Microbiologia e Micologia Básica

Autores Prof Flávio Buratti Gonçalves Prof Rafael Moysés Salgado Profa Roberta Sessa Stilhano Yamaguchi Profa Sandra Heloisa Nunes Messias Colaboradora Profa Marília Tavares Coutinho da Costa Patrão Microbiologia e Micologia Básica Professores conteudistas Flávio Buratti Gonçalves Rafael Moysés Salgado Roberta Sessa Stilhano Yamaguchi Sandra Heloisa Nunes Messias Todos os direitos reservados Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma eou quaisquer meios eletrônico incluindo fotocópia e gravação ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista Dados Internacionais de Catalogação na Publicação CIP G635m Gonçalves Flávio Buratti Microbiologia e Micologia Básica Flávio Buratti Gonçalves Rafael Moysés Salgado Roberta Sessa Stilhano Yamaguchi Sandra Heloisa Nunes Messias São Paulo Editora Sol 2021 172 p il Nota este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP Série Didática ISSN 15179230 1 Microbiologia 2 Bactéria 3 Micose I Gonçalves Flávio Buratti II Salgado Rafael Moysés III Yamaguchi Roberta Sessa Stilhano IV Messias Sandra Heloisa Nunes V Título CDU 6165 U51151 21 Flávio Buratti Gonçalves Biomédico graduado pela Universidade de Mogi das Cruzes 1996 Especialista em Diagnóstico Laboratorial de Doenças Tropicais pela FMUSP mestre em Saúde Pública pela Faculdade de Saúde Pública da USP 2000 e doutor em Patologia Ambiental e Experimental pela Universidade Paulista UNIP 2017 Possui habilitações nas áreas de análises clínicas microbiologia imunologia parasitologia saúde pública Atualmente é coordenador do curso de Biomedicina na modalidade semipresencial da UNIP e coordenador auxiliar do curso de Biomedicina campus IndianópolisBacelar É docente titular da UNIP nas áreas de microbiologia imunologia parasitologia e bioquímica É membro do Banco de Avaliadores BASis do Inep Rafael Moysés Salgado Biomédico graduado pela Universidade Paulista 2010 Mestre 2014 e doutor 2019 em Ciências pelo departamento de Imunologia do Instituto de Ciências Biomédicas ICB da Universidade de São Paulo USP no Laboratório de Imunologia de Doenças Infecciosas Lidi desenvolvendo projetos de pesquisa associados a doenças de Chagas malária e tuberculose experimentais Atuou como coordenador auxliar do curso noturno de Biomedicina campus IndianópolisBacelar UNIP 2020 Atualmente é docente titular da UNIP Roberta Sessa Stilhano Yamaguchi Possui graduação em Ciências Biológicas Modalidade Médica pela Universidade Federal de São Paulo Unifesp com habilitação em Biologia Molecular e Análises Clínicas É mestra e doutora em Ciências pelo programa de pósgraduação em Biologia Molecular Unifesp Pósdoutorado na área de Biomateriais na University of California Biomedical Engineering Department Davis Califórnia Estados Unidos Pósdoutorado no Departamento de Farmacologia e Bioquímica da Unifesp Atualmente é professora titular da UNIP e professora assistente no Departamento de Ciências Fisiológicas FCMSCSP onde desenvolve pesquisa científica nas áreas de terapia gênica e celular É presidente da Comissão Interna de Biossegurança e membro permanente do programa de pósgraduação em Ciências da Saúde na FCMSCSP Sandra Heloisa Nunes Messias Biomédica graduada pela Escola Paulista de Medicina mestre em Farmacologia pela Universidade Federal de São Paulo e doutora em Patologia Ambiental e Experimental pela UNIP Professora Titular de Farmacologia e atualmente é coordenadora geral do curso de Biomedicina da Universidade UNIP é também professora de cursos da área de saúde da UNIP A linha de pesquisa em que atua prendese aos aspectos da neuroimunomodulação e toxicologia Conselheira Honorária do CFBMCRBM é membro do Comitê de Ética de Pesquisa em Animais da UNIP e membro do Corpo Editorial da Journal of the Health Sciences Institute Revista do Instituto de Ciências da Saúde UNIP Delegada do Conselho Regional de Biomedicina CRBM1 na região de Descalvado São Carlos é membro do Banco de avaliadores BASis do Inep Prof Dr João Carlos Di Genio Reitor Prof Fábio Romeu de Carvalho ViceReitor de Planejamento Administração e Finanças Profa Melânia Dalla Torre ViceReitora de Unidades Universitárias Profa Dra Marília AnconaLopez ViceReitora de PósGraduação e Pesquisa Profa Dra Marília AnconaLopez ViceReitora de Graduação Unip Interativa EaD Profa Elisabete Brihy Prof Marcello Vannini Prof Dr Luiz Felipe Scabar Prof Ivan Daliberto Frugoli Material Didático EaD Comissão editorial Dra Angélica L Carlini UNIP Dr Ivan Dias da Motta CESUMAR Dra Kátia Mosorov Alonso UFMT Apoio Profa Cláudia Regina Baptista EaD Profa Deise Alcantara Carreiro Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico Prof Alexandre Ponzetto Revisão Vera Saad Ana Fazzio Sumário Microbiologia e Micologia Básica APRESENTAÇÃO 7 INTRODUÇÃO 7 Unidade I 1 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA 9 11 Importância da microbiologia 10 111 Importância da microbiologia sob aspecto ambiental microrganismos como indicadores da qualidade do ar água solo 10 112 Principais microrganismos como indicadores da qualidade dos alimentos 11 12 Ecologia microbiana 14 121 Diversidade biológica 14 122 Biofilmes e superfícies 14 13 Ciclo dos nutrientes e relações microbianas simbióticas 15 131 Ciclo do nitrogênio 15 132 Ciclo do carbono 17 14 Microbiota humana 18 2 INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA 22 21 Diferença entre célula procarionte e eucarionte 22 22 Estrutura bacteriana 27 23 Metabolismo e nutrição bacteriana39 24 Genética e reprodução bacteriana 45 25 Mecanismos de resistência a antimicrobianos 52 3 MÉTODOS DE COLORAÇÃO E CULTIVO 53 31 Coloração de Gram coloração de ZiehlNeelsen coloração de Fontana Tribondeau 53 32 Colorações especiais organelas e esporos 56 33 Preparo e diferenciação dos meios de cultura preparo da escala de McFarland e métodos de isolamento por esgotamento quantitativo contagem de UFC método de pour plate método de spread plate método NMP conservação de culturas 58 34 Normas de coleta transporte e armazenamento do material clínico para microbiologia 65 4 BACTÉRIAS DE INTERESSE CLÍNICO 67 41 Cocos Grampositivos 67 411 Staphylococus 68 412 Diagnóstico laboratorial de estafilococos72 413 Streptococcus e Enterococcus 73 414 Diagnóstico laboratorial de estreptococos e enterococos 76 42 Bacilos Gramnegativos fermentadores e não fermentadores 77 421 Bacilos Gramnegativos não fermentadores BNF 77 422 Família Enterobacteriaceae 78 423 Outros BGN 80 43 Bactérias anaeróbias e Neisserias 84 431 Neisseria gonorrhoeae e meningitidis 84 44 Bactérias anaeróbias 90 45 Espiroquetas 92 451 Treponema 92 452 Borrelia 94 453 Doença de Lyme 95 454 Febre recorrente 95 455 Leptospira 95 46 Bactérias de importância nosocomial Hospitalar 97 461 Enterococcus spp 98 462 Staphylococcus aureus 98 463 Klebsiella pneumoniae 102 464 Acetinobacter baumannii 102 465 Pseudomona aeruginosa 103 466 Enterobacter species 104 Unidade II 5 MICOLOGIA GERAL 109 51 Característica gerais dos fungos 109 6 BIOLOGIA DOS FUNGOS PATOGÊNICOS E CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS MICOSES 114 61 Micoses superficiais aspectos clínicos e laboratoriais 116 62 Micoses cutâneas aspectos clínicos e laboratoriais das dermatofitoses 120 63 Micoses subcutâneas aspectos clínicos e laboratoriais 124 64 Micoses sistêmicas aspectos clínicos e laboratoriais 127 65 Micoses oportunistas aspectos clínicos e laboratoriais 130 Unidade III 7 VIROLOGIA 137 71 Características gerais dos vírus 137 72 Estrutura e taxonomia viral 138 73 Replicação viral 140 74 Patogênese viral 142 8 PRINCIPAIS DOENÇAS VIRAIS 143 81 Diagnóstico laboratorial de infecções virais 153 82 Tratamento das infecções virais 155 7 APRESENTAÇÃO Objetivamos com este livro apresentar os principais tópicos que norteiam a microbiologia e a micologia básica abordando aspectos gerais da microbiologia bem como tópicos específicos em bacteriologia micologia e virologia Será possível compreender os elementos celulares bem como estruturais dos principais grupos microbianos e os processos aos quais estão envolvidos como reprodução nutrição metabolismo além das características genéticas e evolutivas de cada grupo Com o estudo atento e dedicado também será possível conhecer e compreender as principais patologias a estes microrganismos associadas reconhecendo sua importância para a saúde pública Debateremos sobre os principais métodos de prevenção diagnóstico e tratamento das principais patologias infecciosas INTRODUÇÃO Estudaremos as características gerais em termos de estrutura metabolismo reprodução e genética dos principais grupos de microrganismos sejam eles bactérias vírus ou fungos Será possível reconhecer a importância do estudo desses grupos microbianos considerando o aspecto de prevenção das principais doenças infecciosas tanto em populações humanas quanto em animais Da mesma forma este livro apresenta ainda que de forma sucinta os principais métodos aplicados ao diagnóstico e tratamento das principais doenças infecciosas bacterianas virais e fúngicas Este livro destinase a servir como instrumento da aprendizagem para o estudo da microbiologia e micologia buscando ser atrativo didático e contemporâneo Os conteúdos selecionados buscam atender de forma objetiva clara e concisa os conceitos mais relevantes da microbiologia e estão alinhados com os pressupostos metodológicos e de conteúdo do plano de ensinoaprendizagem do curso Com este material o estudante deverá adquirir as habilidades e competências necessárias estando apto a reconhecer as alterações do estado de saúde reconhecer e interpretar a evolução das doenças e elaborar um plano preventivo além de propostas terapêuticas Bons estudos 9 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Unidade I 1 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA Vamos iniciar esta unidade abordando uma pequena parte da história da microbiologia Embora não esteja registrado de forma concreta quem foi o pesquisador que fez as primeiras observações dos microrganismos admitese que o desenvolvimento da microscopia em meados do século XVII pelo pesquisador inglês chamado Robert Hooke tenha sido o principal marco na área da microbiologia e da micologia Robert Hooke ao observar células de cortiça no microscópio verificou a presença de um tipo celular filamentoso correspondente a um fungo Posteriormente um pesquisador holandês Anton van Leeuwenhoek observou organismos microscópicos sendo considerado um dos primeiros a fornecer descrições precisas de protozoários fungos e bactérias Nessa época o estudo da microbiologia não se desenvolvia rapidamente pois havia poucos microscópios e interesse nulo sobre os microrganismos Essa falta de interesse era decorrente da crença da teoria da geração espontânea que afirmava que os microrganismos surgiam de matéria inanimada a exemplo do caldo de carne Porém através de experimentos simples Francesco Redi e Lazzaro Spallanzani contestaram a teoria mostrando que a matéria inanimada como o caldo de carne cozido não dava origem a formas microscópicas de vida Foi somente no final do século XIX que Louis Pasteur descobriu que as bactérias eram as responsáveis por azedar o vinho e os laticínios Pasteur observou que os microrganismos eram importantes na vida das pessoas pois se as bactérias podiam azedar o vinho tornar o vinho doente elas também poderiam causar doenças nos humanos Pasteur demonstrou que a geração espontânea não era uma teoria válida pois os frascos de caldo de carne abertos ao ar sofriam contaminação uma vez que os microrganismos estavam presentes no ar e podiam causar doenças Pasteur postulou a teoria germinativa da doença que afirma que os microrganismos são a causa das doenças infecciosas Posteriormente o pesquisador alemão Robert Koch cultivou bactérias e injetou culturas puras de bacilos em camundongos demonstrando que os bacilos invariavelmente provocavam doença nos animais Somente no final do século XIX e na primeira década do século XX que os cientistas desenvolveram ainda mais a teoria enunciada por Pasteur e comprovada por Koch de forma que foram identificados muitos agentes de diferentes doenças infecciosas Muitos dos agentes etiológicos da doença microbiana foram descobertos durante esse período levando à capacidade de intervenção em epidemias e interrompendo a disseminação de microrganismos Apesar dos avanços na área da microbiologia nessa época raramente era possível fornecer tratamento adequado para salvar a vida de um paciente infectado Depois da Segunda Guerra Mundial os antibióticos foram introduzidos na medicina A incidência de pneumonia tuberculose meningite sífilis e muitas outras doenças diminuiu com o uso de antibióticos Os estudos com vírus não puderam ser efetivamente realizados até o desenvolvimento do microscópio eletrônico década de 1940 Nessa época também foram introduzidos métodos de cultivo para vírus e o 10 Unidade I conhecimento dos vírus se desenvolveu rapidamente Com o desenvolvimento das vacinas nas décadas de 1950 e 1960 doenças virais como poliomielite sarampo caxumba e rubéola ficaram sob controle A microbiologia moderna atual alcança muitos campos do esforço humano incluindo o uso de métodos de controle de qualidade na produção de alimentos o controle de microrganismos causadores de doenças em águas de consumo o desenvolvimento de produtos medicamentos e outros farmacêuticos e as aplicações industriais de microrganismos Alguns microrganismos podem ser utilizados para a fabricação de alimentos por exemplo laticínios fermentados como o iogurte bem como outros alimentos não lácteos como pães e bebidas alcoólicas além de vitaminas aminoácidos enzimas e suplementos para crescimento Uma das principais áreas da microbiologia aplicada é a biotecnologia Nesse campo os microrganismos são usados como fábricas vivas para produzir substâncias que incluem a insulina o interferon várias vacinas entre outros As bactérias podem ser usadas para aumentar a resistência das plantas a insetos e geadas e a biotecnologia terá uma grande aplicação de microrganismos no próximo século 11 Importância da microbiologia 111 Importância da microbiologia sob aspecto ambiental microrganismos como indicadores da qualidade do ar água solo O ser humano necessita do meio ambiente e precisa adaptarse a ele para manter sua integridade e a homeostase E como já mencionado o microbioma humano é capaz de se adaptar às condições exteriores O meio ambiente está em constante transformação decorrente do uso de tecnologias levando a alterações na composição total do ar da água do solo Sob o ponto de vista microbiológico os microrganismos são capazes de se adaptar a vários ambientes inclusive ao ar à água e ao solo A população e a diversidade de microrganismos presentes no ar são variáveis pois o ar não constitui um meio ideal para o crescimento de microrganismos Porém o ar é portador de poeira e de partículas que podem carregar os microrganismos ao longo de quilômetros de distância Alguns microrganismos que são transportados pelo ar podem morrer imediatamente mas há microrganismos muito resistentes no ar e podem sobreviver por meses aqueles que formam esporos ou cistos As condições de temperatura umidade luz solar e tamanho de partículas portadoras dos microrganismos definirão o destino final do microrganismo transportado no ar Alguns microrganismos transportados no ar podem causar doenças para animais e seres humanos como a Salmonellose Salmonella sp e a Brucelose Brucella sp ou capazes de causar doenças em lavouras de milho Puccina sorghi maçã Gymnosporum sp entre outros Os microrganismos presentes nos ambientes externos podem passar para ambientes fechados por meio de ventilação normal portas e janelas ou mesmo pelo sistema de arcondicionado Sendo assim a chance de contaminação por microrganismos em ambientes fechados é muito maior que em ambientes abertos pois a ventilação natural dispersa os contaminantes Nos ambientes climatizados onde temperatura e umidade do ar são controladas pelo arcondicionado alguns microrganismos 11 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA fungos bactérias algas ácaros amebas podem se utilizar de matéria orgânica pólen fragmentos de pele humana e de insetos como substrato para se multiplicar Os microrganismos capazes de sobreviver por longos períodos em ambientes secos incluem Aspergillus Legionella Acinetobacter Clostridium Nocardia entre outros sendo os três primeiros responsáveis por surtos de infecção hospitalar Na indústria durante o processo de fabricação dos produtos alimentícios eou farmacêuticos o ar das áreas de processamento pode contaminar os produtos com microrganismos patogênicos Os laticínios são os mais suscetíveis à contaminação por microrganismos transportados pelo ar Há várias técnicas para determinação da qualidade microbiológica do ar incluindo a técnica de amostrador de ar número de microrganismos em um determinado volume de ar e a técnica de sedimentação com placas de culturas deposição de partículas viáveis na superfície de um meio de cultura A água é fundamental para a existência da vida humana influenciando a saúde e a qualidade de vida Entretanto a água pode ser também o ambiente e o veículo de diversos tipos de patógenos parasitas fungos vírus e bactérias Assim a qualidade microbiológica é uma das características importantes da água de consumo humano para garantir que está em condições ideais para o consumo Várias doenças provocadas pelo consumo de água contaminada condições sanitárias precárias e falta de higiene constituem causas de mortes de indivíduos no Brasil e no mundo Para avaliar a qualidade da água são utilizadas os análises físicoquímicas já as análises microbiológicas são para a avaliação da potabilidade da água A presença de coliformes termotolerantes por exemplo Escherichia coli indica a contaminação da água por fezes e a presença de Enterococcus está relacionada à contaminação recente da água A Clostridium perfringens é encontrada na natureza e faz parte da microbiota intestinal do homem e de animais O solo é o principal reservatório de diversidade biológica Os microrganismos que habitam o solo possuem funções de grande importância pois participam da degradação de compostos orgânicos e ciclagem de nutrientes fixação biológica de nitrogênio ou auxiliando as plantas na absorção de nutrientes No solo é grande a diversidade de microrganismos bactérias fungos insetos nematóides protozoários algas oligoquetas e vírus Nas áreas agrícolas de plantio a microbiota do solo atua como base de seleção para as plantas Porém o solo pode atuar como uma fonte de importantes agentes causadores de doenças humanas visto que os indivíduos estão em contato permanente com o solo direta ou indiretamente via alimento água e ar O lançamento de esgotos no solo pode envolver riscos de contaminação do meio ambiente constituindo um grave problema de saúde pública Quanto maior o tempo que o microrganismo sobrevive no solo maior o risco à saúde Entre as doenças causadas pelo solo contaminado temos o tétano causado pela bactéria Clostridium tetani a esporotricose ou doença do jardineiro causada por fungos da espécie Sporothrix spp e a paracoccidioidomicose causada pelo fungo Paracoccidioides brasiliensis 112 Principais microrganismos como indicadores da qualidade dos alimentos Todos os alimentos que os seres humanos consomem devem apresentar em suas características qualidade e oferecer a devida segurança para que sejam consumidos sem que haja riscos para o bemestar e para a saúde No Brasil os órgãos responsáveis por fazer a fiscalização monitoramento e controle dos alimentos são a Agência Nacional de Vigilância Sanitária Anvisa e o Ministério da 12 Unidade I Agricultura que determinam leis e normas aplicadas às empresas do ramo alimentício e a todos que fazem parte das etapas de produção de alimentos Como os microrganismos estão amplamente presentes no ambiente quando não são aplicados os métodos de higienização e os cuidados na manipulação e distribuição haverá contaminação dos alimentos Alguns microrganismos são utilizados no preparo de alimentos como a fermentação Outros microrganismos não usados no preparo de alimentos causarão a deterioração do alimento tornandoo impróprio para o consumo Os microrganismos presentes nos alimentos podem ou não ser patogênicos Os patogênicos causam infecção intoxicação e toxiinfecção A infecção ocorre quando há após a ingestão dos microrganismos viáveis a colonização e a multiplicação no trato gastrintestinal como ocorre na salmonelose A intoxicação ocorre da ingestão de toxinas produzidas pelos microrganismos nos alimentos sem necessariamente a ingestão de microrganismos viáveis a exemplo da toxina botulínica produzida pelo Clostridium botulinum A toxiinfecção é decorrente da colonização dos microrganismos patogênicos e a formação das toxinas no trato intestinal como a causada por Clostridium perfringens Entre os microrganismos não patogênicos ou seja que são necessários no processamento de certos alimentos temos as leveduras Saccharomyces cerevisae utilizadas na produção de bebidas fermentadas e destiladas e na produção de pães Há também os microrganismos que embora não causem doenças promovem a deterioração dos alimentos levando a alterações nas características sensoriais cor odor paladar cheiro dos alimentos tornandoos impróprios para o consumo A maioria dos microrganismos causadores de enfermidades ao ser humano faze parte da flora microbiana natural do homem ou dos animais convivendo com eles sem causar quaisquer danos à saúde Há um grupo de microrganismos denominados indicadores que quando presentes em um determinado alimento podem fornecer informações sobre a ocorrência de contaminação por microrganismos fecais indicando possíveis condições sanitárias inadequadas durante o processamento produção ou armazenamento do alimento Os microrganismos indicadores são facilmente detectáveis e podem ser quantificados Além disso são claramente distinguidos de outros microrganismos da microbiota do alimento Os microrganismos indicadores não estão presentes como contaminante natural do alimento Os microrganismos indicadores podem ser aqueles que não oferecem riscos à saúde mesófilos psicrotróficos termófilos bolores e leveduras e aqueles que oferecem um risco baixo ou indireto à saúde coliformes totais coliformes fecais enterococos enterobactérias totais e Escherichia coli A análise microbiológica dos alimentos é fundamental para a verificação das condições de higiene em que o alimento foi processado o risco que o alimento pode oferecer à saúde do consumidor e se o alimento terá ou não a validade pretendida É indispensável que os padrões de especificações microbiológicos para alimentos nacionais ou internacionais sejam atendidos 13 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Lembrete Os alimentos são alvos frequentes da deterioração por microrganismos bactérias fungos e bolores Cerca de 20 das frutas e dos vegetais coletados são perdidos por deterioração microbiana Os cereais e as sementes oleaginosas são frequentemente afetados por fungos durante a colheita armazenamento e industrialização Carnes margarinas manteigas e creme de leite são deteriorados por bactérias que utilizam a elevação do pH para deterioração proteica São fatores que contribuem para a deterioração de alimentos por microrganismos Quantidade de água a água é fundamental para garantir a sobrevivência dos microrganismos pH o pH ideal auxilia no desenvolvimento das bactérias a maioria das bactérias se reproduz no pH na faixa de 65 a 75 com exceçao de bactérias lácticas que se multiplicam em pH mais baixo Nutrientes os nutrientes são fundamentais para o crescimento dos microrganismos como exemplos de fontes de nutrientes temos açúcares amido aminoácidos celulose e lipídios Composição química do alimento além das fontes de nutrientes os microrganismos necessitam também de fontes de nitrogênio vitaminas e minerais Agentes antimicrobianos naturais para evitar o ataque de microrganismo e retardar ou inibir o crescimento bacteriano existem estruturas biológicas que atuam como barreiras mecânicas impedindo a penetração dos microrganismos Exemplo casca dos ovos enzimas proteolíticas presente na clara etc Temperatura determina o ritmo e a quantidade total do crescimento microbiano As variações térmicas podem afetar os processos metabólicos velocidade de metabolismo e a morfologia forma celular Os microrganismos envolvidos na deterioração de enlatados dependem do pH dos alimentos Os alimentos enlatados oferecem riscos de proliferação de bactérias patogênicas inclusive Clostridium botulinum responsável pelo botulismo A bactéria Clostridium thermosaccharolyticum fermenta açúcares com produção de ácidos e de grandes quantidades de gases causando o estufamento da lata Quando ocorre deterioração sem estufamento essa deterioração denominada de ácida plana é causada por organismos termófilos encontrados no amido e nos açúcares utilizados na preparação de alimentos Tanto a deterioração que causa o estufamento da lata quanto a plana ocorrem quando as latas são estocadas em temperaturas mais elevadas que as normais 14 Unidade I 12 Ecologia microbiana 121 Diversidade biológica As interações entre os microrganismos entre si e com o ecossistema é o foco do estudo da ecologia microbiana Os ecossistemas microbianos e os respectivos microambientes são responsáveis pelo crescimento e pela propagação dos microrganismos havendo formações de populações microbianas que estão em associação com outros organismos e com o meio ambiente e que fazem biodegradação de compostos por meio de processos biológicos e químicos de substâncias A diversidade biológica nos ecossistemas tem se popularizado bastante nas últimas décadas principalmente devido à preocupação com as atividades humanas De uma forma geral a diversidade pode ser subdividida em pelo menos três tipos Alfa Beta e Gama A diversidade Alfa é a diversidade dentro de um habitat ou comunidade abundância relativa A diversidade Beta está relacionada à diversidade entre habitats medindo o quanto a composição de espécies varia de um lugar para outro A diversidade Gama é a diversidade de uma grande área bioma continente etc A diversidade biológica poderia ser medida pela contagem do número de espécies Porém a diversidade não é simplesmente um sinônimo de quantidade de espécies no ambiente pois a quantidade relativa das espécies dentro de comunidades locais varia bastante Na prática quanto maior o número de espécies e mais uniformes as suas proporções relativas maior a diversidade de uma associação ou comunidade Assim sendo para se conhecer a diversidade é necessário identificar e conhecer os grupos biológicos e o ambiente 122 Biofilmes e superfícies Os biofilmes microbianos representam comunidades de células aderidas entre si a uma superfície estando embebidas por uma matriz de substâncias extracelulares produzidas pelos próprios microrganismos com a finalidade de aumentar a sua sobrevivência em um determinado meio Essas substâncias de produção microbiana são também denominadas slime Na natureza as bactérias que vivem dispersas em um meio líquido são denominadas bactérias planctônicas Quando essas bactérias planctônicas estão aderidas a uma superfície passam a ser denominadas bactérias sésseis O biofilme pode apresentar uma ou mais espécies de microrganismos Pode ser constituído de bactérias Grampositivas Gramnegativas e leveduras Além de bactérias quando o biofilme está instalado em superfície banhada por sangue outros elementos celulares podem estar agregados no biofilme como plaquetas A primeira fase da formação do biofilme é a adesão primária a uma superfície que depende tanto dos elementos microbianos elementos de virulência de microrganismos denominados adesinas que são os pili e as fimbrias como do tipo de superfície e do ambiente no qual a superfície está inserida A interação com estruturas do hospedeiro tal como plaquetas e fibrinas também favorece a formação 15 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA do biofilme A partir de então ocorre a adesão secundária ou ancoragem quando as células microbianas passam a produzir uma matriz de polissacarídeo agregando os elementos ancorados no biofilme Essa adesão secundária gera uma firme camada de elementos sólidos Alguns microrganismos são mais frequentemente associados à produção de biofilmes Candida albicans Staphylococcus coagulase negativa Enterococcus spp Klebsiela pneumoniae Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus Entre as vantagens quanto aos microrganismos se organizarem em biofilmes podemos acrescentar que a matriz de polissacarídeo oferece um ambiente protetor às células microbianas dificultando a penetração de agentes germicidas pois a matriz de polissacarídeo age como uma barreira Além disso essa forma de organização também favorece a captação de elementos necessários à sobrevivência favorecendo a circulação de água oxigênio e nutrientes Os biofilmes podem ocorrer em qualquer ambiente que combine a presença de líquido superfície microrganismos Nos ambientes urbanos os biofilmes podem estar presentes em sistema de tubulações de água e de esgoto em reservatórios de água e em edificações A formação de biofilmes também pode ocorrer em dispositivos médicos que têm contato direto ou indireto com os pacientes Entre os dispositivos médicos mais frequentemente afetados pela ocorrência de biofilmes temos as próteses ortopédicas cardíacas vasculares e os cateteres vasculares urinários ou de sistema nervoso As fontes potenciais de microrganismos nesses