêmicas, exceto em investigações epidemiológicas.

A doença se caracteriza pela adesão bacteriana a células epiteliais do intestino delgado, com subsequente destruição das microvilosidades. Os genes responsáveis pelo locus os enterocyte effacement (LEE) se localizam em uma ilha de patogenicidade. Esta ilha com mais de 40 genes media a adesão e destruição da superfície mucosa do hospedeiro. Cepas de EPEC formam microcolônias na superfície das células epiteliais, com bactérias aderidas as células do hospedeiro através da formação de pedestais. Inicialmente ocorre uma adesão fraca, mediada por pili formadores de feixes, seguida pela secreção ativa de proteínas pelo sistema de secreção bacteriano do tipo III para dentro da célula epitelial do hospedeiro. A diarreia aquosa característica desta doença resulta da má absorção causada pela destruição de microvilosidades.


ETEC - E. coli enterotoxigênicaEditar

São observadas infecções em crianças pequenas de países em desenvolvimento ou em pessoas que viajam para essas áreas. O inóculo necessário para causar doença é alto, portanto as infecções são normalmente adquiridas através do consumo de alimentos ou agua contaminados. Não ocorre disseminação pessoa-a-pessoa. ETEC produz duas classes de enterotoxinas: toxinas termolábeis (LT-I, LT-II) e toxinas termoestáveis (STa e STb) LT-II não esta associada a doenças humanas, LT-I é funcional e estruturalmente semelhantes à toxina colérica,
E. coli enterotoxigenica2.png

E. coli enterotoxigênica - ETEC

estando associada à doença humana. Esta toxina consiste em uma subunidade A e cinco subunidades B idênticas. As subunidades B se ligam ao mesmo receptor que a toxina colérica (GM, gangliosídios GM₁).

Após a endocitose, a subunidade A de LT-I se transloca através da membrana do vacúolo. A subunidade A apresenta atividade ADP-ribosiltransferase e interage com uma proteína de membrana (Gs) que regula a adenilato ciclase. O efeito final desta interação é um aumento nos níveis de cAMP com aumento na secreção de cloreto. Estas alterações se manifestam como diarreia aquosa. A exposição à toxina também estimula a secreção de prostaglandinas e a produção de citosinas inflamatórias, resultando em maior perda de líquidos. STa esta associada a doença humana, o que não ocorre com STb. STa  é um pequeno peptídeo monomérico que se liga ao receptor transmembrana e guanilato ciclase, levando a um aumento nos níveis de monofosfato de guanosina cíclico e à subsequente hipersecreção de líquidos.

A diarreia secretória causada por ETEC se desenvolve após um período de incubação de 1 a 2 dias e persiste por 3 a 4 dias, em media. Os sintomas (diarreia aquosa e cólicas abdominais) são semelhantes aos da cólera, porem mais leves. Não são observadas alterações histológicas nem inflamação da mucosa intestinal.


EHEC - E. coli enterohemorrágicaEditar

A gravidade da doença varia desde uma diarreia leve, sem complicações a uma colite hemorrágica com dor abdominal severa e diarreia sanguinolenta, com pouca ou nenhuma febre. 80% das cepas isoladas pertencem ao sorogrupo O157;H7 e há uma alta acidez. A síndrome hemolítica urêmica (SHU) é um transtorno caracterizado por insuficiência renal aguda, trombocitopenia e anemia hemolítica microangiopática, é uma complicação em 5% a
E. coli enterohemorragica1.png

E. coli enterohemorrágica - EHEC

10% das crianças infectadas com menos de 10 anos de idade. A doença por EHEC é mais comum nos meses mais quentes, e a incidência mais elevada ocorre em crianças com menos de 5 anos. A maioria dos casos foi atribuída ao consumo de carne moída ou outras carnes pouco cozidas, agua, leite ou sucos de fruta não-pasteurizados, vegetais pouco cozidos e frutas.

Inicialmente, os pacientes desenvolvem uma diarreia não-sanguinolenta, com dor abdominal após 3 ou 4 dias de incubação. Cepas de EHEC expressam uma toxina Shiga, induzem lesão A/E em células epiteliais e possuem um plasmídeo de 60-MDa que contém genes para outros fatores de virulência. O método de escolha para detectar EHEC e a cultura de amostras de fezes em ágar MacConkey seguida pela pesquisa de produção de toxinas de colônias isoladas através de imunoensaios disponíveis comercialmente.


EIEC - E. coli enteroinvasivaEditar

Cepas patogênicas estão principalmente associadas a alguns poucos sorotipos O: O124, O143 e O164. Não fermenta a lactose e são imóveis As bactérias são capazes de invadir e destruir o epitélio do cólon, produzindo 
Eiec.jpg

E. coli enteroinvasiva - EIEC

uma doença caracterizada inicialmente por diarreia aquosa. Há uma invasão nas células epiteliais, se multiplicam e invadem as células adjacentes provocando ulceração do cólon. A EIEC ocorre mais comumente em crianças (idade escolar- creches).


EAEC - E. coli enteroagregativaEditar

Identificadas como causadoras de diarreia aquosa persistente, com desidratação. A persistência destas bactérias esta associada à diarreia crônica e retardo do crescimento em crianças. A EAEC estimula a secreção de muco aprisionando as bactérias em um biofilme que recobre o epitélio do intestino delgado. São então observados encurtamento das microvilosidades, infiltração mononuclear e hemorragia. Bastonetes gram-negativos, anaeróbios facultativos fermentadores e sua membrana externa torna os organismos suscetíveis ao ressecamento.

