Micologia: Uma Introdução aos Fungos

Micologia: Visão Geral dos Fungos

• Micologia é o estudo dos fungos macro e microscópicos, que pertencem ao reino Fungi.
• Muitos fungos causam infecções em humanos e animais, as quais são conhecidas como micoses.
• Os fungos representam um dos três maiores ramos evolutivos dos organismos multicelulares.
• Estima-se que existam no mínimo 5.1 milhões de espécies diferentes, com apenas 10-15% descritas.
• Fungos são eucariotos heterotróficos, dependendo de substâncias orgânicas do ambiente para nutrição.
• Fungos podem ser saprófitas (alimentam-se de matéria orgânica morta), simbiontes comensais (vivem em ou à custa de outros organismos sem prejudicar), ou parasitas (prejudicam outros seres vivos).

Características Celulares e Estruturais dos Fungos

Nutrição

• Fungos são heterotróficos e absorvem nutrientes solúveis.
• Animais também são heterotróficos, mas por ingestão de alimentos.
• Plantas são fotossintéticas.

Parede Celular

• Fungos têm paredes celulares contendo quitina e glucanos.
• Animais não possuem parede celular nem quitina.
• Plantas possuem paredes celulares de celulose.

Núcleo

• Fungos usualmente têm núcleos haploides, cuja membrana persiste durante a divisão celular.
• Animais e plantas possuem núcleos diplóides, com a membrana nuclear não persistindo durante a divisão.

Histonas

• Fungos possuem histonas 2B ricas em lisina.
• Animais também têm histonas 2B.
• Plantas possuem histonas de plantas.

Microtúbulos

• Fungos são sensíveis à griseofulvina.
• Animais e plantas são sensíveis à colchicina.

Síntese de Lisina

• Fungos sintetizam lisina via ácido amino adípico.
• Animais precisam fornecer lisina.
• Plantas sintetizam lisina via ácido diaminopimélico.

Golgi

• Fungos têm sistema tubular (Unstacked Golgi).
• Animais e plantas possuem cisternas sobrepostas (Stacked Golgi).

Mitocôndrias

• Fungos e animais têm cisternas em placa ou disco.
• Plantas têm cisternas tubulares.

Compostos de Armazenamento

• Fungos armazenam glicogênio, lipídios e trealose.
• Animais armazenam glicogênio, lipídios e trealose em alguns casos.
• Plantas armazenam amido.

Codões Mitocondriais

• Em fungos e animais, UGA codifica o triptofano.
• Em plantas, UGA é um códon de terminação.

Esteróis de Membrana

• Fungos têm ergosterol.
• Animais têm colesterol.
• Plantas têm fitosterol.

Hifas e Micélio

• Hifas são tubos contendo protoplasma, envolvidos por uma parede celular rígida que pode ramificar-se.
• O crescimento das hifas é apical e centrífugo.
• Hifas podem possuir ou não septos.
• Na extremidade apical, existem vesículas importantes para o crescimento (Spitzenkorper).
• O protoplasma posterior pode organizar-se em clamidósporos, à medida que o indivíduo progride no substrato.
• Hifas não septadas (cenocíticas) têm septos ocasionais sem poros e sem fluxo de material citoplasmático.
• Hifas septadas possuem septos regulares ao longo da hifa, com poros que permitem algum fluxo.

Reprodução dos Fungos

• Anamorfo refere-se à reprodução assexuada.
• Mitósporo é um esporo formado por reprodução assexuada (mitose).
• Conídio (ou esporangiósporo) é um tipo de esporo assexuado.
• Telomorfo refere-se à reprodução sexuada.
• Meiósporo é um esporo formado por reprodução sexuada (meiose).
• Holomorfo = Anamorfo + Telomorfo.
• Pleomorfo (ou Pleomorfismo).

Filos do Reino Fungi: Características Gerais

Chytridiomycota

• Podem ser unicelulares ou micelianos.
• Formam zoósporos com flagelo posterior.
• Não formam esporocarpos.
• São aquáticos ou terrestres.

Glomeromycota

• O micélio é geralmente cenocítico.
• Não se conhece reprodução sexuada.
• Formam micorrizas arbusculares.
• Não formam esporocarpos.