dispositivos são a o próprio paciente pela pele e mucosas ou por focos de infecção a distância ou bacteremias b os profissionais de saúde pelas mãos por meio de contaminação durante procedimentos e c do ambiente pela água e antissépticos contaminados Para a prevenção de formação de biofilmes devese reduzir ao máximo a presença de microrganismos no ambiente e usar produtos com superfícies ou condições que desfavorecem a adesão primária 13 Ciclo dos nutrientes e relações microbianas simbióticas 131 Ciclo do nitrogênio O nitrogênio é um nutriente utilizado por vários microrganismos para formar proteínas ácidos nucleicos e outros componentes das células O nitrogênio N2 é o principal componente do ar e apesar de sua grande disponibilidade poucas células são capazes de utilizálo dessa forma sendo essa uma capacidade atribuída a alguns tipos de bactérias e cianobactérias Os eucariontes conseguem utilizar o nitrogênio na forma de compostos orgânicos tais como aminoácidos e proteínas As plantas e algas por sua vez utilizam o nitrogênio na forma de íons nitrato NO3 ou é íons amônio O ciclo do nitrogênio começa com a transformação do N2 da atmosfera nitrogênio gasoso em outros compostos nitrogenados amônia NH3 ou íons amônio NH4 sendo esse processo denominado de fixação biológica Na fixação biológica temos a ação das bactérias do gênero Rhizobium que vivem nas raízes de plantas leguminosas Essa é uma relação do tipo mutualismo uma vez que ambas são 16 Unidade I beneficiadas Enquanto as plantas fornecem proteção e alimento as bactérias fornecemlhe o nitrogênio Ao morrerem essas plantas liberam o nitrogênio de suas moléculas orgânicas na forma de amônia NH3 As bactérias nitrificantes Nitrosomonas e Nitrobacter são capazes de oxidar o nitrogênio em nitritos e nitratos O processo de nitrificação pode ser dividido em duas etapas a nitrosação em que atua a bactéria do gênero Nitrosomonas e a nitratação em que atua a bactéria do gênero Nitrobacter Na nitrosação a amônia é convertida em nitrito NO2 na nitratação os íons nitrito são transformados em nitrato NO3 Os compostos inorgânicos de nitrogênio liberados no solo são absorvidos e convertidos pelas plantas algas e algumas bactérias em compostos orgânicos que passam a estar disponíveis na cadeia alimentar Nas plantas o nitrato ajuda na síntese de aminoácidos e bases nitrogenadas Os animais utilizam os compostos orgânicos os quais são obtidos na alimentação e liberamnos na forma de excretas No processo de decomposição os compostos orgânicos podem ainda sofrer ação de bactérias que os convertem em nitrato amônia ou até mesmo nitrogênio capaz de retornar à atmosfera Caso o nitrogênio siga o caminho de devolução para a atmosfera dizse que ocorreu um processo de desnitrificação o qual é realizado pelas bactérias desnitrificantes Alternativamente quando ocorre o surgimento excessivo de organismos como algas e cianobactérias pelo aumento de nutrientes especialmente de nitrogênio e fósforo ocorre o que chamamos de eutrofização Um ambiente eutrofizado acaba adquirindo uma coloração turva e a quantidade de oxigênio diminui o que causa a morte de várias espécies Fixação industrial Fertilizantes nitrogenados Nitrogênio N2 gasoso no ar Fixação biológica por leguminosas e cianobactérias Plantas não fixadoras de nitrogênio Alimentação e excreção animal Alimentação e excreção animal Cultivares não leguminosas Nitratos NO3 Desnitrificação Desnitrificação Relâmpago Relâmpago Adubo Adubo Fixação Fixação atmosférica atmosférica Sais de amônio NH4 Bactérias no solo Bactérias no solo Figura 1 Ciclo do Nitrogênio 17 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA As bactérias nitrificantes têm importante papel no ciclo do nitrogênio permitem que a amônia NH3 proveniente da produção por bactérias fixadoras da excreção de animais e putrefação de matéria orgânica seja convertida em nitratos NO3 diretamente absorvidos pelas plantas A produção de nitratos ocorre em duas etapas cada uma é realizada por bactérias quimiossintetizantes altamente especializadas as Nitrosomonas e as Nitrobacter As Nitrosomonas transformam amônia em nitritos Os nitritos são tóxicos às plantas raramente porém se acumulam no solo As Nitrobacter transformam nitritos em nitratos De maneira simplificada os nitratos assim formados podem ser absorvidos pelas plantas verdes Na realidade no interior da célula vegetal os nitratos são reconvertidos à amônia que é utilizada para a produção de aminoácidos Um fato importante e que precisa ser frisado as bactérias nitrificantes são autótrofas quimiossintetizantes Como as plantas verdes elas podem fabricar substâncias orgânicas a partir da matériaprima simples contrariamente às plantas porém não utilizam luz Para produzir matéria orgânica usam a energia liberada na oxidação da amônia ou do nitrito As bactérias desnitrificantes partem de compostos nitrogenados como nitratos e nitritos e matéria orgânica nitrogenada extraindo delas o N2 que é devolvido à atmosfera fechandose assim o ciclo Portanto a desnitrificação é basicamente um processo de respiração anaeróbica 132 Ciclo do carbono Um dos principais elementos que constituem a vida é o carbono que é indispensável Por estar presente nos seres vivos e por ser um dos responsáveis pela fotossíntese sem ele não existiria o primeiro alimento da cadeia alimentar os produtores além de manter o planeta Terra aquecido pelo efeito estufa não o deixando virar um bloco de gelo O ciclo do carbono se constitui pela absorção do gás carbônico pelos vegetais no processo de fotossíntese Metade desse carbono absorvido é liberado para a atmosfera e a outra metade o vegetal a utiliza para produzir açúcares glicoses Ao ingerir as plantas os animais ingerem juntamente o carbono para seu organismo sendo liberado através da respiração ou de sua decomposição Como alguns fungos e bactérias são responsáveis pela decomposição tanto de animais como de vegetais eles ingerem parte desse carbono liberandoo para a atmosfera e para o solo Além das bactérias o processo de queimadas também libera o gás carbônico no solo e na atmosfera Os vegetais pelo processo de respiração também absorvem gás carbônico e liberam oxigênio ao contrário dos animais Como vimos em um ecossistema os organismos estão constantemente interagindo entre si tais relações podem ser intraespecíficas ou interespecíficas Em função dos tipos de dependência que os organismos mantêm entre si e do prejuízo ou benefício para os organismos envolvidos essas relações ainda são subdivididas em harmônicas e desarmônicas Nas relações harmônicas não existe prejuízo para nenhuma das espécies envolvidas e pelo menos uma delas é beneficiada já nas desarmônicas ocorre prejuízo de uma das espécies e benefício da outra A simbiose é uma relação interespecífica harmônica e estável em geral de longa duração frequentemente encontrada nas comunidades terrestres 18 Unidade I e aquáticas com papel fundamental no surgimento das principais formas de vida na Terra e na geração de diversidade biológica Um exemplo importante de como estas relações simbióticas se tornaram importantes e alvo de grandes estudos elas dão origem aos chamados produtos de origem natural sejam esses resultado das interações entre os organismos entre si eou desses com o ambiente Os produtos naturais de origem microbiana constituem fontes promissoras para a bioprospecção de novas moléculas com potencial aplicação na medicina agricultura e nos estudos de processos biológicos biologia química De fato a investigação de microrganismos que vivem em associações simbióticas com outros organismos exemplo plantas insetos organismos marinhos nematoides e mesmo com outros microrganismos vem sendo cada vez mais explorada na química de produtos naturais como uma alternativa para a busca de moléculas com atividade biológica 14 Microbiota humana A microbiota humana corresponde ao conjunto de todos os microrganismos que habitam o organismo de um ser humano A microbiota pode ser variável entre os indivíduos sendo que os fatores intrínsecos características genéticas nutricionais fisiológicas do hospedeiro entre outras inerentes ao ser humano que hospeda os microrganismos influenciará a colonização o controle a composição e a função específica da microbiota A microbiota humana pode contribuir para a manutenção da saúde do ser humano ou pode causar certas patologias Os microrganismos pertencentes à microbiota podem ser classificados em mutualistas comensais e oportunistas Os microrganismos mutualistas ajudam a proteger o ser humano hospedeiro pois produzem nutrientes ao ser humano e auxiliam no desenvolvimento do sistema imunológico Como exemplo de mutualistas temos as bifidobactérias da microbiota intestinal bactérias pertencentes ao gênero Bifidobacterium sendo também conhecidas como bactérias probióticas Essas bactérias não apresentam nenhuma patogenicidade e colonizam predominantemente o intestino Os comensais são aqueles que mantêm simbiose com o ser humano sem produzir benefícios ou malefícios ou seja em condições de normalidade não causam doenças ao ser humano Por exemplo a bactéria Helicobacter pylori habita o estômago de 50 da população mundial e convive com o seu hospedeiro de forma a adaptarse ao meio gástrico Na maioria das pessoas essa bactéria comportase como comensal mas em outras pessoas essa bactéria pode provocar gastrite crônica ativa úlcera péptica e até neoplasias Os oportunistas são aqueles que podem causar diversas patologias nos indivíduos que apresentam o sistema imune comprometido devido a vários fatores como nos casos de infecção pelo HIV quimioterapia ou radioterapia durante o tratamento do câncer queimaduras extensas entre outros 19 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A microbiota humana normal apresenta milhares de células microbianas simbióticas hospedadas por cada indivíduo nos sítios não estéreis boca garganta narina pele intestino e vagina Essa flora microbiana se inicia nos recémnascidos e pode mudar no decorrer da vida do indivíduo resultando em comunidades bacterianas relativamente estáveis A maioria das pessoas saudáveis convive com a maioria dos microrganismos que colonizam partes não estéreis do corpo sem causar doenças Esses microrganismos são chamados de flora residente ou permanente ou seja a flora considerada normal para o local em questão Alguns fatores ambientais como condições sanitárias hábitos de higiene dieta uso de antibióticos podem influenciar quais espécies irão compor a flora residente de um indivíduo A flora residente é benéfica ao hospedeiro e habitualmente protege o organismo contra microrganismos causadores de patologias Os microrganismos diferem tanto qualitativa quanto quantitativamente dependendo do local em que se alojam no organismo e também da população bacteriana envolvida No entanto sob certas condições como o uso de antibióticos lesão ou cirurgia sistema imunológico debilitado em função de Aids ou câncer uso de corticosteroides quimioterapia para câncer os microrganismos que fazem parte da flora residente de uma pessoa podem causar patologias específicas Exemplificando temos o Streptococcus pyogenes uma bactéria que pode habitar a orofaringe sem causar efeitos nocivos Quando ocorre uma situação de depressão do sistema imunológico essa bactéria pode causar a faringite estreptocócica Existe um grupo de microrganismos que podem ser não patogênicos ou potencialmente patogênicos chamado de flora transitória que coloniza os indivíduos por um período preestabelecido horas ou semanas e não se estabelece não se multiplica e não coloniza permanentemente A pele apresenta uma microbiota residente bem definida e relativamente constante A microbiota da pele é variável nas diferentes regiões anatômicas em função da presença ou não de secreções uso habitual de roupas ou proximidade de mucosas boca nariz e áreas perineais Os microrganismos residentes predominantes da pele são bacilos aeróbios e anaeróbios estafilococos aeróbios e anaeróbios não hemolíticos bacilos Grampositivos aeróbios estreptococos e enterococos bacilos coliformes Gram negativos e Acinetobacter fungos e leveduras nas pregas cutâneas micobactérias não patogênicas em áreas ricas em secreções sebáceas Os fatores importantes para eliminação da flora não residente da pele incluem o pH da pele de um indivíduo adulto ao redor de 55 os ácidos graxos presentes nas secreções sebáceas e a lisozima A ocorrência de sudorese intensa e a lavagem da pele durante procedimentos de asseio banho por exemplo não eliminam nem modificam significativamente a flora residente normal As mãos merecem atenção como um veículo eficiente para transmissão de infecções e bactérias Nas mãos a microbiota é composta por microrganismos residentes que se encontram nas camadas mais profundas da pele sendo assim mais difíceis de serem removidos e por microrganismos transitórios que colonizam a camada mais superficial da pele de fácil remoção com a lavagem das mãos A microbiota transitória normalmente é adquirida pelo contato com superfícies contaminadas ou com outras pessoas Os microrganismos transitórios representados principalmente pelas bactérias Gramnegativas são facilmente removidos pela lavagem adequada das mãos com detergentes eficazes Os microrganismos residentes na maioria bactérias Grampositivas são mais dificilmente removidos 20 Unidade I Em especial para os profissionais da área de saúde a colonização das mãos durante as mais variadas atividades laborais é de crucial importância Sem os devidos cuidados e proteção as mãos dos profissionais da saúde podem se tornar permanentemente colonizadas por microrganismos patogênicos adquiridos no ambiente de trabalho A higienização das mãos dos profissionais da saúde antes do contato com paciente antes da realização de procedimentos após exposição a materiais biológicos ou fluidos corporais e após contato com pacientes ou ambientes com pacientes tem como objetivo a remoção da maior quantidade possível de microrganismos da microbiota transitória de pelos células descamativas suor sujidade e oleosidade sendo a principal medida de prevenção da transmissão de microrganismos A transmissão de doenças infecciosas pelas mãos de pessoas que manipulam alimentos também é considerada de crucial importância Os microrganismos das mãos entram em contato com o alimento durante a manipulação e preparo devendo os manipuladores de alimentos seguir as normas básicas de higienização das mãos antes e após o preparo dos alimentos As mucosas da boca e da faringe são quase sempre estéreis ao nascimento podendo ser contaminadas por microrganismos durante a passagem pelo canal de parto parto normal ou em contato com o ambiente externo durante a cesárea Nas primeiras quatro a 12 horas de vida os Streptococcus viridans colonizam e se tornam os membros mais importantes da microbiota residente permanecendo por toda vida Logo que o indivíduo nasce aparecem os estafilococos aeróbios e anaeróbios os diplococos Gram negativos e os lactobacilos Quando é iniciada a primeira dentição também colonizam as espiroquetas anaeróbias e espécies de Fusobacterium As leveduras principalmente diferentes espécies de Candida também são encontradas na boca A microbiota das narinas consiste em corinebactérias estafilococos e estreptococos Na faringe e traqueia encontramos estafilococos estreptococos pneumococos neissérias haemophilus e Mycoplasma Os bronquíolos e alvéolos são normalmente estéreis A microbiota normal do trato intestinal ao nascimento também é estéril Os microrganismos são introduzidos através da ingestão dos alimentos Nos bebês lactentes amamentados ao seio o intestino é repleto de microrganismos aeróbios anaeróbios Grampositivos destacandose os estreptococos e lactobacilos produtores de ácido láctico Somente por volta dos dois anos de idade a microbiota intestinal atinge o equilíbrio O esôfago contém microrganismos provenientes da boca e dos alimentos O nível de microrganismos no estômago é baixo devido à acidez gástrica Assim sendo em condições de normalidade o pH ácido do estômago promove proteção contra infecções causadas por alguns microrganismos entéricos O pH do conteúdo intestinal é alcalino No cólon 9699 da microbiota residente é constituída de anaeróbios lactobacilos anaeróbios cocos Grampositivos anaeróbios espécies de bacterioides principalmente B fragilis espécies de Fusobacterium e clostrídios Somente de 14 da microbiota normal do cólon é constituída de aeróbios facultativos 21 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A microbiota intestinal residente é importante na absorção de nutrientes na síntese de vitamina K desconjugação de ácidos biliares e no antagonismo a patógenos microbianos A ação da microbiota intestinal produz produtos de degradação que são absorvidos pelo organismo Quando o indivíduo recebe medicamentos antimicrobianos pode haver supressão temporária da microbiota fecal suscetível a esses fármacos Os microrganismos do trato gastrintestinal incluem peptostreptococus fusobacterium bacterioides estreptococos estafilococos lactobacilos coliformes bifidobactérias e clostridium No olho a conjuntiva é um ambiente estéril Porém os microrganismos predominantes da conjuntiva são Staphylococcus epidermides e Corynebactérium xerosis e eventualmente podem ser encontradas outras bactérias A microbiota da conjuntiva é controlada pela lisozima presente na lágrima A microbiota da orelha é variável conforme a região anatômica O canal auditivo externo possui microbiota correspondente à da pele sendo que também podem ser encontradas Pseudomonas aeruginosas e S pneumoniae A porção da orelha média e orelha interna são estéreis e qualquer bactéria provoca infecção No trato genitourinário a porção anterior da uretra de homens e de mulheres contém pequeno número de microrganismos provenientes da pele e do períneo Os microrganismos geralmente aparecem na urina eliminada A microbiota normal da vagina varia ao longo dos anos Após o nascimento até o início da puberdade aparecem lactobacilos aeróbios que persistem enquanto o pH estiver ácido Na puberdade quando o pH se torna neutro aparece uma flora mista composta de cocos e bacilos Os lactobacilos aeróbios e anaeróbios reaparecem em grande quantidade e contribuem para manutenção do pH ácido Com o advento da menopausa os lactobacilos diminuem em número e reaparece uma flora mista O útero é um sítio anatômico estéril além dele outros locais ou sítios são considerados estéreis como o sangue cérebro coração rins ureteres e outros órgãos Portanto qualquer microrganismo isolado de amostras clínicas proveniente desses sítios será considerado um agente patogênico em potencial Observação Apesar de muitos autores se referirem à microbiota quase como sinônimo de bactérias a microbiota engloba além dessas fungos protozoários e vírus apesar de não ser capaz de se reproduzir sozinho o vírus também entra nesse grupo Além disso atualmente os termos flora e microbiota foram substituídos pelo termo microbioma 22 Unidade I 2 INTRODUÇÃO À BACTERIOLOGIA 21 Diferença entre célula procarionte e eucarionte As células são as unidades estruturais e funcionais dos seres vivos de maneira geral as células são pequenas unidades formadas por uma delimitação membranosa preenchida com uma solução aquosa rica em compostos são caracterizadas pela presença de material genético e capazes de originar cópias de si mesmas Saiba mais Você pode saber mais sobre microbioma lendo o artigo a seguir MIMICA M J Microbioma humano conceito principais características e potenciais implicações patológicas e terapêuticas Arq Med Hosp Fac Cienc Med v 62 n 1 p 4245 2017 Disponível em httpsbitly3lRg5aX Acesso em 26 mar 2021 O avanço da microscopia óptica impulsionou o estudo da biologia celular revelando uma imensa variabilidade morfológica e metabólica e distinguindo tipos celulares porém mesmo com tal complexidade podemos classificar as células em dois grandes grupos procariontes e eucariontes separados de acordo com suas características estruturais e funcionais A classificação é determinada pela presença eou ausência da especialização de membranas intracelulares como a carioteca membrana que circunda o material genético definindo uma organização nuclear e de organelas citoplasmáticas envolvidas por membrana A terminologia possui origem grega Káryon corresponde núcleo e thékê caixa invólucro quando associados aos prefixos pro anterior e eu verdadeiro indicam as respectivas definições procarionte célula anterior à organização nuclear eucarionte célula que apresenta núcleo Acreditase que esses tipos celulares estejam evolutivamente interligados originados de uma única célula ancestral A teoria endossimbiótica preconiza que uma célula procarionte pequena sem especialização de membrana ou seja sem a presença de organelas membranosas intracelulares e organização nuclear evolui para uma célula eucarionte primitiva grande presença de membrana especializada citoesqueleto e núcleo que adquire a especialidade de fagocitar internalizar partículas externas o processo responsável por tal transformação não é completamente definido 23 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A célula eucarionte primitiva teria fagocitado uma célula procarionte consumidora de oxigênio sem degradála e revestindoa com membrana originando a mitocôndria em células animais organela responsável pela respiração celular e produção de energia a teoria é sustentada pelo fato de a mitocôndria possuir membrana dupla DNA próprio e ser capaz de se multiplicar independentemente Oportunamente células eucariontes primitivas fagocitariam células procariontes fotossintetizantes originado os cloroplastos nas células vegetais também responsáveis pela obtenção de energia Os procariontes são seres unicelulares representados pelas arqueias encontradas em habitats extremos e em sua absoluta maioria pelas bactérias em geral são menores e estruturalmente menos complexos que os eucariotos sendo caracterizados pela ausência de organelas revestidas por membrana e pela consequente presença de um nucleoide possuindo todo DNA organizado em um único cromossomo encontrado de forma circular e disperso no citosol salvo poucas exceções como Gemmata obscuriglobus possuem membrana dupla circundando o núcleo Vibrio cholerae possuem dois cromossomos e algumas que possuem um cromossomo de arranjo linear As paredes celulares possuem um polissacarídeo complexo em sua composição o peptídeoglicano diferindo no número de camadas presentes característica útil para classificação e identificação de espécies bacterianas Em condições normais se dividem por fissão binária ou divisão binária após a duplicação do DNA a célula se divide em duas processo consideravelmente simples comparado aos eucariotos Apesar de aparentar simplicidade as bactérias são quimicamente heterogêneas apresentando uma extrema diversidade metabólica e exigências nutricionais bastante distintas utilizandose de materiais orgânicos eou inorgânicos para sustentar seu crescimento por exemplo algumas são aeróbias necessitam do oxigênio para oxidação de moléculas enquanto outras são anaeróbias estritas e morrem quando expostas à mínima concentração de oxigênio Observação As células procariontes geralmente não apresentam especialização de membrana ou seja não apresentam organelas membranosas possuem ribossomos e nucleoide seu material genético não é envolto por uma membrana 24 Unidade I Figura 2 Célula procarionte e suas estruturas representativas As estruturas marcadas em vermelho estão presentes em todas as bactérias No canto superior direito uma microfotografia de uma célula procarionte 25 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Os eucariontes compreendem seres unicelulares constituídos por uma única célula como protozoários e leveduras ou pluricelulares compostos por várias células com funções distintas e representados por organismos complexos como animais plantas fungos filamentosos espécies de algas podem ser unicelulares ou pluricelulares No citoplasma encontramos várias organelas revestidas de membrana como aparelho de Golgi retículo endoplasmático lisossomos assim como organelas não membranosas como o centríolo Quando presentes as paredes celulares são bem menos complexas se comparadas aos procariontes O DNA é encontrado no núcleo disposto de forma linear e associado a histonas proteínas responsáveis pela condensação e remodelamento do material genético assim como pela regulação da expressão gênica a capacidade de organização em cromossomos múltiplos é essencial para assegurar a viabilidade da divisão celular nos eucariontes processo denominado mitose que resulta na geração de duas células filhas após duplicar o material genético e orientálos adequadamente na geração de dois novos conjuntos idênticos Apesar da grande variedade morfológica dentro dos grupos procarionte e eucarionte é possível fundamentar algumas diferenças claras como o tamanho as células procariontes em geral apresentam entre 02 e 2 µm de diâmetro enquanto eucariontes de 10 a 100 µm consideravelmente maiores Os flagelos em procariotos são uma construção simples de dois blocos de proteína com movimentos rotacionais já nos eucariotos são formados por microtúbulos com deslocamentos ondulatórios A parede celular é responsável pela proteção da célula às alterações desfavoráveis no meio externo assim como evita a lise celular desencadeada por um desequilíbrio osmótico desbalanço da pressão exercida pela água no ambiente intracelular e extracelular Ela apresenta uma estrutura bastante rígida contribuindo para o formato apresentado pela célula porém caso o volume celular aumente pode se estender conforme necessário As paredes celulares quando presentes nos eucariontes são quimicamente mais simples caracterizadas pela presença de celulose nos vegetais e quitina nos fungos enquanto nos procariontes incluemse camadas de peptídeoglicano em paredes celulares típicas Ambos os grupos possuem citoesqueleto fibras proteicas conectivas responsáveis pela sustentação organização celular essenciais no processo de divisão celular essas proteínas são encontradas no citoplasma material intracelular delimitado pela membrana plasmática formando microfilamentos de actina filamentos intermediários e microtúbulos nos eucariontes e são representadas respectivamente por MreB ParM e FtsZ nos procariontes Células eucariontes podem se movimentar sobre superfícies assim como distribuir os nutrientes intracelulares movimento denominado fluxo citoplasmático não encontrado em procariontes Distintamente as enzimas fundamentais localizamse no citoplasma procariótico e encontramse essencialmente armazenadas nas organelas eucarióticas 26 Unidade I Figura 3 Células eucariontes e suas estruturas representativas A ilustração indica a idealização de uma célula eucariótica composta por metade representando uma célula vegetal e a outra metade uma célula animal as estruturas compartilhadas e exclusivas de cada célula estão indicadas Em seguida microfotografias eletrônicas de uma célula vegetal e de uma célula animal 27 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A recombinação genética nos procariontes limitase à transferência de DNA em contrapartida os eucariontes podem executar recombinação sexual envolvendo a geração dos gametas durante o processo de meiose 22 Estrutura bacteriana As inúmeras espécies bacterianas podem diferir consideravelmente em relação à morfologia atividade bioquímica e necessidades nutricionais ainda assim compartilham estruturas básicas que as classificam como procariontes A maioria das bactérias possui entre 02 e 2 µm de tamanho e de 2 a 8 µm de comprimento e morfologicamente elas podem ser encontradas em forma de cocos esféricas bacilos bastonetes e espiraladas tais formas podem estar organizadas de distintas maneiras Os cocos normalmente são redondos mas também podem ser ovais achatados ou alongados nas extremidades e durante o seu processo de divisão celular podem continuar conectados criando níveis organizacionais distintos caso os cocos permaneçam em pares após a divisão são conhecidos como diplococos aqueles que se dividem em dois planos e associamse em quatro são chamados de tétrades os que permanecem ligados em forma de cubo compreendendo grupos de oito cocos são as sarcinas aqueles que se conectam em forma de cadeias são denominados estreptococos e por fim os cocos que se dividem em múltiplos planos e apresentam agrupamentos em formato de cacho de uva são conhecidos como estafilococos As características morfológicas são essenciais para a identificação de cocos na microscopia e além disso essa classificação pode ser usada como referência para nomenclatura do gênero de bactérias quando escrito em latim letra maiúscula e itálico por exemplo Staphylococcus aureus bactéria associada a infecções cutâneas como abcessos mas podem causar quadros mais graves como endocardite e septicemia além de apresentarem cepas multirresistentes à tratamento com antibióticos oferecendo grande risco hospitalar e comunitário Os bacilos comumente formam cadeias longas e emaranhadas apresentando menor variabilidade de agrupamentos por se dividirem ao longo de um único eixo sendo a grande maioria encontrada como bastonete simples ou bacilo único mas também podem ser identificados como diplobacilos e estreptobacilos Porém apresentam morfologias distintas em relação às características de suas extremidades podendo ser mais arredondas ou cônicas ou então possuir configuração mais alongada ou achatada inclusive alguns possuem uma forma ovalada que se assemelha aos cocos sendo chamados