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Pseudomonas aeruginosa
Prof. Adjunto Ary Fernandes Junior
Departamento de Microbiologia e Imunologia
Instituto de Biociências - UNESP
Distrito de Rubião Júnior s/n
CEP 18618-000/ Botucatu/ SP /Brasil
Tel. 14 3880.0412
Pseudomonas
Em 1992, esse gênero foi subdividido em vários novos gêneros (ex. Burkholderia e Stenotrophomonas)
Gessard (1882) - Bacillus pyocyaneus
Migula (1894) - Pseudomonas
Dispostas em pares de células que lembram uma única célula
CLASSIFICAÇÃO
Família Pseudomonadaceae
Pseudomonas (P. aeruginosa e outras),
Stenotrophomonas (S. maltophilia),
Burkholderia (B. cepacia, B. pseudomallei),
Acinetobacter, Xanthomonas, Frateuria,
Zoogloea, etc.
Gênero Pseudomonas
223 espécies e 18 subespécies
Pouco exigentes nutricionalmente
Utiliza inúmeros compostos orgânicos como
fonte de C Grande versatililidade metabólica
Ampla distribuição na natureza
http://www.bacterio.net/pseudomonas.html
CLASSIFICAÇÃO
P. aeruginosa PAO1 6,3
milhões de pares de base;
5.570 genes (open reading
frames - ORFs); 8,4% dos
genes são de regulação
(Stover et al., 2000)
Pseudomonas clinicamente importantes
Taxonomia Similaridades RNAr e filogenia
Grupo I:
- Pseudomonas “verdadeiras”
- Exemplos: P. aeruginosa, P. fluorescens, P. putida
- espécies relacionadas
Grupo II:
- P. cepacia, P. mallei Burkholderia
- P. solanacearum, P. picketti Ralstonia
Grupo III:
- P. testosteroni Comamonas
- P. acidovorans Comamonas Delftia
- P. facilis Acidovorax
- P. palleronii Hydrogenophaga
- P. saccharophila
Grupo IV:
- P. diminuta, P. vesicularis Brevundimonas
Grupo V:
- P. maltophilia Xanthomonas Stenotrophomonas
Grupo Fluorescente (Pigmento pioverdina =
fluoresceína Difusível) P. aeruginosa,
P. fluorescens, P. putida)
Grupo Não Fluorescente P. stutizeri,
P. mendocina)
Pseudomonas
Bacilos Gram-negativos pertencentes ao
grupo de não-fermentadores (Aeróbios)
Ubíquos: Solo, matéria orgânica em
decomposição, vegetação, água, ambiente
hospitalar em reservatórios úmidos
Exigências nutricionais míninas: Acetato e
amônia como fontes de carbono e de nitrogênio
(Biorremediação)
Pseudomonas
É incomum a colonização persistente, como
parte da microbiota normal humana
Não resistem ao ressecamento e baixas
temperaturas
Pseudomonas
Pseudomonas aeruginosa
(± 70% das doenças por Pseudomonas)
Bacilos Gram negativos, retos ou ligeiramente
encurvados, isolados ou aos pares, curtos
( cocobacilos) (1,5 a 3,0 m de comprimento e
0,5 m de diâmetro)
Não esporulada
Fimbrias - Importante para patogenicidade
Móveis (monotríqueas) (as vezes 2 ou 3
flagelos)
Não fermentam carboidratos (BGNNF)(utilizam
poucos carboidratos (glicose, ribose e gluconato),
Catalase positiva (Aeróbias estritas) (algumas
crescem anaerobicamente na presença de Nitrato-
receptor de elétrons, sendo o nitrato reduzido a
nitrito).
O teste é revelado
através da adição
de 3 gotas do
reativo de Griess A
com 3 gotas do
reativo de Griss B
no caldo nitrato
Redução do
nitrato a nitrito e
nitrito a gás (após
a adição de zinco
em pó)
Escherichia coli. (Ann C. Smith,
University of Maryland, College Park, MD)
Pseudomonas aeruginosa (Ann C. Smith,
University of Maryland, College Park, MD)
?