Zygomycota

• Fungos de crescimento rápido.
• As formas de crescimento podem ser filamentosa ou leveduriforme.
• O micélio é geralmente cenocítico e não septado.
• Septos completos delimitam zonas velhas ou estruturas reprodutoras.
• Não possuem centríolos.
• A reprodução assexuada ocorre por produção de conídios e clamidósporos.
• A reprodução sexuada ocorre por produção de zigosporângios e zigósporos.
• Não formam esporocarpo.
• São terrestres e sapróbios.
• Podem ser patogênicos para plantas ou animais.
• Importância médica: zigomicoses podem causar micoses subcutâneas e sistêmicas.
• Importância industrial: produção de enzimas.

Basidiomycota

• Podem ser sapróbios ou parasitas (principalmente de plantas).
• São terrestres ou marinhos.
• As formas de crescimento podem ser filamentosa ou leveduriforme.
• O micélio é septado, com septos contendo dolíporos.
• Formam ansas de anastomose junto aos septos.
• O micélio é haplóde dicariótico.
• Formam associações simbióticas com plantas (micorrizas) ou insetos.
• A reprodução assexuada tem expressão muito pequena.
• A reprodução sexuada produz exósporos (basidiósporos) em basídios.
• Produzem esporocarpos complexos.
• Classes: Hymenomycetes (cogumelos), Gasteromycetes (puff balls), Urediniomycetes (nusts), Ustilaginomycetes (smuts).
• Dolíporo: Permite a migração do citoplasma, mas não dos núcleos. É revestido por uma estrutura em forma de cúpula (parentessoma) que surge de uma modificação do retículo endoplasmático.
• São patogênicos para plantas ou animais.
• Importância médica: Cryptococcus neoformans, agentes de basidiomicoses, envenenamento por cogumelos (Amanita, Coprinus).

Ascomycota

• Podem ser sapróbios ou parasitas.
• O micélio é septado com septos “simples”, haplóide monocariótico.
• Formam associações simbióticas: líquenes.
• A reprodução assexuada ocorre através de conídios e artrósporos.
• A reprodução sexuada ocorre através da formação de esporos endógenos (ascósporos), numa estrutura designada asco, frequentemente formada em corpos frutíferos designados ascocarpos.
• Os poros dos ascos são protegidos por corpos de Woronin.
• Importância médica: Candida albicans, C. auris, dermatófitos e modelo de células eucarióticas (S. cerevisiae).

Deuteromycota

• Form – philum (categoria não filogenética).
• Agrupamento artificial.
• Não é conhecida a fase sexual.
• O micélio é septado.
• Podem ser unicelulares (leveduriforme).
• São sapróbios.

Parede Celular

• É um organelo que participa em numerosos processos, permite à célula suportar alterações de pressão osmótica impostas pelo ambiente e medeia a adesão dos fungos aos substratos.
• A disrupção da parede tem um efeito negativo no crescimento e na morfologia.
• É composta por proteínas, glucanos e quitina, formando uma rede complexa (crosslinking).
• A estrutura e a biossíntese da parede celular dos fungos é única no domínio Eucarya, sendo um excelente alvo para o desenvolvimento de novos antifúngicos específicos.

Quitina

• Homopolímero linear de β-1,4-N-acetilglucosamina, minoritário mas estruturalmente importante.
• Constitui cerca de 1–2% da parede celular das leveduras e 10-20% da parede celular dos fungos filamentosos
• Função: Força tõensil elevada, contribuindo para a integridade da parede celular
• Síntese: Quitina sintase (enzima integral da membrana plasmática) essencial para crescimento ativo e remodelação da parede.
• Alterações na síntese resultam em desorganização da parede, malformação fúngica e instabilidade osmótica.

Glucano

• Polissacarídeo maioritário da parede celular (50–60%).
• A maioria (65% - 90%) é β-1,3-glucano.
• Essencial para o crescimento normal dos fungos.
• Localizado em áreas de crescimento celular e ramificações.
• A inibição da síntese do β-1,3-glucano leva à malformação da parede celular e inibe o crescimento do fungo.

Infeções Fúngicas: Classificação e Tipos

• Podem ser classificadas de acordo com os tecidos afetados.

Micoses Superficiais

• A expansão do fungo é limitada à zona exterior da epiderme.
• Não são destrutivas e têm relevância cosmética.

Micoses Cutâneas

• Podem desencadear respostas sintomáticas (comichão, descamação, perda de pelo, unhas espessas e cor alterada)..
• Incluem dermatofitias (dermatófitos) e dermatomicoses (não dermatófitos).