de cocobacilos O termo bacilo também é encontrado na nomenclatura de gêneros bacterianos 28 Unidade I Figura 4 Disposição dos cocos Apresentação dos diferentes arranjos encontrados nos cocos de acordo com o plano de divisão a a divisão inicial em um único plano origina diplococos e estreptococos b as tétrades são resultado da divisão em dois planos c as sarcinas são resultado da divisão em três plano d a divisão em planos múltiplos origina os estafilococos 29 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 5 Disposição dos bacilos a bacilo isolado b diplobacilos união de pares c estreptobacilos d cocobacilos As bactérias espiraladas não são retas apresentando uma ou mais curvaturas Os vibriões são bastonetes com um único ponto de curvatura as espiroquetas possuem forma helicoidal como um sacarolha com vários pontos curvados e são flexíveis os espirilos também possuem forma helicoidal porém são bastante rígidos Enquanto as espiroquetas utilizam filamentos axiais contidos em uma bainha externa para movimentação os espirilos usam apêndices externos chamados de flagelos 30 Unidade I Figura 6 Bactérias espirais Possuem formato em espiral e podem apresentarse nas seguintes formas a vibrião e as espiraladas b espirilo c espiroqueta A maioria das espécies bacterianas possui uma única forma ou seja é monomórfica porém condições ambientais podem alterar sua forma dificultando sua identificação Ademais algumas bactérias são pleomórficas ou seja podem apresentar formas variadas o formato de uma célula bacteriana é definido geneticamente de maneira hereditária Apesar das grandes variações morfológicas muitas estruturas são compartilhadas pelas bactérias e serão descritas mais adiante O glicocálice é um revestimento viscoso e gelatinoso formado por uma camada de carboidratos polissacarídeos polipeptídios ou ambos produzido no ambiente intracelular e secretado na superfície celular externo à parede celular Caso o glicocálice esteja organizado e fortemente fixado à parede celular é conhecido como cápsula se a substância não se encontra bem aderida à parede celular e for mal organizada é descrita como uma camada limosa Nem todas as bactérias são encapsuladas a presença da cápsula é importante para conferência de virulência ou seja capacidade de induzir determinada patologia no hospedeiro por exemplo somente espécies bacterianas de Streptococcus pneumoniae encapsuladas são capazes de causar pneumonia permitindo a adesão e a colonização no trato respiratório assim como prevenir a fagocitose 31 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Ao liberar uma substância polimérica extracelular SPE o glicocálice é fator essencial na formação dos biofilmes originando uma camada viscosa em forma de pilares com canais entre eles possibilitando a passagem de água para fluxo de nutrientes e resíduos Além de criar proteção contra agressões como antibióticos ou condições nutricionais e ambientais não favoráveis as bactérias podem crescer em diversas superfícies como dentes humanos materiais hospitalares raízes de plantas tubulações e até mesmo rios com correnteza Figura 7 Biofilme sobre um cateter Comunidade biológica bacteriana aderida à superfície após a liberação de uma substância polimérica extracelular SPE As bactérias que se soltam do biofilme podem causar infecção Os flagelos são anexos filamentosos responsáveis pela motilidade celular Funcionando como propulsores e não sendo encontrado em todas as bactérias o flagelo é constituído de um corpo basal que o fixa à parede celular associado a um gancho proteico ligado enfim ao filamento que é composto de flagelina uma proteína globular distribuída em várias cadeias em forma de hélice sem preenchimento A movimentação do flagelo é resultado da rotação do corpo basal dependente de energia produzida pela célula e ao girar o líquido próximo ao corpo celular é empurrado deslocando a bactéria As bactérias atríquias não possuem flagelos e as bactérias flageladas podem ser classificadas como peritríquias que possuem flagelos distribuídos por todo o corpo celular monotríquias que possuem flagelos em um único polo da célula lofotríquias que possuem um apanhado de flagelos em um único polo da célula anfitríquias que possuem flagelos em ambos os polos da célula A motilidade bacteriana é uma vantagem ao possibilitar o deslocamento a fim de atingir ambientes favoráveis para seu crescimento eou afastarse de ambientes desfavoráveis As bactérias móveis possuem uma série de receptores distribuídos em sua superfície capazes de perceber estímulos químicos como a presença de oxigênio tais estímulos são informados aos flagelos e caso o reconhecimento seja considerado positivo atraente a bactéria se desloca seguindo uma corrida bem orientada com poucos 32 Unidade I desvios caso o estímulo seja negativo repulsivo a bactéria intensifica os desvios se distanciando do ambiente nocivo Os filamentos axiais ou endoflagelos são encontrados exclusivamente nas espiroquetas e estão associados à motilidade possuem origem nas extremidades das células criando uma espiral ao redor da célula sob uma bainha externa Figura 8 Flagelos bacterianos a peritríquio flagelos distribuídos ao longo de toda a célula b polar presente em uma ou em ambas as extremidades da célula c lofotríquio um apanhado de flagelos presentes em um polo da célula d anfitríquo apresenta flagelos em ambos os polos da célula As fímbrias e pili são apêndices como os flagelos porém são constituídos por uma proteína denominada pilina e são mais curtos retos e finos semelhantes aos pelos As fímbrias podem estar distribuídas de maneira homogênea pelo corpo ou localizadas nos polos da célula e apresentam variação numérica de unidades a centenas Elas costumam aderirse umas às outras e às superfícies possuindo participação na formação de biofilmes e fixação bacteriana Os pili comumente são mais longos que as fímbrias e são encontrados em menor número Eles estão associados à motilidade e à transferência de DNA esses conhecidos como pili sexuais ou de conjugação 33 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 9 Fímbrias As fímbrias são apêndices curtos retos e finos constituídas de pilina e estão associadas à formação de biofilme adesão celular e transferência de material genético entre bactérias A composição da parede celular é bastante complexa caracterizada pela presença de peptídeoglicano também conhecido como mureína que pode se apresentar de maneira independente ou combinado a outras substâncias A porção de carboidratos glicano é composta pelos monossacarídeos NAG Nacetilglicosamina e NAM ácido Nacetilmurâmico que possui sua origem em murus que significa parede A porção de polipeptídeos é ligada a esse arcabouço de carboidratos pela junção de uma cadeia de quatro aminoácidos ao NAM essas correntes de tetrapeptídeos podem se conectar entre si por uma ponte cruzada peptídica acoplando e fortalecendo a estrutura Antibióticos como a penicilina podem interferir nas conexões terminais das pontes cruzadas peptídicas enfraquecendo a parede celular e facilitando a indução de lise celular rompimento da membrana plasmática e consequente extravasamento do material citoplasmático A diferença de composição da parede celular é fator determinante para a identificação bacteriana proporcionada por técnicas de coloração como a coloração de Gram Na coloração de Gram as bactérias Grampositivas coram em púrpura e as bactérias Gramnegativas coram em rosa o procedimento técnico detalhado será descrito posteriormente 34 Unidade I As paredes celulares de bactérias Grampositivas são formadas por múltiplas camadas de peptídeoglicano resultando em uma estrutura rígida e espessa Elas são ricas em ácidos teicoicos que são formados por um álcool como o glicerol e fosfato e por sua carga negativa podem regular a entrada e saída de cátions íons com carga positiva para dentro e para fora da célula além de assumirem um papel no crescimento celular evitando que a parede celular se rompa e a célula sofra lise Além disso os ácidos teicoicos são ótimos antígenos alvos para determinados testes laboratoriais possibilitando a identificação de bactérias de relevância clínica Encontramos dois tipos de ácidos teicoicos ácido lipoteicoico que transpassa o peptídeoglicano se conectando à membrana plasmática situando o espaço periplasmático região entre a membrana e a parede celular ácido teicoico da parede celular que se encontra ligado estritamente ao peptídeoglicano As paredes celulares de bactérias Gramnegativas são formadas por uma ou poucas camadas de peptídeoglicano e uma membrana externa além de não possuírem ácidos teicoicos Por possuírem uma pequena quantidade de peptídeoglicano as paredes estão mais suscetíveis a rompimentos mecânicos O peptídeoglicano está conectado às lipoproteínas presentes na membrana externa e encontrase localizado no periplasma fluido gelatinoso encontrado no espaço periplasmático em bactérias Gramnegativas e rico em proteínas de transporte e enzimas A membrana externa é composta por fosfolipídios lipoproteínas e lipopolissacarídeos LPS Ela é especializada em evitar a fagocitose e deposição do complemento devido à sua intensa carga negativa assim como funciona como barreira para detergentes metais pesados enzimas e antibióticos entretanto também possui permeabilidade em virtude da presença de porinas em sua composição proteínas que funcionam como canais possibilitando a passagem de substâncias como nucleotídeos aminoácidos e ferro O lipopolissacarídeo LPS é uma molécula extensa e complexa composta por três estruturas o lipídio A um cerne polissacarídeo e um polissacarídeo O O lipídio A está imerso na parte superior da membrana externa funciona como endotoxina causando sintomas associados a infecções por bactérias Gramnegativas como febre dilatação de vasos sanguíneos formação de coágulos e choque A sintomatologia está associada à liberação do lipídio A durante a morte da célula bacteriana O cerne polissacarídeo é ligado ao lipídio A e confere estabilidade estrutural O polissacarídeo O encontrase projetado para fora do cerne polissacarídeo e funciona como antígeno possibilitando as diferenças de espécies bacterianas Gramnegativas 35 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 10 Estrutura do peptídeoglicano e diferença entre as paredes celulares de bactérias Grampositivas e Gramnegativas a estrutura do peptídeoglicano composto por um esqueleto de carboidrato e uma porção peptídica b parede celular de uma bactéria Grampositiva com várias camadas de peptídeoglicano c parede celular de uma bactéria Gramnegativa Algumas espécies bacterianas podem apresentar paredes celulares atípicas como no caso de paredes celulares acidorresistentes que possuem uma alta concentração de ácido micólico substância que dificulta o acesso de corantes como os utilizados para a coloração de Gram impondo o uso de colorações alternativas para gêneros como Mycobacterium e Nocardia Outras espécies bacterianas possuem pouco ou nenhum material de parede celular como no caso do gênero Mycoplasma que são as menores bactérias conhecidas não possuem parede celular e são as únicas a dispor de esteróis lipídios em sua membrana plasmática capazes de evitar a lise 36 Unidade I O objetivo de alguns fármacos antimicrobianas é causar dano à parede celular e pode ser observado pela ação de enzimas produzidas por células eucarióticas como a lisozima constituinte de secreções como suor lágrimas e muco A lisozima induz a quebra das ligações entre os carboidratos que formam o esqueleto do peptídeoglicano expondo a membrana plasmática em bactérias Grampositivas facilitando a lise caso não ocorra essa célula sem parede é chamada de protoplasto que continua capaz de realizar seu metabolismo e possui formato esférico Quando expostas à lisozima as bactérias Gramnegativas não sofrem danos tão significativos na parede celular devido à presença da membrana externa permanecendo partes de ambas nesse caso recebem o nome de esferoplasto A sensibilidade a antibióticos está associada à composição estrutural das paredes celulares bactérias Gramnegativas não são tão sensíveis à penicilina por possuírem membrana secundária e poucas ligações peptídicas cruzadas que são o alvo do fármaco indicando o uso de outros antibióticos betalactâmicos que penetram melhor a membrana externa enquanto bactérias Gram positivas são bem suscetíveis à ação da penicilina A membrana plasmática é uma bicamada lipídica encontrada abaixo da parede celular Ela é composta majoritariamente de fosfolipídios que são formados por uma cabeça polar caracterizada pela presença do grupo fosfato associado a glicerol e uma cauda apolar constituída de ácidos graxos As cabeças polares são hidrofílicas ou seja possuem afinidade pela água enquanto as caudas são hidrofóbicas estruturas que não possuem afinidade pela água Dessa maneira as cabeças se encontram nas extremidades da membrana em contato com o ambiente intracelular e extracelular e em contrapartida as caudas estão direcionadas para o interior da membrana essa disposição ocorre porque a molécula de água é polar Além dos lipídios as membranas possuem proteínas distribuídas em sua estrutura de maneira integral ou periférica As proteínas periféricas funcionam como enzimas e mediam o deslocamento de componentes da membrana As proteínas integrais comumente atravessam completamente a bicamada sendo conhecidas como transmembranas criando canais eou poros para a entrada e saída de substâncias conferindo maior permeabilidade à membrana A superfície externa da membrana apresenta glicoproteínas e glicolipídeos moléculas de proteínas e lipídios conjugadas a carboidratos que conferem proteção e estão envolvidos na interação célula a célula Quando observadas no microscópio eletrônico as membranas das bactérias apresentam algumas invaginações grandes e irregulares denominadas mesossomos apesar das mais diversas funções atribuídas à essa estrutura atualmente sabese que é um artefato resultado da técnica utilizada e não estruturas celulares reais 37 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 11 Estrutura da membrana plasmática a representação esquemática do posicionamento da membrana plasmática inferior à parede celular b bicamada lipídica e suas proteínas associadas c fosfolipídios de membrana possuem porções hidrofílicas cabeças polares e porções hidrofóbicas caudas apolares O citoplasma é o material celular contido no interior da membrana plasmática composto essencialmente por água 80 e por substâncias como enzimas carboidratos lipídios e íons inorgânicos Os principais elementos encontrados no citoplasma bacteriano são os ribossomos produção de proteínas as inclusões reservas de materiais e o nucleoide DNA Acreditavase que as células procariontes não possuíam citoesqueleto porém recentemente foram identificadas proteínas citadas anteriormente equivalentes ao citoesqueleto eucariótico O nucleoide de uma bactéria é constituído de uma única molécula longa de DNA duplafita comumente arranjada em forma circular é conhecido como cromossomo bacteriano O material genético encontrase disperso no citoplasma porém fixado à membrana plasmática acreditase que as proteínas da membrana sejam responsáveis pela duplicação e direcionamento do DNA durante a divisão celular Não há presença de envelope nuclear ou associação com histonas como observado nos eucariontes 38 Unidade I Além do nucleoide as bactérias possuem moléculas menores de DNA circular conhecidas como plasmídeos estruturas não conectadas ao cromossomo bacteriano principal replicandose de maneira independente Eles costumam não conter genes essenciais para a sobrevivência da bactéria porém carregam sequências que podem ser vantajosas paras as células como genes que induzem tolerância a metais tóxicos resistência a antibióticos síntese de toxinas e produção de enzimas Os plasmídeos podem ser adquiridos perdidos ou transferidos de uma bactéria para outra Os ribossomos são responsáveis pela produção de proteínas e conferem uma aparência granulosa ao citoplasma bacteriano devido ao grande número de ribossomos presentes Eles são constituídos por duas subunidades proteicas somadas ao RNA ribossomal rRNA Os ribossomos encontrados nas bactérias são menores e menos densos denominados como ribossomos 70S enquanto os eucariontes apresentam ribossomos 80S A diferença de subunidades é o alvo de muitos antibióticos como a gentamicina e a estreptomicina que inibem a síntese proteica das bactérias sem afetar as células eucarióticas do hospedeiro As inclusões são depósitos para reserva de diversos nutrientes que podem ser acumulados durante o momento em que são encontrados em abundância no ambiente para que sejam utilizados durante períodos de carência Há indícios de que a concentração de moléculas nas inclusões administra o desbalanço da pressão osmótica que ocorreria caso estivessem dispersas no citoplasma Algumas inclusões são recorrentes em muitas espécies enquanto outras são mais limitadas podendo ser utilizadas como estratégia para identificação bacteriana Reservas como inclusões lipídicas grânulos polissacarídeos contendo glicogênio e amido e vacúolos de gás podem ser encontradas em diferentes espécies de bactérias Algumas bactérias Grampositivas podem atingir um estado dormente em casos de escassez ou indisponibilidade de um nutriente essencial como fonte de carbono ou nitrogênio essas células são denominadas endósporos sendo altamente preserváveis com paredes robustas e camadas extras Os endósporos são gerados no ambiente citoplasmático inicialmente um DNA recémduplicado e uma porção do citoplasma são isolados por uma interiorização da membrana plasmática conhecida como septo do esporo que posteriormente circunda a porção isolada formando o préesporo com membrana dupla Uma camada de peptídeoglicano é formada entre as membranas e finalmente a capa do esporo é criada e quando atinge amadurecimento é liberada após a morte da célula vegetativa No ambiente os endósporos podem sobreviver a falta de água temperaturas extremas e exposição a sustâncias tóxicas eles podem permanecer dormentes por muito tempo e retornar ao seu estado vegetativo e posteriormente restaurar sua atividade metabólica 39 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 12 Formação dos endósporos os endósporos são células altamente preserváveis e sobrevivem a condições ambientais inadequadas a representação do processo de esporulação b um endósporo de Bacillus subtilis 23 Metabolismo e nutrição bacteriana O metabolismo é um processo dinâmico resultante da soma de todas as reações químicas realizadas em um ser vivo conduzindo o balanceamento energético As reações químicas são reguladas enzimaticamente por meio de processos que liberam energia catabolismo ou consomem energia anabolismo Ao degradar ligações químicas de moléculas complexas as reações catabólicas geram as subunidades construtivas assim como a energia necessária para a consolidação das reações anabólicas que por sua vez podem sintetizar produtos necessários para a célula 40 Unidade I Devido à difícil utilização da energia contida nas ligações químicas dos nutrientes presentes na célula durante o catabolismo a energia é concentrada entre as ligações químicas do ATP adenosina trifosfato sendo acondicionada de modo mais eficiente e criando uma fonte de energia rapidamente disponível para reações anabólicas Os compostos orgânicos são a principal fonte de energia e para extraíla e armazenála em uma nova forma química é realizada a transferência de elétrons de uma molécula para outra em reações de oxidaçãoredução A maioria dos microrganismos realiza a oxidação de carboidratos como sua principal fonte energética a glicose é o açúcar fornecedor de energia mais utilizado pelas células porém lipídios e proteínas também podem ser catabolizados para obtenção de energia A partir da glicose os processos de respiração celular e fermentação são utilizados para produção de energia Figura 13 Visão geral da respiração e fermentação Processos distintos para obtenção de energia 41 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A respiração celular é resultado da oxidação de moléculas utilizando uma molécula inorgânica produzida fora da célula como aceptor final de elétrons O processo de respiração pode ser aeróbio sistema que usa oxigênio como aceptor final de elétrons ou anaeróbio sistema que não utiliza oxigênio Na respiração anaeróbia algumas bactérias utilizam o íon nitrato sulfato ou carbonato como aceptores finais de elétrons O rendimento de ATP é menor na respiração anaeróbia induzindo a um crescimento mais lento se comparado aos aeróbios Na fermentação ocorre a liberação de energia a partir de moléculas de açúcar aminoácidos ácidos orgânicos e bases nitrogenadas não exige oxigênio e utiliza uma molécula orgânica sintetizada pela própria célula como aceptor final de elétrons A fermentação possui um rendimento energético pequeno e os produtos dependem do microrganismo em questão e do substrato utilizado a análise desses produtos é útil para a identificação de espécies bacterianas As bactérias que necessitam de oxigênio para crescimento e sobrevivência são chamadas de aeróbias obrigatórias Devido à pouca solubilidade do oxigênio na água do ambiente em que as bactérias estão inseridas algumas espécies mantiveram ou desenvolveram a capacidade de crescer tanto na presença quanto na ausência do oxigênio são denominadas aeróbias facultativas Na ausência de oxigênio essas espécies podem utilizar a fermentação ou a respiração anaeróbia para a obtenção de energia A Escherichia coli encontrada no trato intestinal dos humanos e que pode causar infecções no trato digestivo e no trato urinário é um exemplo de aeróbia facultativa As bactérias incapazes de utilizar o oxigênio são conhecidas como anaeróbias obrigatórias O ciclo respiratório aeróbio tende a acumular compostos tóxicos associados ao oxigênio como o peróxido de hidrogênio que é altamente microbicida As bactérias aeróbias possuem a enzima catalase responsável pela degradação do peróxido de hidrogênio em oxigênio e água neutralizando sua toxicidade geralmente as bactérias anaeróbias obrigatórias não produzem enzimas capazes de degradar reativos nocivos de oxigênio sendo altamente sensíveis a ele O gênero Clostridium é o exemplar mais comum apresentando espécies causadoras do botulismo e do tétano As bactérias anaeróbias aerotolerantes não utilizam o oxigênio para o seu crescimento porém suportam bem sua presença A maioria de suas bactérias representantes como os lactobacilos fermentam os carboidratos em ácido lático A presença da enzima superóxido dismutase SOD neutraliza os radicais superóxidos tóxicos induzindo a tolerância ao oxigênio Certas espécies são microaerófilas ou seja são aeróbias e utilizam o oxigênio Entretanto crescem adequadamente em ambientes com concentração de oxigênio menor à do ar Essa tolerância parcial deve estar relacionada à sensibilidade aos compostos tóxicos produzidos em concentrações nocivas em ambientes ricos em oxigênio 42 Unidade I Somente crescimento aeróbico o ozigênio é requerido Efeito do oxigênio no crescimento Crescimento bacteriano em tubo com meio de cultura sólido a Aeróbicos obrigatórios Crescimento somente onde altas concentrações de oxigênio estão difunfidas no meio Explicações para os padrões de crescimento A presença de enzimas catalase e superóxido dismutase SOD permite que as formas tóxicas do oxigênio sejam neutralizadas pode utilizar oxigênio Explicações para os efeitos do oxigênio Crescimento aeróbico e anaeróbico crescimento maior na presença de oxigênio b Anaeróbicos facultativos Crescimento ocorre preferencialmente onde mais oxigênio está presente embora possa ocorrer em toda extensão do tubo A presença de enzimas catalase e SOD permite que as formas tóxicas do oxigênio sejam neutralizadas pode utilizar oxigênio Apenas crescimento anaeróbico o crescimento cessa na presença de oxigênio c Anaeróbicos obrigatórios Crescimento somente onde não há oxigênio Ausências das enzimas que neutralizam as formas tóxicas do oxigênio não tolera oxigênio Apenas crescimento anaeróbico o crescimento continua na presença de oxigênio d Anaeróbicos aerotolerantes Crescimento homogêneo ao longo da extensão do tubo o oxigênio não tem efeito A presença de uma enzima SOD permite que as formas do oxigênio sejam parcialmente neutralizadas tolera oxigênio Crescimento somente aeróbico oxigênio requerido em baixa concentração e Microaerófilos Crescimento onde há uma baixa concentração de oxigênio difundido no meio Produção de quantidades letais de formas tóxicas do oxigênio se expostos ao oxigênio atmosférico normal Figura 14 Efeitos do oxigênio no crescimento bacteriano A figura indica as classificações dos microrganismos de acordo com sua interação com o oxigênio aeróbios obrigatórios anaeróbios facultativos anaeróbios obrigatórios anaeróbios aerotolerantes e microaerófilos De acordo com os padrões nutricionais dos organismos tornase possível classificálos conforme sua fonte de energia e fonte de carbono Considerando a fonte de energia podemos dividilos em quimiotróficos que utilizam compostos orgânicos ou inorgânicos e reações de oxidaçãoredução para obtenção de energia ou em fototróficos aqueles que utilizam a luz como principal fonte de energia Aproximadamente metade da matéria seca de uma célula bacteriana é composta de carbono elemento responsável pela estruturação da matéria orgânica Em referência à fonte de carbono podemos classificálos em autotróficos que são capazes de se alimentar de forma independente consumindo o dióxido de carbono ou heterotróficos aqueles que necessitam de uma fonte orgânica externa de carbono A maioria dos microrganismos de importância médica são quimioheterotróficos catabolizando substratos obtidos do ambiente ou hospedeiro como os elétrons dos átomos do hidrogênio em compostos orgânicos 43 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA As bactérias fotoautotróficas são seres fotossintetizantes representados pelas bactérias verdes e púrpuras assim como as cianobactérias As cianobactérias utilizam a água para reduzir o dióxido de carbono liberando oxigênio As bactérias verdes e púrpuras necessitam de um ambiente anaeróbio para realizarem fotossíntese consequentemente o processo não produz oxigênio elas oxidam o sulfeto ou o enxofre em sulfato e utilizam bacterioclorofilas para absorção da luz As bactérias fotoheterotróficas são representadas pelas bactérias verdes não sulfurosas e bactérias púrpuras não sulfurosas elas utilizam a luz como fonte de energia mas usam compostos orgânicos como fontes de carbono As bactérias quimioautotróficas reduzem compostos inorgânicos para produção de energia e utilizam o gás carbônico como principal fonte de carbono Figura 15 Classificação nutricional dos microrganismos O fluxograma apresenta as necessidades nutricionais dos microrganismos de acordo com a fonte de carbono e suas respectivas classificações quimioheterotróficos quimioautotróficos fotoheterotróficos e fotoautotróficos Além do carbono os microrganismos necessitam de elementos como nitrogênio para formação dos aminoácidos das proteínas Algumas bactérias adquirem o nitrogênio a partir da dissociação de compostos proteicos Outras bactérias utilizam os íons amônio NH4 encontrados no material celular e já em sua forma reduzida Enquanto algumas espécies estão aptas para derivar o nitrogênio dos nitratos O nitrogênio compreende aproximadamente 14 da matéria seca de uma célula bacteriana já os elementos fósforo e enxofre somados correspondem a 4 44 Unidade I O fósforo é imprescindível para a formação das membranas plasmáticas e dos ácidos nucleicos assim como na constituição de moléculas de ATP O íon fosfato PO4 3 é uma fonte de fósforo O enxofre pode ser obtido no íon sulfato sulfeto de hidrogênio e em alguns aminoácidos ele é utilizado para a síntese de novos aminoácidos contendo enxofre e vitaminas Os microrganismos podem necessitar de outros elementos minerais como cobre ferro zinco e molibdênio conhecidos como elementostraço e geralmente adicionados aos meios de cultura O crescimento bacteriano é dependente de condições ótimas ambientais abrangendo fatores físicos como temperatura pH e pressão osmótica e fatores químicos como fontes de carbono oxigênio nitrogênio fósforo e enxofre por exemplo Essencialmente cada espécie bacteriana possui exigências físicas e químicas distintas podendo conferir maior potencial patogênico ou não assim como determinar condições para manipulação em laboratórios As bactérias podem ser classificadas de acordo com as preferências físicas e químicas de crescimento A variação de temperatura pode beneficiar ou prejudicar o desenvolvimento de microrganismos cada espécie bacteriana possui uma temperatura mínima de crescimento menor temperatura em que a bactéria é capaz de crescer uma temperatura ótima de crescimento temperatura em que a bactéria cresce melhor e a temperatura máxima de crescimento maior temperatura em que a bactéria é capaz de crescer De acordo com a faixa de temperatura adequada as bactérias são divididas em três grupos as psicrófilas preferem temperaturas entre 0 ºC e 18 ºC mesófilas que crescem melhor entre 25 ºC e 40 ºC e as termófilas que necessitam de temperaturas entre 50 ºC e 80 ºC As maiores das bactérias patogênicas são mesófilas e possuem temperatura ótima de crescimento por volta de 37 ºC temperatura similar a seus hospedeiros as estufas utilizadas em laboratórios clínicos em sua maioria são ajustadas nessa temperatura A maioria das bactérias apresenta