Oxidam glicose pequena quantidade de
ácidos, citocromo oxidase positiva (Diferenciar
das enterobactérias)
Oxidação do Citocromo C pelo O2
Para fenilenodiamina é oxidado
pela enzima adquirindo cor
vermelha
Pseudomonas (+),
Enterobactérias (-)
Produção de pigmentos difusíveis (hidrosolúveis
- Piocianina - Azul, e Fluresceina (Pioverdina)
(algumas produzem também Piorrubina-vermelho)
Não exigentes nutricionalmente (cepas
multiplicam em água destilada e algumas podem
utilizar mais de 30 compostos orgânicos como
fonte de C e N)
Em Ágar Sangue hemólise
PIGMENTO PIOCIANINA
Resistente a corantes, muitos anti-sépticos e
drogas antimicrobianas (comum nos hospitais)
Patógeno oportunista Introduzida em áreas
desprovidas de defesas normais (mucosa ou pele
rompidas por lesões teciduais diretas; cateteres
intravenosos ou urinários, neutropenia quando na
quimioterapia de tratamento de câncer)
Cresce bem entre 37oC e 42oC
Quege GE, Bachion MM, Lino Junior RS, Lima ABM, Ferreira PS, Santos QR, Pimenta FC. Comparação da atividade de ácidos graxos essenciais
e biomembrana na microbiota de feridas crônicas infectadas. Rev. Eletr. Enf. [Internet]. 2008;10(4):890-905
Cápsula Polissacaridica
(Alginato)
Endotoxina (LPS)
Fímbrias
Flagelo
Outros
produtos
-Proteases:
Elastases (LasA, LasB)
Protease Alcalina
-Hemolisinas:
Fosfolipase C
Ramnolipídio
-Exotoxina A
-Exoenzima S
-Piocianina
Principais fatores de virulência de P. aeruginosa
Fator de virulência Efeito biológico
Fímbrias
(Neuraminidase)
Aderência ao epitélio respiratório
(Melhora adesão das fímbrias)
Cápsulas de polissacarídios
(Polimeros de ácido manurônico e
gulurônico) = Alginato ou alginolato
Aderência ao epitélio traqueal (receptor
ácido siálico da MP), anti -fagocitose
Endotoxina (LPS) (lipídeo A) Febre, oligúria, leucopenia ou leucocitose,
coagulação intravascular disseminada (CID),
anormalidades metabólicas, choque
Exotoxina A (mais importante
(Termo lábil e imunogênica)
Impede alongamento da cadeia polipeptídica
(Inibe síntese protéica) - danos a tecidos e
inibe ação de fagócitos
Exoenzima S (Termo estável e
imunogênica)
Ação semelhante da exotoxina A
Fatores de Virulência associados à P. aeruginosa
Fator de virulência Efeito biológico
Elastase Lesão do tecido vascular (quebra elastina e
colágeno) - lesões hemorrágicas (=éctima
gangrenoso), inibição da função dos
neutrófilos (interfere na resposta inflamatória
e imunológica)
Protease alcalina (atividade em pH
alcalino)
Lesão tecidual, anticomplementar,
inativação da IgG, inibição da função dos
neutrófilos (interfere na resposta inflamatória
e imunológica)
Fosfolipase C Hemolisina termo lábil, ação necrosante
(degradação de lipídeos e lecitina) (fosfatidil
colina da membrana de eritrócitos)
Leucocidina Inibe ação de neutrófilos e linfócitos (capaz
de matar o fagócito mesmo após a bactéria
ter sido fagocitada)
Bacteriocinas (Piocinas) Matar bactérias (microbiota normal)
Fímbrias do tipo IV
Receptor: Gangliosídeo GM1 quando desprovido
de ácido siálico
Sialidase (Neuraminidase)
Fatores de virulência
Flagelo Tipo “b” flagelina peso molecular de
53KDa
Tipo “a” pertence a um grupo heterogêneo
PM 45 a 52 Kda
Fatores de virulência
Lipopolissacarídeo (LPS) Liberação de citocinas
Obs. LPS adesão ao
tecido pulmonar e às células
da córnea
Febre, oligúria, leucopenia ou
leucocitose, coagulação intravascular
disseminada (CID), anormalidades
metabólicas, choque
Alginato Polímero de ácido α-L- gulurônico e β-D-
manurônico) Antifagocítico e de Adesão (liga-se ao acido
siálico do MP.
Produção de alginato (gene alg) - mutação gene muc –
condições normais inibe a expressão do gen alg
Fatores de virulência
Produção de alginato em meio
Luria-Bertani (LB) Agar sem NaCl
e incubados a 37°C durante 12 h,
e, a 25°C durante 24 h para
melhorar a pigmentação.
A. tipo selvagem (linhagem
PAO1). B. linhagem mucóide
isolada de paciente com fibrose
cística (FRD1 (mucA22).
Alginato/biofilme
Fatores de virulência
Em P. aeruginosa, os flagelos são necessários para aproximar a bactéria da superfície, enquanto o LPS
media as primeiras interações, havendo talvez a participação de proteínas da membrana externa. Quando
formam monocamadas, fímbrias tipo IV mediam o movimento pulsante, necessário à formação de
microcolônias. A produção destas fímbrias é regulada, em parte, por sinais nutricionais (Crc), havendo
ainda a ativação de genes envolvidos na síntese de alginato e repressão de genes flagelares. A formação
do biofilme maduro envolve a participação de homoserina lactonas sinalizadoras.
Microscopia eletrônica de P. aeruginosa em superfícies de vidro. Fracamente aderentes
formando uma monocamada (B e D) e moderada e fortemente aderente (A e C). (A e B; 7 e
14 h após a inoculação, respectivamente) e com o biofilme (C e D; 20 e 40 h,
respectivamente, após a inoculação) .