Micoses Sub-Cutâneas

• Infeções com início nas camadas profundas da derme, córnea, tecido muscular, tecido conjuntivo e dos ossos.
• São crónicas e podem ser iniciadas por um trauma que permite ao fungo penetrar.
• Agentes infeciosos do solo e de matéria orgânica em decomposição (ambientais).

Micoses Profundas

• Têm capacidade de causar doença em indivíduos saudáveis, confinados a determinadas áreas geográficas do mundo.
• Exibem dimorfismo térmico.

Micoses Sistémicas

• Causadas por fungos agentes de micoses primárias ou por fungos oportunistas.

Micoses Primárias

• Patogênico primário capaz de causar doença em indivíduos imunocompetentes.
• Infeções induzidas por fungos patogênicos verdadeiros (virulentos).

Micoses Oportunistas

• Provocadas por fungos normalmente não patogénicos para o Homem ou normalmente agentes de infeção local autolimitada, mas que causam infeção sistémica em pessoas com sistema imunitário debilitado.

Micoses Superficiais Detalhadas

Pitiríase Versicolor

• Agente: Malassezia spp. (M. furfur).
• Características: Levedura lipofílica que se apresenta com células ovais.
• Sintomas: Zonas hipo ou hiper-pigmentadas no dorso superior, dermatites seborreicas e foliculites.
• Diagnóstico: Visualização direta de elementos fúngicos em fragmentos de pele raspados.

Tinea Nigra

• Agente: Hortaea werneckii.
• Características: Fungo demaciáceo, hifas septadas ramificadas, artroconídios e células alongadas com gémulas.
• Sintomas: Mancha irregular, pigmentada.
• Diagnóstico: Observação microscópica de escamas.

Micoses Cutâneas Detalhadas

• Incluem infeções causadas por fungos dermatófitos (dermatofitoses) e fungos não dermatófitos (dermatomicoses).
• Invadem a pele, o cabelo e as unhas, em humanos e outros mamíferos.
• São queratinofílicos e queratinolíticos, dando origem a descamação e irritação.
• As várias formas de dermatofitoses são designadas por tinha.
• Dermatófitos são fungos dos géneros Trichophyton, Epidermophyton e Microsporum.

Características dos Géneros de Dermatófitos

Epidermophyton

• Macroconídeos: Paredes lisas, em forma de cacho de banana.
• Microconídeos: Ausentes.
• Espécies patogénicas: E. floccosum (infeta pele e unhas, não infecta o cabelo).

Microsporum

• Macroconídeos: Numerosos, em forma de "navette”, paredes rugosas.
• Microconídeos: Raros.
• Espécies patogénicas: M. canis (zoofílico), M. audouinii (antropofílico), M. gypseum (zoofílico).

Trichophyton

• Macroconídeos: Raros, de paredes lisas e em forma de charuto.
• Microconídeos: Abundantes.
• Espécies patogénicas: T. mentagrophytes var. mentagrophytes (zoofílico), T. mentagrophytes var. interdigitale (antropofílico), T. rubrum (antropofílico).

Classificação dos Dermatófitos

• Geofílicos: Habitat é o solo. Provocam resposta inflamatória e respondem melhor à terapia.
• Zoofílicos: Parasitas de animais. Provocam resposta inflamatória e respondem melhor à terapia.
• Antropofílicos: Infetam humanos e são transmitidos de pessoa a pessoa. Causam infeções crónicas relativamente não inflamatórias difíceis de tratar.

Classificação Clínica das Infeções por Dermatófitos por Zona Anatómica Afetada

• Tinha do cabelo (capitis): Lesões no couro cabeludo com descamação e formação de eritema, formando zonas de alopécia.
• Tinha da barba (barbae): Zona inflamatória na face causando foliculite da barba.
• Tinha dos pés (pedis): Infeção nos espaços interdigitais dos dedos do pé.
• Tinha das Mãos (manum): Infeção que se estabelece nas mãos.
• Tinha das unhas (unguium): Onicomicoses.
• Tinha das virilhas (curis): Infeção que se estabelece bilateralmente nas virilhas e que estende à região perianal e às nádegas.
• Dermatomicoses (não dermatófitos): Identificação clássica (aspeto da colónia e/ou morfologia de hifas e estruturas de reprodução assexuada: macroconídeos, microconídeos, artrósporos) ou por biologia molecular.