crescimento ótimo em uma faixa neutra de pH entre 65 e 75 Porém algumas bactérias são bem tolerantes à acidez denominadas acidófilas Quando cultivadas em laboratórios certas espécies produzem ácidos que podem dificultar seu próprio crescimento Para evitar tais condições tampões como aminoácidos peptonas e sais de fosfato são adicionados em alguns meios de cultura para estabilização do pH A concentração de sais no ambiente em que a bactéria está inserida pode impactar no seu crescimento em caso de meio hipertônico alta concentração salina a célula poderá sofrer plasmólise ou seja perder água para o ambiente extracelular A retração do citoplasma afasta a membrana plasmática da parede celular comprometendo o metabolismo bacteriano Esse fenômeno é resultado do nível de pressão necessária para evitar que a osmose passagem de água aconteça espontaneamente denominada pressão osmótica 45 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA 24 Genética e reprodução bacteriana As bactérias comumente possuem um único cromossomo constituído por uma molécula circular de DNA aderida à membrana plasmática em um ou mais pontos Apesar de ser 1000 vezes maior que a célula o cromossomo abrange 10 do volume total da célula justificado por ser altamente compactado Após a duplicação o DNA é transferido verticalmente para a nova geração de células conhecido como transferência vertical de genes Em algumas bactérias a replicação do material genético ocorre de maneira bidirecional em torno do cromossomo A partir da origem de replicação duas forquilhas se movem e se afastam do ponto de origem assumindo direções opostas Finalmente após percorrer todo o DNA circular essas forquilhas se encontram e a replicação é concluída Existem várias evidências conectando a membrana plasmática e a criação da origem de replicação Após a duplicação cada cópia do material genético é conectada em polos opostos da membrana plasmática e posteriormente cada célula filha recebe um cromossomo completo De forma distinta aos eucariotos as bactérias realizam a transcrição do DNA em RNA no citoplasma e o processo de tradução síntese de proteínas pode ser iniciado antes de a transcrição estar completa Além da transferência vertical de genes as bactérias também podem realizar a transferência horizontal de genes ou seja troca de material genético entres membros de uma mesma geração Apesar de não ser um fenômeno frequente esse tipo de troca pode acontecer de diversas formas e em todas elas existe a presença de uma célula doadora que doa parte de seu material genético a uma célula receptora que incorpora parte do material recebido em seu DNA sendo denominada como célula recombinante A recombinação genética é essencial para a diversidade de uma população assim como pode permitir a realização de novas funções importantes Na transformação a célula receptora internaliza um fragmento de DNA livre no ambiente que foi liberado durante um processo de lise celular após a morte de uma célula doadora De acordo com a espécie e as condições ambientais o DNA captado pode ser integrado em seu próprio cromossomo por recombinação A troca de fitas é realizada pela proteína RecA que se liga ao DNA celular e ao DNA doador e essa nova composição gênica será passada a todos os seus descendentes As bactérias devem estar aptas a realizar a internalização de moléculas grandes de DNA essa capacidade é denominada de competência e é resultado de alterações na permeabilidade da parede celular Alguns gêneros como Acinetobacter Neisseria Haemophilus Bacillus e certas linhagens de Streptococcus e Staphylococcus realizam a transformação naturalmente 46 Unidade I Figura 16 Mecanismos de transformação genética bacteriana A célula receptora internaliza um fragmento de DNA livre no ambiente que foi liberado durante um processo de lise celular após a morte de uma célula doadora Outra forma de transferência de material genético é a conjugação o processo é intermediado por um tipo de plasmídeo uma porção circular de DNA que se duplica de maneira autônoma e geralmente carrega genes não essenciais para o crescimento celular Durante a conjugação as bactérias doadoras e receptoras necessitam de contato direto sendo as doadoras responsáveis pelo transporte do plasmídeo O contato entre bactérias Gramnegativas é facilitado pela presença de genes codificadores para pili sexuais que são prolongamentos da superfície da célula doadora que podem se conectar à célula receptora enquanto as bactérias Grampositivas produzem moléculas de adesão em sua superfície e propiciam o contato direto Na conjugação uma cópia de filamento simples do DNA plasmidial é transferido para a célula receptora que sintetizará o filamento complementar 47 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 17 Conjugação bacteriana Transferência de plasmídeo de uma bactéria doadora a uma bactéria receptora Figura 18 Conjugação bacteriana 48 Unidade I Na transdução o material genético é transferido dentro de um vírus que infecta bactérias o bacteriófago que utiliza a maquinaria celular bacteriana para criação de novas partículas virais Durante a replicação viral na célula doadora o DNA bacteriano e o DNA plasmidial podem ser empacotados dentro de um capsídeo proteico fágico Após a lise da bactéria doadora os fagos virais são liberados e podem infectar outras bactérias gerando células receptoras recombinantes A transdução pode ser generalizada quando qualquer gene é transferido ou especializada quando apenas genes específicos são transduzidos como os de determinadas toxinas possivelmente próximos ao sítio de integração viral Figura 19 Transdução por um bacteriófago Apresentação de uma transdução generalizada em que qualquer DNA bacteriano pode ser transferido 49 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A modificação genética bacteriana é potencializada pela presença de plasmídeos e transposons Apesar de os plasmídeos serem comumente dispensáveis alguns deles podem carregar genes primordiais para o crescimento e sobrevivência da célula Os plasmídeos podem ter alta importância médica como no caso dos fatores R fatores de resistência ao transportar genes de resistência a toxinas celulares antibiótico ou metais pesados A aplicação indiscriminada de antibióticos levou à seleção de bactérias com fatores R que associada à capacidade de transferência genética entre gêneros induziu ao crescimento das populações bacterianas resistentes Os plasmídeos de dissimilação contêm genes codificadores de enzimas que ativam o catabolismo de moléculas incomuns como fonte de carbono e energia Essas habilidades permitem a sobrevivência dessas bactérias em ambientes muito diversos e teoricamente desfavoráveis O fator F é um plasmídeo conjugativo responsável pelo transporte dos genes que codificam os pili sexuais projeções celulares que permitem a transferência do plasmídeo para uma célula receptora como discutido anteriormente Os transposons são segmentos móveis que se deslocam de uma região a outra na molécula de DNA modulando a expressão gênica Esse fenômeno é razoavelmente raro e cada transposon possui a orientação para sua própria transposição esses transposons são denominados de sequências de inserção SI contendo o gene que codifica os sítios de reconhecimento assim como a enzima transposase que é responsável pela clivagem e reconstituição do DNA Já os transposons complexos podem carregar genes não associados à transposição como genes de resistência a antibióticos ou enterotoxinas Os fatores R são regularmente formados pela união de transposons O crescimento bacteriano se refere ao número de bactérias geradas dentro de uma população que geralmente se reproduz por fissão binária Inicialmente a célula se alonga e o DNA é replicado cada cópia é direcionada para polos opostos no citoplasma Em seguida a parede celular e a membrana plasmática originam uma região de constrição no centro da célula que posteriormente é finalizada com a formação de paredes intermediárias isolando completamente as duas cópias de DNA O processo é finalizado com a separação em duas células Além da fissão binária algumas bactérias podem se reproduzir por brotamento elas formam um ponto pequeno de crescimento que aumenta de tamanho até atingir uma dimensão próxima à da célula geradora se separando por fim Algumas espécies filamentosas se dividem pela produção de esporos corpúsculos resistentes que podem germinar uma nova célula enquanto outras simplesmente se segmentam e as partículas geradas iniciam o crescimento Ao considerar a fissão binária método mais comum de divisão entre bactérias uma célula produz duas células que produzem quatro células e assim sucessivamente O tempo exigido para que uma bactéria se divida e consequentemente dobre sua população é chamado de tempo de geração que varia razoavelmente entre as espécies e de acordo com as condições ambientais A maior parte das bactérias leva de uma a três horas para completar a divisão enquanto algumas espécies podem necessitar mais de 24 horas Devido ao fato de as populações bacterianas se expandirem rapidamente e gerarem 50 Unidade I muitos indivíduos em geral as escalas logarítmicas são utilizadas para a representação exponencial do crescimento bacteriano Figura 20 Fissão binária em bactéria a representação do processo de divisão celular bacteriano b microfotografia de uma célula bacterina durante o processo de fissão binária 51 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA As bactérias inseridas em meios enriquecidos apresentam um crescimento regular que é descrito de acordo com o número de células e o tempo da inoculação inserção no meio essa análise permite caracterizar a curva de crescimento bacteriano composta por quatro fases fundamentais a fase lag a fase log ou fase de crescimento exponencial a fase estacionária e a fase de morte celular ou fase de declínio logarítmico A fase lag é caracterizada pela alta atividade metabólica bacteriana que envolve a produção de enzimas e moléculas Essa fase pode ser considerada um período de preparação e adaptação ao ambiente apresentando pouca ou nenhuma divisão celular e pode durar de uma hora a vários dias A fase log é o período de maior atividade metabólica e definida pelo início das divisões celulares e consequente crescimento logarítmico exponencial que exibe tempo de geração constante Devido ao grande número populacional fatores como escassez de nutrientes retenção de resíduos e variação do pH induzem a uma queda do ritmo de reprodução bacteriana Esse período é denominado de fase estacionária em que o número de células novas é equivalente ao número de células mortas Progressivamente o número de mortes excede o número de células novas restando uma pequena parcela das células geradas na fase anterior ou até que a população morra permanentemente esse último processo é chamado de fase de morte Figura 21 Curva de crescimento bacteriano As populações bacterianas seguem uma série sequencial de eventos fase lag fase log fase estacionária e fase de morte ou declínio 52 Unidade I Observação A compreensão da curva de crescimento bacteriano é essencial para o entendimento da dinâmica e controle das populações na ocorrência de doenças infecciosas 25 Mecanismos de resistência a antimicrobianos A antibiose é a relação entre dois indivíduos em que um prejudica ou impede o desenvolvimento do outro A investigação dessa interação possibilitou a identificação de compostos ativos como a penicilina composto ativo isolado do fungo filamentoso Penicillium notatum que inibe o crescimento de colônias de Staphylococcus aureus na sua proximidade Esses compostos ativos são denominados de antimicrobianos Os antibióticos de amplo espectro são efetivos em uma grande variedade de espécies bacterianas Grampositivas e Gramnegativas outros fármacos podem ter um espectro restrito de atividade microbiana restritos a um grupo de bactérias Os fármacos antimicrobianos comprometem funções essenciais das bactérias como inibição da síntese da parede celular inibição da replicação e transcrição dos ácidos nucleicos inibição da síntese proteica inibição da síntese de metabolitos essenciais danos à membrana plasmática Os fármacos são classificados em bacteriostáticos impossibilitam o crescimento bacteriano ou bactericidas eliminam as bactérias diretamente Atualmente o número de espécies bacterianas resistentes a antibióticos é alarmante e pode estar associado ao uso indiscriminado dos fármacos Quando uma população bacteriana é exposta a um antibiótico uma parcela pequena resistirá e preservará o mecanismo genético responsável por sua sobrevivência As diferenças genéticas podem surgir de mutações aleatórias e ser transferidas de modo vertical para os descendentes ou horizontal troca de material genético entre células da mesma geração As bactérias resistentes a vários antibióticos são usualmente denominadas de superbactérias como o Staphylococcus aureus resistente à meticilina MRSA do inglês methicillinresistant Staphylococcus aureus inicialmente associadas a infecções nosocomiais em ambientes hospitalares agora já são identificadas em ciclos infecciosos na comunidade Uma série de outras bactérias Grampositivas e Gramnegativas tem sido descrita como resistente impondo opções restritas de tratamento Os mecanismos que conferem resistência a bactérias não são muito extensos e podem estar associados à capacidade de inativação enzimática ou eliminação do fármaco geralmente atingem antibióticos naturais como as penicilinas e as cefalosporinas que compartilham o anel βlactâmico em suas estruturas alvo de enzimas βlactamases que o decompõe seletivamente Após o surgimento de resistência o tratamento com penicilina foi substituído pela aplicação de meticilina e posteriormente de vancomicina espécies resistentes a ambos os fármacos foram encontradas 53 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Outra possibilidade é a prevenção do contato com o sítioalvo associada à constituição da parede celular bactérias Gramnegativas são parcialmente mais resistentes a antibióticos ao restringir a absorção de moléculas pelas porinas aberturas na parede celular Algumas mutações impedem a entrada de antibióticos no espaço periplasmático ou degradam os fármacos nesse espaço antes que eles entrem na célula No caso de antibióticos internalizados algumas bactérias podem realizar alterações no sítioalvo do fármaco impedindo por exemplo a ativação de mecanismos que interromperiam a síntese proteica utilizada na construção da parede celular Essas pequenas alterações moleculares podem ser efetivas contra a ação dos antibióticos mas não causam danos significativos às funções celulares Por fim as bactérias Gramnegativas possuem bombas de efluxo expulsão proteínas associadas às suas membranas plasmáticas responsáveis pela eliminação de substâncias tóxicas Nesse caso as bombas de efluxo impedem que o antibiótico atinja uma concentração ótima para ser efetivo A grande preocupação é que essas novas populações resistentes substituam gradativamente as populações suscetíveis Saiba mais Os vídeos a seguir ilustram a discussão sobre as superbactérias O QUE são superbactérias OLÁ CIÊNCIA sl 2016 1 vídeo 8 min 6 s Disponível em httpsbitly3suu49c Acesso em 26 mar 2021 A CRISE das superbactérias explicada CIÊNCIA TODO DIA sl sd 1 vídeo 8 min 21 s Disponível em httpsbitly3fiMp5k Acesso em 26 mar 2021 3 MÉTODOS DE COLORAÇÃO E CULTIVO 31 Coloração de Gram coloração de ZiehlNeelsen coloração de Fontana Tribondeau A maioria das bactérias visualizadas por microscopia em campo claro apresentam baixo contraste e dificultam a observação de suas estruturas que são informações essenciais para a identificação diferencial de espécies bacterianas A preparação adequada da amostra possibilita melhor visualização e a opção mais comum é incluir coloração corar as células no procedimento Os corantes possuem afinidade a certas estruturas bacterianas e conferem clareza na análise da amostra Para que a coloração seja realizada a amostra deve ser fixada aderida à lâmina microscópica Uma película da amostra é espalhada pela extensão da lâmina esfregaço Na maioria dos procedimentos a fixação é feita pela exposição ao calor passase a lâmina sobre a chama do bico de Bunsen várias 54 Unidade I vezes e rapidamente ou adição de metanol Como as colorações envolvem muitas lavagens a fixação é imprescindível para que a amostra não se perca durante o protocolo Os corantes são sais constituídos por um cátion íon positivo e um ânion íon negativo e um deles é colorido e chamado de cromóforo Os corantes básicos possuem a cor no cátion enquanto os corantes ácidos possuem a cor no ânion As células bacterianas são moderadamente carregadas de maneira negativa em pH 7 e atraem o cátion colorido presente nos corantes básicos Os corantes comumente utilizados são o cristal violeta o azul de metileno a safranina ou fucsina e o verde de malaquita exatamente por serem corantes básicos Já os corantes ácidos são repelidos pela superfície bacteriana e coram o fundo A visualização de bactérias não coradas em um fundo colorido é denominada coloração negativa uma técnica interessante para a análise geral das estruturas celulares Os corantes ácidos são representados pela eosina fucsina ácida e nigrosina As colorações podem ser divididas em colorações simples diferenciais e especiais Na coloração simples é utilizado um único corante básico em solução aquosa ou alcoólica o alvo principal é evidenciar todo o microrganismo e realçar a visualização das estruturas celulares gerais Em alguns casos adicionase o mordente à solução um complemento que intensifica a coloração ao aumentar a afinidade pela amostra ou revestir uma estrutura como o flagelo e facilitar sua visualização Os corantes simples mais utilizados são o cristal violeta o azul de metileno a carbolfucsina e a safranina As colorações diferenciais são utilizadas para identificação de tipos distintos de bactérias e geralmente envolvem uma combinação de corantes ou a aplicação de corantes específicos A coloração de Gram é extremamente útil pois classifica as bactérias em dois grandes grupos Gramnegativas e Grampositivas Após a fixação em calor o esfregaço é recoberto em toda sua extensão com o corante cristal violeta e mantido por um curto período aproximadamente um minuto e posteriormente lavado em água corrente Esse primeiro passo é conhecido como coloração primária A seguir a lâmina é recoberta por mais um minuto com um mordente à base de iodo geralmente lugol Após a lavagem em água corrente todas as bactérias presentes na amostra estão coradas em roxo púrpura ou violetaescuro resultado da impregnação do cristal violeta O próximo passo é lavar o esfregaço com uma solução álcoolacetona que é uma solução descorante e remove a coloração púrpura de algumas espécies bacterianas iniciando o processo de diferenciação Por fim o esfregaço é corado com safranina por volta de 30 segundos um corante vermelho que funciona como coloração contraste ao corante primário e é denominado de contracorante A lâmina é lavada novamente com o excesso de água retirado por um papel e examinada ao microscópio Basicamente as bactérias que preservam a cor púrpura após a descoloração são classificadas como Grampositivas e as bactérias que perdem a coloração são classificadas como Gramnegativas Após o contato com o álcool as bactérias Gramnegativas ficam incolores e por esse motivo é adicionada a safranina conferindo a cor rosa às bactérias Gramnegativas As bactérias Grampositivas não são afetadas pelo contracorante por manterem a cor púrpura primária 55 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A diferença de coloração é ocasionada pela composição das paredes celulares das bactérias Grampositivas e Gramnegativas O cristal violeta coloração primária e o iodo mordente penetram facilmente nas células e formam o complexo CVI no citoplasma que é grande demais para passar pela parede celular permanecendo contido no ambiente intracelular O efeito do álcool nas paredes celulares de Gramnegativas e Grampositivas são muito distintos as paredes das bactérias Gramnegativas apresentam uma membrana externa que é dissolvida e poros são criados nas camadas de peptídeoglicano permitindo a saída do complexo CVI e descolorindo a célula enquanto nas paredes celulares das bactérias Grampositivas as camadas de peptideoglicano são externas e o álcool as desidrata diretamente tornandoas mais impermeáveis ao complexo e retendo a coloração púrpura Em resumo as bactérias Gramnegativas são coradas em rosa não retêm o corante primário e são coloridas pelo contracorante safranina e as bactérias Grampositivas são coradas em púrpura retêm o corante primário cristal violeta Apesar de ser uma das técnicas mais importantes na microbiologia médica a coloração de Gram não é totalmente abrangente algumas bactérias não atingem a coloração adequada ou não podem ser coradas Figura 22 Coloração de Gram a procedimento técnico da coloração de Gram b análise ao microscópio da técnica resultando em bactérias coradas em azul Grampositivas e em rosa Gramnegativas A coloração de ZiehlNeelsen também é diferencial e é aplicada na identificação de um grupo de bactérias que são álcoolácido resistentes O gênero mais representativo desse grupo são as micobactérias como a Mycobacterium tuberculosis causadora da tuberculose e a Mycobacterium leprae causadora da hanseníase Essa coloração também é utilizada para a identificação de espécies patogênicas do gênero Nocardia Nesse protocolo o esfregaço previamente fixado é recoberto com o corante vermelho carbolfucsina e aquecido por alguns minutos a solução não deve ferver A temperatura elevada potencializa a absorção e a contenção do corante A lâmina deve ser resfriada e lavada com água O álcoolácido solução 56 Unidade I descolorante é adicionado e o corante vermelho das bactérias que não são álcoolácido resistentes é removido mantendoas descoradas As bactérias acidorresistentes possuem a parede celular rica em lipídios como o ácido micólico nas micobactérias assim a carbolfucsina não é removida porque é mais solúvel nos lipídios da parede do que na solução descolorante e as bactérias preservam a cor rosa Para garantir a distinção clara adicionase o contracorante azul de metileno corando as bactérias não álcoolácido resistentes de azul Figura 23 Coloração de ZiehlNeelsen Coloração utilizada em bactérias álcoolácido resistentes como a Mycobacterium bovis corada em rosa positivo na análise microscópica A coloração de FontanaTribondeau é utilizada para identificação de bactérias espiraladas como a espiroqueta Treponema pallidum o agente causador da sífilis Elas são bactérias delgadas e flexíveis que não respondem adequadamente às colorações discutidas anteriormente Para sua visualização efetiva é utilizada uma solução impregnadora de prata nitrato de prata amoniacal que confere uma cor marromescura ou preta às bactérias espiraladas e uma coloração amarelocastanha ou marromclara ao fundo Após a fixação e o tratamento do esfregaço com o mordente a solução de prata é adicionada e aquecida até a emissão de vapores A preparação deve secar naturalmente e ser observada ao microscópio 32 Colorações especiais organelas e esporos As colorações especiais são utilizadas para corar segmentos específicos dos microrganismos como cápsulas flagelos e endósporos As cápsulas são compostas por glicocálice um revestimento gelatinoso e estão associadas à virulência bacteriana A coloração das cápsulas é dificultada pelo fato de seus componentes serem solúveis em água e poderem ser dispersos ou removidos durante as lavagens Além disso elas não 57 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA reagem bem com a maior parte dos corantes comuns para identificar a presença de cápsulas as bactérias são adicionadas em uma solução contendo uma suspensão coloidal de partículas coradas com tinta nanquim ou nigrosina que fornecem um fundo de contraste Posteriormente é aplicada uma coloração simples como a safranina Dessa maneira as células aparecem coradas e é possível observar halos ao redor da célula uma região iluminada e incolor que acompanha o formato da bactéria destacada do fundo Essa técnica de coloração negativa permite a identificação da presença de cápsulas Para a visualização dos flagelos estruturas de locomoção bastante pequenas e finas aplicase um mordente e o corante carbolfucsina esse tratamento induz a um acúmulo de camadas do corante e aumenta o diâmetro dos flagelos na observação ao microscópio O número e o arranjo dos flagelos auxiliam no diagnóstico microbiológico Apesar de os endósporos esporos não serem muito comuns nas bactérias algumas espécies podem apresentálos Eles conferem resistência às possíveis adversidades ambientais e apresentam uma parede bastante rígida que não permite a entrada de corantes simples A coloração de SchaefferFulton é a utilizada com mais frequência aplicando o verde de malaquita em sua coloração primária em um esfregaço previamente fixado A lâmina é aquecida em vapor por volta cerca de cinco minutos para facilitar a impregnação do verde de malaquita nas paredes dos endósporos Após a lavagem todas as estruturas celulares perdem o corante com exceção dos esporos Em seguida o contracorante safranina é adicionado para corar o restante da célula como resultado as células aparecem coradas em rosa e os endósporos são visualizados corados em verde dentro delas Os esporos são estruturas altamente refráteis e podem ser visualizados ao microscópio mesmo que não sejam corados porém sem a coloração específica são facilmente confundidos com as inclusões armazenamento de materiais Figura 24 Colorações especiais a coloração negativa identificação de cápsulas b coloração de endósporos c coloração de flagelos 58 Unidade I 33 Preparo e diferenciação dos meios de cultura preparo da escala de McFarland e métodos de isolamento por esgotamento quantitativo contagem de UFC método de pour plate método de spread plate método NMP conservação de culturas O desenvolvimento de técnicas de cultura de microrganismos obtenção e expansão de espécies encontradas em amostras é reflexo da necessidade de identificação e isolamento de bactérias em áreas como microbiologia médica microbiologia de alimentos e de água O meio de cultura é um material rico em nutrientes elaborado para possibilitar o crescimento de microrganismos em laboratório Basicamente o meio deve reproduzir as condições ambientais pH temperatura e nível de oxigênio apropriados e o espectro de nutrientes exigidos pela bactéria que necessita ser cultivada O meio de cultura deve ser estéril ou seja não possuir qualquer microrganismo em sua composição até o momento da inoculação da amostra inserção no meio de cultivo para garantir que a população encontrada esteja relacionada exclusivamente ao inóculo microrganismos de interesse adicionados ao meio A cultura são os microrganismos que crescem e se multiplicam no interior ou sobre um meio de cultura Os meios estão em constante desenvolvimento e atualização de acordo com a necessidade do mercado geralmente são comercializados com os compostos específicos précombinados e necessitam somente da adição de água e esterilização Algumas bactérias crescem muito bem na maioria dos meios de cultura enquanto outras exigem meios especiais o tempo de crescimento também pode variar razoavelmente entre as espécies Os meios de cultura podem apresentar estados físicos distintos líquido também conhecido como caldo propicia o crescimento bacteriano evidenciado pela turvação do meio semissólido utilizado para testes de motilidade e sólido visa o isolamento e identificação das espécies A consistência do meio é moderada pela presença de agentes solidificantes como o ágar um polissacarídeo complexo procedente de algas marinhas Nos meios semissólido e sólido incluise respectivamente 05 e 1520 de ágar enquanto no meio líquido não há adição de ágar O ágar é um composto extremamente vantajoso para a microbiologia poucos microrganismos podem degradálo e ele possui uma ótima tolerância à variação de temperatura mantendose solidificado Os tubos de ensaios e as placas de Petri são geralmente utilizados como recipientes para os meios com ágar Caso a solidificação seja feita em um tubo de ensaio mantido angulado é chamado de meio inclinado que possibilita uma maior área de superfície para o crescimento Quando o ágar é firmado em um tubo na vertical é denominado meio profundo As placas de Petri são placas rasas de diversos tamanhos com uma tampa que as reveste por toda superfície para evitar contaminações O meio de cultura deve fornecer uma fonte de energia assim como fontes de carbono nitrogênio enxofre fósforo e quaisquer outros fatores orgânicos de crescimento que o microrganismo seja incapaz de sintetizar Por exemplo em meios de cultura para Escherichia coli é adicionada glicose que funcionará como fonte de carbono e de energia As espécies bacterianas podem apresentar exigências distintas e aquelas que necessitam de muitos fatores de crescimento são conhecidas como fastidiosas 59 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Quando o meio possui sua composição exata conhecida é chamado de meio quimicamente definido geralmente utilizado para o crescimento de bactérias autotróficas A maioria das bactérias e fungos é comumente cultivada em meios complexos que são compostos por nutrientes obtidos de extratos de carnes leveduras plantas ou produtos da assimilação de proteínas destas ou de outras fontes A fonte de energia é associada à inclusão de proteínas parcialmente digeridas peptonas