A maioria das infecções resulta da ingestão de alimentos contaminados (aves domésticas, ovos e lacticínios são as fontes mais comuns de infecção) e, em crianças, da disseminação fecal-oral direta. Sorotipos como S. typhi e S. paratyphi são patógenos humanos estritos (não possuem outros reservatórios).



Gastroenterite é a forma mais comum de salmonelose. Os sintomas geralmente surgem 6 a 48 horas após o consumo de alimentos ou água contaminados. A apresentação consiste em náuseas, vômitos e diarreia não-sanguinolenta. Também são comuns febre, cólicas abdominais, mialgias e cefaleia. Os sintomas podem persistir durante dois dias a uma semana antes da regressão espontânea.

Febre entérica: S. typhi provoca uma doença febril chamada de febre tifoide. Dez a 14 dias após a ingestão dos bastonetes, os pacientes apresentam febre progressiva com queixas inespecíficas de cefaleia, mialgias, mal-estar, fadiga, agitação durante o sono falta de apetite, hemorragia nasal, tosse e delírios. Se não tratada pode haver complicações, como hemorragia ou ate perfuração intestinal e inflamação da vesícula biliar. O risco de morte chega a 25% nos casos não tratados. Sua transmissão se dá através da ingestão de água e alimentos contaminados por fezes humanas.

ShigellaEditar

Bacilo gram negativo, lactose negativa (não tem capacidade de fermentar a lactose), imóvel e não capsuladas.

A shigella causa doenças através da invasão e multiplicação em células que revestem a musoca do cólon. Há quatro espécies distintas pelo antígeno “O” que são: 

Shigella.png

-S. sonnei, 

-S. flexineri, 

-S. boydii 

-S. dysenteriae - é a mais virulenta, pois ela tem capacidade de produzir toxinas.

A shiguelose é uma doença essencialmente pediátrica, 70% das infecções ocorrem em crianças com menos de 15 anos. É transmitida pela via fecal-oral, principalmente por pessoas com mãos contaminadas e, com menos frequência, através de agua ou alimentos. Se caracteriza por cólicas abdominais, diarreia, febre e fezes sanguinolentas. Os sinais e sintomas clínicos da doença surgem 1 a 3 dias após a ingestão das bactérias. Shiguella coloniza inicialmente o intestino delgado e começa a se multiplicar nas primeiras 12 horas.

Outras enterobactériasEditar

Klebsiella.jpg

Klebsiella

 KLEBSIELLA
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É o segundo germe mais isolado em ITUs e apresentam uma cápsula proeminente que é responsável pela aparência mucoide das colônias isoladas e pela alta virulência dos organismos in vivo.  Alcoólatras e pessoas com comprometimento na função pulmonar estão sob maior risco de pneumonia devido a sua incapacidade de eliminar do trato respiratório inferior ás secreções orais aspiradas. A pneumonia causada por espécies de Klebsiella frequentemente envolve a destruição necrótica de espaços alveolares, a formação de cavidades e a produção de muco sanguinolento. Estas bactérias também causam infecções de feridas, tecidos moles e trato urinário.


PROTEUS Editar

A infecção do trato urinário por P. mirabilis é a doença mais comum provocada por este gênero. Possui duas espécies: P. mirabilis (há maior incidência, podendo causar infecção de ouvido, urinaria) e a P. vulgaris.


ENTEROBACTER, CITROBACTER, MORGANELLA SERRATIAEditar

Estas infecções são causas mais comuns de infecções hospitalares em neonatos e pacientes imunocomprometidos. 

O enterobacter/pantoea  podem ser encontrados no solo, na água, em esgotos e no trato intestinal do homem e animais. Também podem causar infecções nosocomiais e urinaria.


Tratamento, prevenção e controleEditar

A terapia antibiótica para infecções por enterobacterias deve ser guiada por resultados de testes de suscetibilidade in vitro e pela experiência clinica. Enquanto alguns organismos, como E. coli e P. mirabilis, são suscetíveis a muitos antibióticos, outros podem ser altamente resistentes. 

É difícil prevenir infecções por enterobacterias, porque estes organismos constituem uma grande parte da população microbiana endógena. Alguns fatores de risco para as infecções devem ser evitados como o uso irrestrito de antibióticos eu podem selecionar bactérias resistentes, a realização de procedimentos que traumatizam as barreiras mucosas sem a cobertura antibiótica profilática e o uso de cateteres urinários. A infecção exógena por enterobacterias é teoricamente fácil de controlar.

Deve haver uma rigorosa lavagem das mãos e assepsia rigorosa, esterilização dos equipamentos, desinfecção adequada e restrição da terapia intravenosa.

Referências bibliográficasEditar

MURRAY P. R.; ROSENTHAL K. S.; KOBAYASHI G. S.; PFALLER M. A.; Microbiologia médica. 5ª ed.Rio de Janeiro: Elsevier, 2006.

TORTORA, G. J.; FUNKE, B.R.; CASE, C.L. Microbiologia. 6ª ed. Porto Alegre: Ed. Artmed, 2000.

ALTERTHUM, F.; TRABULSI, L. R. Microbiologia. 4ª ed. São Paulo: Atheneu, 2004

PEREIRA, A. G. T. Anotação da aula da Disciplina de Microbiologia e Parasitologia. UNIVILLE. 16/05/2013

Links relacionadosEditar

Enterobactérias: Shigella, Salmonella e Yersinia

Enterobactérias: Escherichia coli

Enterobactérias

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