Micoses Subcutâneas

• Alguns fungos podem produzir lesões subcutâneas, na derme, tecidos subcutâneos e ossos, quando introduzidos traumaticamente através da pele.
• Originam lesões crónicas e induzem a formação de granulomas.
• Em geral, as espécies têm baixo potencial patogénico.
• Habitat: solo, madeiras e material vegetal em decomposição.

Tipos de Micoses Subcutâneas

Esporotricose linfo-cutânea

• Causada por Sporothrix schenckii (fungo dimórfico).
• Via de transmissão: formação de nódulos e passagem aos gânglios linfáticos.
• Reação inflamatória, supurativa e granulomatosa.

Micetomas Eumicóticos (Pé de Madura)

• Infeção crónica do tecido subcutâneo, com formação de fistulas de onde são eliminados grânulos.
• Causada por fungos polimórficos, demaciáceos.

Cromomicose (cromoblastomicose)

• Infeção fúngica crónica que afeta a pele e os tecidos subcutâneos, caracterizada por lesões verrugosas e escamosas.
• Causada por fungos demaciáceos (dimórficos, com melanina).

Phaeohifomicose (Phaeo = escuro) (Feohifomicoses)

• Infeções da pele e tecidos subcutâneos, ou infeções profundas, sistémicas ou invasivas.
• Causada por fungos filamentosos extensamente melanizados.

Zigomicoses

• Provocadas por zigomicetes, fungos com hifas cenocíticas.
• A resposta inflamatória é do tipo granulomatosa e rica em eosinófilos.
• Frequente em transplantados.
• Diagnóstico: histopatológico por PAS ou GMS, observando fragmentos de hifas rodeadas por eosinófilos.

Zigomicose Rino-facial ou Mucormicose

• Comprometimento ósseo.
• Excisão cirúrgica seguida de regeneração e transplante ósseo.

Características de Patogénicos Primários

Blastomyces dermatitidis

• Saprofita: Micélio septado e conídios.
• Parasita: Levedura grande com gémulas.
• Habitat: Solo e matéria orgânica (USA), infeção por inalação de conídios.
• Patogénese: Conídios transformam-se em leveduras, resposta inflamatória, leveduras escapam de macrófagos e disseminam-se via corrente sanguínea.
• Fatores de virulência: Crescimento a 37°C, dimorfismo térmico, sobrevivência a fagocitose.
• Formas clínicas: Infeção pulmonar, úlceras na pele e disseminação genitourinária ossos.

Coccidioides immitis, C. posadasii

• Saprofita: Micélio septado e artroconídios.
• Parasita: Esférulas com endósporos.
• Habitat: Solo (USA, America do Sul e Central), deserto, infeção por inalação de artroconídios.
• Patogénese: converte-se em esférulas onde se originam os endósporos. Esférulas e endósporos sobrevivem à fagocitose
• Fatores de virulência: Crescimento a 37°C, dimorfismo térmico, sobrevivência à fagocitose e produção de proteinases extracelulares.
• Formas clínicas: Infeção pulmonar e disseminação meningite, ossos oftálmica (doentes imunosupressão).

Histoplasma capsulatum

• Saprófita: micélio septado, microconídios e macroconídios
• Parasita: Levedura intracelular.
• Habitat/Infeção: Solo contendo fezes de aves e morcego (USA, Asia, Europa, África), por inalação de conídios.
• Patogénese: conídios originam leveduras que sobrevivem e gemulam nos fagossomas, destroem macrófagos e libertam gémulas.
• Fatores de virulência: Crescimento a 37°C, dimorfismo térmico, sobrevivência nos macrófagos, utilização e sequestro de ferro e cálcio, alteração do pH dos fagossomas e alteração da parede celular.
• Formas clínicas: Infeção assintomática, infeção pulmonar ativa e disseminação da doença em situação de imunosupressão e crianças.

Paracoccidioides brasilliensis

• Saprófita: micélio septado com conídios
• Parasita: levedura com gémulas múltiplas
• Habitat: Solo e vegetação, infeção por inalação de conídios.
• Patogénese: conídios originam leveduras que gemulam, não são destruídas nos macrófagos, podem ficar dormentes 40 anos e disseminam-se nas mucosa nasal e nasofaringe.
• Fatores de virulência: Crescimento a 37°C, dimorfismo térmico sobrevivência nos macrófagos e alteração da parede celular.
• Formas clínicas: Manifestações clínicas diversas, infeção pulmonar com Disseminação para outros orgãos e mais comum em situação de imunosupressão e crianças.