fragmentos pequenos e solúveis e a necessidade de vitaminas sais minerais e outros compostos é suprida pelos extratos A composição química exata dos meios complexos pode variar de acordo com o lote fabricado A cultura de bactérias anaeróbias apresenta um desafio não tolerar a presença de oxigênio portanto são utilizados meios especiais os meios redutores Esses meios possuem compostos que se fixam ao oxigênio dissolvido e o eliminam do meio de cultura e os tubos devem ser firmemente tampados Na utilização da placa de Petri a incubação pode ser feita em jarras seladas que removem quimicamente o oxigênio ou em uma câmara anaeróbia Algumas bactérias não crescem em meios de culturas artificiais e são cultivadas exclusivamente em animais como Mycobacterium leprae geralmente multiplicada em tatus que possuem baixa temperatura corporal e favorecem o crescimento da bactéria Para a identificação de bactérias de interesse clínico são utilizados meios seletivos e diferenciais Os meios seletivos favorecem o crescimento de microrganismos alvo enquanto impedem o crescimento de espécies bacterianas indesejadas Por exemplo para a identificação de Salmonella typhi bactéria intestinal Gramnegativa causadora da febre tifoide utilizase o ágar sulfito de bismuto que inibe o crescimento de bactérias Grampositivas e a maioria das outras bactérias intestinais Gramnegativas O ágar Saboraud dextrose possui pH de 56 privilegiando o crescimento de fungos às bactérias Os meios seletivos podem ser enriquecidos geralmente são líquidos e são elaborados para amplificar populações de interesse encontradas em um número menor que de outras espécies A estratégia é baseada em uma série de transferências e incubações no meio enriquecido para eliminar as bactérias de não interesse e potencializar o crescimento da bactéria alvo Após a seleção a amostra é inoculada em um meio sólido para o crescimento isolado da espécie de interesse Os meios diferenciais proporcionam a diferenciação das colônias de diversos microrganismos presentes em uma mesma amostra O ágar sangue possibilita o crescimento da grande maioria das bactérias porém a presença de hemácias em sua composição confere a capacidade de observar a ação de espécies bacterianas capazes de induzir hemólise lise de hemácias como o Streptococcus pyogenes bactéria causadora da faringite estreptocócica é possível observar um halo claro ao redor das colônias região de hemólise A combinação de características seletivas e diferenciais no mesmo meio é interessante uma das estratégias para isolar Staphylococcus aureus bactéria encontrada no trato nasal e comumente associada a infecções cutâneas contendo abcessos é utilizar o ágar hipertônico manitol que contém 75 de cloreto de sódio selecionando as bactérias que toleram tais concentrações como o S aureus Além disso esse ágar possui um indicador de pH caso o manitol seja fermentado a ácido o meio altera de cor outra característica de S aureus diferenciandoo das colônias não fermentadoras de manitol As bactérias que crescem em alta concentração de sal e fermentam o manitol são facilmente identificadas pela coloração e provavelmente são colônias de S aureus 60 Unidade I Figura 25 Ágar hipertônico manitol O meio ágar hipertônico manitol combina aspecto seletivo e diferencial A alta concentração de sais seleciona bactérias que toleram tal concentração gênero Staphylococcus e possui um indicador de pH em sua composição diferenciando as bactérias fermentadoras de manitol coloração amarelada do meio como o Staphylococcus aureus A quantificação de uma população bacteriana é baseada em contagens diretas ou indiretas de uma amostra limitada que são ajustadas matematicamente e o número total de bactérias é extrapolado A intensidade de multiplicação em meios de cultura líquidos pode ser determinada pela utilização da escala de McFarland referência padrão dos níveis de turvação do meio e número total de bactérias correspondentes Quanto maior a concentração de bactérias maior a oposição à passagem de luz amplificando a turvação e a opacificação do meio A técnica consiste em uma série de 11 tubos com uma solução de sulfato de bário em diferentes concentrações e elencadas em tubos numerados de 05 a 10 A solução é obtida com diferentes associações de cloreto de bário e ácido sulfúrico A turvação demonstrada em cada tubo é correspondente àquela ocasionada por um número determinado de bactérias Por exemplo o tubo 05 é equivalente a 150 milhões de bactérias enquanto o tubo 10 equivale a três bilhões de bactérias por mililitro de meio Os tubos padrões escala McFarland e os tubos experimentais suspensão contendo bactérias devem ser agitados vigorosamente antes do procedimento A análise é feita a olho nu e caso a suspensão não corresponda à turvação do tubo padrão número de bactérias desejada ela deve ser ajustada adicionando mais inóculo ou diluente de acordo com a necessidade A padronização da concentração do inóculo é essencial para a avaliação adequada do crescimento bacteriano e em técnicas como o antibioGrama que testa a resistência a antimicrobianos 61 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 26 Diluições em série e crescimento respectivo em placas Algumas técnicas utilizam a diluição em série para extrapolar a concentração bacteriana de acordo com a turbidez do meio assim como orientar o plaqueamento e a visualização adequada de unidades formadoras de colônias UFCs A cultura em placas contendo meio sólido é vantajosa por compreender somente células viáveis porém para concluir a extrapolação numérica ou identificar a espécie bacteriana é necessário aguardar 24 horas ou mais para que as colônias sejam formadas As bactérias regularmente crescem vinculadas em agregados ou cadeias para retratar essa circunstância as contagens em placas são referidas como unidades formadores de colônia UFC por grama ou mililitro da amostra É imprescindível que o número de colônias seja limitado em condições de excesso de colônias algumas células podem ter o crescimento suprimido A recomendação é que a contagem seja realizada em placas que contenham de 25 a 250 colônias e para garantir essa condição o inóculo inicial pode ser diluído É considerado que cada célula presente no inóculo pode originar uma colônia caso a concentração inicial seja muito alta o inóculo é submetido a diluições seriadas até que o total de bactérias seja correspondente a um número contável adequado de colônias O crescimento em placa pode ser obtido pelos métodos de espalhamento em placas spread plate ou incorporação em placas pour plate O meio de cultura nutritivo contendo ágar é mantido líquido por aquecimento em banhomaria a 50 ºC No método de espalhamento em placas spread plate o meio de cultura é adicionado à placa e previamente solidificado Posteriormente 01 mL do inóculo é espalhado de modo uniforme à superfície do meio com o auxílio de um bastão de vidro ou alça bacteriológica comumente de metal ambos esterilizados e a placa é incubada Essa técnica permite observar o aspecto diversificado das colônias 62 Unidade I informação relevante para o diagnóstico microbiológico além de evitar o contato entre a amostra e o ágar fundido que podem causar danos a alguns microrganismos Na técnica de incorporação em placas pour plate um mililitro ou 01 mL do inóculo é incluído na placa e incorporado com o ágar ainda fundido A placa é sutilmente agitada de maneira circular para homogeneização do material O ágar solidifica e a placa é incubada dessa maneira as colônias crescerão em profundidade e na superfície do meio O método de pour plate é utilizado para o crescimento de anaeróbios adição de outras camadas de meio e em análise microbiológica de alimentos Figura 27 Métodos de plaqueamento para obtenção de culturas bacterianas a método pour plate o meio e a diluição bacteriana são associados previamente à solidificação do ágar b método spread plate solidificação prévia do ágar e posterior semeadura da diluição bacteriana 63 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA O diagnóstico microbiológico e a obtenção de culturas puras dependem de técnicas eficientes de isolamento de bactérias A prática de isolamento mais utilizada é o método do esgotamento em placa No procedimento uma alça bacteriológica ou similar estéril é mergulhada dentro de uma cultura mista com a amostra devidamente processada e geralmente mantida em meio líquido O material é semeado em estrias na superfície do meio de cultura o rompimento do ágar deve ser evitado para não favorecer o crescimento em profundidade Para obter colônias bem isoladas as estrias são feitas em três séries dispostas em pontos diferentes da placa sem sobreposição entre si e todas provenientes do primeiro inóculo contido na alça Dessa maneira as bactérias depositadas ao longo da terceira série de estrias estarão em menor número e mais afastadas criando colônias puras e bem representadas As características das colônias isoladas podem indicar o crescimento de determinada espécie e esta pode ser semeada em outro meio nutriente para obtenção de culturas puras No método quantitativo as estrias são feitas de maneira contínua por toda a extensão da placa e possui o objetivo de contagem das UFCs Figura 28 Métodos de esgotamento a representação das três séries de estrias realizadas com o auxílio da alça bacteriológica b colônias isoladas da bactéria semeada O método NMP é uma estratégia estatística que fornece a estimativa de uma população bacteriana se encontrar dentro de uma faixa quantitativa determinada e qual o seu número mais provável O princípio é avaliar a positividade de crescimento bacteriano em diluições subsequentes ou seja quanto maior for o número de bactérias em uma amostra maior será o total de diluições requeridas para diminuir a densidade até que não haja nenhuma bactéria nos tubos A amostra é inoculada em grupos de tubos múltiplos de três a cincos repetições com diferentes concentrações da amostra geralmente são utilizados três grupos contendo respectivamente 10 mL 1 mL e 01 mL cada Após a incubação os tubos positivos apresentarão turbidez e formação de gás e a combinação do resultado número de testes positivos e negativos indicará a faixa de quantificação com limite inferior menor número possível e superior maior número possível O teste apresenta 64 Unidade I confiabilidade de 95 na indicação da faixa e a interpretação do resultado é baseado em uma tabela que representa todas as combinações possíveis a respectiva faixa e o seu número mais provável Grupos de meios nutrientes 5 tubos por grupo Quantidade de inóculo adicionado Número de tubos positivos em cada grupo Grupo 1 10 mL 5 Grupo 2 1 mL 3 Grupo 3 01 mL 1 Figura 29 Método do número mais provável NMP esquema de diluição e representação dos possíveis resultados Tabela 1 Tabela do MPN Combinação de positivos Índice de MPN 100 mL Limites com confiabilidade de 95 Inferior Superior 420 22 68 50 421 26 98 70 430 27 99 70 431 33 10 70 440 34 14 100 500 23 70 501 31 10 70 502 43 14 100 510 33 10 100 511 46 14 120 512 63 22 150 520 49 15 150 521 70 22 170 522 94 34 230 530 79 22 220 531 110 34 250 532 140 52 400 Nota a tabela do MPN nos permite calcular para uma amostra os números microbianos que estatisticamente são os mais prováveis de terem levado aos resultados obtidos O número de tubos positivos amarelos é anotado para cada grupo no exemplo sombreado 5 3 e 1 Se levarmos essa combinação para a tabela do MPN concluiremos que o índice do MPN para 100 mL é 110 Estatisticamente isso significa que 95 das amostras de água que apresentaram esse resultado contêm de 34 a 250 bactérias com 110 sendo o número mais provável Adaptado de Tortora Funke Case 2017 p 170 65 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Após o isolamento adequado de espécies bacterianas algumas estratégias podem ser utilizadas para garantir a conservação das culturas bacterianas Os métodos podem ser de curto médio ou longo prazo Ao decorrer do crescimento bacteriano em cultura é comum a redução na disponibilidade de nutrientes redução de trocas gasosas alterações de temperatura e disponibilidade de água Para uma manutenção a curto prazo é indicado o repique contínuo ou seja a reinoculação transferência da bactéria em um novo meio recémpreparado com as condições nutritivas e ambientais adequadas O período entre um repique e outro deve ser condizente com as necessidades de cada espécie exigindo um acompanhamento constante As espécies podem apresentar alterações morfológicas e fisiológicas como perda de patogenicidade ou virulência devido a isso a frequência das transferências deve ser avaliada e apoiada em uma checagem recorrente dos traços de cada isolado No caso de manutenção a médio prazo podese adicionar óleo mineral esterilizado acima da cultura que limita a quantidade de oxigênio disponível e causa uma redução no metabolismo e consequente multiplicação do microrganismo para a recuperação da cultura basta realizar a transferência para um novo meio nutritivo Outra possibilidade que também busca a redução do metabolismo é a manutenção em água esterilizada ou solução salina porém apresenta um risco alto de contaminação sendo recomendado para culturas jovens de 10 a 15 dias O congelamento comum 4 ºC a 20 ºC é um dos métodos de preservação mais baratos porém pode apresentar redução de viabilidade em algumas espécies indicado para armazenamentos no período entre três meses e dois anos Os métodos de preservação a longo prazo são o ultracongelamento e a liofilização A liofilização ou criodessecação é resultado de um rápido congelamento em ciclos temperaturas entre 54 ºC e 72 ºC e remoção da água por um alto vácuo sublimação O procedimento resulta em um pó que pode ser armazenado por anos e é facilmente reativado após hidratação com um meio nutriente líquido adequado O ultracongelamento é o processo em que uma cultura pura em suspensão líquida é congelada rapidamente com temperaturas entre 50 ºC e 90 ºC A cultura pode ser descongelada e recuperada mesmo após vários anos O congelamento rápido em temperaturas extremamente baixas permite a melhor preservação das características morfológicas e fisiológicas do microrganismo 34 Normas de coleta transporte e armazenamento do material clínico para microbiologia A confiabilidade do resultado liberado é repercussão da qualidade da amostra entregue ao laboratório de microbiologia O material coletado deve representar o ambiente infeccioso investigado de maneira significativa escolher o melhor local da lesão para coleta é essencial assim como evitar a contaminação com as áreas próximas A coleta e o transporte inapropriados podem induzir erros na identificação dos microrganismos e beneficiar o crescimento da microbiota contaminante O profissional responsável pela coleta é também responsável pela identificação adequada do material No momento da coleta o indivíduo deve ser instruído de maneira clara e todos os materiais clínicos devem estar devidamente estéreis A amostra deve ser coletada antes da antibioticoterapia sempre que possível e a região escolhida deve ser o local onde o microrganismo suspeito tenha maior chance de ser isolado 66 Unidade I A quantidade de material coletado deve permitir uma análise microbiológica completa e toda amostra deve ser tratada como potencialmente patogênica As amostras devem ser transportadas o mais rápido possível ao laboratório o tempo de tolerância e o procedimento utilizado estão associados ao tipo de material biológico Amostras de líquor e líquido pleural não devem ser refrigeradas devem ser mantidas em tubo seco estéril e direcionadas imediatamente ao laboratório Os swabs cotonete estéril para a coleta devem ser colocados em tubo seco estéril ou em meio semissólido e enviados imediatamente Os materiais de feridas e tecidos podem ser mantidos por até 12 horas no meio de transporte apropriado Amostras para hemocultura devem ser preparadas em frascos com meios de cultura a refrigeração não é indicada e devem ser encaminhadas o mais rápido possível ao laboratório Os materiais de trato respiratório e trato gastrointestinal são mantidos em tubos secos estéril por até 30 minutos e uma hora respectivamente Amostras de urina são coletadas em pote seco estéril e são viáveis em até 24 horas quando refrigeradas As fezes devem ser mantidas em um frasco contendo meio de transporte quantidade mínima fornecida pelo laboratório caso a amostra não seja entregue em até uma hora conservar em geladeira a 4 ºC por no máximo 12 horas Exemplo de aplicação A coleta o transporte e o armazenamento da amostra microbiológica são fundamentais para uma performance adequada no laboratório clínico Reflita sobre a responsabilidade do biomédico nessas fases Lembrete Nem todas as bactérias são patogênicas Apesar de o nome estar associado a doenças existem bactérias fundamentais para a saúde essas são sobretudo aquelas que formam o nosso microbiota Saiba mais Aprofundese no assunto com a leitura de SOCIEDADE BRASILEIRA DE PATOLOGIA CLÍNICAMEDICINA LABORATORIAL SBPCML Recomendações da Sociedade Brasileira de Patologia ClínicaMedicina Laboratorial SBPCML boas práticas em microbiologia clínica Barueri SP Manole 2015 Disponível em httpsbitly3xxpMRi Acesso em 28 abr 2021 67 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA 4 BACTÉRIAS DE INTERESSE CLÍNICO Em 1847 o médico Ignaz Semmelweis propôs a prática de lavagem de mãos com hipoclorito de cálcio quando trabalhava no Hospital Geral de Viena Na época muitos médicos ficaram ofendidos com sua sugestão uma vez que Semmelweis não fornecera nenhuma explicação científica para tal procedimento No entanto após os experimentos de Pasteur a prática de lavagem de mãos proposta pelo médico ganhou ampla aceitação O primeiro antimicrobiano foi descoberto pelo médico Alexandre Fleming em 1928 nessa ocasião ele observou que havia mofo em suas culturas de Staphylococcus aureus mas o surpreendente era que ao redor do mofo não havia crescimento da bactéria Dessa forma Fleming concluiu que alguma substância secretada pelo fungo impedia o crescimento da bactéria Essa substância foi denominada penicilina pois era produzida pelo fungo Penicillium notatum A partir da descoberta do primeiro antibiótico que serviu para terapia de diversas doenças também se iniciaram os primeiros casos de resistência dos microrganismos aos antibióticos Nos tópicos subsequentes serão abordadas as principais bactérias de interesse clínico e os principais mecanismos que permitem a aquisição de resistência aos antimicrobianos 41 Cocos Grampositivos De acordo com a classificação dos procariotos o domínio BACTÉRIA Grampositivas é subdividido nos seguintes filos Firmicutes e Actinobacterias Os Firmicutes são bastonetes e cocos que apresentam um baixo conteúdo de GC G guanosina e C citidina Já as Actinobacterias apresentam um alto conteúdo GC O filo Firmicutes inclui as bactérias do gênero Clostridium e Bacillus que são formadores de endósporos e as bactérias de interesse clínico do gênero Staphylococcus Enterococcus e Streptococcus Já o filo Actinobacterias incluem os gêneros Corynebacterium Gardnerella Streptomyces Além dos patogênicos Mycobacterium Actinomyces Nocardia e Streptomyces patogênica Os cocos Grampositivos pertencem ao filo Firmicutes e são bactérias de morfologia esférica que apresentam cor violeta após a coloração de Gram Uma outra característica que chama atenção nesses organismos é a ausência de endósporos As bactérias Grampositivas podem ser subdivididas nos gêneros Staphylococcus Enterococcus e Streptococcus de acordo com a presença ou ausência da enzima catalase enzima que catalisa a decomposição do peróxido de hidrogênio em água e oxigênio De acordo com essa classificação os Staphylococcus são catalasepositivos já os Enterococcus e Streptococcus catalasenegativos 68 Unidade I Observação Endósporos são estruturas presentes em alguns tipos de bactérias Grampositivas como Clostridium e Bacillus Essas estruturas são importantes para a sobrevivência das bactérias durante períodos de estresse ambiental por exemplo a falta de nutrientes A formação do endósporo se dá através do englobamento do cromossomo bacteriano por uma dupla membrana lipídica contendo peptideoglicana Essa estrutura é liberada ao ambiente e permite a sobrevivência da bactéria em um estado vegetativo por anos Saiba mais Se você quiser aprender mais sobre o teste da catalase entre no website da Universidade de Michigan Lá você terá acesso ao laboratório virtual poderá realizar a interatividade e ver na prática o teste de catalase MICHIGAN STATE UNIVERSITY Catalase test sd Disponível em httpsbitly3cmQUtF Acesso em 26 mar 2021 411 Staphylococus O gênero Staphylococcus é formado por 49 espécies e muitas delas são geralmente encontradas na pele e mucosa humana e de outros animais Em relação à morfologia os estafilococos são cocos Grampositivos com diâmetro que varia de 0515 µm cujo padrão de crescimento é semelhante a um cacho de uva Figura 30 Micrografia de Staphylococcus aureus Imagem de scaning electron micrograph SEM mostrando a morfologia de bactérias do gênero Staphylococcus 69 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Os estafilococos são agentes causadores de doenças em diversas condições como em ambientes aeróbicos ou anaeróbicos elevada concentração de sal e em temperaturas que variam de 18 C a 40 C Algumas espécies normalmente associadas às doenças humanas são S aureus pode causar intoxicação alimentar síndrome do choque tóxico foliculite furúnculo impetigo endocardite pneumonia osteomielite entre outras S epidermidis pode causar endocardite infecções urinárias infecções de cateteres e outros dispositivos S haemolytics pode causar endocardite infecções de ossos e articulações infecções de feridas e infecções oportunistas S lugdunesis pode causar endocardite artrite infecções oportunistas e infecções urinárias S saprophyticus pode causar infecções oportunistas e infecções urinárias A Staphylococcus aureus nome dado devido à cor dourada das suas colônias é a espécie mais importante e virulenta do gênero A S aureus resistente ao antibiótico meticilina é conhecida como MSRA do inglês methicilinresistant Sthaphylococcus aureus São importantes por causarem graves infecções hospitalares Observação Infecções oportunistas são aquelas que aproveitam a oportunidade por exemplo são restritas a pacientes em uso de antibióticos de amplo espectro ou pacientes imunocomprometidos Saiba mais Lee et al escreveram uma elegante revisão que trata sobre MRSA Saiba mais no artigo LEE A S et al Methicillinresistant Staphylococcus aureus Nat Rev Dis Primers v 4 maio 2018 Disponível em httpsgonaturecom3cuwyyR Acesso em 20 abr 2021 A maioria das S aureus de interesse clínico possui diversos fatores de virulência alguns deles são Cápsula polissacaridica inibe a fagocitose pelos leucócitos polimorfonucleares PMN 70 Unidade I Peptidoglicana estimula a produção de pirogênio endógeno ativação do complemento produção de interleucina IL1 pelos monócitos e a agregação de PMN processo que leva à formação de abscesso Permite a estabilidade osmótica da bactéria Ácidos teicoicos polímeros ligados covalentemente à peptidoglicana ou aos lipídios de membrana leva a uma resposta de anticorpos e também se liga à fibronectina da matriz extracelular MEC Coagulase pode polimerizar a fibrina na superfície da bactéria alterando a ingestão pelos fagócitos MSCRAMM sigla do inglês de microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules São proteínas da superfície microbiana que reconhecem moléculas adesivas da matriz do hospedeiro como fibronectina elastina e colágeno O fator clumping é um tipo de MSCRAMM responsável pela aderência dos microrganismos ao fibrinogênio e à fibrina Esse fator é distinto da coagulase uma vez que desencadeia uma forte resposta imunológica Hemolisinas quatro tipos de hemolisinas são encontrados alfa beta delta e gama As três primeiras são responsáveis pelo rompimento das membranas e podem ser responsáveis pela diarreia causada por S aureus A hemolisina gama é capaz de lisar as células brancas levando a uma intensa liberação de IL8 leucotrienos e histamina que é responsável pela necrose e inflamação TSST1 toxina denominada toxic shock syndrome TSST1 que se liga ao complexo maior de histocompatibilidade classe II MHCII permitindo a estimulação de células T Essa toxina está relacionada a febre choque e comprometimento sistêmico Enterotoxinas são múltiplas AE GJ KR e U V Essas toxinas são resistentes às enzimas do trato gastrointestinal e causam diarreia e vômito Toxinas esfoliativas são exemplos as ETA e ETB são serina proteases que clivam proteínas da epiderme Essas toxinas são responsáveis pela Síndrome da pele escaldada estafilocícica SSSS do inglês staphylococcal scalded skin syndrome doença que será abordada mais adiante PantonValentine Leukocicin também conhecida como PVL é uma toxina que induz à formação de poros nos leucócitos resultando em sua lise Em geral os estafilococos coagulasenegativos fazem parte da microbiota da pele algumas pessoas podem apresentar colonização por S aureus nas dobras úmidas da pele Em geral 30 da população é assintomática e permanentemente colonizada com S aureus na cavidade nasal Por estar presente na pele e na nasofaringe é muito comum a disseminação da bactéria responsável por diversas infecções adquiridas no hospital Algumas doenças causadas por S aureus são síndrome da pele escaldada estafilocócica SSSS impetigo bolhoso intoxicação alimentar por estafilococos síndrome do choque tóxico TSS bacteremia e endocardite 71 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A SSSS foi descrita pela primeira vez em 1878 por Gottfried Ritter von Rittershain sendo também conhecida como doença de Ritter Essa doença frequentemente acomete neonatos e se caracteriza pela prela presença de bolhas na pele causada com a liberação de toxinas esfoliativas pela S aureus Um estudo revelou que 80 dos casos de SSSS ocorrem em neonatos após liberação do hospital especialmente em áreas onde a assepsia do cordão umbilical não é realizada adequadamente Os sintomas da doença normalmente se iniciam com febre e vermelhidão da pele após 2448 horas ocorre o aparecimento das bolhas seguido pela esfoliação da pele As bolhas e a esfoliação ocorrem devido à liberação da toxina B que se liga à molécula Desmogleina 1 presente nos desmossomos da pele resultando no seu rompimento e na perda da aderência da pele O tratamento se dá através do uso de antibióticos por via endovenosa ou oral O impetigo bolhoso é frequentemente causado por S aureus mas em alguns casos pode ser causado por Streptococcus do grupo A Essa doença é caracterizada pelo aparecimento de bolhas localizadas ao contrário do que ocorre na SSSS A toxina envolvida nessa doença é a toxina A que também atua nos desmossomos levando à dissociação das células da epiderme A intoxicação alimentar por Estafilococos ocorre pelo consumo de alimentos contendo uma ou mais enterotoxinas Os sintomas incluem náusea vômito cólicas abdominais com ou sem diarreia A doença normalmente dura de 24h48 horas mas em alguns casos pode levar à hospitalização As enterotoxinas de S aureus são ativas em baixa quantidade e resistentes ao calor e ao baixo pH por isso têm atividade no trato gastrointestinal A TSS é mais frequentemente causada por S aureus pela produção da toxina TSST1 que desencadeia uma resposta imunológica muito intensa A TSS esteve durante muito tempo associada ao uso de absorventes internos por mulheres durante o período menstrual Atualmente com a remoção desse tipo de absorvente do mercado a taxa de infecção reduziu bastante no entanto é importante considerar os casos não relacionados ao período menstrual Os sintomas incluem febre hipotensão erupções cutâneas eritematosas descamação da pele e falência de órgãos O tratamento se baseia na hidratação endovenosa e no uso de antibióticos de amplo espectro Bacteremia é a presença média de uma quantidade menor ou igual a uma célula bacteriana por mililitro de sangue em pacientes com sinais e sintomas de infecção A S aureus é a principal bactéria que aparece nos casos de bacteremia A evolução do quadro é influenciada pelas comorbidades dos pacientes sítios de infecção e resistência à meticilina Grande parte dos casos ocorre de maneira nosocomial hospitalar O quadro de bacteremia pode evoluir para endocardite A endocardite é uma doença causada pela presença de formas vegetativas de bactéria ou foco inflamatório na parede do endotélio e nas valvas cardíacas A taxa de mortalidade é alta em torno de 30 Muitas vezes o paciente precisa realizar cirurgia para troca de valva 72 Unidade I Saiba mais Para saber mais sobre a endocardite leia o artigo publicado por Hoeer et al HOEER V S et al S aureus endocarditis clinical aspects and experimental approaches International Journal of Medical Microbiology v 308 n 6 p 640652 ago 2018 412 Diagnóstico laboratorial de estafilococos O diagnóstico laboratorial de estafilococos pode ser feito por Amostras vários tipos de amostras podem ser utilizados para o diagnóstico laboratorial de estafilococos por exemplo pus aspirado de abcessos sangue aspirado de traqueia fluido espinal etc Microscopia normalmente na microscopia das amostras clínicas os estafilococos aparecem isolados ou em pequenos agrupamentos São Grampositivos em forma de cocos mas o teste de Gram não permite distinguir o tipo de estafilococos sendo necessária a realização de testes complementares e também da condição clínica do paciente Cultura as amostras clínicas devem ser semeadas em meios específicos que