Deligianni et al. BMC Microbiology 2010 10:38
Elastase A (LasA) – serina protease
Elastase B (LasB) –metaloprotease –Zinco
Protease Alcalina
Fatores de virulência
Proteases
lesões de pele e tecidos
hemorragia e necrose
Elastina
Parede vascular
e tecido
pulmonar
LasA
LasBProtease
Alcalina
Lesão do tecido
vascular (quebra
elastina e colágeno) -
lesões hemorrágicas
(=éctima gangrenoso),
inibição da função dos
neutrófilos (interfere na
resposta inflamatória e
imunológica)
Fosfolipase C (Plc)
(hemolisina termo lábil)
Ramnolipídeo (Rhl) – Glicolipídeo (ramnose)
Fatores de virulência
Ação necrosante (degradação
de lipídeos e lecitina) (fosfatidil
colina da membrana de
eritrócitos)
surfactante pulmonar
Ramnolipídeo
Fosfolipase C
Ação
sinérgica
EF-2
Exotoxina A
Fator 2 de elongação
Exotoxina A (termo lábil e imunogênica) Inibe síntese
protéica Danos a tecidos e inibe ação de fagócitos
Fatores de virulência
Exotoxinas (ExoS (90% das cepas), ExoT, ExoU, ExoY)
(termo estável e imunogênica) Tóxicas para fagócitos
(macrófagos), danos teciduais)
Pigmentos
Piocianina
Catalisa a produção de superóxido e peróxido de
hidrogênio
-Danos aos tecidos endoteliais
-Impede o crescimento de outras bactérias
-Elimina a atividade ciliar respiratória
-Produz danos oxidativos nos tecidos oxigenados,
como o pulmonar
Pioverdina Sideróforo que se liga aos íons ferro e
pode regular secreção de outros FV (Exotoxina A)
Fatores de virulência
Leucocidina Inibe ação de neutrófilos e linfócitos
(capaz de matar o fagócito mesmo
após a bactéria ter sido fagocitada)
Fatores de virulência
Incapacidade de completar os primeiros passo da infecção
Não é capaz de invadi-las
Não conseguem manter a colonização persistente
concomitantemente com a produção de fatores tóxicos que
causariam danos ao indivíduo
Paradoxo da P. aeruginosa Muitos fatores virulência
Por que patógeno oportunista???
PACIENTES DE RISCO
-Queimaduras
-Fibrose cística
-Transplante de órgãos
-Traqueostomia
-Cateteres permanentes
-Neoplasia hematológica, diabetes, uso
corticóides, uso de antibióticos, próteses
intravascular, cateterização, etc.
Patogenicidade
Manifestações clínicas causadas por P. aeruginosa
Manifestação clínica Condições predisponentes
Endocardite Viciados em drogas injetáveis, indivíduo com prótese de válvulas
cardíacas, cirúrgias cardíacas (acometimento de valvas
cardíacas)
Sepsis Cirurgias, cateterização, queimaduras graves, leucemia,
diabetes mellitus
Infeções pulmonares
(Traqueobronquites,
Broncopneumonia
necrosante)
Pacientes com fibrose cística , pacientes entubados (lesão do
epitélio traqueal)
Infecções de ouvido
(otite)
Natação é um importante fator de risco
Infecções de feridas por
queimaduras
Infecções das vias
urinárias
Normalmente através de sondas vesicais (infecção nosocomial)
SNC - Meningites Via hematogênica, extensão de estruturas contíguas(ouvido, seios
paranasais) ou por via direta (punção lombar, traumatismo)
Infecções oculares
(ceratite e endoftalmite)
Associado a uso de lentes de contato, após cirurgias no olho
Dermatite por Pseudomonas aeruginosa
Ceratite por Pseudomonas aeruginosa
Infecção por Pseudomonas aeruginosa
Ectima gangrenoso
Vesículas eritematosas
que se tornam
hemorrágicas, necróticas e
ulceradas
cultura: isolamento e identificação
Material Clínico (lesões cutâneas, pús, urina, fezes, sangue,
líquido cefaloraquidiano, escarro, etc)
Gram: BGNÁgar sangue: hemolítica
McConkey: lactose negativa
série bioquímica
não fermentador
- oxidase positiva
- movimento positivo
- crescimento a 42º C
- pigmento
Diagnóstico
Bacterioscopia Método de Gram
Diagnóstico
ISOLAMENTO
Ágar sangue: hemolítica
McConkey: lactose negativa
Diagnóstico
Meio seletivo para P. aeruginosa para análise de água para
consumo humano.
Resistência à inúmeras drogas
Imipenem
Aminoglicosídeos (gentamicina)
Fluoroquinolonas (ciprofloxacina)
Polimixinas (caso de multiresistentes)
Tratamento
Gonçalves et al., 2009 Rev. Soc. Bras. Med. Trop. 42 (4), 2009
Taxa de portadores na comunidade: 0 a 6%
Taxa de portadores no hospital: 50%
Fontes de infecção diversificadas: flores, verduras,equipamentos respiratórios, água, medicamentos,endoscópios, anti-sépticos, prótese.
Fontes humanas do microrganismo podem serpacientes, profissionais de saúde ou visitantes.
Práticas efetivas de controle de infecção devem serconcentradas na prevenção da contaminação deequipamentos estéreis, como equipamento deventilação mecânica e máquinas para diálise.
Epidemiologia