Características de Patogénicos Oportunistas

Cryptococcus neoformans

• Saprófita e Parasita: Iguais consistindo em leveduras encapsuladas gemulantes

• Habitat/infeção: Solo contendo fezes de aves (C. neoformans) Eucalipto (C. gatti)

• (I) Inalação das leveduras em aerossóis (II) Inoculação percutânea

• Patogénese: As leveduras inaladas são ingeridas pelos macrófagos e sobrevivem, A cápsula inibe a fagocitose, A melanina protege as leveduras e Disseminação hematogénica e linfática para o cérebro

• Fatores de virulência:

• Crescimento a 37°C, Cápsula polissacarídica, Melanina, Ligação ao fibrogénio e laminina, Secreção de elastases e proteases e Alteração da parede celular

• Formas clínicas:

• Infeção pulmonar (criptococose pulmonar) e Meningite Disseminação hematogénica: Criptococose genitourinária Criptococose cutânea

Candida spp

• Saprófita e parasita: Leveduras gemulantes
• Habitat/infeção: Mucosa gastrointestinal, vaginal, pele, unhas, Translocação gastrointestinal e Cateteres intravasculares
• Patogénese: Crescimento e invasão dos tecidos, Transferência das mãos para catéteres, Colonização de cateteres e Disseminação hematogénica
• Fatores de virulência: Crescimento a 37°C, Dimorfismo, Aderência, Superfície celular, Parede celular contendo mananos, Produção de proteases e fosfolipases e Alterações fenotípicas Formas clínicas
• Colonização das mucosas
• Candidiase de mucosas
• Disseminação hematogénica

Aspergillus sp

• Saprófita: Micélio septado com cabeças conidiais e conídios
• Parasita: Micélio septado com cabeças conidiais e conídios
• Habitat/infeção: Solo, ar, água, Inalação de conídios aerossolizados que se fixam nos pulmões e Transferência para feridas através de material contaminado
• Patogénese: Os conídios inalados ligam-se ao fibrinogénio e à laminina nos alvéolos, Alguns conídios são ingeridos pelos macrófagos, Alguns conídios germinam e as hifas formadas segregam proteases e invadem os tecidos e Invasão vascular Necrose dos tecidos
• Fatores de virulência: Crescimento a 37°C, Ligação ao fibrogénio e laminina e Secreção de elastases e proteases Catalase e Gliotoxinas (toxinas que inibem a fagocitose pelos macrófagos)
• Formas clínicas: Aspergilose broncopulmonar alérgica, Sinusite, Aspergilomas e Aspergilose invasiva: pulmão, cérebro, pele, gastrointestinal e coração

Pneumocystis jirovecii

• Habitat/infeção: Habitat na natureza desconhecido e Inalação do fungo em aerossóis,
• Fatores de virulência: Características da parede celular e Alteração de proteínas de superfície
• Formas clínicas: Pneumocistose: Infeção pulmonar (pneumonia) em indivíduos imunocomprometidos e Diagnóstico clínico: baseado em exame radiológico e identificação análise microscópica de material clínico

Mecanismos Gerais de Patogenicidade

• Adesão às células do hospedeiro: B. dermatitidis possui adesinas (ligam-se a macrófagos por recetores específicos) C. albicans possui proteínas adesinas que controlam a adesão ao epitélio e a superfícies abióticas Aspergillus fumigatus liga-se ao fibrinogénio e laminina

• Produção de toxinas: A. fumigatus produz gliotoxina (inibe a motilidade dos cílios respiratórios) Micotoxinas

• Produção de enzimas: Produção de enzimas que originam necrose dos tecidos (Candida, Coccidioides e Aspergillus) A. fumigatus produz elastases, proteases, catalase, fosfolipases Dermatófitos produzem queratinases, Malassezia produz lipases e fosfolipases

Interferência com o sistema imunitário:

• A cápsula de C. neoformans não é reconhecida por fagócitos, diminui a secreção de citosinas, a acumulação de leucócitos
• Produção de melanina: algumas estirpes de A. fumigatus e demaciáceos Alteração fenotípica/transição morfológica:
• C. albicans e H. capsulatum alteram os polissacáridos de superfície, aumentando a sua virulência, e/ou a resistência a antifúngicos.
• C. albicans altera a expressão de genes que sintetizam para componentes da parede quando em presença de antifúngicos que inibem a síntese de glucanos
• Pneumocystis altera as glicoproteínas de superfície “enganando” o sistema imunitário