permitam o crescimento da bactéria Em geral se utiliza o meio rico e suplementado ágarsangue de carneiro Os estafilococos crescem relativamente rápido 24 horas em atmosferas aeróbias ou anaeróbias e apresentam colônias grandes lisas butirosas aspecto de manteiga e convexas Podem apresentar colônias com coloração brancoporcelana ou cinzas As colônias de S aureus podem ter pigmento amarelo ou amareloalaranjado com a presença de hemólise As colônias de S aureus podem apresentar o padrão de hemólise beta ou gama sem hemólise Figura 31 Exemplo de colônias de S aureus semeada em placa ágarsangue Na placa de ágarsangue é possível observar o padrão beta de hemólise 73 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Exemplo de aplicação Você sabia que os exames bacteriológicos podem ser realizados por biomédicos A identificação das bactérias de forma correta auxilia o diagnóstico clínico e tem uma função muito importante no tratamento do paciente Diante disso reflita sobre o papel do biomédico 413 Streptococcus e Enterococcus Os Streptococcus e Enterococcus são gêneros de bactérias Grampositivas que apresentam morfologia de cocos normalmente dispostos aos pares ou em cadeias ao contrário do que era observado para os Staphylococcus cuja disposição era em grumos semelhantes a cachos de uva Grande parte das espécies é anaeróbia facultativa e algumas delas necessitam de ambiente rico em dióxido de carbono para crescerem Figura 32 Streptococcus pyogenes após coloração de Gram É possível observar o crescimento em cadeias O gênero Streptococcus possui mais de 100 espécies e por isso sua classificação é muito complexa São necessários três esquemas para sua classificação Separação nos grupos de Lancefield Separação de acordo com os padrões hemolíticos muitos estreptococos são capazes de hemolisar as células sanguíneas de diferentes maneiras Quando a destruição dos eritrócitos é total isso leva ao aparecimento de um halo claro ao redor da colônia esse padrão é chamado de betaβhemólise exemplos Streptococcus pnemonie e Viridans Quando a lise é incompleta com redução da hemoglobina e aparecimento de um pigmento verde é denominada alfa αhemólise Streptococcus pyogenes e agalactiae Há ainda alguns tipos que não são hemolíticos e não há o surgimento do halo esse padrão é chamado de gamaγ hemólise alguns do grupo dos estreptococos viridans Um exemplo desses padrões de hemólise está representado na figura a seguir 74 Unidade I a b c Figura 33 Diferentes padrões de hemólise a hemólise do tipo alfa b hemólise do tipo beta c hemólise do tipo gama Separação de acordo com as propriedades bioquímicas Os testes bioquímicos incluem fermentação de açúcar teste de presença de enzimas e testes de suscetibilidade ou resistência a certos agentes químicos Em geral os estreptococos são divididos em dois grupos 1 estreptococos betahemolíticos que se enquadram na classificação de Lancefield e 2 os estreptococos alfa e gama hemolíticos que são classificados por provas bioquímicas Os estreptococos mais comuns estão representados no próximo quadro Os estreptococos são amplamente distribuídos na natureza e fazem parte da microbiota normal da flora humana Aproximadamente entre 5 e 15 dos humanos carregam S pyogenes ou S agalactiae na nasofaringe S pneumoniae infecta exclusivamente humanos e não há reservatórios na natureza Observação A classificação de Lancefield foi desenvolvida em 1933 por Rebecca Lancefield e tratase de um método de classificação sorológica de Streptococcus baseado na composição da parede das bactérias por exemplo polissacarídeos e ácido teicoico Através desse método foi possível subdividir em grupos de AH e KU A especificidade de cada grupo é determinada por um aminocarboidrato Grupo A ramnoseNacetilglicosamina grupo B ramnoseglicosamina grupo C ramnoseNacetilgalactosamina grupo D ácido glicerol teicoico contendo dalanina e glicose grupo F glicopironosilNacetilgalactosamina Em geral os estreptococos dos grupos E F G H KU ocorrem em animais 75 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Quadro 1 Classificação dos principais estreptococos Classificação de Lancefield Espécies representativas Doenças Estreptococos beta hemolíticos mais comuns A S pyogenes Grupo S anginosus Faringite infecções de pele e de tecidos moles bacteremia febre reumática glomerulonefrite aguda abscessos B S agalactiae Doença neonatal endometrite três em feridas infecções do trato urinário bacteremia pneumonia infecções da pele e de tecidos moles C S dysagalactiae Faringite glomerulonefrite aguda F G Grupo S anginosus S dysgalactiae Abcessos Faringite glomerulonefrite aguda Estreptococos do grupo Viridans Não se aplica S anginosus S constellatus S intermedius Abcessos cerebrais de orofaringe ou da cavidade peritoneal S mittis S pneumoniae S oralis Endocardite subaguda sepse em pacientes neutropênicos pneumonia meningite S salivarius Bacteremia endocardite S gallolyticus Bacteremia associada a câncer gastrointestinal meningite S suis Meningite síndrome do choque tóxico estreptocócico S mutans S sobrinus Cárie dental bacteremia Adaptado de Murray 2017 p 185 Os enterococos também conhecidos como cocos entéricos possuem atualmente 54 espécies no entanto poucas são capazes de desenvolver doenças em humanos Anteriormente eram classificados como estreptococos do grupo D por apresentarem o antígeno D em sua parece celular Esses microrganismos frequentemente fazem parte da flora entérica normal Geralmente os enterococos são não hemolíticos mas podem ocasionalmente ser alfa hemolíticos As espécies clinicamente importantes são o Enterococcus faecalis e o Enterococcus faecium O Enterococcus casseliflavus e o Enterococcus gallinarum também colonizam o trato intestinal humano e são importantes por apresentarem resistência ao antibiótico vancomicina Os Enterococcus faecalis e faecium podem causar infecção do trato urinário peritonite bacteremia e endocardite Agora que você já conheceu os diferentes grupos de estreptococos vamos estudar as espécies mais importantes e a quais doenças estão relacionadas O Streptococcus pyogenes pertence ao grupo A e é o principal microrganismo causador da faringite bacteriana Pode também causar escarlatina doença caracterizada por erupção eritematosa difusa que se inicia no tórax e se espalha para as extremidades normalmente ocorre por complicações da faringite estreptocócica Outras doenças causadas pelo Streptococcus pyogenes são piodermia impetigo erisipela celulite síndrome do choque tóxico estreptocócico e fascite necrosante infecção profunda da pele que envolve destruição do tecido muscular e de gordura Outras doenças são febre reumática e glomerulonefrite aguda 76 Unidade I O Streptococcus agalactiae pertence ao grupo B e pode causar as seguintes doenças doença neonatal de início precoce que ocorre dentro de uma semana após o nascimento Em geral os bebês apresentam sintomas de pneumonia meningite e sepse Doença neonatal de início que apresenta os mesmos sintomas da anterior mas acomete bebês com mais de uma semana Infecções em mulheres grávidas endometrite pósparto infecções do trato urinário bacteremia e complicações sistêmicas Em pacientes adultos pode causar bacteremia pneumonia infecções ósseas de pele e de tecidos moles Os estreptococos viridans representam um grupo diverso de microrganismos Estes podem causar abscessos sepse endocardite cárie dentária e meningite O Streptococcus pnemoniae pode causar pneumonia meningite e bacteremia 414 Diagnóstico laboratorial de estreptococos e enterococos O diagnóstico laboratorial de estreptococos e enterococos é feito por Amostras as amostras clínicas dependem da natureza da infecção Podem ser coletadas amostras de um swab de garganta pus ou sangue O soro pode ser obtido para determinação de anticorpos Microscopia a microscopia normalmente mostra cocos isolados ou aos pares Cultura os estreptococos apresentam excelente crescimento em ágarsangue mas este é inibido se houver altas concentrações de glicose A incubação em atmosfera 10 de CO2 frequentemente acelera o crescimento Nas culturas de sangue normalmente crescem estreptococos do grupo A em cerca de horas ou alguns dias Alguns estreptococos do grupo alfa e enterococos podem crescer mais lentamente Detecção de antígenos muitos kits estão disponíveis comercialmente para rápida detecção do antígeno do grupo A A identificação de espécie de estreptococos beta hemolíticos pode ser realizada através de aglutinação com soros específicos contra os antígenos de Lancefield A B C D F e G Tratase de uma metodologia rápida mas menos acessível devido ao alto custo Saiba mais Para um maior detalhamento acerca dos fatores de virulência dos estreptococos leia o capítulo 14 do livro BROOKS G et al Jawetz Melnick Adelbergs Medical Microbiology 26 ed Nova Iorque McGraw Hill 2012 77 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA 42 Bacilos Gramnegativos fermentadores e não fermentadores Os bacilos Gramnegativos BGN são bactérias que apresentam o formato de bastonetes Dois grandes grupos Enterobacteriaceae e não fermentadores são responsáveis pela maioria dos isolados clínicos Os BGN são os principais responsáveis pelas infecções nosocomiais do trato respiratório e muitos deles possuem uma alta taxa de resistência aos antibióticos Outra grande preocupação são as gastroenterites causadas pelas enterobactérias Shigella spp Salmonella spp e E coli que afetam milhões de pessoas em todo o mundo As infecções causadas por Gramnegativos multirresistentes MDRs do inglês multiresistant Gramnegative infections são um dos maiores desafios de saúde 421 Bacilos Gramnegativos não fermentadores BNF Os BNF são isolados com uma frequência menor comparado ao grupo Enterobacteriaceae Mas são relevantes pois podem causar infecções graves e fatais especialmente no ambiente hospitalar São os principais agentes causadores de todas as infecções adquiridas na UTI em especial as infecções do trato respiratório Os principais BNF que causam doenças em humanos são Pseudomonas aeruginosa Acinetobacter baumannii Burkholderia cepacia Stenotrophomonas Alcaligenes Moraxella Esses microrganismos são aeróbicos não esporulados não são capazes de fermentar açúcares Como grande parte deles é causadora de infecções nosocomiais eles serão abordados mais adiante Esses microrganismos possuem diversos mecanismos de resistência que permitem sua evasão do sistema imunológico O quadro a seguir mostra alguns mecanismos de resistência a antibióticos São agentes de quase todas as infecções adquiridas na UTI em particular infecções do trato respiratório Quadro 2 Mecanismos de resistência de BNF Bactéria Mecanismos de resistência P aeruginosa Cefalosporinase tipo AmpC e sistema de efluxo que confere resistência a betalactâmicos A baumannii Produz cefalosporinase AmpC naturalmente e oxacilinase OXA Também possui mecanismos de beta lactamases de espectro estendido ESBL do inglês extendedspectrum blactamases Stenotrophomonas spp Intrínseca multirresistência produz duas carbapenemases L1 e L2 Observação As beta lactamases de espectro estendido ESBL do inglês extendedspectrum blactamases são enzimas que hidrolisam um amplo espectro de cefalosporinas a mais prevalente é a CTXM e suas variações As carbapenemases são enzimas que hidrolisam o antibiótico carbapenem e outros betalactâmicos alguns exemplos são KPC NDM1 IMP VIM OXA48 78 Unidade I 422 Família Enterobacteriaceae A família Enterobacteriaceae abrange os bacilos Gramnegativos anaeróbios facultativos não esporulados de motilidade variável oxidase negativos fermentadores de glicose com ou sem produção de gás catalase positivos Esses organismos crescem em meios de cultura básicos caldo peptona meios seletivos Mac Conkey EMB e meios ricos ágar sangue ágar chocolate e CLED Alguns exemplos desses microrganismos que serão abordados neste capítulo são Escherichia coli Shigella spp e Salmonella Klebsiella spp Proteus spp A diferenciação dessas bactérias pode ser realizada por intermédio de provas bioquímicas Essas bactérias possuem diversos fatores de virulência como Endotoxinas ativam o sistema complemento e promovem a liberação de citocinas febre e podem causar choque Cápsula Sistema de secreção tipo III apenas nos gêneros Yersinia Salmonella e Shigella Variação antigênica antígenos da cápsula K e H do flagelo exceções Klebisiella Shigella Yersinia e alguns sorotipos de salmonelas Resistência aos antimicrobianos Sequestro de fatores de crescimento Lipopolissacarídeos LPS responsável pela resposta pirogênica Fímbrias Os sítios de infecção mais prevalentes são o TGI trato gastrointestinal o trato urinário e o trato respiratório inferior Esses organismos podem causar diversas doenças como diarreias sepse meningites em recémnascidos e IST infecções sexualmente transmissíveis E coli A E coli está associada a diversas doenças incluindo gastroenterite e infecções extraintestinais como infecções do trato urinário meningites e sepses Muitas cepas podem causar doenças um dos sorotipos mais virulentos é a E coli O157 desencadeia colite hemorrágica e síndrome hemolíticourêmica Algumas cepas de E coli causam gastroenterites a E coli enteroxigênica ETEC é um dos grandes responsáveis pela diarreia bacteriana em países em desenvolvimento também conhecida como diarreia do viajante A E coli adere ao intestino delgado e induz à diarreia pela secreção das enterotoxinas termolabeis LTI e LTII imunogênicas e termoestáveis STa e STb não imunogênicas A contaminação se dá por meio do consumo de alimentos e água contaminada com fezes A E coli 79 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA enteropatogênica EPEC é a mais frequente em lactentes e crianças também é a responsável pelos surtos em berçários hospitais e creches As bactérias EPEC aderem aos enterócitos do intestino delgado e destroem as microvilosidades induzindo a formação de lesões A doença apresenta como sintoma fezes com muco mas sem sangue Um outro tipo são as E coli produtoras da toxina Shiga STEC que podem causar a doença entérica Os sintomas da doença causada por essa bactéria são diarreia hemorrágica e síndrome hemolíticaurêmica SHU Os surtos dessa doença são raros mesmo nos países subdesenvolvidos ou nos países pobres A transmissão é oralfecal em alimentos ou superfícies contaminadas Shigella As bactérias do gênero Shigella são Gramnegativas imóveis anaeróbias facultativas não formadoras de esporos e não fermentadoras de lactose Quatro espécies de Shigella são muito importantes S dysenteriae S boydii S flexneri e S sonnei A S boydii é muito frequente na Índia e as S flexneri e S sonnei são as maiores responsáveis pelos casos de doenças no mundo As Shigella levam a uma doença denominada shigelose que ocorre por contaminação oralfecal Os principais sintomas dessa doença são diarreia colite disenteria fezes com sangue e muco A maior parte dos pacientes se recupera dentro de sete a 10 dias No entanto a infecção pode se agravar e levar a complicações sendo a principal a encefalopatia A diarreia leva a aproximadamente 13 milhões de mortes todo ano As bactérias do gênero Shigella causam aproximadamente 125 milhões de casos de episódios de diarreia anualmente levando a cerca de 160000 mortes Menos de 200 bactérias são necessárias para a infecção em indivíduos saudáveis O grande problema atual são os crescentes casos de cepas resistentes aos antimicrobianos Um dos fatores de virulência dessa bactéria é um plasmídeo de mais de 200 kpb que codifica para o T3SS do inglês syringelike type three secretion system e diversas proteínas efetoras incluindo diversos antígenos O tratamento de primeira linha atual para shigelose se baseia no uso de fluoroquinilonas como ciprofloxacino Salmonella O gênero Salmonella compreende duas espécies Salmonella bongori e Salmonella enterica A S enterica é subdividida em seis outras subespécies enterica I salamae II arizonae IIIa diarizonae IIIb houtenae IV e indica VI O agrupamento ocorre por antígenos O H e Vi virulência Para invadir o epitélio do hospedeiro a Salmonella utiliza seus fatores de virulência flagelos T3SS1 e T3SS2 Essa bactéria induz uma forte resposta inflamatória As bactérias desse gênero são as mais frequentemente isoladas de amostras de alimentos As gastroenterites são um dos principais sintomas da infecção por Salmonella seguidas de bacteremia e febre entérica A infecção por Salmonella é um dos grandes problemas de saúde pública enfrentados no mundo todo A principal espécie causadora de doenças em humanos é a S enterica A contaminação normalmente se dá pela ingestão de água ou comida contaminada Baseado em evidências clínicas as bactérias podem ser divididas em Salmonella tifoide e Salmonella não tifoide A Salmonella typhi é o agente etiológico da febre tifoide também conhecida como febre entérica Essa doença se caracteriza por um padrão específico de febre inicialmente baixa entre 375 C até 382 C e posteriormente alta entre 382 C e 415 C Além da febre os pacientes 80 Unidade I podem desenvolver mialgia bradicardia hepatomegalia esplenomegalia e manchas róseas no tórax e abdômen A hemorragia é uma das complicações mais graves A Salmonella não tifoide pode causar infecções intestinais diarreias febres e cólicas abdominais que duram por volta de uma semana Os sintomas menos comuns são bacteremia infecção do trato urinário e osteomielite especialmente em pacientes imunocomprometidos Pessoas de todas as idades podem ser afetadas mas a incidência é mais alta em bebês e crianças As amostras para diagnóstico laboratorial incluem fezes swab retal sangue urina Também podem ser analisadas amostras de água ou alimentos Muitos ensaios moleculares são utilizados como o xTAG Gastrointestinal Pathogen Panel ou o BD MAX Enteric Bacterial Panel Proteus A espécie mais conhecida é a Proteus mirabilis bacilo Gramnegativo anaeróbio facultativo fermentador de maltose e não fermentador de lactose Possui um flagelo que permite sua motilidade e é também responsável pela formação de biofilmes Dois antígenos estão presentes nessa bactéria o O que é somático e o H que é flagelar eles são importantes para o diagnóstico dessas bactérias Proteus é encontrado abundantemente no solo e na água e embora seja parte da flora intestinal humana pode causar sérias infecções em humanos A infecção por Proteus mirabilis pode causar cistite uretrite ou pielonefrite As infecções por Proteus acometem de 1 a 2 dos pacientes internados nas UTIs Essas bactérias são conhecidas pela produção de urease e amônia que leva à alcalinização da urina e também aumenta a formação de pedras Em alguns casos essas bactérias podem invadir a corrente sanguínea ocasionando uma intensa resposta inflamatória e até mesmo sepse As amostras usadas para o isolamento e identificação de espécies de Proteus dependem da natureza da doença e do local da infecção Para amostras provenientes da UTI normalmente se coletam amostras de urina no caso de lesões piogênicas se usa o aspirado do pus Para o cultivo dessas amostras se utiliza o meio ágar sangue e MacConkey A identificação pode ser realizada através de coloração de Gram características da colônia no meio de cultura ou outras provas bioquímicas 423 Outros BGN Bartonella Três espécies desse gênero de bactérias estão associadas às doenças humanas Bartonella bacilliforms Bartonella henselae e Bartonella quintana Essas bactérias são bastões cocobacilares Gramnegativos com requisitos de crescimento exigentes exigindo um período de incubação prolongada que pode levar semanas para seu isolamento Essas bactérias possuem seu reservatório em animais e sua transmissão aos humanos se dá por contato direto principalmente por insetos O quadro a seguir mostra um resumo das doenças transmitidas pelas espécies do gênero Bartonella 81 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Quadro 3 Resumo das principais doenças causadas pelo gênero Bartonella Bactéria Doença Características Vetor B bacilliformis Doença de Carrión Febre e anemia grave seguido do desenvolvimento de nódulos crônicos Moscas da areia B quintana Febre dos cinco dias Cefaleia intensa febre fraqueza e dor nos ossos longos Piolho do corpo humano B henselae Doença do arranhão do gato Linfadenopatia regional crônica Pulgas de gatos Bordetella As bactérias do gênero Bordetella são cocobacilos Gramnegativos pequenos e estritamente aeróbios Quatro espécies desse gênero são responsáveis por doenças em humanos Bordetella pertussis responsável pela coqueluche Bordetella parapertussis causa a coqueluche Bordetella bronchiseptica causa doença respiratória e Bordetella holmessi responsável por um tipo de sepse incomum A coqueluche é uma das principais doenças e por isso será abordada de forma mais detalhada A pertussis mais conhecida como coqueluche é uma doença contagiosa endêmica no mundo todo Essa doença é causada pela bactéria Bordetella pertussis que se liga aos cílios das vias aéreas superiores Essa bactéria libera toxinas que danificam o cílio e causam inchaço das vias aéreas A pertussis é altamente contagiosa e a transmissão se dá de pessoa para pessoa através de espirros tosse ou somente pelo fato de estarem no mesmo ambiente Embora exista a vacina desde 1949 a doença leva à morte de diversas crianças ao redor do mundo sobretudo as não vacinadas A doença se apresenta da seguinte forma período de incubação 710 dias assintomático período catarral 12 semanas rinorreia malestar espirros febre perda de apetite período paroxística 24 semanas tosse persistente com espasmos vômitos e leucocitose período de convalescença 34 semanas diminuição da tosse aparecimento de complicações secundárias pneumonia convulsões encefalopatia O tratamento da coqueluche é de suporte os antibióticos podem melhorar a evolução clínica e reduzir a infecciosidade Existem duas vacinas acelulares que previnem a doença uma é ministrada em crianças e outra em adultos Elas são administradas em combinação com a vacina contra o tétano e difteria Ambas as vacinas contêm a toxina pertussis inativada A vacinação das crianças é realizada nas idades de dois quatro e seis meses e entre os 1518 meses de idade sendo que a quinta dose é administrada entre os quatro e seis anos Nos adultos a recomendação é entre os 11 e 12 anos e depois entre os 19 e 65 anos 82 Unidade I Brucella As bactérias do gênero Brucella são pequenos cocobacilos Gramnegativos imóveis não capsulados e aeróbios estritos Quatro espécies são frequentemente associadas a doenças em humanos Brucella abortus Brucella melitensis Brucella suis e Brucella canis A Brucelose é o nome da doença causada por bactérias do gênero Brucella Em humanos essa doença está associada ao consumo de leite de animais infectados A maior parte dos casos se dá pela infecção por Brucella melitensis os primeiros sintomas surgem de uma a três semanas após a exposição e se caracterizam por febre malestar suores calafrios fadiga fraqueza mialgias anorexia artralgias e tosse não produtiva A doença pode seguir para um estágio avançado e o paciente pode apresentar sintomas do trato gastrointestinal lesões osteolíticas ou derrames articulares e sintomas do trato respiratório Essa bactéria é altamente infeciosa via aerossol o que leva a ser usada como um potencial agente de bioterrorismo O diagnóstico laboratorial é difícil devido ao lento crescimento das bactérias que pode levar até dois meses Além disso a cultura coloca em risco os profissionais do laboratório em decorrência da sua alta infectividade Saiba mais Você sabia que a bactéria Brucella pode ser um potencial agente de bioterrorismo Saiba mais em DOGANAY G DOGANAY M Brucella as a potential agent of bioterrorism Recent Pat Antiinfect Drug Discov v 8 n 1 p 2733 abr 2013 Cardiobacterium Essas bactérias são bacilos Gramnegativos ou Gram variáveis pleomórficos imóveis anaeróbios facultativos São bactérias fermentadoras com teste de oxidase positivo e teste de catalase negativo As principais espécies são a Cardiobacterium hominis e a Cardiobacterium valvarum agentes causadores da endocardite em humanos A maior parte dos pacientes apresenta uma doença cardíaca preexistente um histórico de doença oral ou antecedentes de procedimentos dentários antes do desenvolvimento dos sintomas clínicos Esses organismos em geral adentram pela orofaringe e via sangue chegam ao tecido cardíaco onde se aderem e se multiplicam de forma lenta Em geral os pacientes apresentam sintomas de fadiga malestar e febre baixa durante semanas ou meses até procurarem o hospital Francisella Os microrganismos desse gênero são cocobacilos Gramnegativos de coloração fraca imóveis estritamente aeróbios O patógeno Francisella tularensis é o agente causador da tularemia doença transmitida pelo contato com animais infectados mais frequentemente coelhos e esquilos pela via inalatória 83 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 34 Imagem de microscopia eletrônica de Francisella tularensis A imagem mostra uma célula imune de camundongo amarelo infectada com Francisella tularensis azul A tularemia pode se espalhar entre os humanos por diversas vias incluindo as picadas de inseto ou exposição direta aos animais infectados A F tularensis é capaz de se replicar dentro de macrófagos neutrófilos e outras células Alguns subtipos patogênicos possuem uma cápsula rica em polissacarídeos que impede a sua fagocitose Uma semana após a infecção é notável o aumento dos linfonodos também é frequente o aparecimento de úlceras cutâneas sintomas pulmonares e até mesmo sepse A tularemia é uma doença altamente contagiosa e fatal mas pode ser tratada com antibióticos específicos se for diagnosticada precocemente Assim como a Brucella a F tularensis também é considerada um agente de bioterrorismo Uma dose inferior a 25 colônias pode fazer com que o individuo desenvolva tularemia Embora exista uma vacina já usada há muitas décadas na imunização de diversas pessoas esta ainda não é licenciada dessa forma é necessário o desenvolvimento de uma vacina mais segura e licenciada O diagnóstico laboratorial de tularemia pode ser realizado através da raspagem de úlceras infectadas biópsias de linfonodos sputum e sangue total Amostras de soro podem ser coletadas de pacientes na fase inicial da doença e durante a convalescência Para minimizar a perda de organismos viáveis as amostras devem ser transportadas ao laboratório em até 24 horas após esse período elas devem ser refrigeradas em meio de transporte Amie A coloração de Gram é pouco utilizada um ensaio mais específico é a coloração direta dos espécimes clínicos com anticorpos conjugados à fluorescência O organismo é estritamente aeróbico e o seu cultivo deve ser realizado em meio enriquecido com compostos de sulfidrila cisteína cistina tiossulfato para primeiro isolamento Essas bactérias apresentam crescimento lento e requerem de dois a quatro dias para a formação de colônias Legionella As espécies do gênero Legionella são BGN delgados pleomórficos aeróbios obrigatórios Quando são observadas nos tecidos aparecem na forma de cocobacilos curtos 84 Unidade I Figura 35 Imagem de microscopia óptica de coloração de Gram de Legionella sp Esse gênero de bactérias ficou bem conhecido devido à misteriosa epidemia de uma doença respiratória fatal que ocorreu em 1976 na cidade de Filadélfia nos EUA Anos mais tarde esse microrganismo foi denominado Legionella pneumophila As bactérias desse gênero são difíceis de serem cultivadas e necessitam de um meio suplementado com Lcisteína e ferro O seu isolamento é realizado em meio ágar BCYE a partir de secreções do trato respiratório tecido pulmonar fluido pleural ou de um local que seria normalmente estéril O teste de antígenos na urina é o mais comumente utilizado O antígeno detectado é o Legionella pneumophilia sorogrupo 1 Caso o paciente tenha pneumonia e o teste der positivo deve ser considerado que o paciente está contaminado O teste pode permanecer positivo por algumas semanas após a infecção Se o teste der negativo o individuo pode estar contaminado por um outro sorotipo As infecções assintomáticas por Legionella são frequentes e as sintomáticas acometem principalmente os pulmões e podem se desenvolver como uma gripe ou uma forma grave de pneumonia Existe um tipo mais grave conhecido como a doença dos legionários Se não tratada rapidamente pode levar à morte em 15 dos casos de pacientes saudáveis e 75 no caso de pacientes imunocomprometidos A principal manifestação é a pneumonia com inflamação de diversos lobos do pulmão também pode ocorrer comprometimento do trato gastrointestinal sistema nervoso central fígado e rins 43 Bactérias anaeróbias e Neisserias 431 Neisseria gonorrhoeae e meningitidis O gênero de bactérias Neisseria é composto por cocos Gramnegativos do tipo aeróbico 85 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Figura 36 Imagem de bactéria N gonorrhoeae Imagem de microscopia de luz mostrando o resultado de coloração de Gram em amostra proveniente da uretra masculina Em geral as bactérias desse gênero habitam as membranas mucosas de mamíferos Duas espécies patogênicas de Neisseria incluem o gonococo Neisseria gonorrhoeae agente causador da gonorreia IST infecção sexualmente transmissível e o meningococo Neisseria meningitidis agente causador da meningite meningocócica A diferenciação das espécies patogênicas e não patogênicas se dá pelo seu crescimento em ágarsangue e ágarnutriente As cepas que não são patogênicas crescem nos dois meios já a N meningitidis cresce em ágarsangue e apresenta um crescimento variável em ágarnutriente e a N gonorrhoeae não cresce em nenhum desses meios A N gonorrhoeae cresce em meio ágarchocolate suplementado com cistina ou outros aminoácidos e vitaminas Para crescimento em meio líquido são utilizados os meios ThayerMartin ou MartinLewi suplementados com os antimicrobianos vancomicina colistina e nistatina Essa suplementação é importante para evitar o crescimento de outras bactérias encontradas na microbiota do indivíduo favorecendo a recuperação da N gonorrhoeae A temperatura ótima de crescimento é entre 35 C e 37 C a atmosfera favorável é úmida com 10 de CO2 de 1824h Em relação aos fatores de virulência a N meningitidis apresenta uma cápsula polissacarídica e a N gonorrhoeae apresenta carga negativa na superfície externa As bactérias do gênero Neisseria apresentam pili que permite a aderência às células do hospedeiro transferência de material genético e também mobilidade Os pili são uma estrutura muito importante na patogênese da N gonorrhoeae e N meningitidis pois permitem a resistência aos neutrófilos uma vez que os pili possibilitam a adesão da bactéria às células epiteliais não ciliadas Tanto a N gonorrhoeae como a N meningitidis apresentam proteínas na membrana externa denominadas porinas estas formam poros para a passagem dos nutrientes As porinas são codificadas pelos genes PorA e PorB ambos são expressos pela N meningitidis mas apenas PorB é expresso pela N gonorrhoeae Como PorB é o único gene que codifica as porinas na N gonorrhoeae ele se torna um possível alvo para o desenvolvimento de vacinas uma vez que a perda dessa proteína coloca em risco a sobrevivência da bactéria Além disso a proteína PorB pode interferir na desgranulação de neutrófilos o que protege a bactéria da resposta inflamatória do hospedeiro Um outro importante fator de virulência das Neisserias são as proteínas Opa proteínas de opacidade O nome dessa proteína é dado devido à coloração opaca das colônias das bactérias que a expressam As proteínas Opa são importantes pois medeiam a ligação da bactéria ao epitélio dos fagócitos 86 Unidade I As proteínas Rmp também são fatores de virulência elas estimulam anticorpos que interferem na atividade bactericida do soro contra as bactérias Neisserias Outra molécula importante da parede celular das Neisserias é o lipooligossacarídeo LOS Essa molécula é considerada um antígeno e é composta pelo lipídio A e um núcleo de oligossacarídeo O lipídio A é uma endotoxina que pode se ligar aos anticorpos protegendo a bactéria As N gonorrhoeae e N meningitidis também produzem uma protease chamada protease imunoglobulina Ig A1 que cliva a imunoglobulina inativandoa Um último fator de virulência é a betalactamase enzima que degrada o anel betalactâmico da penicilina fazendo com que a bactéria apresente resistência a esse antibiótico Figura 37 Exemplo dos fatores de virulência encontrados na membrana das bactérias do gênero Neisseria Saiba mais Para saber mais sobre os fatores de virulência e mecanismos de resistência aos antibióticos da Neisseria leia o artigo QUILLIN S J SEIFERT H S Neisseria gonorrhoeae host adaptation and pathogenesis Nat Rev Microbiol v 16 n 4 p 226240 abr 2018 Gonorreia A gonorreia foi descrita pela primeira vez há cerca de 3500 anos mas somente em 1879 Albert Neisser determinou o agente etiológico da doença a N gonorrhoeae Dados de 2008 mostram que ocorreram 1061 milhões de casos novos de gonorreia no mundo A prevalência da doença no mundo 87 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA é de 8 no Brasil a prevalência varia de 07 a 18 essa variação decorre dos poucos estudos e dos seus resultados conflitantes Essa infecção é a segunda mais prevalente no mundo ficando abaixo das infecções causadas por Chlamydia trachomatis Em grande parte dos casos a doença não é grave mas em alguns pacientes normalmente mulheres sequelas mais sérias podem ocorrer como salpingite inflamação das tubas uterinas doença inflamatória pélvica e em casos raros bacteremia Caso o paciente não seja tratado a doença pode evoluir para complicações mais graves que podem resultar em infertilidade gravidez ectópica artrite séptica e até morte A transmissão da doença se dá por relação sexual sem proteção Em geral a doença é mais fácil de ser diagnosticada nos homens devido à secreção de um exsudato purulento do pênis e dor ao urinar Nas mulheres muitas vezes os sintomas não são perceptíveis pode ocorrer corrimento que pode ser confundido com vaginose infecção fúngica ou secreções vaginais Como salientado anteriormente a N gonorrhoeae possui diversos fatores de virulência e esses fatores auxiliam a contaminação dos pacientes Esse microrganismo é capaz de aderir às células epiteliais e resistir à remoção mecânica pelo fluxo urinário e da secreção cervical Essa alta capacidade de adesão se dá pela presença das proteínas pili tipo VI Opa e as porinas Após a adesão a N gonorrhoeae invade o tecido essa invasão é mediada pelas proteínas da família Opa Ao invadir o tecido o microrganismo induz uma resposta inflamatória ativando diversos fatores entre eles o fator de necrose tumoralalfa TNFalfa Esse fator induz à apoptose das células e provoca a lesão tecidual A resposta inflamatória também inclui a atração de citocinas em especial a interleucina8 IL8 responsável pela atração de neutrófilos ao local da lesão Na membrana da N gonorrhoeae existe também o fator LOS que permite a evasão da bactéria do sistema imunológico O grande problema atual é a resistência da N gonorrhoeae aos antibióticos como ainda não existe uma vacina para esse microrganismo eles são a única alternativa terapêutica A figura a seguir mostra os antibióticos utilizados ao longo do tempo e a quais deles a bactéria já desenvolveu resistência 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Sulfonamidas Penicilinas Sulfonamidas Tetraciclinas Penicilinas Cefalosporinas Fluoroquinolonas Tetraciclinas Fluoroquinolonas Cefalosporinas Figura 38 Antibióticos utilizados no combate à N gonorrhoeae e resistência adquirida ao longo dos anos Em preto está representado o primeiro uso do antibiótico e em vermelho o ano em que a bactéria desenvolveu resistência 88 Unidade I A alta capacidade da N gonorrhoeae em desenvolver resistência é devido à habilidade desse microrganismo em alterar seu genoma e adquirir plasmídeos por conjugação A prevalência de cepas resistentes a todos os antimicrobianos utilizados previamente é muito elevada Além disso o número de cepas multirresistentes MDR aumentou consideravelmente na última década Um importante fator que contribuiu com esse aumento foi o uso excessivo e indiscriminado de antibióticos A tabela a seguir mostra o esquema de tratamento adotado no Brasil para terapia de gonorreia Tabela 2 Esquema de tratamento para gonorreia Casos Esquema de tratamento Infecção anogenital não complicada uretra colo do útero e reto Ciprofloxacina 500 mg VO dose única Azitromicina 500 mg 2 comprimidos VO dose única OU Ceftriaxona 500 mg IM dose única Azitromicina 500 mg 2 comprimidos VO dose única Em menores de 18 anos e gestantes a ciprofloxacina é contraindicada sendo a ceftriaxona o medicamento de escolha Infecção gonocócica disseminada Ceftriaxona 1g IM ou IV dia Manter até 2448h após a melhora quando o tratamento pode ser trocado para ciprofloxacina 500 mg VO 2 vezes ao dia completando ao menos 7 dias de tratamento Adaptado de Lee et al 2018 O uso da ciprofloxacina está contraindicado nos estados do Rio de Janeiro Minas Gerais e São Paulo considerando estudos realizados nos últimos anos os quais demonstraram a circulação de cepas de gonococos com taxas de resistência antimicrobiana igual ou maior que 5 limite determinado internacionalmente para aceitação do uso de um antibiótico A recomendação é que nos estados citados não mais se utilize a ciprofloxacina substituindo o tratamento pela ceftriaxona Na indisponibilidade de ceftriaxona poderá ser utilizada outra cefalosporina de terceira geração no tratamento de infecção pelo gonococo como a cefotaxima 1000 mg IM dose única O diagnóstico laboratorial envolve a coloração de Gram que é muito sensível e específica para detecção da gonorreia em homens com uretrite purulenta Porém em homens assintomáticos e mulheres com cervicite gonocócica sintomática ou não a sensibilidade é em torno de 60 A bactéria pode ser facilmente isolada de espécimes genitais mas devem ser semeadas em meios não seletivos exemplo ágar chocolate e seletivos exemplo ThayerMartin modificado Devese tomar muito cuidado na coleta e transporte pois os gnococos morrem rapidamente se o espécime secar A coleta deve ser realizada da endocérvix a amostra da vagina é inadequada em mulheres assintomáticas Normalmente a hemocultura é positiva para N gonorrhoeae apenas na primeira semana de infecção em pacientes com a doença disseminada 89 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Além da gonorreia existem outras doenças cujo agente etiológico é a N gonorrhoeae são elas perihepatite síndrome de FitzHughCurtis conjuntivite purulenta normalmente acomete recémnascidos infectados durante o parto vaginal gonorreia anorretal e faringite A síndrome de FitzHughCurtis é uma doença inflamatória da cápsula do fígado que ocorre devido a uma complicação da doença inflamatória pélvica A doença se manifesta como uma dor aguda na parte direita do abdômen O diagnóstico é muitas vezes difícil pois a doença pode ser confundida com pielonefrite ou alguma doença do trato digestivo A conjuntivite purulenta na maior parte dos casos é transmitida de mãe para filho durante o parto mas ultimamente vem aumentando o número de ocorrências em outras faixas etárias Nesses casos a doença está relacionada às infecções sexualmente transmissíveis ISTs Em neonatos a transmissão se dá durante o parto através do contato do bebê com as secreções vaginais Isso ocorre pois a mucosa do cérvix e da uretra de mães infectadas são reservatórios para a bactéria Até mesmo no parto via cesárea é possível existir a contaminação Cerca de 10 dos neonatos expostos aos exsudatos da gonorreia durante o parto podem desenvolver a conjuntivite purulenta A confirmação do diagnóstico se dá através de amostras do exsudato ou raspado do fluido da conjuntiva Pode ser realizada uma coloração de Gram da amostra que apontará a presença de bactérias Gramnegativas na forma de diplococos A amostra pode ser cultivada em meio ThayerMartin eou ágar chocolate para N gonorrhoeae e ágar sangue para outras espécies Também pode ser realizada a reação em cadeia da polimerase PCR É importante realizar um screening para outras ISTs como HIV O melhor tratamento é a profilaxia por isso é importante que as grávidas sejam testadas para gonorreia e tratadas apropriadamente Mas ainda assim há um risco de o neonato vir a desenvolver a conjuntivite purulenta A profilaxia no recémnascido é realizada com pomada oftálmica de eritromicina 05 ou tetraciclina 1 Nos casos sintomáticos pode ser realizado tratamento com ceftriaxona 25 mgkg50mgkg por via intravenosa IV ou intramuscular IM em dose única Também pode ser utilizado cefotaxima 100 mgkg IVIM dose única e lavagem de hora em hora com salina Neisseria meningitidis A Neisseria meningitidis meningococos é a responsável pela significante morbidade e mortalidade em crianças e adultos em todo o mundo através de epidemias e surtos esporádicos de meningite e septicemia Em 1887 Weichselbaum foi o primeiro a identificar o meningococos no fluido cerebroespinal de um paciente com meningite A primeira epidemia de meningite meningocócica ocorreu em 1805 em Geneva na Suíça O tratamento com antimicrobianos foi introduzido em 1937 mas o aparecimento de cepas resistentes em 1960 levou ao desenvolvimento da primeira vacina contra o meningococos Apesar da disponibilidade de antibióticos e imunizações as infecções por meningococos é a principal causa de meningite bacteriana no mundo Normalmente a doença se inicia com os sinais meníngeos típicos rigidez na nuca fotofobia e dor de cabeça e febre Mas algumas crianças pequenas podem apresentar sintomas inespecíficos como febre e vômito Se o individuo não é tratado a taxa de mortalidade pode chegar a 100 no entanto caso seja ministrado o tratamento com os antibióticos adequados o risco diminui para 10 A doença 90 Unidade I meningocócica é associada com perda de membros perda auditiva disfunção cognitiva prejuízo visual dificuldades de aprendizado disfunção cognitiva déficit motor convulsões e alterações de comportamento Atualmente existem 13 grupos de meningococos diferentes que são definidos de acordo com a sua reatividade imunológica e estrutura da cápsula polissacarídica Desses grupos apenas seis causam doenças são eles A B C W135 X e Y Duas vacinas tetravalentes aprovadas para uso nos EUA são eficazes contra os sorogrupos A C Y e W135 Uma delas é conjugada polissacarídeoproteína e uma somente polissacarídica No Brasil o Ministério da Saúde recomenda e disponibiliza gratuitamente a vacina contra o meningococos C conjugada para crianças abaixo de cinco anos e adolescentes de 11 a 14 anos A rotina de doses é a seguinte três doses aos três cinco e 12 meses de idade Caso a criança tenha de um a quatro anos não seja vacinada ela deverá receber uma dose O reforço é em adolescentes de 11 a 14 anos Já existe a vacina para o meningococo do tipo B mas ela só está disponível na rede particular O teste de suscetibilidade da N meningitidis não deve ser realizado por difusão em discos mas sim por concentração inibitória mínima determinada por microdiluição em caldo ou pelo uso do Etest Até agora são relativamente incomuns os casos de resistência aos antibióticos exceto pelas sulfonamidas Entretanto já foram observadas cepas resistentes a ciprofloxacino e também se observou uma redução da suscetibilidade de algumas cepas às penicilinas Em geral o tratamento envolve cefotaxima ou ceftriaxona Caso a bactéria seja sensível à penicilina pode ser utilizada a penicilina G Quimioprofilaxia é recomendada em casos em que exista exposição significativa a pacientes com doenças meningocócicas Atualmente recomendase para a profilaxia o uso da rifampicina ciprofloxacina ou ceftriaxona O diagnóstico laboratorial por microscopia envolve a coleta do líquido cerebroespinal de pacientes com sintomas de meningite e a visualização da N meningitidis após a coloração de Gram Normalmente a bactéria está presente em grande quantidade no sangue e na saliva 44 Bactérias anaeróbias Neste tópico serão abordados os cocos e bacilos anaeróbios não formadores de esporos Em geral essas bactérias habitam predominantemente a pele e mucosas São patógenos oportunistas frequentemente responsáveis por infecções endógenas Os cocos anaeróbios Grampositivos frequentemente colonizam a cavidade oral o trato genitourinário o trato gastrointestinal e a pele São exemplos desse grupo Anaerococcus Atopobium Finegoldia Micromonas Peptoniphilus Peptostreptococcus e Schleiferella Esses organismos podem produzir infecções quando disseminam dos locais de origem para outros normalmente estéreis Em geral os cocos são sensíveis às penicilinas e aos carbapenêmicos Os bacilos anaeróbios Grampositivos não formadores de esporos incluem bactérias que colonizam a pele e as mucosas São exemplos desse grupo Actinomyces Mobiluncus Lactobacillus e Propionibacterium patógenos oportunistas Bifidobacterium e Eubacterium podem ser isolados de amostras clínicas mas raramente causam doenças em humanos 91 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Os Actinomyces colonizam os tratos respiratórios superior genital feminino e gastrointestinal Normalmente só causam doenças quando as barreiras normais da mucosa são rompidas por traumas cirurgias ou infecções A actinomicose é uma doença clássica causada por Actinomyces ela é caracterizada por lesões granulomatosas crônicas com formação de abcessos e fístulas de drenagem denominadas grânulos de enxofre por apresentarem cor amarela Grande parte das infecções por Actinomyces é cervicofacial e se desenvolve em pacientes com má higiene oral ou que passaram por procedimentos dentários invasivos Normalmente a bactéria que está na boca invade o tecido lesado e inicia a doença que pode ocorrer como infecção piogênica aguda ou pode evoluir de forma lenta e indolor Os clínicos devem ficar atentos ao aparecimento de tecido edemaciado com fibrose e escara também devem ser notadas as fístulas de drenagem na região da mandíbula e pescoço A bactéria pode atingir outras partes do corpo e podem ser observados casos de actinomicose abdominal torácica pélvica e até mesmo do sistema nervoso central A confirmação laboratorial de actinomicose não é fácil A coleta deve ser realizada de forma que a amostra não seja contaminada por Actinomyces da microbiota normal O ideal é que seja coletado grande quantidade de pus ou tecido Os grânulos de enxofre presentes nas fístulas devem ser coletados e prensados entre duas lâminas corados e examinados ao microscópio Os bacilos Grampositivos podem ser observados na periferia dos grânulos A cultura não é fácil pois esses organismos são fastidiosos e apresentam crescimento lento Outra espécie de bacilos anaeróbios Grampositivos são os Lactobacillus Eles fazem parte da microbiota da cavidade oral do estômago do intestino e do trato genitourinário Os Lactobacillus não crescem na urina dessa forma é raro causarem infecções de urina Podem causar bacteremia transitória após o parto ou procedimentos ginecológicos Há casos de endocardite e septicemia oportunista em pacientes imunocromprometidos A Propionibacterium acnes é um bacilo Grampositivo pequeno frequentemente organizado em cadeias curtas ou aglomerados É o agente causador da acne vulgar em adolescentes e adultos jovens e também pode causar infecções oportunistas em pacientes com próteses ou dispositivos intravasculares Os cocos Gramnegativos anaeróbios são raramente isolados de amostras clínicas Os bacilos Gramnegativos anaeróbios mais importantes são os do gênero Bacteroides Fusobacterium Parabacterioides Porphyromonas e Prevotella Essas são as bactérias anaeróbias predominantes nas mucosas Essas bactérias superam as bactérias aeróbias de 10 a 1000 vezes Os bacilos anaeróbios Gramnegativos são responsáveis por quase metade das infecções crônicas dos seios faciais e dos ouvidos Os mais comuns são Bacteroides Fusobacterium Porphyromonas e Prevotella Os abcessos cerebrais podem ser causados por Fusobacterium Porphyromonas e Prevotella normalmente estão associados a histórico de sinusite crônica ou otite As infecções ginecológicas são normalmente causadas por misturas de anaeróbios Os mais importantes são Prevotella bivia Prevotella disiens e B fragilis Em relação à infecção de tecidos moles e pele a B fragilis é o organismo mais associado a doenças Uma doença importante é a mionecrose ou fasciite necrosante retroperitoneal caracterizada por áreas de necrose tecidual e presença de exsudato acastanhado de odor fétido 92 Unidade I O diagnóstico laboratorial de bacilos Gramnegativos anaeróbios pode ser realizado por meio de microscopia de amostras de pacientes As bactérias podem se corar fracamente mas a presença de bacilos é uma informação preliminar útil 45 Espiroquetas As espiroquetas são bactérias Gramnegativas de formato helicoidal e fino 01 a 05 5 a 20 μm Três gêneros da ordem Spirochaetales são responsáveis por doenças humanas Família Spirochaetaceae Treponema e Borrelia Família Leptospiraceae Leptospira 451 Treponema O gênero Treponema inclui o Treponema pallidum que é a espécie mais importante O T pallidum subespécie pallidum aqui denominado como T pallidum é o agente causador da sífilis O T pallidum subespécie endemicum causa a sífilis endêmica bejel e o T pallidum subespécie pertenue é o agente causador da bouba Os treponemas são espiroquetas delgadas muito espiraladas 01 a 02 6 a 20 μm com extremidades afiladas São microaerófilos ou anaeróbios e sensíveis ao oxigênio suportam atmosfera de 35 de oxigênio São bactérias móveis que giram constantemente em torno do seu endoflagelo Esses microrganismos são tão finos que não é possível a sua visualização no microscópio após a coloração de Gram Mas podem ser visualizados por imunofluorescência nos tecidos após coloração com prata ou em microscopia de campo escuro É muito difícil o cultivo do T pallidum pois eles não crescem em culturas sem células Além disso a taxa de replicação desses organismos é lenta e dessa forma não conseguem ser cultivados por muito tempo Figura 39 Fotomicrografia de Treponema pallidum em campo escuro aumento de 400 vezes O T pallidum penetra na membrana da mucosa durante o ato sexual uma vez que ocorre a penetração no epitélio as espiroquetas se multiplicam localmente e se disseminam através do sistema linfático ou pela corrente sanguínea A morfologia da espiroqueta e seus movimentos propulsivos permitem a 93 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA penetração nas barreiras vasculares e nos tecidos A membrana externa do T pallidum não possui LPS que é comumente encontrado na membrana de bactérias Gramnegativas Embora expresse outros polissacarídeos estes se encontram abaixo da membrana externa Isso permite a sua disseminação pelo organismo dificilmente sendo detectado pelo sistema imunológico Sífilis A sífilis adquirida é uma IST cujo curso clínico se apresenta em três fases Fase inicial ou primária caracterizada pelo aparecimento de lesões cutâneas cancros no local de penetração da bactéria Normalmente a lesão se desenvolve de 10 a 90 dias após a infecção inicial e começa como uma pápula que sofre lesão e tornase uma úlcera indolor com bordas elevadas Frequentemente nos pacientes ocorre uma linfadenopatia regional indolor que se desenvolve poucas semanas após o aparecimento do cancro A úlcera tende a cicatrizar e desaparecer espontaneamente fazendo com que o paciente pense que não é uma doença grave Fase secundária caracterizada pelo aparecimento de lesões cutâneas chamadas de condiloma plano por toda a superfície do corpo incluindo mãos e pés Alguns sintomas dessa etapa são síndrome gripal dor de garganta dor de cabeça febre dores musculares falta de apetite linfadenopatia e exantema mucocutâneo generalizado Os sintomas normalmente desaparecem dentro de algumas semanas Os pacientes podem então entrar em uma fase latente da doença ou progredir para a fase tardia Fase tardia ou terciária essa fase se desenvolve após anos de um período assintomático da doença ocorre em aproximadamente 30 dos pacientes não tratados Normalmente ocorre o aparecimento de lesões granulomatosas nos órgãos e tecidos levando a sua destruição A nomenclatura varia de acordo com o órgão envolvido Por exemplo a neurossífilis envolve o sistema nervoso já a sífilis cardiovascular o sistema cardiovascular Figura 40 Exemplos de lesões de sífilis secundária A sífilis congênita ocorre pela transmissão da sífilis da mãe contaminada para o bebê entre 10 a 15 semanas de gestação Muitos fetos morrem antes do nascimento os que chegam a termo podem 94 Unidade I desenvolver os sintomas de sífilis congênita como má formação de dentes e ossos cegueira surdez e sífilis cardiovascular O tratamento adequado da mãe durante a gravidez pode prevenir a doença O diagnóstico laboratorial da sífilis é realizado através da coleta do exsudato das lesões e observação em microscopia de campo escuro Mas existem várias limitações como a identificação de espiroquetas tanto não patogênicas quanto patogênicas confusão de restos de tecido com espiroquetas não viáveis Além disso as espiroquetas muitas vezes não sobrevivem ao transporte para o laboratório Por causa dessas limitações o teste de imunofluorescência direta é uma alternativa à microscopia de campo escuro O tratamento da sífilis é realizado através do uso de penicilina G em dose única IM Doxiciclina ou azitromicina podem ser utilizadas como alternativas para pacientes alérgicos No caso da neurossífilis somente a penicilina pode ser usada Nesse caso o paciente deve ser sensibilizado de acordo com a Diretriz nacional para o uso de antimicrobianos em serviços de saúde ANVISA 2017 A prevenção pode ser realizada pelo uso de camisinha 452 Borrelia Duas doenças humanas importantes são causadas por bactérias do gênero Borrelia são elas a doença de Lyme e a febre recorrente A doença de Lyme é transmitida por carrapatos e os sintomas incluem alterações dermatológicas reumatológicas neurológicas e cardíacas Três espécies B burgdorferi B garinii B afzelii causam doenças humanas Existem dois tipos de febre recorrente a clássica e a endêmica A febre recorrente clássica é causada pela Borrelia recurrentis e se caracteriza por episódios de febre e septicemia intercalados por períodos sem febre Sua disseminação se dá de pessoa para pessoa pelo piolho do corpo humano denominado Pediculus humanus A febre recorrente endêmica é transmitida por carrapatos moles do gênero Ornithodoros e é causada por mais de 15 espécies de Borrelia As espécies do gênero Borrelia não se coram pelo Gram mas coramse com corantes de anilina Giemsa e conseguem ser observadas facilmente por microscopia óptica O crescimento das bactérias desse gênero não é fácil uma vez que apresentam necessidades nutricionais complexas Em geral o diagnóstico laboratorial é realizado por sorologia no caso da doença de Lyme ou por microscopia febre recorrente Figura 41 Aparência da Borrellia em microscopia de campo escuro 95 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Duas proteínas permitem o crescimento das borrélias em artrópodes ou em mamíferos são elas Proteína A de superfície externa OspA expressa na superfície das bactérias Ligase a proteínas do intestino dos carrapatos em jejum Quando o carrapato se alimenta a expressão dessa proteína é reprimida e isso possibilita sua migração para as glândulas salivares Proteína C de superfície externa OspC também é expressa na superfície das bactérias É expressa durante a alimentação do carrapato e também na fase inicial de infecção em mamíferos Recruta a proteína Salp15 presente na saliva do carrapato que possui propriedades imunossupressoras 453 Doença de Lyme A doença de Lyme é uma doença infecciosa importante muito frequente na América do Norte e na Europa Dados do CDC americano do inglês Center for Disease Control estimam aproximadamente 300000 novos casos da doença por ano A principal espécie causadora da doença é a B burgdorferi que é transmitida por carrapatos A bactéria é inoculada na derme do ser humano após a picada do carrapato A doença tem um período de incubação que varia de três a 30 dias e se inicia como uma infecção localizada que pode progredir para um estágio tardio Após a incubação ocorre o aparecimento de uma ou mais lesões cutâneas no local da picada do carrapato A lesão é chamada de eritema migratório que se inicia como uma mácula e aumenta de tamanho podendo atingir uma área de 5 cm a mais de 50 cm de diâmetro Outros sinais e sintomas precoces da doença de Lyme são malestar fadiga grave cefaleia febre calafrios dores nos músculos esqueléticos mialgia e linfadenopatia Sem o tratamento com antibióticos a doença pode evoluir para uma artrite ou acrodermatite crônica atrófica O tratamento pode ser realizado com antibióticos como amoxicilina doxiciclina ou cefuroxima administrada por via oral 454 Febre recorrente Como dito anteriormente a febre recorrente clássica é a transmitida por piolhos já a febre endêmica por carrapatos Embora sejam transmitidas por vetores diferentes as manifestações clínicas são iguais Os sintomas iniciamse após uma semana de incubação e são caracterizados por calafrios tremores febre dores musculares e cefaleia Também pode ocorrer aumento do fígado e baço Em geral os sintomas desaparecem após uma semana mas a febre retorna após uma semana O tratamento é realizado com tetraciclinas ou penicilinas 455 Leptospira As leptospiras são finas e espiraladas com um gancho em uma ou ambas as extremidades Essa característica diferencia a Leptospira das outras espiroquetas São aeróbios estritos e crescem em temperaturas de 28 ºC a 30 C o meio de crescimento deve ser suplementado com vitaminas ácidos graxos de cadeia longa e sais de amônio São bactérias móveis com periplasma e endoflagelo responsáveis pelo movimento em sacarolha Elas possuem LPS na superfície proteínas de membrana hemolisinas e outros polissacarídeos considerados fatores de virulência Três grandes grupos de leptospiras estão envolvidos com doenças em humanos 96 Unidade I Leptospiras patogênicas ou interrogans Leptospira interrogans Leptospira kirschneri Leptospira noguchii Leptospira borgpetersenii Leptospira weilii Leptospira santarosai Leptospira alexanderi Leptospira kmetyi Leptospira alstonii Leptospiras patogênicas mediadas por hospedeiro intermediário Leptospira fainei Leptospira licerasiae Leptospira wolffii Leptospiras soprofiticas ou biflexa Leptospira biflexa Leptospira kmetyi Leptospira vanthielli Leptospira wolbachii Leptospira yanagawae A B Figura 42 Bactéria Leptospira interrogans a microscopia de campo escuro b microscopia eletrônica 97 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA A transmissão de Leptospira se dá por contato direto de humanos com animais ou por contato indireto através do solo ou água contaminada Animais selvagens e domésticos armazenam Leptospira spp em seus túbulos renais e os excretam Os ratos são os maiores transmissores dessas bactérias nas áreas urbanas em geral eles eliminam na urina cerca de 104 a 107 leptospirasL A leptospirose é a doença causada por bactérias do gênero Leptospira e a sua transmissão está associada às enchentes furacões ou após a chuva intensa pois as leptospiras são encontradas na urina e no solo contaminados concentrandose em poças de água A leptospirose apresenta duas fases de infecção Fase anictérica leve cerca de 90 dos casos a infecção nessa fase é leve e em alguns casos não há necessidade de tratamento Os sintomas nessa fase em geral são sintomas de gripe com febre mialgia dor muscular calafrios cefaleia vômitos ou diarreia Fase ictérica cerca de 10 dos casos também conhecida como síndrome de Weil a infecção nessa fase é grave e há uma modificação na atividade de aminotransferases aparecimento de leucócitos e eritrócitos na urina Aumento dos níveis de ureia e de creatinina no sangue também é observado A infecção acomete os pulmões o trato gastrointestinal o sistema nervoso e o sistema hepatorenal A doença grave pode progredir para colapso vascular trombocitopenia hemorragia e disfunções hepática e renal O tratamento é realizado através do uso dos antibióticos penicilina ou doxiciclina administrada por via intravenosa O diagnóstico laboratorial não pode ser por microscopia uma vez que o organismo é muito fino e não é possível a visualização em microscopia mesmo a de campo escuro não é tão sensível Em geral as leptospiras aparecem positivas no sangue e líquido cerebroespinal nos primeiros 10 dias e na urina após a primeira semana até três meses O método diagnóstico de escolha são os testes sorológicos 46 Bactérias de importância nosocomial Hospitalar A palavra nosocomial vem do latim nosocomium que significa hospital Considerase infecção hospitalar IH toda manifestação clínica de infecção que se apresentar 72 horas após a admissão do paciente ou 72 horas antes da internação mas que forem associadas aos procedimentos diagnósticos e terapêuticos realizados ao longo desse período Diversos fatores tornam o ambiente hospitalar um local onde os pacientes ficam suscetíveis à contaminação Os principais fatores são o grande número de procedimentos tempo de internação principalmente em UTIs e procedimentos cirúrgicos Os locais mais comuns de infecção são o trato urinário trato respiratório inferior sítios cirúrgicos e pele Normalmente essas infecções são causadas por bactérias resistentes a diversos antimicrobianos As bactérias resistentes mais comuns são conhecidas pela sigla ESKAPE Enterococcus faecium Staphylococcus aureus Klebsiella pneumoniae Acetinobacter baumanni Pseudomonas aeruginosa e Enterobacter species Os principais fatores associados à transmissão são o uso excessivo de antimicrobianos transmissão entre os pacientes principalmente os que estão internados nas Unidades 98 Unidade I de Terapia Intensiva UTI e transmissão por contato com os profissionais de saúde Neste tópico vamos abordar as principais bactérias responsáveis pelas IH 461 Enterococcus spp Como já abordado os Enterococcus são cocos Grampositivos aeróbios e anaeróbios facultativos que habitam o solo os alimentos TGI e trato genitourinário Duas espécies são responsáveis pela maior parte das infecções Enterococcus faecalis mais frequente no Brasil 90 e Enterococcus faecium 5 a 10 Esses organismos podem sobreviver por até sete dias em superfícies e são naturalmente resistentes a vários antibióticos O antibiótico vancomicina foi durante muitos anos usado como monoterapia para tratamento de infecções provocadas por E faecalis No entanto cepas resistentes à vancomicina tornaramse cada vez mais comuns A infecção normalmente ocorre em pacientes internados nas unidades de transplante unidades oncológicas e principalmente UTIs O grande problema atual é a transferência de plasmídeos contendo os genes de resistência à vancomicina dessas bactérias para outras como a S aureus Os Enterococcus se caracterizam por crescer em temperaturas entre 10 C e 45 C e em pH 96 Esses organismos sobrevivem na concentração de NaCl 65 a 60 C por 30 minutos e também são capazes de hidrolisar a esculina na presença de sais biliares As amostras utilizadas comumente são sangue urina amostras cirúrgicas e de outros locais com suspeita de enterecocos Em geral esses organismos se multiplicam bem em ágar MuellerHinton acrescidos ou não de sangue ou em BHI e outros meios enriquecidos Em meio ágar sangue o E faecalis apresenta betahemólise as outras espécies são usualmente não hemolíticas 462 Staphylococcus aureus A Staphylococcus aureus é um coco Grampositivo imóvel que pertence ao filo Firmicutes Ela está presente na microbiota da mucosa nasal em 2040 da população A S aureus é um dos principais agentes causadores de bacteremias e infecções relacionadas a cateteres e infecções de pele e partes moles Além disso é um dos principais agentes causadores de pneumonias associadas à ventilação mecânica Em 1961 foi descrito pela primeira vez na Inglaterra o aparecimento de uma cepa de S aureus resistente à meticilina MRSA do inglês Methicillinresistant S aureus A MRSA apareceu logo que a meticilina foi introduzida na prática clínica Esse antibiótico foi largamente utilizado inicialmente mas por causa da sua toxicidade foi substituído por outros antibióticos como oxacilina flucloxacilina e dicloxacilina Atualmente o termo MRSA é utilizado como referência à S aureus resistente à meticilina oxacilina cefalosporinas imipenem e aos aminoglicosídeos Um estudo brasileiro mostrou que 73 dos dentistas apresentavam a bactéria em suas mãos que funcionavam como um reservatório para as bactérias A dinâmica da contaminação ocorre com a aderência da bactéria às células epiteliais do hospedeiro essa adesão se dá pelo ácido teicoico presente na parede celular da bactéria Também ocorre a interação de outros componentes da bactéria com proteínas da matriz extracelular do hospedeiro Um desses fatores é o ClfB do inglês clumping factor B 99 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA que permite uma maior adesão da bactéria à matriz extracelular As S aureus apresentam uma variedade de fatores de virulência alguns desses fatores estão representados no quadro a seguir Quadro 4 Principais fatores de virulência das S aureus Tipo de fator de virulência Fator de virulência Adesinas Proteínas de superfície Proteína A de ligação à fibronectina FnBPA e B FnBPB Adesina de colágeno Cna Proteína A determinante da regulação de ferro na superfície IsdA Glicopolímeros Ácido teicoico de parede Evasinas Inibidores de receptor de MAMP Proteína inibidora de quimiotáxia de S aureus CHIPS FPRlike 1 FPRL1 proteína inibitória FLIPr FLIPrlike Proteína 3 semelhante ao superantígeno de Staphylococcus SSL3 e SSL5 Inibidores do receptor de quimiocinas SSL5 SSL10 Inibidores do extravasamento de PMN SSL5 Proteína de aderência extracelular Eap Fatores de coagulação Coagulase Coa Proteína ligadora do fator de von Willebrand secretado Fator de agregação A Clfa e Clfb Anticoagulantes Staphyloquinase Inibidores do complemento Aerolisina zincometaloprotease Staphylococcal inibidor de complemento SCIN Proteína ligadora de fibrinogênio Efb Proteína extracelular de ligação ao complemento Ecb SSL7 Proteína ligadora de imunoglobulina Sbi Inibidores de opsonofagocitose Staphylococcus proteína A SpA Sbi Microcápsula FLIPr Mediadores de sintases antifagocitícas Adenosina Sintase AdsA Inibidores de PMN Catalase Superoxido dismutase SodA Staphyloxantina Eap Staphylococcus inibidor de peroxidase SPIN Oacetiltransferase A OatA Múltiplo fator de resistência aos peptídeos MprF Proteína A de transferência de Dalanina DltA DltB DltC e DltD Termonuclease Nuc 100 Unidade I Tipo de fator de virulência Fator de virulência Toxinas Toxinas de proteínas formadoras de poros αToxina Bicomponente γHaemolysina Hlg AB Bicomponente HlgCB Leucocidina Luc ED LucAB Leucocidina PantonValentina PVL Toxinas de peptídeos formadoras de poros PSMα1PSMα4 PSMβ1 and PSMβ2 PSM codificador de SCCmec PSMmec δToxina também conhecida como δhemolisina Hld Toxinas superantígenos Toxina da síndrome do choque tóxico 1 TSST1 Tipos de enterotoxinas SE AQ Enterotoxina semelhante a Staphylococcal X SEIX Esfingomielinases βhemolisina HIb Toxinas proteolíticas Toxinas esfoliativas MAMP padrão molecular associado aos microrganismos PMN leucócitos polimorfosnucleares SCCmec Cassete do cromossomo de Staphylococcus mec As infecções por S aureus normalmente ocorrem através do contato das bactérias presentes no nariz a ferimentos abertos na pele As proteínas de superfície tais como FnBPA do inglês fibronectinbinding protein A FnBPB ClfA ClfB e adesinas de colágeno Cna se ligam às proteínas presentes na matriz extracelular do hospedeiro e permitem a adesão da bactéria Essas proteínas permitem a formação de biofilmes de S aureus esses biofilmes frequentemente ocorrem em cateteres e em superfícies de plástico e metal O que muitas vezes leva a infecções de pacientes que utilizam cateteres e ventiladores mecânicos O próximo passo é o influxo de leucócitos polimorfosnucleares PMNs que é também manipulado pela S aureus Os biofilmes representam 80 das infecções nosocomiais e são um grande problema de saúde publica Saiba mais Uma elegante revisão sobre a formação dos biofilmes pode ser encontrada em REFFUVEILLE F et al Staphylococcus aureus biofilms and their impact on the medical field In ENANY S ALEXANDER L E C orgs The rise of virulence and antibiotic resistance in Staphylococcus aureus 2017 p 187201 Disponível em httpsbitly3nbVFKj Acesso em 20 abr 2021 101 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Observação Os biofilmes são aglomerações de microrganismos embebidos em proteínas de matriz extracelular Os biofilmes permitem a resistência mecânica da bactéria criam uma barreira de proteção As proteínas coagulases levam à formação de uma pseudocápsula fibrosa chamada de abcesso Essa cápsula fica ao redor da bactéria e dos PMNs o que leva a uma redução do influxo de leucócitos Algumas S aureus possuem microcápsulas polissacarídicas que podem impedir a opsonização da bactéria No entanto essa microcápsula está ausente na MRSA As bactérias fagocitadas pelos PMNs podem sobreviver graças às toxinas citolíticas ver próximo quadro A inflamação massiva pode ser ativada pela presença de PMNs necróticos e isso está associado às toxinas superantigênicas que se ligam ao complexo maior de histocompatibilidade MHC classe II e ativam a resposta de células T causando uma inflamação muito exacerbada referida como cytokine storms A infecção sistêmica ocorre com a ruptura do abcesso e liberação do pus e bactérias vivas que caem na corrente sanguínea e causam bacteremia Uma vez na corrente sanguínea as bactérias podem aderir às superfícies do endotélio e às plaquetas Essa adesão leva à endocardite Um evento determinante na evolução da S aureus foi a aquisição do complexo cromossomo staphylococcal cassette mec SCCmec que permitiu a resistência a diversos tipos de antibióticos como penicilina estreptomicina tetraciclina e eritromicina conferindo também resistência à grande parte dos antimicrobianos da família dos beta lactâmicos Até o presente momento foram identificados 12 tipos de SCCmec IXII permitindo a resistência aos antibióticos As MRSA podem causar diversas infecções como SSTIs pneumonia infecções osteoarticulares síndrome do choque tóxico e bacteremia que pode evoluir para endocardite e sepse As principais apresentações clínicas de MRSA estão representadas no quadro a seguir Quadro 5 Representações clínicas de MRSA e doenças HAMRSA MRSA associada à assistência médica CAMRSA MRSA associada à comunidade LAMRSA MRSA associada à exposição ao gado Tipos Doenças Associação HAMRSA Bacteremia pneumonia e menos frequentemente SSTIs em pacientes hospitalizados Associado a dispositivos invasivos como cateteres intravasculares e urinários tubos endotraqueais CAMRSA SSTIs Normalmente acomete times de esporte militares e presídios LAMRSA Infecções localizadas SSTIs otites Infecções sistêmicas bacteremia pneumonia infecções osteoarticulares e endocardites Normalmente acomete pessoas que manipulam gado cavalos aves e porcos Adaptado de Lee et al 2018 102 Unidade I Em 2002 apareceram nos EUA cepas de S aureus resistentes à vancomicina VRSA Acreditase que essas cepas adquiriram resistência a partir da captação do plasmídeo de estreptococos contendo o gene vanA o que tornou a bactéria resistente à vancomicina No Brasil há atualmente uma alta prevalência de VRSA consequência do emprego de vancomicina em hospitais brasileiros somado à falta de controle no uso de antimicrobianos 463 Klebsiella pneumoniae A Klebsiella pneumoniae pertence à família Enterobacteriaceae e é descrita como um bacilo Gramnegativo fermentador de glicose encapsulado e imóvel Essa bactéria tipicamente coloniza a mucosa da orofaringe e do trato gastrointestinal TGI A cápsula polissacarídica é um importante fator de virulência e permite a evasão da bactéria do sistema imunológico Outros fatores de virulência são os lipopolissacarídeos das bactérias Gramnegativas e as fímbrias que permitem a adesão do microrganismo às células do hospedeiro Em relação à resistência aos antimicrobianos desde a descoberta dos betalactâmicos já houve o aparecimento de cepas resistentes A partir de 1983 foi observado o primeiro caso de K pneumoniae ESBL do inglês extendedspectrum betalactamase na Europa Os ESBLs podem hidrolisar as cefalosporinas de terceira geração o que torna o tratamento ineficiente Devido a esse mecanismo de resistência os carbapenemas tornaramse a opção terapêutica para ESBL No entanto já apareceram diversos casos de K pneumoniae resistentes aos carbapenemas Os principais reservatórios de K pneumoniae são o TGI e as mãos de trabalhadores de pessoas que trabalham em hospitais Em relação à doença há semelhança entre os sintomas da pneumonia causada por K pneumoniae e Streptococcus pneumoniae sendo a única exceção o tipo de escarro que no caso da primeira é semelhante à geleia de groselha Já o escarro da S pneumoniae é descrito como tingido de sangue A infecção por K pneumonia é grave e mesmo com tratamento adequado a mortalidade continua alta 464 Acetinobacter baumannii O Acetinobacter baumannii é um bacilo Gramnegativo aeróbico imóvel não fermentador de glicose As infecções hospitalares relacionadas a essa bactéria aumentam o risco de morte em até 40 As doenças causadas por esse microrganismo incluem pneumonia bacteremia e menos frequentemente meningite As cepas de A baumannii MDR do inglês multidrugresistant são resistentes aos antibióticos cefalosporinas carbapenems fluoroquinolonas aminoglicosideos e ampicilina com sulbactam Algumas espécies são definidas como PDR do inglês pandrugresistant quando são resistentes a todas as classes de antibióticos disponíveis No hospital a A baumannii pode sobreviver em diversos locais como em ventiladores mecânicos máquinas de diálise pele e em mucosas de profissionais de saúde e dos pacientes Essa bactéria possui um alto potencial de sobrevivência e transmissibilidade pois é capaz de sobreviver em ambientes adversos como dessecação soluções desinfetantes e variações de temperatura Um estudo brasileiro realizado em amostras de sangue de pacientes internados mostrou que a A baumanii foi a espécie que apresentou 103 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA maior resistência aos antibióticos com sensibilidade intermediária apenas à polimixina B e tigeciclina Portanto para essa bactéria o uso excessivo de antimicrobianos é um fator muito importante 465 Pseudomona aeruginosa A Pseudomona aeruginosa é um bacilo Gramnegativo não fermentador de glicose aeróbicos móveis e tipicamente dispostos aos pares Essa bactéria possui diversos fatores de virulência incluindo componentes estruturais toxinas e enzimas Os principais fatores de virulência estão resumidos no quadro a seguir Quadro 6 Principais fatores de virulência da P aeruginosa Tipo de fator de virulência Fator de virulência Importância Adesinas Flagelo e pili Llipopolissacarídeo Alginato Mobilidade Endotoxina Cápsula de proteção Toxinas e enzimas Endotoxina A ETA Piocianina Pioverdina LasA serino protease e LasB zinco metaloprotease Fosfolipase C Exoenzimas S e T Impede a síntese proteica das células eucarióticas Também responsável pela dermonecrose Catalisa a produção de superóxido e peróxido de hidrogênio Estimula a liberação de IL8 Se liga ao íon ferro Degradação de elastina Quebra lipídios e lecitina Citotoxicidade A P aeruginosa é naturalmente resistente a diversos antimicrobianos Entre os principais mecanismos de resistência podemos destacar Baixa circulação de antibióticos por meio dos poros da membrana externa para o interior da célula Aquisição de resistência por mecanismos de transferência horizontal de genes de resistência e plasmídeos Formação de biofilme A capacidade dessa bactéria em adquirir resistência é uma grande preocupação em hospitais do Brasil e do mundo Uma das principais cepas é a que produz metalloβlactamases MBLs Esse mecanismo de resistência tem se espalhado através de hospitais em decorrência do uso frequente de carbapenemas Um estudo brasileiro mostrou que procedimentos invasivos e uso inadequado de antibióticos estão associados a um diagnóstico ruim para os pacientes infectados com P aeruginosa nas UTIs Outros estudos realizados em diferentes partes do mundo chegaram às mesmas conclusões Dessa forma é importante que seja realizado o acompanhamento dos casos e também a prevenção da contaminação por meio de treinamento dos profissionais de saúde além da promoção do uso racional de antibióticos 104 Unidade I 466 Enterobacter species As bactérias da família Enterobacteriacea são bacilos Gramnegativos que habitam o trato intestinal de humanos e animais São considerados anaeróbios facultativos ou aeróbios que fermentam uma ampla variedade de carboidratos Esses organismos estão envolvidos na maior parte das infecções adquiridas em UTI em particular nas infecções respiratórias e urinárias Em geral apresentam resistência a quinolonas betalactâmicos e aminoglicosídeos Os principais agentes desse grupo envolvidos nas infecções nosocomiais são Enterobacter spp Ecoli Klebsiella spp Serratia spp Citrobacter spp Proteus spp e outros Neste tópico serão abordadas as Enterobacter spp que são bactérias fermentadoras de lactose Elas apresentam cápsula produzem colônias mucoides e são móveis Estão associadas com diversas infecções nosocomiais como pneumonia e infecções do trato urinário Essas bactérias tornaramse resistentes a diversos antibióticos e em 2017 a OMS constatou a presença de enterobactérias resistentes a carbapenems CRE e declarou urgência em encontrar novos antibióticos para tratamento Entre os isolados de UTIs as Enterobacter são o terceiro patógeno mais comum encontrado no trato respiratório e o quarto mais frequente em feridas cirúrgicas Muitas bactérias desse gênero são ESBL o que causa grande preocupação por parte das agências de saúde A taxa de mortalidade dessa bactéria é alta mesmo nos pacientes que estão sob uso de antibióticos adequados Todas as infecções podem evoluir para sepse ou choque séptico Resumo Através do estudo dos conteúdos constantes da unidade I pudemos conhecer mais a microbiologia e sua importância a qual pode ser percebida pela aplicação dos conhecimentos produzidos por essa ciência na indústria de bebidas alimentos medicamentos cosméticos entre outras Também foi possível conhecer mais sobre as características gerais dos microrganismos suas relações simbióticas com outros microrganismos e com o meio em que estão inseridos através do estudo da ecologia microbiana Para o entendimento da microbiologia principalmente sobre aspectos clínicos foi fundamental reconhecermos o conceito de microbioma os sítios orgânicos estéreis e não estéreis Na bacteriologia estudamos as características gerais das bactérias sua estrutura nutrição reprodução e capacidade metabólica Também fomos apresentados aos principais grupos microbianos causadores de doenças Compreendemos as principais formas de diagnóstico abordando aspectos voltados para coleta armazenamento e processamento de amostras No que tange ao tratamento das principais doenças bacterianas fomos apresentados aos principais grupos antimicrobianos às suas formas de administração e aos principais mecanismos de resistência desenvolvidos por bactérias contra os diferentes grupos de antimicrobianos Pudemos compreender melhor as relações parasitahospedeiros 105 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA Exercícios Questão 1 Alterações qualitativas e quantitativas dos microrganismos que compõem a microbiota intestinal estão relacionadas com o desenvolvimento de doenças crônicas como a obesidade a diabetes e a hipertensão arterial Por esse motivo é importante manter o equilíbrio das espécies que coabitam o intestino Em relação à microbiota intestinal avalie as afirmativas I As bifidobactérias Bifidobacterium spp são bactérias comensais anaeróbias produtoras de ácido acético e ácido lático encontradas em grande quantidade na microbiota intestinal normal II A Escherichia coli é uma bactéria Gramnegativa causadora de diarreia cuja presença no intestino grosso indica desequilíbrio da microbiota III O uso de antibacterianos pode resultar em alteração da microbiota normal Para se minimizar tal efeito devese sempre que possível optar por representantes que apresentem espectro estreito de ação IV Os hábitos alimentares são capazes de alterar a microbiota intestinal Como resultado pode ocorrer aumento da produção de citocinas próinflamatórias e alteração na expressão gênica do hospedeiro com consequente aparecimento de doenças crônicas não transmissíveis V Na microbiota normal a proporção relativa das diferentes espécies de microrganismos é autocontrolada pela síntese e pela secreção de substâncias antibacterianas e antifúngicas É correto o que se afirma apenas em A I II e III B III IV e V C I III e V D II e IV E I III e IV Resposta correta alternativa B 106 Unidade I Análise das afirmativas I Afirmativa incorreta Justificativa as bifidobactérias constituem um dos maiores grupos de bactérias que compõem a microbiota normal do intestino São anaeróbias ou seja não necessitam de gás oxigênio para a obtenção de energia Assim seu metabolismo energético depende principalmente do processo de fermentação a partir do qual são obtidos o ácido acético e o ácido lático Essas bactérias são capazes de sintetizar uma série de nutrientes como produtos de seu metabolismo como as vitaminas do complexo B e o ácido fólico e auxiliam na absorção de ferro de cálcio e de magnésio pelo hospedeiro Pelo fato de produzirem nutrientes que são absorvidos no intestino essas bactérias não são consideradas comensais mas sim mutualistas É importante diferenciar esses dois termos as bactérias comensais são aquelas que mantêm simbiose com o hospedeiro porém não lhe trazem benefícios ao passo que as bactérias mutualistas ajudam a proteger o hospedeiro pois produzem nutrientes e auxiliam no desenvolvimento do sistema imunológico II Afirmativa incorreta Justificativa a Escherichia coli é um bacilo Gramnegativo que constitui a microbiota intestinal normal de todos os animais de sangue quente Tratase de uma espécie de bactéria que estabelece relação de mutualismo com o hospedeiro pois produz vitamina K2 além de impedir o estabelecimento de bactérias patogênicas no intestino Embora a maioria das cepas de E coli seja inofensiva alguns sorotipos que não estão presentes na microbiota normal podem causar graves intoxicações alimentares nos seres humanos III Afirmativa correta Justificativa os antibacterianos conhecidos popularmente como antibióticos são fármacos utilizados para eliminar bactérias patogênicas causadoras de infecções No entanto além de eliminarem as bactérias causadoras de doenças também eliminam as bactérias pertencentes à microbiota normal Quanto mais amplo o espectro de ação do antibacteriano mais inespecífico seu mecanismo de ação e maior o número de espécies de bactérias afetadas por ele Por esse motivo sempre que possível indicase a realização da cultura do material biológico retirado do local da infecção seguida da utilização de um antibacteriano de espectro estreito ou seja mais específico para o microrganismo patogênico IV Afirmativa correta Justificativa os componentes da dieta podem ser benéficos ou não à microbiota intestinal e como resultado podem causar efeitos salutares ou nocivos ao organismo Os alimentos ricos em gorduras de origem animal e açúcares e também os alimentos ultraprocessados são pobres em fibras o que resulta em menor produção pela microbiota de ácidos graxos de cadeias curtas que são essenciais no processo de imunomodulação Como resultado além de facilitar a invasão por patógenos pode ocorrer o estabelecimento de processo inflamatório crônico que constitui a base de doenças como a diabetes e a obesidade 107 MICROBIOLOGIA E MICOLOGIA BÁSICA V Afirmativa correta Justificativa o controle das diferentes populações de microrganismos que coabitam o intestino é resultado não só do estado geral do hospedeiro e da disponibilidade de nutrientes mas também da secreção de substâncias antibacterianas e antifúngicas pela própria microbiota Nesse contexto leveduras podem secretar substâncias que inibem o crescimento de bactérias e viceversa Questão 2 As características morfológicas metabólicas e nutricionais das bactérias variam consideravelmente de acordo com a espécie estudada No entanto todas as bactérias compartilham as estruturas básicas que caracterizam os organismos procariontes Assinale a alternativa que indica corretamente os principais aspectos estruturais e funcionais das células bacterianas A O glicocálice é um revestimento viscoso e gelatinoso formado por uma camada de polissacarídeos de polipeptídios ou de ambos Essas moléculas constituem a cápsula que tem como principal função fornecer suporte estrutural e proteção à bactéria ao evitar a plasmoptise B As bactérias Gramnegativas não são coradas pela coloração de Gram por apresentarem uma membrana externa que impede a incorporação da safranina e do cristal de violeta C Os flagelos são anexos filamentosos responsáveis pela locomoção das bactérias em direção à fonte nutricional e também pela transferência de material genético de uma bactéria para outra em um processo denominado conjugação D As bactérias não têm núcleo porém apresentam uma estrutura denominada nucleoide que nada mais é do que a uma vesícula membranosa que contém em seu interior o material genético bacteriano organizado em cromossomos circulares denominados plasmídeos E As bactérias não apresentam mitocôndrias e portanto o metabolismo energético dessas células é realizado na face interna da sua membrana plasmática Reposta correta alternativa E Análise das alternativas A Alternativa incorreta Justificativa o glicocálice é composto por carboidratos polissacarídeos eou polipeptídios que são produzidos no meio intracelular e secretados na superfície das células bacterianas de maneira a revestir parcialmente a parede celular Nos casos em que o glicocálice encontrase fixado à parede celular é conhecido como cápsula A cápsula confere virulência às bactérias que têm essa estrutura pois favorece sua adesão às superfícies e impede sua fagocitose pelas células do sistema imunológico 108 Unidade I O suporte estrutural e a prevenção da plasmoptise lise das células em decorrência da absorção excessiva de água por ela são papéis desempenhados pela parede celular uma estrutura rígida composta por proteoglicanos que envolve a membrana plasmática das bactérias e impede a expansão dessas células B Alternativa incorreta Justificativa a coloração de Gram é realizada com dois corantes o cristal violeta e a safranina que são incorporados ou não pelas bactérias de acordo com as propriedades de suas paredes celulares As bactérias Grampositivas apresentam parede celular espessa o que permite que o cristal violeta fique retido nessa estrutura Como resultado essas bactérias adquirem coloração roxa após o procedimento de Gram As bactérias Gramnegativas por sua vez apresentam parede celular mais fina que não retém o cristal violeta No entanto essas bactérias são coradas em vermelho pela safranina adicionada ao final do processo de coloração C Alternativa incorreta Justificativa os flagelos são de fato responsáveis pela locomoção das bactérias No entanto não são responsáveis pelo fenômeno de conjugação As estruturas responsáveis pela troca de material genético entre as bactérias são as fímbrias e os pili que são mais curtos retos e finos do que os flagelos e constituídos por uma proteína específica denominada pilina D Alternativa incorreta Justificativa o nucleoide de uma bactéria é constituído de uma única molécula longa de DNA comumente arranjada em forma circular conhecido como cromossomo bacteriano Os plasmídeos por sua vez são fragmentos circulares menores que contêm material extracromossômico O nucleoide encontrase disperso no citoplasma porém fixado à membrana plasmática e não há presença de envelope nuclear ou qualquer outro tipo de estrutura vesicular envolvendoo E Alternativa correta Justificativa as bactérias não apresentam mitocôndrias pois essas organelas foram originadas de organismos que precederam as bactérias De acordo com a teoria endossimbiótica as mitocôndrias foram no passado organismos procariontes capturados por células eucarióticas Esses seres passaram a conviver em simbiose e o organismo procarionte especializouse em realizar o metabolismo energético ou seja em fornecer energia na forma de ATP para a célula eucariótica A teoria endossimbiótica baseiase na observação de dois aspectos principais a tanto as bactérias quanto as mitocôndrias apresentam enzimas respiratórias na face externa de suas membranas b as mitocôndrias apresentam material genético próprio